CN1197935C - 利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法及其产品和应用 - Google Patents
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Abstract
一种利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法及其产品和应用，利用废石膏板为原料，将其粉碎成一定的粒度，制造成硫酸钙含量在75%以上的品质优良的盐碱土壤改良剂。由于其使用的原料为建筑的废弃物，不但成本低廉，且将废弃物再利用，减少了环境污染，达到变废为宝的目的。
Description
技术领域
本发明涉及盐碱土壤改良剂，特指一种利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法及其产品和应用。
背景技术
众所周知，世界范围内的盐碱土壤面积约为954832000hm2，分布在100多个国家，其严重地影响植物生长和生态平衡，危害极大。因此，各国的科学家都在积极地探索改造盐碱土壤的方法。
其中美国的布拉斯加大学的Glenn.J.Hoffman教授提出两种方法，一种是深翻土地改碱，将深层富含的硫酸钙的土壤与表层的盐碱土壤混拌，通过Ca++替换Na+后，再靠淋洗Na+，达到改碱，其主要缺陷在于：深层的土壤比较贫瘠，不利于植物生长，且深翻土地无形中增加许多成本。
另一种是加入可溶性钙的改良剂，包括石灰、氯化钙、硫石灰、黄铁矿、硫酸铁等，其主要缺陷在于：由于上述可溶性钙的改良剂价格昂贵，不适合广泛地推广应用；黄铁矿为矿石，其加工成粉末状，需花费较多的成本，也不适合广泛地推广应用。
中国在改良盐碱土壤方面做了大量研究，在“土壤通报”25(6)，248-253，1994，李焕珍等人的“磷石膏改良盐碱土效果的研究”提出利用生产磷胺的副产物磷石膏改良盐碱土壤的方法，当然，使用磷石膏进行盐碱土壤改造，取得一定的改土及增产效果，其主要缺陷在于：磷石膏中的硫酸钙含量一般在55％左右，而杂质磷酸钙Ca3(PO4)2为不溶性成分，其对土壤的改良不利，不利于植物生长。也有使用石膏矿石作为土壤的改良剂，但是由于石膏矿石是较大的凝固体，必须加工粉碎后才能使用，其成本较高，不适合大面积推广使用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，通过利用废石膏板为原料，将其粉碎成一定的粒度，制造成硫酸钙含量在75％以上的品质优良的盐碱土壤改良剂。由于其使用的原料为建筑的废弃物，不但成本低廉，且将废弃物再利用，减少了环境污染，达到变废为宝的目的。
本发明的第二个目的在于提供一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的产品，本产品的硫酸钙含量在75％以上，有机成分在2.5％以下，纤维素在6％以下，重金属和有害成分在环境标准值以下，提供一种品质优良及制造成本低廉的盐碱土壤改良剂的产品。
本发明的第三个目的在于提供一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，它适用于改良盐碱土壤为良田，达到提高产量的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：它包括如下的步骤：
(1)选择原料：选用废石膏板为原料；
(2)去掉纸：去掉废石膏板上的纸和其他杂物；
(3)粉碎：粉碎成3mm以下的粉末状；
(4)检验：使用常规方法检验，其硫酸钙的含量在75％以上；
(5)包装：使用防潮袋包装成本发明的盐碱土壤改良剂。
该步骤(1)选用的废石膏板，其含有硫酸钙在75-90％，含有的有机物在10％以下，含有的重金属在环境标准值以下，含有的有害成分在环境标准值以下。
该步骤(2)去掉纸或杂物的方法包括使用机械或人工。该步骤(3)的粉碎方法包括砸碎或机械粉碎。该步骤(3)的机械粉碎包括使用带有细小齿的辊子的粉碎机直接将废石膏板加工成粉末。
一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂，它是利用上述的方法制造的，其硫酸钙的含量为75％以上，有机成分在2.5％以下，纤维素在6％以下，重金属和有害成分在环境标准值以下。
