CN114702350A - 碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用，将各组分物料称重，并依次加入反应釜，在常压下控制反应釜的温度为70‑90℃，并启动搅拌，每分钟100‑150转，搅拌反应0.5‑1小时；冷却至25‑28℃，维持3‑4小时后升温至70‑80℃保持1小时，再冷却至35‑38℃，维持3‑4小时后再次升温至80‑90℃保持1小时。最后，冷却至常温过滤，检验，包装即为本发明的盐碱土壤改良剂(液体)。本发明提出一种利用黄水、复合氨基酸营养液、亚甲基丁二酸、聚谷氨酸、水解聚马来酸酐和制糖工业废水形成的碱性土壤改良剂组合物，不仅营养丰富全面，有效降低土壤碱性，补充土壤有机养料，提高土壤持水率，还可促进作物生长，改善土壤结构，提高微量元素的吸收率。

Description

碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用

技术领域

本发明涉及生态改良领域，特别涉及碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用。

背景技术

我国盐碱土面积约3700万亩(主要分布于我国的干旱和半干旱区)，其中低品质的盐碱耕地高达670万亩，占全国耕地的5％，这些土壤不仅碱性强，而且有机质含量少，土壤结构差，微生物量少，土壤酶活低，这严重影响了国家粮食丰产与安全，也不符合国家高标准农田建设的宏伟目标。碱性或盐碱土壤的危害主要表现在：

一是使土壤养分的有效性降低。土壤中磷的有效性明显受碱性的影响，在pH值超过7.5时，磷酸和钙或铁、铝形成迟效态，使有效性降低；在强碱性土壤中容易使钙、镁、磷酸盐、铁、锰、锌等植物营养元素形成难溶性的化合物，降低其有效性；硼、锰、铜等微量元素，在碱性土壤中其有效性也会大大降低。

二是不利土壤的良性发育，破坏土壤结构，影响土壤生物学性质。强碱性土壤中氢和钠较多，而钙缺少，难以形成良好的土壤结构，使土粒高度分散，导致土壤干硬，透水通气不良，耕性变坏，土壤性质恶化，影响作物根系呼吸和养分的吸收，不利于作物生长。还会妨碍作物对其他离子的吸收，造成作物的营养紊乱。碱性过强还会直接抑制土壤微生物的活动，有益微生物数量减少，降低土壤酶活和有机质的生成等。

