CN114196410B - 一种盐碱土壤改良剂及其制备方法与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤改良技术领域，提出了一种盐碱土壤改良剂，由以下重量百分比的原料制成：富马酸8％‑12％、乙醇胺4％‑6％、聚天冬氨酸20％‑25％、赖氨酸0.5％‑1％、十二烷基二甲基甜菜碱2％‑5％、水余量。通过上述技术方案，解决了现有技术对盐碱地的改良存在的工程费用高，改良效果不明显的问题，且有效避免传统化学改良剂长期使用对土壤存在危害及环境污染风险。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，具体的，涉及一种盐碱土壤改良剂及其制备方法与使用方法。
背景技术
土壤盐碱化和次生盐碱化问题，已经成为世界灌溉农业可持续发展的资源制约因素。土壤盐碱化问题在世界范围内广泛存在，特别是在干旱、半干旱地区问题更为严重。
目前国内盐碱地改良的方法归纳起来大致有四种：物理改良、水利改良、化学改良以及生物改良。以上这些方法对改良盐碱地、农业生产方面带来了较大的效益。但是这些方法费时费力，成本很高。物理改良法和水利改良法一般需要大量水漫灌，浪费了大量水资源，尤其在一些淡水资源比较稀缺的地区，则更不可取。生物改良法包括如盐碱地种植水稻、种植耐盐植物田菁、使用微生物菌肥等方法。其中种植水稻、种植耐盐植物进行盐碱改良的方法虽然绿色无污染，但是周期比较长，且只能在所种植物收割之后才能种植农作物，经济效益不高；化学改良法从上世纪90年代开始，高聚物盐碱地改良剂的研究逐渐兴起并引起国际上的广泛关注，化学改良具有短期效果显著，但经济成本较高，且传统化学改良剂存在长期使用对土壤存在一定的危害及环境污染风险。
发明内容
本发明提出一种盐碱土壤改良剂及其制备方法与使用方法，解决了现有技术对盐碱地的改良存在的工程费用高，改良效果不明显的问题，且有效避免传统化学改良剂长期使用对土壤存在危害及环境污染风险。
本发明的技术方案如下：
一种盐碱土壤改良剂，由以下重量百分比的原料制成：富马酸8％-12％、乙醇胺4％-6％、聚天冬氨酸20％-25％、赖氨酸0.5％-1％、十二烷基二甲基甜菜碱2％-5％、水余量。
作为进一步的技术方案，所述富马酸与乙醇胺摩尔比1:1-2。
作为进一步的技术方案，所述的盐碱土壤改良剂，由以下重量百分比的原料制成：富马酸10％、乙醇胺5.5％、聚天冬氨酸20.5％、赖氨酸0.6％、十二烷基二甲基甜菜碱3％、水余量。
本发明还提出一种所述的盐碱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将水、富马酸、乙醇胺混合后反应得到S1混合物；
S2、向所述S1混合物中加入聚天冬氨酸、赖氨酸得到S2混合物；
S3、向所述S2混合物中加入十二烷基二甲基甜菜碱，混合均匀即得所述盐碱土壤改良剂。
作为进一步的技术方案，所述步骤S1中，反应温度为40-50℃，反应时间40-60min。
作为进一步的技术方案，所述步骤S2中，保温40-50℃，继续搅拌30-40min。
本发明还提出一种所述的盐碱土壤改良剂的使用方法，播种或移栽前将所述盐碱土壤改良剂滴灌施入土壤中或随水冲施施入土壤。
作为进一步的技术方案，所述盐碱土壤改良剂的用量为20-50千克/亩。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的盐碱土壤改良剂，以富马酸、乙醇胺、聚天冬氨酸、赖氨酸为主要组分；配以十二烷基二甲基甜菜碱、水为辅料组分，40℃-50℃条件下反应制备而成，应用于盐碱土的改良，使用方便，播种或移栽前稀释液滴灌施入土壤或随水冲施施入土壤，每亩用量20千克-50千克。本发明解决了现有技术对盐碱地的改良存在的工程费用高，改良效果不明显等问题，原料绿色环保，生产工艺安全、对环境无污染，制剂对人、畜无毒害，有效避免传统化学改良剂长期使用对土壤存在一定的危害及环境污染风险等特点。本发明的盐碱土壤改良剂降碱降盐，能够提高出苗率，同时具有疏松土壤、改善土壤团粒结构、提高土壤阳离子交换量的作用。
2、在盐碱土壤改良剂中，常常采用聚马来酸，但是本发明发现，在本发明的体系中，如果采用聚马来酸代替部分富马酸，反而对土壤的改良效果变差，如果不添加富马酸，全部由富马酸代替，改良后的土壤的植物生长效果并不如富马酸。本发明认为，这可能是由于在该体系中，富马酸与乙醇胺形成复合物，这种复合物对钠离子等金属离子的吸附效果远优于富马酸单独使用，也优于常用的聚马来酸与乙醇胺复合。另一方面，过量的乙醇胺与富马酸复合后，剩余的乙醇胺还可以与聚天冬氨酸复合，提高土壤改良剂的修复效果。
3、本发明中添加了赖氨酸，赖氨酸与聚天冬氨酸协同增效，改善土壤团粒结构。本发明中还添加十二烷基二甲基甜菜碱，一方面可以改善土壤改良剂的相容性，另一方面，十二烷基二甲基甜菜碱相比于其他高分子聚合物，易降解，能够被微生物分解成小分子有机物，提高植株的耐盐碱能力，促进植物生长。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、8.42kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入5kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌60分钟；反应釜中继续加入53kg聚天冬氨酸溶液、0.6kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌40分钟后加入2kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
实施例2
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、10.53kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入5.8kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌50分钟；反应釜中继续加入51.25kg聚天冬氨酸溶液、0.6kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌35分钟后加入3kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
实施例3
一种盐碱土壤改良剂：加入20kg水、8.4kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入6.32kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌60分钟；反应釜中继续加入60kg聚天冬氨酸溶液、0.5kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌40分钟后加入2kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