一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，它适用于将盐碱土壤改良为适合植物生长的良田。该盐碱土壤包括含有盐碱的水田、旱田、草地、林地或草场。该盐碱土壤包括重度碱度土壤、中度碱度土壤或轻度碱度土壤。该盐碱土壤改良剂的用量为0.5-2.5kg/m2。该盐碱土壤改良剂的使用方法为去掉茬后，再播撒本发明的盐碱土壤改良剂，使其充分混合均匀，再旋耕5-15cm。该盐碱土壤改良剂的播撒方法包括人工播撒、机械播撒或飞机播撒。
本发明的主要优点是：
1、本发明的制造方法是利用建筑的废石膏板为原料，不但成本低廉，且将废弃物再利用，减少了环境污染，具有变废为宝的功效；
2、由于本发明是选用硫酸钙含量在75％左右的废石膏板为原料，其制造成的盐碱土壤改良剂中，硫酸钙的含量在75％以上的高纯度，大大提高其改良盐碱土壤的功效，具有显著地增产效果；
3、本发明的方法生产的盐碱土壤改良剂产品适用于水田、旱田、草地、林地或草场，具有广泛地应用前景；
4、本发明的方法生产的盐碱土壤改良剂产品，具有制造成本低廉，适用于人工施用、机械施用或飞机撒播；
5、本发明的方法生产的盐碱土壤改良剂产品，除了能将大量的盐碱土壤改良成良田，从而提高产量之外，还可以将大片的不适合植物生长的盐碱土壤或草原披上绿装，改善人类赖以生存的地球环境，为子孙后代造福。
具体实施方式
下面结合较佳实施例对本发明进一步说明。
实施例1
本发明的制造方法是选用硫酸钙含量在75％左右的废石膏板为原料，这是轻而易举就能实现的，因为在日本具有严格的环境标准规定，其建筑使用的石膏板具有较高的纯度，其硫酸钙的含量必须在75-90％或以上，其重金属的含量也有严格的要求，故其废石膏板完全符号土壤应用要求，其中的有害杂质也比较少，本发明的创造点在于对原料的选择，因为如果选用含有较多杂质的原料，就必须进行纯化处理，使制造成本大幅提高，将不适合作为盐碱土壤改良剂应用。当合格的原料确定后，其加工方法就比较简单，其主要是将废石膏板上的纸和其他杂物除去，先砸碎成块状，再放入粉碎机中粉碎成3mm以下的粉末状，通过化验分析，各项指标合格后包装，制造成本发明的盐碱土壤改良剂产品。其产品质量指标为硫酸钙75-92％、pH值6-7、纸3-6％、有机物3％以下；其中经过元素分析结果如下：Ca 22.5％、Mg 0.055％、K 0.043％、Na 0.066％、Al 0.079％ Fe 0.14％、S 16.5％、P 0.011％。
实施例2
本实施例选用的原料是建筑用的废石膏板，首先使用机械去掉其上的纸和其他杂物，再使用带有细小齿的辊子的粉碎机将废石膏板直接加工成3mm以下的粉末，经过检验质量合格后，包装成盐碱土壤改良剂产品。其质量指标为硫酸钙90％、pH值6.7、纸3.6％、有机物2.3％以下。
实施例3
本实施例选用的原料是废石膏板，首先使用粉碎机将废石膏板加工成3mm以下的粉末，经过检验质量合格后，包装成盐碱土壤改良剂产品。其质量指标为硫酸钙79％、pH值6.8、纸0.6％、有机物1.0％以下。
实施例4
本发明的盐碱土壤改良剂产品的应用试验，包括盆栽试验和田间试验。
盐碱土壤改良剂各设6个不同的使用量，分别为：0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5kg/m2。
其中盆栽试验重复2次；旱田试验分成3个点：吉林四井子镇、高罕营子村和风华镇；水田试验设2个点：兴隆镇和风华镇。
试验面积每点各3000m2，旱田先灭茬，使用盐碱土壤改良剂后旋耕5-15cm，水田直接使用后旋耕8-10cm，分别种植不同的植物，分别测试土壤的变化和植物的生长及产量。具体的实验结果如下：
1、使用本发明的土壤改良剂后，对保苗数增加及促进植物生长具有明显的效果，参阅表1：
表1使用本发明的土壤改良剂后保苗数增加并促进植物生长
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 保苗株(株/hm2) | 21055 | 25715 | 29966 | 30153 | 29286 | 33527 |
| 保苗数增加(％) | 0 | 22.13 | 42.32 | 43.21 | 39.09 | 59.24 |
| 株高(cm) | 178.3 | 187.3 | 210.4 | 210.5 | 220.9 | 228.7 |
| 绿叶片数(片) | 13.47 | 13.77 | 13.87 | 14.20 | 13.83 | 14.20 |
