CN115093292A - 一种盐碱地改良剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐碱地改良剂，按重量分数计，包括：生物质颗粒炭450‑600份；尿素50‑70份；蛋壳粉30‑60份；脱硫石膏35‑50份；淀粉改性钙质膨润土15‑30份；生物糖脂15‑25份；复硝酚钠55‑100份；纳米黄腐酸钾55‑80份；植物油渣粉60‑120份。各组分协同发挥作用，使得产物兼具盐碱改良和作物抗逆促效功能，对盐碱地改良和作物增产，尤其是玉米增产效果显著。该产品制备工艺简单、经济环保、有利于在大田和设施耕地中大规模推广应用。

Description

一种盐碱地改良剂及其应用

技术领域

本申请涉及土壤修复技术领域，具体而言，涉及一种盐碱地改良剂及其应用。

背景技术

人们在进行农业生产活动时，由于片面追求经济效益，在大田和设施大棚频频连作经济效益相对较高的蔬菜，例如黄瓜、番茄等。由于化肥用量过大，导致土壤含盐量不断增加，加剧盐渍化。为防止设施保护地内湿度增加和地温下降，人们习惯采用“大水漫灌，频繁浇水”的灌溉方式，漫灌使得大部分水分在短时间内蒸发，造成表层土壤结皮，影响了土壤通气透水性；灌水次数频繁，再加之环境条件密闭，使土壤的团粒结构遭到严重破坏，这种灌溉方式无法将多余的盐分带到土壤深层，进一步增加了盐分在土壤表层的积累。而土壤表层水分的蒸发作用，使深层水分不断通过土壤毛细作用上移，又导致深层土壤盐分聚积到表层，同时多余的钠离子进入土壤胶体，还容易造成土壤板结。由于土壤盐碱化程度加重，作物根系活力下降，土壤养分有效性下降,引起氮、磷、钾、钙等多种元素缺乏，作物容易感病，导致植物生长不良，因此，采取有效措施对盐碱土进行生态恢复与重建,对地方经济稳定及环境修复具有重大的现实意义。

盐碱土改良主要包括物理改良、化学改良和生物改良，而目前改良剂只针对脱盐除碱进行了改良，而针对复合型调理剂缺乏研究。专利申请CN112794758A公开了一种滩涂盐碱地改良专用生物炭基肥，包括生物质炭40～60份，腐殖酸类物质20～40份，无机复合肥10～20份，脱硫石膏5～15份，粉煤灰5～15份和水解聚马来酸酐3～5份。然而，该专利申请只是针对土壤理化属性说明改良剂可以改善土壤酸碱环境，缺乏对植物根系的抗逆性考虑，同时该申请并没有针对不同程度的盐渍化尤其是重度盐渍化土壤是一次性改良还是分次改良，其改良效果差。因此亟待研究一种能够有效改善土壤环境、提高土壤-作物系统生产能力的土壤改良剂及改良方法。

发明内容

本发明提供了一种盐碱地改良剂，所述改良剂按重量分数计，包括：

生物质颗粒炭450-600份；尿素50-70份；蛋壳粉30-60份；脱硫石膏35-50份；淀粉改性钙质膨润土15-30份；生物糖脂15-25份；复硝酚钠55-100份；纳米黄腐酸钾55-80份；植物油渣粉60-120份。

进一步的，所述生物质颗粒炭是玉米漏、玉米芯、玉米秸秆生物质炭中的一种或几种；具体的，将玉米漏、玉米芯、玉米秸秆的一种或几种去杂、干燥、粉碎细化为原料颗粒,然后置于碳化炉内500℃-600℃且无氧或低氧条件下低温碳化1h,冷却后粉碎、过筛获得所述生物质颗粒炭。