三是不利土壤微生物的活动。土壤微生物一般较适宜的pH值是6.5～7.5之间的中性范围。过碱则严重地抑制土壤微生物的活动，从而影响氮素及其他养分的转化和供应。

四是不利作物的生长发育。一般作物在中性或近中性土壤生长较适宜。

五是易产生各种有毒害的物质。碱性土壤中可溶盐分达一定数量后，会直接影响作物的发芽和正常生长。含碳酸钠较多的碱化土壤，对作物有毒害作用。

发明内容

本发明的目的在于提供碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用，包括以下步骤：

步骤一：准备物料，物料由以下重量份数的原料配制而成：

黄水100-800份；

聚谷氨酸50-250份；

亚甲基丁二酸10-60份；

复合氨基酸营养液100-400份；

制糖工业废水30-200份；

聚马来酸酐10-100份；

步骤二：将各组分物料称重，并依次加入反应釜进行搅拌；

步骤三：反应釜处理后的物料进行冷却处理，冷却好后进行升温；

步骤四：进行物料二次冷却，然后再次进行升温；

步骤五：冷却至常温过滤，然后进行检验，最后进行包装。

优选的，在步骤二中，在常压下控制反应釜的温度为70-90℃，并启动搅拌，每分钟100-150转，搅拌反应0.5-1小时。

优选的，在步骤三中，物料冷却至25-28℃，维持3-4小时后升温至70-80℃保持1小时。

优选的，在步骤四中，冷却至35-38℃，维持3-4小时后再次升温至80-90℃保持1小时。

发明的技术效果和优点：利用黄水、复合氨基酸营养液、亚甲基丁二酸、聚谷氨酸、水解聚马来酸酐和制糖工业废水形成的碱性土壤改良剂组合物，不仅营养丰富全面，有效降低土壤碱性，补充土壤有机养料，提高土壤持水率，还可促进作物生长，改善土壤结构，提高微量元素的吸收率，促进微生物繁殖和活力，有机改良碱性土壤团粒结构，生态推动盐碱地变良田，为粮食安全贡献力量。利用黄水等有机酸性资源，制备液态肥也属于世界首创，不仅可彻底解决环境污染，变废为宝，还可减除处理成本高。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法与应用：

实施案例1

新型盐碱土壤生态改良剂组合物A(1000Kg)组分如下：

(1)黄水560Kg

(2)聚谷氨酸80Kg

(3)亚甲基丁二酸30Kg

(4)复合氨基酸营养液230Kg

(5)制糖工业废水50Kg

(6)聚马来酸酐50Kg

将各组分物料称重，并依次加入反应釜，在常压下控制反应釜的温度为72℃，并启动搅拌，每分钟140转，搅拌反应50min；冷却至25℃，维持4小时后升温至75℃保持1小时；再冷却至35℃，维持4小时后再次升温至80℃保持1小时。最后，冷却至常温过滤，检验，包装即为本发明的盐碱土壤改良剂A(液体)。

实施案例2

新型盐碱土壤生态改良剂组合物B(1000Kg)组分如下：

(1)黄水630Kg

(2)聚谷氨酸70Kg

(3)亚甲基丁二酸30Kg

(4)复合氨基酸营养液180Kg

(5)制糖工业废水70Kg

(6)聚马来酸酐20Kg

将各组分物料称重，并依次加入反应釜，在常压下控制反应釜的温度为75℃，并启动搅拌，每分钟130转，搅拌反应40min；冷却至27℃，维持3.5小时后升温至80℃保持1小时；再冷却至37℃，维持3小时后再次升温至85℃保持1小时。最后，冷却至常温过滤，检验，包装即为本发明的盐碱土壤改良剂B(液体)。

实施案例3

新型盐碱土壤生态改良剂组合物C(1000Kg)组分如下：

(1)黄水700Kg

(2)聚谷氨酸60Kg

(3)亚甲基丁二酸20Kg

(4)复合氨基酸营养液140Kg

(5)制糖工业废水60Kg

(6)聚马来酸酐20Kg

将各组分物料称重，并依次加入反应釜，在常压下控制反应釜的温度为80℃，并启动搅拌，每分钟145转，搅拌反应30min；冷却至27℃，维持3小时后升温至85℃保持1小时；再冷却至37℃，维持3小时后再次升温至90℃保持1小时。最后，冷却至常温过滤，检验，包装即为本发明的盐碱土壤改良剂C(液体)。

实施案例4：盐碱土壤改良剂在新疆棉花盐碱地中的应用

对照组：常规使用化肥(每亩140公斤)和有机肥(600公斤)

处理组：将实施案例1中制备的盐碱土壤改良剂A，按照每亩使用20公斤计算，在棉花种植前灌水期、幼苗期、花蕾期和结铃期分别施加一次，合计80公斤。化肥和有机肥的使用量为对照组的50％，其他农艺管理参数对照组和处理组一致。

农田：新疆盐碱土壤棉田

施用1年后，土壤各指标和产量等情况检测情况见表2、3(数据为平均值)。

表2土壤情况

表3年产量、投入与产出情况

实施案例5：盐碱土壤改良剂在青海西葫芦农田土壤中的应用

对照组：常规使用化肥(每亩120公斤)和有机肥(500公斤)

处理组：将实施案例2中制备的盐碱土壤改良剂B，按照每亩使用25公斤计算，在西葫芦播种前、幼苗期、授粉期和结瓜期分别施加一次，合计100公斤。化肥和有机肥的使用量为对照组的50％，其他农艺管理参数对照组和处理组一致。

