CN114874054A - 一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法和应用。所述沙漠沙地土壤改良剂按重量份数计包括如下组分：改性粉煤灰10重量份、羧甲基纤维素盐0.01～0.1重量份和微生物菌剂0.01～0.1重量份。本发明提供的土壤改良剂主要利用的是火电厂的固体废弃物粉煤灰，原料来源广泛，成本低，可有效地提高土壤持水、保水能力，改善土壤的机械组成，降低土壤容重；所述土壤改良剂还能够补充土壤所缺失的中微量营养元素，协调土壤的水肥气热，增大土壤强度，降低土壤受风蚀、水蚀影响，为植物提供一个良好的生长环境。
Description
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种土壤改良剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法和应用。
背景技术
土地荒漠化是土地在外来作用力的干扰下，发生动态变化的过程，荒漠化的发生与发展造成了生态环境和农业生产条件的恶化，使可利用土地面积锐减，土地生产力严重下降，导致沙区农业经济落后，人民群众生活贫困。
粉煤灰亦称飞灰，来源于火电厂的燃煤发电，它既是一种固体废弃物，同时也是一种具有潜在价值的人造火山灰资源。粉煤灰长期堆存不仅占用大量土地资源，而且露天堆放的粉煤灰在雨水淋溶作用下，其中的有害物质会渗透到粉煤灰堆场附近的土壤。由于粉煤灰高盐、高碱，粉煤灰的浸出液下渗、扩散到土地导致周边土地盐碱化，不再适用于农作物种植，严重影响农业生产。
现有粉煤灰改良沙漠技术主要以原始粉煤灰作为辅料与其他沙土改良剂复配。例如，直接添加粉煤灰于沙土中，发现粉煤灰可以改良沙土颗粒机械组成并影响沙土水分入渗，但未考虑粉煤灰pH较高、活性较低等问题。此外，在粉煤灰改良沙土中添加聚丙烯酰胺(PAM)，发现其能够增加沙质土壤中玉米产量，但PAM存在降解效率不高且PAM可能存在少量有毒有害物质单分子丙烯酰胺(AMD)，具有潜在环境风险。
CN109704888A提供了一种土壤改良剂的制备方法及其应用，以质量份数计包括粉煤灰5-15份和聚丙烯酰胺(PAM)0.006-0.012份，畜禽粪便210-320份，过磷酸钙10-15份，尿素3-7份，硫酸亚铁2-4份以及硫酸钾3-6份，该改良剂主要用于沙化土壤改良。其以畜禽粪便为主料，与粉煤灰、过磷酸钙等为辅料物理混合后(畜禽粪便与粉煤灰质量比约为20:1)制备出一种沙土改良剂，起到了沙土改良的效果，但改良剂主体是畜禽粪便，粉煤灰仅作为配料添加，不能起到大宗利用粉煤灰的效果。
CN110078555A采用粉煤灰和有机高分子材料改性膨润土为主要原料制备了出一种人工合成沙土改良剂，包括粉煤灰、膨润土、有机肥、腐植酸、甲壳素纤维、海藻提取液、木质素磺酸钠和微生物菌剂。此发明的沙漠沙土改良剂通过特定比例下的各原料的共同作用，同时具有固沙和土质改良的作用，使沙土地具有更好的通气性和透水性，且能改善土壤的化学特性，增强土壤微生物活性，最终起到提高土壤肥力。然而，上述该方法虽能达到改良沙土的目的，但粉煤灰直接添加，存在粉煤灰与其他原料或沙土相容性差、难以形成理想的土壤团聚体等问题，沙土改良效果不佳。
因此，提供一种以粉煤灰为主体，与沙土相容性好且对土壤改良效果较好的土壤改良剂对本领域而言具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法和应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂，按重量份数计包括如下组分：改性粉煤灰10重量份、羧甲基纤维素盐0.01～0.1重量份和微生物菌剂0.01～0.1重量份。
本发明提供的土壤改良剂可有效地提高土壤持水、保水能力，改善土壤的机械组成，降低土壤容重；所述土壤改良剂还能够补充土壤所缺失的中微量营养元素，协调土壤的水肥气热，增大土壤强度，降低土壤受风蚀、水蚀影响，为植物提供一个良好的生长环境。该发明主要利用的是火电厂的固体废弃物粉煤灰，原料来源广泛，成本低。该技术不仅解决粉煤灰的大宗利用问题，又可实现沙化土的改良，具有重大的经济价值和社会意义。
本发明中所述改性粉煤灰的重量份数为10重量份；相应的，羧甲基纤维素盐的重量份可以是0.01重量份、0.02重量份、0.03重量份、0.04重量份、0.05重量份、0.06重量份、0.07重量份、0.08重量份、0.09重量份或0.1重量份等，优选为0.05～0.1重量份；所述微生物菌剂的重量份可以是0.01重量份、0.02重量份、0.03重量份、0.04重量份、0.05重量份、0.06重量份、0.07重量份、0.08重量份、0.09重量份或0.1重量份等，优选为0.05～0.1重量份。
作为本发明优选的技术方案，所述羧甲基纤维素盐包括羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾或羧甲基纤维素铵中的任意一种或至少两种的组合。本发明中，所述羧甲基纤维素盐与改性粉煤灰相互促进，共同对土壤进行改良和优化，改善沙土结构。