| 株高增加(％) | 0 | 5.05 | 18.00 | 18.06 | 23.89 | 28.27 |
| 绿叶片数增加(％) | 0 | 2.23 | 2.97 | 5.42 | 2.67 | 5.42 |
从表1明显地看出：加入0.5kg/m2的土壤改良剂后，保苗数增加22.13％，绿叶片数增加13.77片，2.23％；加入2.5kg/m2的土壤改良剂后，保苗数增加59.24％，绿叶片数增加14.20片，5.42％；
说明随着土壤改良剂的增加，对促进植物生长有利。
2、使用本发明的土壤改良剂后，对土壤的pH值降低具有明显的效果，参阅表2和表3：
表2旱田使用本发明的土壤改良剂后，土壤pH值变化
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 初始土壤pH值 | 8.79 | 8.58 | 8.31 | 8.61 | 8.27 | 8.25 |
| 秋后土壤pH值 | 8.43 | 8.02 | 7.83 | 7.84 | 7.65 | 7.57 |
| 土壤pH值减少 | 0.36 | 0.56 | 0.48 | 0.77 | 0.62 | 0.95 |
| 比对照pH值减少 | 0 | 0.20 | 0.12 | 0.41 | 0.26 | 0.59 |
表3水田使用本发明的土壤改良剂后，土壤pH值变化
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 初始土壤pH值 | 8.66 | 8.56 | 8.52 | 8.54 | 8.51 | 8.59 |
| 秋后土壤pH值 | 8.54 | 8.40 | 8.32 | 8.15 | 8.10 | 8.07 |
| 土壤pH值减少 | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.39 | 0.41 | 0.52 |
| 比对照pH值减少 | 0 | 0.01 | 0.08 | 0.27 | 0.29 | 0.40 |
从表2及表3可以清楚地看出：
随着土壤改良剂的增加，对土壤的pH值降低具有明显的改善效果。
3、使用本发明的土壤改良剂后，使土壤的硬度减小变化：参阅表4：
表4使用本发明的土壤改良剂后，土壤硬度变化
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 硬度(kg/cm2) | 2.82 | 2.41 | 2.17 | 2.08 | 1.81 | 1.97 |
| 硬度减少(kg/cm2) | 0 | 0.44 | 0.68 | 0.77 | 1.04 | 0.88 |
| 硬度减少％ | 0 | 15.44 | 23.86 | 27.02 | 36.49 | 30.88 |
从表4可以看出：随着土壤改良剂的用量增加，土壤的硬度越小，土壤变的疏松，有利于植物的根系生长发育及增产。
4、使用本发明的土壤改良剂后，土壤三相比变化：
使用本发明的土壤改良剂后，对土壤含水率、固体体积及空隙率的变化，参阅表5：
表5使用本发明的土壤改良剂后，土壤三相比变化
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 |
| 含水量g | 10.17 | 10.40 | 10.30 | 12.37 | 12.13 | 12.17 |
| 空气体积cm3 | 44.66 | 45.87 | 45.24 | 44.16 | 47.90 | 48.37 |
| 固体体积cm3 | 45.17 | 44.73 | 44.46 | 43.47 | 39.97 | 39.46 |
| 固体体积减少％ | 0 | 0.97 | 1.57 | 3.76 | 11.51 | 8.21 |
| 总空隙度％ | 54.83 | 55.27 | 55.54 | 56.53 | 60.03 | 58.54 |
| 总空隙度增加％ | 0 | 0.80 | 1.29 | 3.10 | 9.48 | 6.77 |
其中的数值为三点的平均值。从表5可以看出：
随着土壤改良剂的增加，土壤含水量增加，增加了保水能力；土壤的空气体积亦增加，土壤通气性增加；土壤固相体积逐渐减少，土壤总空隙度增加。
5、本发明的土壤改良剂使用于不同土壤的硬度变化：参阅表6：
表6本发明的土壤改良剂使用于不同土壤的硬度变化