所述生物糖脂选自鼠李糖脂、槐糖脂和海藻糖脂中的一种；

所述蛋壳粉是将蛋壳干燥后用磨粉器磨成粉末状；

所述淀粉改性钙质膨润土是将烘干的钙基膨润土与十六烷基三甲基溴化铵和可溶性淀粉溶解搅拌获得，具体的，每10g钙基膨润土与3.7770 g十六烷基三甲基溴化铵和一定量的可溶性淀粉溶解于 400 ml 蒸馏水中， 25 ℃恒温搅拌 24 h，然后进行抽滤，在 60℃下烘干，研磨，过 200 目筛，制得所述淀粉改性钙质膨润土。

所述改良剂的制备方法包括：

（1）将脱硫石膏粉碎成粉末状；

（2）将粉碎后的脱硫石膏与生物质颗粒炭、尿素、蛋壳粉、淀粉改性钙质膨润土、复硝酚钠、纳米黄腐酸钾、植物油渣粉按配方混匀得到混合料；

（3）将生物糖脂溶于水，均匀喷到混合料上，搅拌均匀后造粒。

其中，所述步骤（3）中，将生物糖脂溶于水中使其浓度≥2000mg/L；所述造粒粒径为2-20mm。

优选的，所述改良剂按重量分数计，包括：生物质颗粒炭550份，缓释尿素70份，淀粉改性钙质膨润土30份，脱硫石膏50份，蛋壳粉40份，生物糖脂20份，复硝酚钠60份，纳米黄腐酸钾70份，植物油渣粉100份。

本发明还提供一种前述的改良剂在盐碱地土壤改良中的应用，将盐碱地土壤翻耕20-30cm，以100-500kg/亩的量均匀撒施所述改良剂，然后与翻耕土壤混合均匀。对于重度盐碱地，第一年所述改良剂的用量为250kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-30cm；第二年所述改良剂的用量为200kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-30cm；对于中度盐碱地，所述改良剂的用量为200kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-25cm。所述改良的盐碱地土壤用于玉米种植。

本发明的有益效果包括：

本发明的改良剂施入土壤后，在下渗水流作用下，土壤中可溶性盐分随着水流淋洗至深层土壤达到洗盐效果的情况下，同时从改良剂中溶解的石膏可消减碳酸盐和碳酸氢盐，并且将胶体上的钠离子交换掉，形成降盐脱碱的效果，另外改良剂中生物炭、腐殖酸和糖脂能够协同促进团聚体结构形成，增强作物抗逆、防菌抑病、促进养分吸收方面起着显著的作用，从而提高土壤-作物系统生产能力，该产品制备工艺简单、经济环保、有利于在大田和设施耕地中大规模推广应用。

本发明通过将生物质颗粒炭、尿素、脱硫石膏、蛋壳粉、淀粉改性钙质膨润土、生物糖脂、复硝酚钠、纳米黄腐酸钾、植物油渣粉组合，协同发挥作用，使得产物兼具盐碱改良和作物抗逆促效功能，对盐碱地改良和作物增产，尤其是玉米增产效果显著。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明和描述，但所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明和实施例中，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发明和实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、一种生物质炭基复合盐碱地改良剂

按重量分数计，包括：

生物质颗粒炭450-600份；

尿素50-70份；

蛋壳粉30-60份；

脱硫石膏35-50份；

淀粉改性钙质膨润土15-30份；

生物糖脂15-25份；

复硝酚钠55-100份；

纳米黄腐酸钾55-80份；

植物油渣粉60-120份。

其中，生物质颗粒炭是玉米漏、玉米芯、玉米秸秆生物质炭中的一种或几种。将玉米漏、玉米芯、玉米秸秆的一种或几种去除杂质、干燥，然后粉碎细化为原料颗粒（2-10mm）,置于碳化炉内500℃-600℃且无氧或低氧条件下低温碳化一小时,冷却后粉碎（<5mm）、过筛（4目）,制备得到低温生物质颗粒炭。生物质炭能够降低土壤pH和全盐量，增加保水保肥性质。