优选地，所述微生物菌剂包括胶冻样芽胞杆菌、解磷巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌或哈茨木霉中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，所述改性粉煤灰采用如下方法进行制备，所述方法包括：将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌后过滤，洗涤、干燥得到所述改性粉煤灰。
优选地，所述酸溶液包括硫酸溶液、柠檬酸溶液、盐酸溶液、冰醋酸溶液、磷酸溶液或草酸溶液中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述酸溶液与粉煤灰的液固比为(2～10)L:1kg，即2～10kg的酸溶液与1kg粉煤灰进行混合，例如可以是2L:1kg、3L:1kg、4L:1kg、5L:1kg、6L:1kg、7L:1kg、8L:1kg、9L:1kg或10L:1kg等。
优选地，所述酸溶液的摩尔浓度为0.1～2mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.2mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L或2mol/L等。
本发明中，所述改性粉煤灰经过酸尤其是硫酸浸渍改性，粉煤灰中的杂质得以脱除，有益元素得到充分活化，特别是，粉煤灰中无定型硅是一种具有较高活性的二氧化硅的存在形式，具有较高自由能，在室温下能与H+结合生成硅胶，硅胶表面存在大量硅氧烷键-Si-O-Si-和硅羟基Si-OH，这些基团的存在有利于沙土团聚体的形成。
作为本发明优选的技术方案，所述沙漠沙地土壤改良剂还包括腐殖酸盐0.01～1.5重量份，例如可以是0.01重量份、0.02重量份、0.05重量份、0.08重量份、0.1重量份、0.2重量份、0.5重量份、0.8重量份、1重量份、1.2重量份或1.5重量份等。
优选地，所述腐殖酸盐包括腐植酸钠、腐植酸钾或煤矿表层腐殖土中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，所述沙漠沙地土壤改良剂还包括有机肥0.01～2重量份，例如可以是0.01重量份、0.02重量份、0.05重量份、0.08重量份、0.1重量份、0.5重量份、0.8重量份、1重量份、1.5重量份、1.8重量份或2重量份等。有机肥能够为贫瘠的沙土提供有机养分，也为土壤团聚体的形成提供物质基础，进一步改良沙土结构。
优选地，所述有机肥来源于农作物秸秆、牛粪、羊粪、油渣、酒渣、醋渣、药渣或动物皮革中的任意一种或至少两种的组合。所述有机肥为农作物秸秆、牛/羊粪、油渣、酒渣、醋渣、药渣、动物皮革中的任意一种或至少两种直接混合或者必要时充分腐熟后混合得到。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的沙漠沙地土壤改良剂的制备方法，所述制备方法包括：
将配方量的改性粉煤灰、羧甲基纤维素盐、微生物菌剂、任选的腐殖酸盐和任选的有机肥混合，熟化，得到所述沙漠沙地土壤改良剂；
或者，所述制备方法包括：
先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和任选的腐殖酸盐混合，熟化，得到混合物料；再将配方量的羧甲基纤维素盐、任选的有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
作为本发明优选的技术方案，所述改性粉煤灰的制备方法包括：将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌后过滤，洗涤、干燥得到所述改性粉煤灰；
优选地，所述搅拌的时间为0.5～6h，例如可以是0.5h、0.8h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等。
优选地，所述搅拌的温度为20～90℃，例如可以是20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃或90℃等。
优选地，所述搅拌的转速为10～700rpm，例如可以是10rpm、20rpm、50rpm、100rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm或700rpm等。
优选地，所述干燥的时间为1～24h，例如可以是1h、2h、3h、5h、6h、8h、10h、12h、14h、15h、18h、20h、22h或24h等。
优选地，所述干燥的温度为50～150℃，例如可以是50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性粉煤灰：将粉煤灰与酸溶液以液固体积比为2～10的比例混合，20-90℃下、以10～700rpm搅拌0.5～6h后过滤，洗涤、50～150℃干燥1～24h得到所述改性粉煤灰；
(2)将配方量的改性粉煤灰、羧甲基纤维素盐、微生物菌剂、腐殖酸盐和有机肥混合，熟化1小时～90天，得到所述沙漠沙地土壤改良剂；
或者，所述制备方法包括如下步骤：
(1′)制备改性粉煤灰：将粉煤灰与酸溶液以液固体积比为2～10的比例混合，20-90℃下、以10～700rpm搅拌0.5～6h后过滤，洗涤、50～150℃干燥1～24h得到所述改性粉煤灰；