农田：青海省西葫芦农田

施用1年后，土壤各指标检测及产量情况见表4(数据为平均值)。

表4土壤指标及产量情况

实施案例6：盐碱土壤改良剂在西红柿农田土壤中的应用

对照组：常规使用化肥(每亩140公斤)和有机肥(600公斤)

处理组：将实施案例3中制备的盐碱土壤改良剂C，按照每亩使用25公斤计算，在西葫芦播种前、幼苗期、授粉期和结瓜期分别施加一次，合计100公斤。化肥和有机肥的使用量为对照组的50％，其他农艺管理参数对照组和处理组一致。

农田：新疆西红柿农田土壤

施用1年后，土壤各指标检测及产量情况见表5(数据为平均值)。

表5土壤指标及产量情况

在本申请中：

黄水：2021年全国白酒企业完成酿酒总产量838万千升，据统计每生产1千升白酒，大约产生黄水0.3～0.4m³，则每年黄水废液排放量约251-335万m³。事实上，我国每年97％的黄水以废水形式被排放，不仅污染环境，浪费资源，还会造成极高的废水处理费用。黄水是白酒酿造过程中产生的大量酸性废液(pH2.5-3.5)，富含高浓度有机酸(总酸含量25-85g/L)及还原糖(2.5-8％)、可溶性淀粉(2.5-5％)、氨基酸、腐殖质、细胞自溶物等多种营养物质，COD(化学需氧量)高达25000～40000mg/L、BOD5高达25000～30000mg/L，说明黄水中有机物的含量很高。黄水的强酸性可有效降低碱化土壤的pH，还可以为土壤提供丰富的营养源，如还原糖和可溶性淀粉(化肥和有机肥都不具备)可为土壤微生物提供优质碳源，促进土壤有益微生物快速繁殖，促进土壤有机质分解，提高土壤微生物活力和酶活，从而改善土壤结构，进而降低盐度。

亚甲基丁二酸：是一种不饱和二元有机酸，具有活泼的化学性质，可进行自身的聚合，能与其它有机酸进行各种加成反应生成高分子聚合物，从而改善土壤结构，增强土壤抗侵蚀能力，提高土壤的透气性，降低盐碱性过高导致的土壤干硬，透水通气不良问题，并改善作物根系环境，促进作物根系的生长发育。

聚谷氨酸：是一种微生物发酵制得的绿色生物高分子载体材料，具有良好的水溶型，超强的吸附性，无毒无害，能彻底被生物降解等优点。

(1)保水及抗旱能力。在缺水、少水的干旱、半干旱地区或者应用滴灌和水肥一体化的地区使用聚谷氨酸(γ-PGA)，能极大的提高水肥的利用率。聚谷氨酸的粘稠性的特点导致了聚谷氨酸与土壤接触后，会在植株根毛表层形成一层薄膜，不但具有保护作物根毛的功能，更使得其成为土壤中的养分，水分与根毛亲密接触的理想输送平台，能有效提高肥料的溶解，存储，输送和吸收，并减少蒸发、渗漏等造成的水肥流失，抵御干旱。(2)促生作用。促进叶片变绿增厚，根毛繁茂，作物长势挺立。(3)每分子γ-PGA含有1000个以上的超强锁水性基团(-COOH)，使其具有很好的碱性土壤调节性，可作为平衡土壤碱化及盐度的农用肥料。同时可使肥料利用率由30—35％提高10-20％，氮肥利用率平均提高7-12％。(4)聚谷氨酸的分子结构使它拥有很好的螯合微量元素(螯合钙、镁、铜、铁等金属离子)的功能，从而促进作物对土壤微量元素的吸收，提高土壤中金属元素和微量元素的利用效率。

复合氨基酸营养液：可以是商业购买的，也可以是发明人利用自己创造的发明技术(关统伟，王鹏昊，向慧平，等.一种高效制备复合氨基酸的方法，ZL 201611022450.6)针对家禽废弃羽毛制备的氨基酸水解液。家禽羽毛富含80％以上的蛋白质，氨基酸总含量大约70％以上，酸解后，可产生17种种类丰富齐全的氨基酸。此外，羽毛中还含有少量的矿物元素(见表1)。

