CN115011351A - 一种生物质缓释剂在改良沙质土壤中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质缓释剂在改良沙质土壤中的应用。采用生物质缓释剂、或生物质缓释剂与碳酸氢铵、二胺和/或秸秆等联用作为改性剂，结合联合施用的方法进行改良土壤。通过调整生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆的比例，增加土壤保水能力，提高土壤墒情，也有助于增加土壤养分和农作物产量，同时减少了化肥及生物质缓释剂的用量，降低成本，有助于保持土壤生物多样性的特点，有益于土壤微生物生长，改善了作物的生长环境，具有良好的生态效益。
Description
技术领域
本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种生物质缓释剂在改良沙质土壤中的应用，同时对干旱地区均有同等效果。
背景技术
土壤沙化地区空气干燥、雨水稀少，植被也非常稀少。我国沙化土地总面积为17211.75万hm2，约占我国国土总面积的1/6，其中宁夏沙化土地面积为112.46万hm2，土壤沙化已成为我国最严重的生态问题之一。沙化土壤的有机质含量低、保水能力差，对植物的生长不利。因此需要改善沙质土壤的性质，提高土壤的生产力。
市场上出现多种土壤调理剂，用于沙地土壤的改性剂可分为无机改性剂、有机改性剂和人工合成改性剂。无机改性剂中主要包括粉煤灰、磷石膏等。有机改性剂中主要包括污泥、生物炭等，污泥含有大量有机质和氮、磷、钾等营养元素，但污泥和沙土直接掺混所形成的团聚体的稳定性较差，以及用量大、效果不持久的缺点，且由于污泥中含有重金属元素，施用污泥会使沙土中重金属元素含量升高。人工合成改性剂中主要包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等。这些土壤改性剂虽然可以改善土壤的物理化学或者生物性状，增加农作物产量，但由于施用量较大(一般在100kg/亩左右)，且施用次数较多，增加了改性剂使用带来的潜在环境风险，尤其是缺乏完善处理技术的高分子聚合物类和固体废弃物类的土壤调理剂。目前，由于无法实现固体废弃物的全部无害化处理，导致调理剂中的有害成份和潜在风险转移到农业生产中，进而通过食物链的生物富集作用危害人体健康。同时现有的保水剂生产成本高，降解速度慢，无法满足干旱沙土耕地的使用要求。
发明内容
本发明针对现有技术中沙质土壤改性剂存在的施用量大、效果不持久、成本较高、容易造成重金属含量增加等问题，通过选择和调整各种改性组分的种类以及用量，提供了一种新的土壤改性剂，此改性剂中至少含有生物质缓释剂，进一步可以与碳酸氢铵、二胺两种肥料和/或秸秆中的一种或几种混施，不仅降低了肥料的用量和成本，且不会造成重金属污染。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种土壤改性剂，所述改性剂中至少包括生物质缓释剂。
根据本发明的实施方案，所述土壤改性剂中还可以包括碳酸氢铵。例如，所述碳酸氢铵与生物质缓释剂的质量比(1～50):1，优选为(5～20):1；更优选为(5～10):1；示例性地为1:1、5:1、10:1、15:1、20:1、30:1、35:1、40:1、45:1、50:1。
根据本发明的实施方案，所述土壤改性剂中还可以包括二胺。例如，所述生物质缓释剂与二胺的质量比为1:(1～50)，优选为1:(1～20)，更优选为1:(1.25～10)；例如1:1、1:1.25、1:4、1:5、1:7、1:8、1:10、1:20、1:40、1:50。
根据本发明的实施方案，所述土壤改性剂中还可以包括秸秆。例如，所述生物质缓释剂与秸秆的质量比为1:(20～50)，优选为1:(30～40)；例如1:20、1:25、1:30、1:31.25、1:35、1:40、1:45、1:50。
根据本发明的实施方案，所述生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆的质量比为1:(1～50):(1～50):(20～50)。
根据本发明的实施方案，所述土壤改性剂可以为生物质缓释剂，或者为生物质缓释剂、碳酸氢铵和二胺的混合物，或者为生物质缓释剂和二胺的混合物，或者生物质缓释剂、二胺和秸秆的混合物，或者为生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆的混合物。
根据本发明的实施方案，所述生物质缓释剂为本领域已知产品。例如，可以为中国专利CN110467682B公开中的纤维素衍生物。
优选地，所述碳酸氢铵和二胺均为市售肥料。