(2′)先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和腐殖酸盐混合，熟化1小时～90天，得到混合物料，再将配方量的羧甲基纤维素盐、有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
第三方面，本发明还提供一种如第一方面所述的沙漠沙地土壤改良剂在土壤改良中的应用。
优选地，所述土壤包括沙漠沙地土壤。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明中提供的土壤改良剂包括改性粉煤灰，羧甲基纤维素盐和微生物菌剂，所述改性粉煤灰经过酸浸渍改性，其中的杂质得以脱除，有益元素得到充分活化，其表面活性高，表面存在大量硅氧烷键-Si-O-Si-和硅羟基Si-OH，这些基团的存在有利于沙土团聚体的形成，能够与沙土通过氢键结合；配合羧甲基纤维素盐和微生物菌剂，优选配合腐殖酸盐和有机肥，通过粉煤灰改性与多养分协同，得到的土壤改良剂中含有较多活性中微量元素，如活性硅、活性钙等，为植物和土壤微生物生长提供养分，能够有效地提高土壤持水、保水能力，改善土壤的机械组成，降低土壤容重；还能够补充土壤所缺失的中微量营养元素，协调土壤的水肥气热，增大土壤强度，降低土壤受风蚀、水蚀影响，为植物提供一个良好的生长环境；
(2)本发明中提供的土壤改良剂通过粉煤灰改性与多养分协同，将粉煤灰固废制备为优良的沙土壤改良剂，利用了大量的固体废弃物粉煤灰，原料来源广泛，成本低，减少了粉煤灰大量堆积对于环境的压力，同时对农业发展和农民生活水平的提高有着直接的现实意义。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。
本发明中所需的粉煤灰、酒渣、醋渣、油渣、木屑、牛粪、羊粪、动物皮革以及腐殖酸等材料均可取自或购自相应的生产工厂；例如，本发明中所述粉煤灰取自电厂，以下实施例中所用的粉煤灰取自内蒙古的电厂。
本发明中所述酒渣、醋渣、油渣和木屑也取自相应的生产工厂；以下实施例中所用的酒渣、醋渣、油渣和木屑分别取自宁夏的酒厂、醋厂、油坊和木材厂；所述牛粪和羊粪取自养殖场，以下实施例中所用的牛粪和羊粪取自内蒙古的养殖场；
所述腐殖酸为本领域常用的腐殖酸，以下实施例中所用的腐殖酸购自内蒙古的腐殖酸厂。
实施例1
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，分离出筛上物后备用；
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入浓度为0.4mol硫酸溶液、浓度为2mol/L的柠檬酸溶液和浓度为0.1mol/L的盐酸溶液的混合溶液中，三种酸的体积比例为1:1:2，液固比为10:1，在90℃、700rpm转速下浸渍搅拌4h后，固液分离，在100℃烘干24h后，得到所述改性粉煤灰；
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾和羧甲基纤维素铵按重量份1:1:1添加；所述微生物菌剂为胶冻样芽胞杆菌和解磷巨大芽孢杆菌按重量份1:1添加。
将上述原料充分混合后熟化30天，制得所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例2
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，分离出筛上物后备用。
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入浓度为0.2mol硫酸溶液、浓度为1mol/L的冰醋酸的混合溶液中，两种酸的体积比例为2:1，液固比为8，在75℃、600rpm转速下浸渍搅拌3h后，固液分离，在102℃烘干23h后，得到所述改性粉煤灰。
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述腐殖酸盐为腐殖酸钾和煤矿表层腐殖土按重量份1:20添加；所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素铵按重量份1:1添加；所述微生物菌剂为巨大芽孢杆菌。
将上述原料充分混合后熟化90天，制得所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例3
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，分离出筛上物后备用。
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入浓度为0.5mol硫酸溶液中，液固比为6，在65℃、600rpm转速下浸渍搅拌6h后，固液分离，在105℃烘干22h后，得到所述改性粉煤灰。
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述腐殖酸盐为腐殖酸钠和煤矿表层腐殖土按重量份1:30添加；所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素铵按重量份1:2添加；所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌，按重量份2:1添加。