蛋壳粉：通过自然晒干，即在太阳下曝晒，使蛋壳水分蒸发，为了使水分蒸发得快一点，蛋壳不宜铺得太厚(3厘米以下为宜)，开始不宜翻动，待水分蒸发后再翻堆晒至干燥。用电动磨粉器将蛋壳磨成粉末状。蛋壳粉含有碳酸钙94%，蛋白质1%，碳酸镁和磷酸钙4%。蛋壳粉能够降低土壤胶体上的交换性钠镁离子，从而降低碱化度，并降低盐分表层聚集。

淀粉改性钙质膨润土：将市售钙基膨润土在干燥箱中于 350℃下烘干 4 小时，静置冷却后称取 10.0 g 膨润土，加入与膨润土阳离子交换量（CEC）相当的十六烷基三甲基溴化铵（3.7770 g）和一定量（0.1-0.2g）的可溶性淀粉，溶解于 400 ml 蒸馏水中形成复合改性剂。在 25 ℃下恒温搅拌 24 h，然后进行抽滤，在 60 ℃下烘干，研磨，过 200 目筛，制得淀粉改性钙质膨润土。能够加强对无机氮的吸附作用，促进根系活性和生物量累积，提高肥料利用率。

生物糖脂选自鼠李糖脂、槐糖脂和海藻糖脂中的一种，耐温耐盐，抑制植物病原菌，促进养分吸收，提升作物抗逆性。

纳米黄腐酸钾能够快速降低土壤盐碱化程度，提高有机质含量，增强植物根系呼吸作用、增强土壤团粒结构和通透性，提高土壤肥力同时还能够对其它组分起到增效功能。

复硝酚钠具有促进细胞原生质流动、提高细胞活力、加速植株生长发育、促根壮苗、保花保果、提高产量同时能解除肥料间的拮抗作用，复硝酚钠与肥料复配以后，植物对营养元素吸收好，见效快。

植物油渣粉能够促进有机胶结体生成，有利于微团聚体凝聚成大团聚体，增加土壤有机碳、降低土壤硬度和土壤保肥蓄水功能增强。

脱硫石膏：降低土壤胶体交换性钠离子，和可溶性碳酸盐，降低碱化度ESP。

所述改良剂的制备方法包括：

（1）将脱硫石膏粉碎（<50μm）成粉末状；

（2）将粉碎后的脱硫石膏与生物质颗粒炭、尿素、蛋壳粉、淀粉改性钙质膨润土、复硝酚钠、纳米黄腐酸钾、植物油渣粉按配方混匀得到混合料；

（3）将生物糖脂溶于水（≥2000mg/L），均匀喷到混合料上，用搅拌机（可采用AL-15332型搅拌机，也可选用其他型号的搅拌机）搅拌均匀，用造粒机（可采用XKJ650有机肥造粒机，也可选用其他型号的造粒机）造粒进行压力造粒（粒径2-20mm）。

实施例2、一种生物质炭基复合盐碱地改良剂

按重量分数计，包括：生物质颗粒炭550份，缓释尿素70份，淀粉改性钙质膨润土30份，脱硫石膏50份，蛋壳粉50份，生物糖脂20份，复硝酚钠60份，纳米黄腐酸钾70份，植物油渣粉100份。

所述改良剂的制备方法与实施例1相同，将生物糖脂溶于水中使其浓度=2000mg/L。

实施例3、一种生物质炭基复合盐碱地改良剂

按重量分数计，包括：生物质颗粒炭 530份，缓释尿素60份，淀粉改性钙质膨润土30份，脱硫石膏45份，蛋壳粉45份，生物糖脂25份，复硝酚钠80份，纳米黄腐酸钾75份，植物油渣粉110份。

所述改良剂的制备方法与实施例2相同。

实施例4、一种生物质炭基复合盐碱地改良剂

按重量分数计，包括：生物质颗粒炭510份，缓释尿素50份，淀粉改性钙质膨润土30份，脱硫石膏40份，蛋壳粉45份，生物糖脂25份，复硝酚钠100份，纳米黄腐酸钾80份，植物油渣粉120份。