优选地，所述秸秆可以选自玉米秸秆，包括但不限于玉米秸秆。
本发明还提供了一种所述土壤改性剂的制备方法，包括如下步骤：将生物质缓释剂，以及任选加入或者不加入的碳酸氢铵、二胺和/或秸秆混合，得到所述土壤改性剂。
优选地，所述生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆具有如上文所示的质量比。
根据本发明的实施方案，所述土壤改性剂的制备方法，包括：按上述质量比将生物质缓释剂、以及碳酸氢铵、二胺和秸秆中的至少一种混合均匀，得到所述土壤改性剂。
本发明还提供上述土壤改性剂在改良沙质土壤中的应用。优选地，将所述土壤改性剂施用于沙质土壤后翻耕混匀，用于农作物种植。
根据本发明的实施方案，所述沙质土壤指的是含沙量多，颗粒粗糙，渗水速度快，保水性能差，通气性能良好的土壤。
比如，可以先制备得到至少含有所述生物质缓释剂的土壤改性剂，将所述土壤改性剂施用于沙质土壤后翻耕混匀；或者，也可以将土壤改性剂中的各组分分别施用于沙质土壤后翻耕混匀。各组分分别施用时，各组分的质量比满足前述限定的范围。
根据本发明的实施方案，所述生物质缓释剂在沙质土壤中的施用量可以为4-8kg/亩，例如，4kg/亩、5kg/亩、6kg/亩、7kg/亩、8kg/亩；优选为8kg/亩。
根据本发明的实施方案，所述碳酸氢铵在沙质土壤中的施用量可以为10-20kg/亩，例如，10kg/亩、12kg/亩、14kg/亩、16kg/亩、18kg/亩、20kg/亩。
根据本发明的实施方案，所述二胺在沙质土壤中的施用量可以为10-20kg/亩，例如，10kg/亩、12kg/亩、14kg/亩、16kg/亩、18kg/亩、20kg/亩。
根据本发明的实施方案，所述秸秆在沙质土壤中的施用量可以为200-300kg/亩，更优选为250kg/亩。
根据本发明的实施方案，所述翻耕的深度为30-60cm，优选为40cm。
根据本发明的实施方案，所述农作物包括但不限于荞麦、玉米、马铃薯。
本发明的有益效果：
本发明将生物质缓释剂、或者生物质缓释剂与碳酸氢铵、二胺和/或秸秆联用作为土壤改性剂，对沙质土壤进行改良。通过调整生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆的用量，能够增加土壤保水能力，提高土壤墒情，也有助于增加土壤养分和农作物产量，同时减少了化肥及生物质缓释剂的用量，降低成本，有助于保持土壤生物多样性的特点，有益于土壤微生物生长，改善了作物的生长环境，具有良好的生态效益。有效解决了现有沙土改性剂施用量大、效果不持久、成本较高、重金属含量增加等问题。
1、本发明中生物缓释剂具有保水、增肥、增加土壤紧实度、与土壤具有良好的相容性，可降解、促进作物生长等显著的功效。
2、本发明所用原料来自农作物秸秆，均较易获取，成本较低，极大的缩减了成本，属于废弃物再回收利用。
3、本发明加入生物质缓释剂，不但能减少常规肥料(例如碳酸氢铵、二胺等)的用量，缩减改性剂总用量，且能改善土壤、尤其是沙质土壤基本的理化性能，适宜大规模施用。
4、所用原料均为环境友好型，不会对土壤产生重金属污染。
5、秸秆取自当地农田，既处理了农业废弃物又对土壤产生了积极影响。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
下述实施例中所用的生物质缓释剂为中国专利CN110467682B公开的实施例1制备的纤维素衍生物。
实施例1
改性剂配方：生物质缓释剂。
称取生物质缓释剂4kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为荞麦。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表2所示。
实施例2
改性剂配方：生物质缓释剂。
称取生物质缓释剂8kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为荞麦。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表3所示。
实施例3
改性剂配方：生物质缓释剂、碳酸氢铵和二胺；生物质缓释剂和碳酸氢铵的质量比为1:5，碳酸氢铵和二胺的质量比为1:1。
按比例称取生物质缓释剂和碳酸氢铵、二胺，施入量分别为4kg/亩、20kg/亩、20kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为马铃薯。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表4所示。
实施例4