将上述原料充分混合后熟化1天，制得所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例4
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，去除筛上物后备用。
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入浓度为1mol磷酸溶液和浓度为1mol/L的草酸的混合溶液中，两种酸的体积比1:2，液固比为4，在35℃、200rpm转速下浸渍搅拌0.5h后，固液分离，在120℃烘干18h后，得到所述改性粉煤灰。
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述腐殖酸盐为煤矿表层腐殖土；所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素铵按重量份2:1添加；所述微生物菌剂为解磷巨大芽孢杆菌。
先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和腐殖酸盐混合，熟化90天，得到混合物料，再将配方量的羧甲基纤维素盐、有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例5
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，去除筛上物后备用。
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入浓度为1.5mol硫酸溶液中，液固比为4，在25℃、100rpm转速下浸渍搅拌1h后，固液分离，在130℃烘干13h后，得到所述改性粉煤灰；
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述腐殖酸盐为腐殖酸钠和煤矿表层腐殖土按重量份1:10添加，所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素钠和羧甲基纤维素铵按重量份1:3添加，所述微生物菌剂为枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、哈茨木霉按重量份1:1:3:1添加。
先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和腐殖酸盐混合，熟化15天，得到混合物料，再将配方量的羧甲基纤维素盐、有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例6
本发明提供一种沙漠沙地土壤改良剂及其制备方法。
具体制备方法包括以下步骤：
(1)将从电厂取回的粉煤灰过2mm筛，去除筛上物后备用。
(2)改性粉煤灰的制备方法如下：
将步骤(1)得到的预处理后粉煤灰加入为1.2mol/L磷酸溶液混合溶液中，液固比为2，在20℃、70rpm转速下浸渍搅拌1h后，固液分离，在140℃烘干12h后，得到所述改性粉煤灰。
(3)本实施例提供了一种土壤改良剂，所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
所述腐殖酸盐为煤矿表层腐殖土，所述羧甲基纤维素盐为羧甲基纤维素铵，所述微生物菌剂为胶冻样芽胞杆菌。
先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和腐殖酸盐混合，熟化10天，得到混合物料，再将配方量的羧甲基纤维素盐、有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
改性粉煤灰10重量份、腐殖酸盐1.5重量份、羧甲基纤维素盐0.1重量份、有机肥0.1重量份和微生物菌剂0.01重量份；
其余原料和制备方法与实施例1相同。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述土壤改良剂的原料按质量百分比包括：
改性粉煤灰10重量份、腐殖酸盐0.1重量份、羧甲基纤维素盐0.1重量份、有机肥2重量份和微生物菌剂0.01重量份；
其余原料、原料的比例以及制备方法与实施例1相同。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，本实施例中改性粉煤灰制备过程中酸法改性时使用6mol/L的柠檬酸溶液，其余原料、原料的比例和制备方法与实施例1相同。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，本实施例中改性粉煤灰制备过程中酸法改性时固相液相质量比为1:2，其余原料和制备方法与实施例1相同。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述土壤改良剂的原料不添加有机肥，其余原料和制备方法与实施例1相同。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，本实施例中改性粉煤灰制备过程中酸法改性时间为1h。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述土壤改良剂的原料中不添加微生物菌剂，其余原料和制备方法与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述土壤改良剂的原料不添加羧甲基纤维素盐，其余原料和制备方法与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，本实施例中改性粉煤灰的制备过程中不进行酸法改性，其余原料和制备方法与实施例1相同。