| 土壤改良剂用量(kg/m2) | 0 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | |
| 松软地 | 硬度(kg/cm2) | 4.56 | 4.47 | 4.17 | 3.99 | 3.67 | 3.71 |
| 硬度减少(kg/cm2) | 0 | 0.09 | 0.39 | 0.57 | 0.89 | 0.85 | |
| 硬度减少％ | 0 | 1.97 | 8.55 | 12.50 | 19.52 | 18.64 | |
| 硬壳地 | 硬度(kg/cm2) | 509.89 | 499.50 | 300.09 | 179.89 | 104.22 | 52.69 |
| 硬度减少(kgc/m2) | 0 | 10.39 | 209.80 | 330.00 | 405.67 | 457.20 | |
| 硬度减少％ | 0 | 2.04 | 41.15 | 64.72 | 79.56 | 89.67 |
从表6可以清楚地看到：加入本发明的土壤改良剂后，土壤的硬度明显地减少，有利于植物的生长和提高产量。
6、本发明的土壤改良剂对土壤化学性质的影响：参阅表7：
表7本发明的土壤改良剂对土壤化学性质的影响
| 土壤改良剂kg/m2 | 采土时间 | 深度cm | 全盐％ | 可溶盐分 | 碱化度％ | |||||
| Ca+++Mg++ | K++Na+ | Na+ | SO4 -2 | HCO3 -2+CO3 -2+Cl- | SAR | |||||
| 0 | 春 | 0-10 | 0.1636 | 0.5247 | 1.7298 | 1.694 | 0.6483 | 1.4580 | 3.4000 | 36.91 |
| 秋 | 0-10 | 0.1255 | 0.4364 | 1.3106 | 1.293 | 0.5180 | 1.2309 | 2.3549 | 37.37 | |
| 差 | 0-10 | -0.0381 | -0.0883 | -0.2192 | -0.401 | 0.0497 | -0.2271 | 0 | 0.46 | |
| 0.5 | 春 | 0-10 | 0.1705 | 0.4835 | 1.8433 | 1.808 | 0.5907 | 1.5943 | 3.5890 | 33.85 |
| 秋 | 0-10 | 0.1914 | 1.3909 | 1.3695 | 1.335 | 2.7673 | 0.8707 | 1.3263 | 22.37 | |
| 差 | 0-10 | 0.0209 | 0.9074 | -0.4738 | -0.473 | 2.1766 | -0.7236 | 0 | -11.48 | |
| 1.0 | 春 | 0-10 | 0.1466 | 0.6180 | 1.8582 | 1.829 | 0.5402 | 1.1866 | 2.5202 | 31.64 |
| 秋 | 0-10 | 0.2894 | 2.9785 | 1.3248 | 1.282 | 3.5190 | 0.7010 | 0.8327 | 16.28 | |
| 差 | 0-10 | 0.1428 | 2.3605 | -0.5334 | -0.547 | 2.9788 | -0.4856 | 0 | -15.36 | |
| 1.5 | 春 | 0-10 | 0.1928 | 0.4158 | 2.2443 | 2.208 | 0.5544 | 2.1057 | 4.5638 | 42.80 |
| 秋 | 0-10 | 0.3730 | 4.0020 | 1.5270 | 1.470 | 4.8331 | 0.6959 | 0.7693 | 7.65 | |
| 差 | 0-10 | 0.1802 | 3.5862 | -0.7176 | -0.738 | 4.2787 | -1.4098 | 0 | -35.15 | |
| 2.0 | 春 | 0-10 | 0.1449 | 0.5099 | 1.8143 | 1.785 | 0.6383 | 1.0992 | 3.0339 | 19.48 |
| 秋 | 0-10 | 0.4484 | 5.7284 | 0.9932 | 0.940 | 6.1065 | 0.6151 | 0.4055 | 6.17 | |