所述改良剂的制备方法与实施例2相同。

实施例5、本发明的盐碱地改良剂在改良用于种植玉米的盐碱地中的应用

分别选取重度盐渍土、轻中度盐渍土，采用本发明人实施例2-4提供的盐碱土改良剂（分别对应于处理1-3）进行改良。

重度盐渍土施用量和方法：

第一年：改良+作物，以250kg/亩的量均匀撒施盐碱地改良剂，土壤翻耕20-30cm；种植作物为玉米，按常规种植方法种植。

第二年：改良+作物，以200kg/亩的量均匀撒施盐碱地改良剂，土壤翻耕20-30cm。种植作物为玉米，按常规种植方法种植。

中度盐渍土施用量和方法：

改良+作物，200kg/亩的量均匀撒施盐碱地改良剂，土壤翻耕20-25cm。种植作物为玉米，按常规种植方法种植。

表1 重度盐渍土第一年施用改良剂后的理化指标变化

如表1所示，2020年，三个改良剂处理(处理1、处理2和处理3)组的重度盐渍化土壤理化性质变化中，全盐量分别比对照（未做改良处理）增加76.61%，74.03%，75.85%；pH分别比对照降低10.41%，4.25%，1.99%；碱化度分别比对照降低40.49%，25.85%，34.63%；总孔隙度分别比对照增高3.10%，0.89%，0.51%；土壤硬度分别比对照降低15.79%，24.21%，27.37%。

表2 重度盐渍土第一年施用改良剂后的玉米生长指标变化

如表2所示，2020年，施用改良剂的各个处理保苗数分别比对照增加63.13%，59.47%，29.78%；玉米产量分别比对照增高83.87%，22.42%，14.68%；株高分别比对照增加37.97%，12.66%，15.19%；叶片数分别比对照增多26.32%，22.47%，16.37%；玉米根干重分别比对照增多20.27%，6.12%，5.42%。

表3 重度盐渍土第二年施用改良剂后的指标变化

如表3所示，2021年，三个改良剂处理(处理1、处理2和处理3)组的重度盐渍化土壤理化性质变化中，全盐量分别比对照增加78.53%，76.42 %，46.11%；pH分别比对照降低16.61%，6.00%，4.61%；碱化度分别比对照降低40.49%，25.85%，34.63%；总孔隙度分别比对照增高9.55%，6.49%，4.58%；土壤硬度分别比对照降低31.12%，30.42%，28.32%。

表4 重度盐渍土第二年施用改良剂后的玉米生长指标变化

如表4所示，2021年施用改良剂的各个处理保苗数分别比对照增加43.14%，42.17%，24.46%；玉米产量分别比对照增高98.18%，22.80%，20.38%；株高分别比对照增加44.74%，10.53%，15.79%；叶片数分别比对照增多15.43%，4.80%，13.10%；玉米根干重分别比对照增多17.98%，3.85%，1.54%。

表5 中度盐渍土第一年施用改良剂后的理化指标变化

如表5所示，2020年，三个改良剂处理(处理1、处理2和处理3)组的中度盐渍化土壤理化性质变化中，全盐量分别比对照增加71.88%，63.93%，24.40%；pH分别比对照降低8.82%，3.34%，1.31%；碱化度分别比对照降低59.63%，52.43%，40.06%；总孔隙度分别比对照增高10.87%，7.90%，4.47%；土壤硬度分别比对照降低29.19%，16.78%，11.07%。

表6 中度盐渍土第一年施用改良剂后的理化指标变化

如表6所示，2020年中度盐渍土施用改良剂的各个处理保苗数分别比对照增加47.55%，36.06%，28.11%；玉米产量分别比对照增高95.34%，22.63%，20.32%；株高分别比对照增加 37.66%，23.38%，25.97%；叶片数分别比对照增多12.64%，4.89%，12.93%；玉米根干重分别比对照增多20.01%，3.84%，1.38%。