性能测试土壤结构功能检测
(1)使用实施例1～12和对比例1～3制备的土壤改良剂处理沙土15天，同时设置空白对照。
而后，采用马尔文激光粒度仪测定沙土土壤颗粒分布；具体的检测结果如下表1所示：
表1
由表1可知，空白对照(即不添加土壤改良剂)的砂粒含量高达100％，不含粉粒和粘粒。这表明该土壤的粘结性能很差，无法形成有效的团粒结构，也就无法有效供给植物生长所需的养分。
实施例1～12中经过土壤改良剂处理的沙土土壤中粒径≤2μm和2μm＜粒径≤50μm的颗粒所占的比例较多，粒径≤2μm的颗粒百分比为0.7～10.7％，2μm＜粒径≤50μm的颗粒百分比为14.7～22.2％，即土壤中粘粒、土壤粉粒含量较高；
其中，实施例6中由于各组分的使用量较少，实施例11中由于不添加有机肥和腐殖酸盐，其处理后沙土土壤中粒径≤2μm的百分占比较少，但是2μm＜粒径≤50μm的颗粒百分比与其余实施例相当，除实施例6和实施例11外，其余实施例中粒径≤2μm的颗粒百分比为4.2～10.7％，为实施例5为最优实施例，其中50μm＜粒径≤1000μm的颗粒百分比仅为67.1％。
且由实施例1与对比例1和2比较可知，在不添加微生物菌剂和羧甲基纤维素盐的情况下，沙土土壤颗粒分布明显劣于实施例1，且实施例1中微生物菌剂和羧甲基纤维素盐的添加量较少，因此可以看出，在土壤改良剂中添加一定量的微生物菌剂和羧甲基纤维素盐，能够明显提高土壤改良剂的改良效果；
且由实施例1与对比例3比较可知，若不进行酸改性，在相同情况下，所得土壤中颗粒粒径较大。
因此，由上表可知，所有实施例沙土的土壤质地均改变，特别是实施例5，土壤质地变为砂质壤土；对于沙化土壤，土壤粗砂含量下降，黏粒和粉粒含量增加，有助于土壤有机物的固定，土壤在不断良性进化。
(2)采用环刀法测定沙土土壤容重饱和含水量，采用ZJ2型直剪仪测定沙土土壤粘聚力；
所得结果如表2所示：
表2
| 组别 | 容重(g/cm<sup>3</sup>) | 粘聚力(kPa) | 饱和含水率(％) |
| 实施例1 | 1.21 | 8.88 | 40.1 |
| 实施例2 | 1.18 | 11.20 | 41.6 |
| 实施例3 | 1.17 | 12.18 | 42.8 |
| 实施例4 | 1.17 | 13.51 | 44.5 |
| 实施例5 | 1.12 | 17.51 | 48.8 |
| 实施例6 | 1.23 | 2.12 | 37.8 |
| 实施例7 | 1.20 | 8.97 | 40.4 |
| 实施例8 | 1.14 | 14.62 | 46.1 |
| 实施例9 | 1.23 | 7.14 | 33.1 |
| 实施例10 | 1.23 | 8.73 | 39.8 |
| 实施例11 | 1.24 | 6.86 | 30.2 |
| 实施例12 | 1.22 | 8.01 | 38.7 |
| 对比例1 | 1.28 | 8.37 | 35.1 |
| 对比例2 | 1.28 | 7.37 | 36.1 |
| 对比例3 | 1.32 | 5.73 | 27.4 |
| 空白对照 | 1.54 | 0.29 | 19.8 |
从上表可以看出，实施例1～12和对比例1～3制备的改良剂均具有改善沙地的效果，与未施加土壤改良剂的空白对照相比，土壤容重由1.54g/cm3(空白对照)下降至1.12～1.24g/cm3，土壤颗粒间粘聚力大小由0.29kPa提升到2.12～17.51kPa，土壤饱和含水率由19.8％可以提升到30.2～48.8％；其中，土壤容重由1.54g/cm3(空白对照)最低可以下降至1.12g/cm3(实施例5)，土壤颗粒间粘聚力大小由0.29kPa最大可以提升到17.51kPa(实施例5)，土壤饱和含水率由19.8％最大可以提升到48.8％(实施例5)。
这说明，添加改良剂以后，土壤结构、土壤强度均发生明显变化，土壤结构变化也导致了土壤保水能力的提升。
实施例9在酸法改性过程中，粉煤灰在高浓度的酸溶液作用，玻璃体坍塌，活性物质含量降低因此对土壤的改善效果稍差，土壤容重、土壤颗粒间粘聚力、土壤饱和含水率改良效果较差；
对比例1制备的改良剂未添加微生物菌剂，改良效果略差，这是因为微生物菌剂添加可以增加沙土间的内聚力，降低容重，提高土壤饱和含水率，微生物生长代谢会分泌有机酸和菌丝等物质，这些物质可以促进土壤团聚体的形成，土壤由原本松散的状态变为具有一定强度的状态；
对比例2的改良剂制备过程中未添加羧甲基纤维素盐，改良土壤效果很差，这表明沙土中有机物质含量极少，添加腐殖酸和有机肥可以极大地促进土壤优良结构的再造，提高土壤肥力，增加土壤水分保持能力。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述沙漠沙地土壤改良剂按重量份数计包括如下组分：