表1羽毛中主要矿物元素含量

氨基酸作为小分子化合物存在于肥料中，可快速补充植物必需的氨基酸，更容易被作物吸收。氨基酸是一种速效有机N源，具有替代化肥N素的功能，同时，也是一种有机的碳肥，对于提高作物品质具有重要的促进作用。另一方面氨基酸也是一些激素和植物防御相关物质的合成前提，可刺激和调节植物健康生长。有研究表明氨基酸液肥还可增加作物叶绿素的含量，提高作物光合效率，加快植物生长繁殖，有利于同化物的积累。氨基酸还可以提高作物对盐碱环境的胁迫能力，比如在高的盐碱环境中，某些氨基酸(如脯氨酸)会被诱导更多的合成等，从而增强作物耐盐碱能力。因此，家禽羽毛制备的复合氨基酸液营养全，吸收快，含有丰富的有机速效N素，具有可替代化肥的特点。同时，强大的酸性特征(pH3.5-5)还可有效降低盐碱土壤pH，提高土壤缓冲能力，补充土壤微量元素，促进土壤益生微生物的生长，达到控制盐碱土壤危害的目的。

水解聚马来酸酐：能增加盐碱土壤中的碳酸钙溶解，使土壤溶液中钙离子取代土壤胶体中钠离子，提高了土壤入渗率和毛管土的含水量，降低土壤钠盐对农作物的毒害，并提高作物对其他微量元素的吸收。同时，聚马来酸酐也是一种有效的分散剂和渗透剂，能够很好促进混合液的相容性，以及营养液对土壤的渗透性。

制糖工业废水：是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水，主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程，pH4.5左右，可有效降低土壤的盐碱度。废水色度深，含有较高的有机物、糖分，并且氮、磷、钾等元素含量较高，不仅可为农作物提供丰富的营养，还可促进土壤微生物的大量繁殖，促进有机质的分解，增强土壤酶活力，改善土壤团粒结构。

项目组利用黄水、复合氨基酸营养液、亚甲基丁二酸、聚谷氨酸、水解聚马来酸酐和制糖工业废水形成的碱性土壤改良剂组合物，不仅营养丰富全面，有效降低土壤碱性，补充土壤有机养料，提高土壤持水率，还可促进作物生长，改善土壤结构，提高微量元素的吸收率，促进微生物繁殖和活力，有机改良碱性土壤团粒结构，生态推动盐碱地变良田，为粮食安全贡献力量。利用黄水等有机酸性资源，制备液态肥也属于世界首创，不仅可彻底解决环境污染，变废为宝，还可减除处理成本高。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (4)

1.碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤一：准备物料，物料由以下重量份数的原料配制而成：

黄水100-800份；

聚谷氨酸50-250份；

亚甲基丁二酸10-60份；

复合氨基酸营养液100-400份；

制糖工业废水30-200份；

聚马来酸酐10-100份；

步骤二：将各组分物料称重，并依次加入反应釜进行搅拌；

步骤三：反应釜处理后的物料进行冷却处理，冷却好后进行升温；

步骤四：进行物料二次冷却，然后再次进行升温；

步骤五：冷却至常温过滤，然后进行检验，最后进行包装。

2.根据权利要求1所述的碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法，其特征在于：在步骤二中，在常压下控制反应釜的温度为70-90℃，并启动搅拌，每分钟100-150转，搅拌反应0.5-1小时。

3.根据权利要求1所述的碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法，其特征在于：在步骤三中，物料冷却至25-28℃，维持3-4小时后升温至70-80℃保持1小时。

4.根据权利要求1所述的碱化土壤新型生态改良剂组合物的制备方法，其特征在于：在步骤四中，冷却至35-38℃，维持3-4小时后再次升温至80-90℃保持1小时。