改性剂配方：生物质缓释剂、碳酸氢铵和二胺；生物质缓释剂和碳酸氢铵的质量比为2:5，碳酸氢铵和二胺的质量比为1:1。
按比例称取生物质缓释剂和碳酸氢铵、二胺，施入量分别为8kg/亩、20kg/亩、20kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为马铃薯。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表5所示。
实施例5
改性剂配方：质量比为1:1.25的生物质缓释剂和二胺。
按比例称取生物质缓释剂和二胺，施入量分别为8kg/亩、10kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为玉米。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表6所示。
实施例6
改性剂配方：生物质缓释剂、二胺和秸秆；生物质缓释剂和二胺的质量比为1:2.5，生物质缓释剂和秸秆的质量比为1:31.25。
按比例称取生物质缓释剂、二胺和秸秆，施入量分别为8kg/亩、20kg/亩、250kg/亩，施入沙质土壤后翻耕混匀，翻耕深度为40cm，种植作物为玉米。
本实施例改性剂对沙质土壤的改良结果如表7所示。
以未加入改性剂的沙质土壤作为对照例，改良沙土地土壤重金属元素分析如表1所示；实施例1-6的土壤改良结果如表2-7所示。表1-7均为改良剂施加于土壤中6个月后进行测试的结果。
表1改良沙土地土壤重金属元素分析(mg·kg-1)
注：阀值参照GB15618-2018《土壤环境质量标准》二级标准限值。
表2实施例1土壤改良结果
表3实施例2土壤改良结果
表4实施例3土壤改良结果
表5实施例4土壤改良结果
表6实施例5土壤改良结果
表7实施例6土壤改良结果
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种土壤改性剂，其特征在于，所述改性剂中至少包括生物质缓释剂。
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述土壤改性剂中还包括碳酸氢铵，所述碳酸氢铵与生物质缓释剂的质量比(1～50):1，优选为(5～20):1；更优选为(5～10):1。
优选地，所述土壤改性剂中还包括二胺；优选地，所述生物质缓释剂与二胺的质量比为1:(1～50)，优选为1:(1～20)，更优选为1:(1.25～10)。
优选地，所述土壤改性剂组合物中还包括秸秆；优选地，所述生物质缓释剂与秸秆的质量比为1:(20～50)，优选为1:(30～40)。
3.根据权利要求1-2任一项所述的改性剂，其特征在于，所述生物质缓释剂、碳酸氢铵、二胺和秸秆的质量比为1:(1～50):(1～50):(20～50)。
优选地，所述秸秆包括但不限于玉米秸秆。
4.权利要求1-3任一项所述的改性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将生物质缓释剂，以及任选加入或者不加入的碳酸氢铵、二胺和/或秸秆混合，得到所述土壤改性剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括：按权利要求2或3所述的质量比将生物质缓释剂、以及碳酸氢铵、二胺和秸秆中的至少一种混合均匀，得到所述土壤改性剂。
6.权利要求1-3任一项所述的改性剂的用途，其特征在于，所述土壤改性剂用于改良沙质土壤。
优选地，将所述土壤改性剂施用于沙质土壤后翻耕混匀，用于农作物种植。
7.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述生物质缓释剂在沙质土壤中的施用量为4-8kg/亩。
8.根据权利要求6所述的用途，其特征在于，所述碳酸氢铵在沙质土壤中的施用量为10-20kg/亩。
优选地，所述二胺在沙质土壤中的施用量为10-20kg/亩。
优选地，所述秸秆在沙质土壤中的施用量为200-300kg/亩。
9.根据权利要求6-8任一项所述的用途，其特征在于，所述翻耕的深度为30-60cm。
10.根据权利要求6-9任一项所述的用途，其特征在于，所述农作物包括但不限于荞麦、玉米、马铃薯。
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2021
- 2021-03-04 CN CN202110241973.4A patent/CN115011351A/zh active Pending
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