与对照相比，处理1、处理2和处理3均有不同程度改良理化性质和促进玉米生长情况，在重度盐渍土和轻度盐渍土改良方面，处理1效果均表现较好。处理1在脱硫石膏和蛋壳粉协同提供钙离子作用下，在重度盐渍土施用第一年就降到中度碱化（碱化度12.2），同时全盐量降至1.0g/kg左右，第二年在改良剂用量减少50公斤/公顷的情况下便可降到轻度碱化的效果，pH降至7和8之间（以脱硫石膏和生物炭为主的协同作用）。另外有机物料（以生物炭、植物油渣粉和黄腐酸钾为主的协同作用）改善了土壤结构，总孔隙度增加了3%，土壤硬度也降低。作物生长方面，处理1保苗数的增长保障了收获产量的提升（黄腐酸钾和尿素为主的协同作用），同时地上株高地下部分根干重的指标相应有所增加（生物糖脂和淀粉改性钙质膨润土为主的协同作用）。从土壤改良和作物生长指标来看，处理1的各组分协同表现最佳。

Claims (9)

1.一种盐碱地改良剂，其特征在于，所述改良剂按重量分数计，包括：

生物质颗粒炭450-600份；

尿素50-70份；

蛋壳粉30-60份；

脱硫石膏35-50份；

淀粉改性钙质膨润土15-30份；

生物糖脂15-25份；

复硝酚钠55-100份；

纳米黄腐酸钾55-80份；

植物油渣粉60-120份。

2.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，包括如下（1）-（4）中的一项或多项：

（1）所述生物质颗粒炭是玉米漏、玉米芯、玉米秸秆生物质炭中的一种或几种；

（2）所述生物糖脂选自鼠李糖脂、槐糖脂和海藻糖脂中的一种；

（3）所述蛋壳粉是将蛋壳干燥后用磨粉器磨成粉末状；

（4）所述淀粉改性钙质膨润土是将烘干的钙基膨润土与十六烷基三甲基溴化铵和可溶性淀粉溶解搅拌获得。

3.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，所述生物质颗粒炭是将玉米漏、玉米芯、玉米秸秆的一种或几种去杂、干燥、粉碎细化为原料颗粒,然后置于碳化炉内500℃-600℃且无氧或低氧条件下低温碳化1h,冷却后粉碎、过筛获得的；

和/或，每10g钙基膨润土与3.7770 g十六烷基三甲基溴化铵和一定量的可溶性淀粉溶解于 400 ml 蒸馏水中， 25 ℃恒温搅拌 24 h，然后进行抽滤，在 60 ℃下烘干，研磨，过200 目筛，制得所述淀粉改性钙质膨润土。

4.根据权利要求1所述的改良剂，其特征在于，所述改良剂的制备方法包括：

（1）将脱硫石膏粉碎成粉末状；

（2）将粉碎后的脱硫石膏与生物质颗粒炭、尿素、蛋壳粉、淀粉改性钙质膨润土、复硝酚钠、纳米黄腐酸钾、植物油渣粉按配方混匀得到混合料；

（3）将生物糖脂溶于水，均匀喷到混合料上，搅拌均匀后造粒。

5.根据权利要求4所述的改良剂，其特征在于，包括如下（1）-（2）中的一项或多项：

（1）所述步骤（3）中，将生物糖脂溶于水中使其浓度≥2000mg/L；

（2）所述步骤（3）中，所述造粒粒径为2-20mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的改良剂，其特征在于，所述改良剂按重量分数计，包括：生物质颗粒炭550份，缓释尿素70份，淀粉改性钙质膨润土30份，脱硫石膏50份，蛋壳粉40份，生物糖脂20份，复硝酚钠60份，纳米黄腐酸钾70份，植物油渣粉100份。

7.权利要求1-6任一项所述的改良剂在盐碱地土壤改良中的应用，其特征在于，将盐碱地土壤翻耕20-30cm，以100-500kg/亩的量均匀撒施所述改良剂，然后与翻耕土壤混合均匀。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，对于重度盐碱地，第一年所述改良剂的用量为250kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-30cm；第二年所述改良剂的用量为200kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-30cm；

对于中度盐碱地，所述改良剂的用量为200kg/亩，盐碱地土壤翻耕20-25cm。

9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述改良的盐碱地土壤用于玉米种植。