改性粉煤灰10重量份、羧甲基纤维素盐0.01～0.1重量份和微生物菌剂0.01～0.1重量份。
2.根据权利要求1所述的沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述羧甲基纤维素盐包括羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾或羧甲基纤维素铵中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述微生物菌剂包括胶冻样芽胞杆菌、解磷巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌或哈茨木霉中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述改性粉煤灰采用如下方法进行制备，所述方法包括：
将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌后过滤，洗涤、干燥得到所述改性粉煤灰。
4.根据权利要求3所述的沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述酸溶液包括硫酸溶液、柠檬酸溶液、盐酸溶液、冰醋酸溶液、磷酸溶液或草酸溶液中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酸溶液与粉煤灰的液固比为(2～10)L:1kg；
优选地，所述酸溶液的摩尔浓度为0.1～2mol/L。
5.根据权利要求1～4任一项所述的沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述沙漠沙地土壤改良剂还包括腐殖酸盐0.01～1.5重量份；
优选地，所述腐殖酸盐包括腐植酸钠、腐植酸钾或煤矿表层腐殖土中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1～5任一项所述的沙漠沙地土壤改良剂，其特征在于，所述沙漠沙地土壤改良剂还包括有机肥0.01～2重量份；
优选地，所述有机肥来源于农作物秸秆、牛粪、羊粪、油渣、酒渣、醋渣、药渣或动物皮革中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的沙漠沙地土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将配方量的改性粉煤灰、羧甲基纤维素盐、微生物菌剂、任选的腐殖酸盐和任选的有机肥混合，熟化，得到所述沙漠沙地土壤改良剂；
或者，所述制备方法包括：
先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和任选的腐殖酸盐混合，熟化，得到混合物料；再将配方量的羧甲基纤维素盐、任选的有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备方法包括：将粉煤灰与酸溶液混合，搅拌后过滤，洗涤、干燥得到所述改性粉煤灰；
优选地，所述搅拌的时间为0.5～6h；
优选地，所述搅拌的温度为20～90℃；
优选地，所述搅拌的转速为10～700rpm；
优选地，所述干燥的时间为1～24h；
优选地，所述干燥的温度为50～150℃。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备改性粉煤灰：将粉煤灰与酸溶液以液固体积比为2～10的比例混合，20～90℃下、以10～700rpm搅拌0.5～6h后过滤，洗涤、50～150℃干燥1～24h得到所述改性粉煤灰；
(2)将配方量的改性粉煤灰、羧甲基纤维素盐、微生物菌剂、腐殖酸盐和有机肥混合，熟化1小时～90天，得到所述沙漠沙地土壤改良剂；
或者，所述制备方法包括如下步骤：
(1′)制备改性粉煤灰：将粉煤灰与酸溶液以液固体积比为2～10的比例混合，20～90℃下、以10～700rpm搅拌0.5～6h后过滤，洗涤、50～150℃干燥1～24h得到所述改性粉煤灰；
(2′)先将配方量的改性粉煤灰、微生物菌剂和腐殖酸盐混合，熟化1小时～90天，得到混合物料，再将配方量的羧甲基纤维素盐、有机肥和所述混合物料混合，得到所述沙漠沙地土壤改良剂。
10.如权利要求1～6任一项所述的沙漠沙地土壤改良剂在土壤改良中的应用；
优选地，所述土壤包括沙漠沙地土壤。
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Cited By (1)
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| CN116535263A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-08-04 | 榆林学院 | 一种提升沙地植硅体碳汇能力的硅基材料及其制备方法 |
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- 2021-02-05 CN CN202110164441.5A patent/CN114874054A/zh active Pending
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