实施例4
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、10.53kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入6.32kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌60分钟；反应釜中继续加入50kg聚天冬氨酸溶液、1kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌40分钟后加入5kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
实施例5
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、8.4kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入4.74kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌40分钟；反应釜中继续加入57.5kg聚天冬氨酸溶液、0.5kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌30分钟后加入2kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
对比例1
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、10.53kg富马酸、常温搅拌下缓慢加入5.8kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌50分钟；反应釜中继续加入51.25kg聚天冬氨酸溶液，40℃-50℃条件下，搅拌35分钟后加入3kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
对比例2
实施例2中的富马酸用等量的聚马来酸代替，其他与实施例2相同。
对比例3
一种盐碱土壤改良剂：加入25kg水、5.53kg富马酸、5kg聚马来酸常温搅拌下缓慢加入5.8kg乙醇胺，40℃-50℃条件下，搅拌50分钟；反应釜中继续加入51.25kg聚天冬氨酸溶液、0.6kg赖氨酸，40℃-50℃条件下，搅拌35分钟后加入3kg的十二烷基二甲基甜菜碱，用水补足至100千克，搅拌均匀；富马酸纯度95％，乙醇胺纯度95％，聚天冬氨酸溶液质量浓度为40％。
对比例4
将实施例2中的乙醇胺用等量的20％的氨水代替，其他与实施例2相同。
实验例1
田间试验2020年5月-10月安排在新疆石河子棉区，每个试验15亩，土壤理改良剂35公斤/亩棉花播种后随水滴灌施入，各处理统一灌水量为60m3，待棉花成熟后，检测土壤电导率(土水比1:5)、脱盐率、pH(土水比1:2.5)变化情况、脱盐率。
表1 新疆石河子棉田不同改良剂土壤盐分变化
对比例1中不加入赖氨酸，试验田种植棉花后，pH变化程度明显低于本发明的实施例，虽然赖氨酸在本发明中的添加量较少，但是起到了至关重要的作用，与本发明的其他组分协同增效，大幅度降低了土壤电导率、pH。对比例2中用聚马来酸代替富马酸，对比例3中用部分聚马来酸代替富马酸，对比例4中用氨水代替乙醇胺，对比例中的试验田种植棉花后，对土壤的改良效果较差，这是由于本发明中，富马酸与乙醇胺形成复合物，提高土壤对金属离子的吸附能力，降低土壤盐碱度。
实验例2
采用盆栽试验，不同改良剂对直播水稻出苗率的影响。土壤为滨海盐碱土，土壤电导率(土水比1:5)1.88ms/cm，pH(土水比1:2.5)8.32，水稻品种为盐丰47。试验于2020年5月-6月进行，试验采用无盖圆柱形塑料盆(内径250mm，高300mm)直播稻种。每盆装自然风干混合均匀的土壤5.0kg，加入自来水，在田间持水率状态下熟化5d。各处理的改良剂1.25克兑水至500毫升(对照直接为500毫升水)，灌入塑料盆内，2d后于塑料盆中穴播100粒经清水浸种24小时的水稻种子，每处理3个重复，随机区组排列，露天放置，观察出苗率。
表2 不同改良剂对直播水稻出苗率的影响
盆栽试验结果显示，本发明的实施例的水稻出苗率显著高于对比例和对照组，其中本发明的实施例2出苗率最高，是综合性能最佳的实施例。其中，对比例1中不加赖氨酸，出苗率大幅度降低，对比例2中不加富马酸用聚马来酸代替，出苗率只有79.67％，相比于对照组仅仅提高了5.34％，对比例3中部分富马酸用聚马来酸代替，出苗率相比于对照组提高了8.34％，对比例4中用氨水代替乙醇胺，相比于对比例出苗率提高了7％，而本发明的实施例2可以将出苗率提高17％，相比于乙醇胺或富马酸单独使用起到了协同增效的作用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种盐碱土壤改良剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：富马酸8%-12%、乙醇胺4%-6%、聚天冬氨酸20%-25%、赖氨酸0.5%-1%、十二烷基二甲基甜菜碱2%-5%、水余量；所述富马酸与乙醇胺摩尔比1:1-2。
2.根据权利要求1所述的盐碱土壤改良剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：富马酸10%、乙醇胺5.5%、聚天冬氨酸20.5%、赖氨酸0.6%、十二烷基二甲基甜菜碱3%、水余量。
3.如权利要求1-2任意一项所述的盐碱土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将水、富马酸、乙醇胺混合后反应得到S1混合物；
S2、向所述S1混合物中加入聚天冬氨酸、赖氨酸得到S2混合物；
S3、向所述S2混合物中加入十二烷基二甲基甜菜碱，混合均匀即得所述盐碱土壤改良剂。
4.根据权利要求3所述的盐碱土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，反应温度为40-50℃，反应时间40-60min。
5.根据权利要求3所述的盐碱土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，保温40-50℃，继续搅拌30-40min。
6.如权利要求1-2任意一项所述的盐碱土壤改良剂的使用方法，其特征在于，播种或移栽前将所述盐碱土壤改良剂滴灌施入土壤中或随水冲施施入土壤。
7.根据权利要求6所述的盐碱土壤改良剂的使用方法，其特征在于，所述盐碱土壤改良剂的用量为20-50千克/亩。
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