| 差 | 0-10 | 0.3055 | 5.2185 | -0.8211 | -0.845 | 5.4682 | -0.4841 | 0 | -13.31 | |
| 2.5 | 春 | 0-10 | 0.1795 | 0.4177 | 2.0213 | 1.969 | 0.6372 | 1.8008 | 4.4614 | 19.94 |
| 秋 | 0-10 | 0.4753 | 5.9595 | 1.0782 | 1.020 | 6.5162 | 0.5214 | 0.4206 | 2.44 | |
| 差 | 0-10 | 0.2958 | 5.5418 | -0.9413 | -0.949 | 5.8791 | -1.2794 | 0 | -17.50 | |
表中的各数据均为三点的平均值。
从表7中看见，不加土壤改良剂时，土壤中的二价阳离子(Ca+++Mg++)之和减少；而加入本发明的土壤改良剂后，土壤中的二价阳离子(Ca+++Mg++)之和增加，且随着土壤改良剂用量的增加，土壤中的二价阳离子(Ca+++Mg++)之和增加。土壤中的二价阳离子的增加，有利于钙离子置换钠离子，有利于土粒由互相排斥到互相粘结而形成团粒结构，钠离子形成硫酸钠后可以随着水流移动离开土壤，降低土壤的pH值，改善土壤的结构，增加总孔隙度，有利于土壤向中性化转变，达到改良土壤的目的。
从使用本发明的土壤改良剂的生产实践中，根据玉米和水稻的增产效果的统计，玉米平均增产12.6-44.3％，最高为100％；水稻平均增产6.8-29.8％，最高为63％。且使表面板结硬化的盐碱土壤变得柔软疏松，形成团粒，增加透气性和通风性。
本发明的测试方法是根据《土壤化学分析》中国科学院南京土壤研究所1978年1月编进行测定。
其土壤硬度采用日本制造的山中式351型土壤硬度计测定；
土壤三相比采用日本生产的Model DIK-1120 three phases meter测定；
土壤含水量采用恒温干燥法；
土壤pH值采用25型酸度计测定；
Ca++、Mg++、K+、Na+采用原子吸收光谱法测定；
Cl-采用硝酸银滴定法测定；
HCO3 -2与CO3 -2采用双指示剂滴定法测定；
SO4 -2采用EDTA容量法测定；
土壤含盐量采用电导法测定；
代替性Ca++、Mg++、K+、Na+采用山东省土壤肥料研究所编的《土壤肥料分析》第七章的测定法测定。
Claims (15)
1、一种利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：它包括如下的步骤：
(1)选择原料：选用废石膏板为原料；
(2)去掉纸：去掉废石膏板上的纸和其他杂物；
(3)粉碎：粉碎成3mm以下的粉末状；
(4)检验：使用常规方法检验，其硫酸钙的含量在75％以上；
(5)包装：使用防潮袋包装成盐碱土壤改良剂。
2、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(1)选用的废石膏板含有硫酸钙在75-90％。
3、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(1)选用的废石膏板含有的有机物在10％以下。
4、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(1)选用的废石膏板含有的重金属在环境标准值以下。
5、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(1)选用的废石膏板含有的有害成分在环境标准值以下。
6、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(2)去掉纸和其他杂物的方法包括使用机械或人工。
7、如权利要求1所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(3)的粉碎方法包括砸碎或机械粉碎。
8、如权利要求7所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的方法，其特征在于：该步骤(3)的机械粉碎包括使用带有细小齿的辊子的粉碎机直接将废石膏板加工成粉末。
9、一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂，其特征在于：它是利用权利要求1所述的方法制造的，其硫酸钙的含量在75％以上，有机成分在2.5％以下，纤维素在6％以下，重金属和有害成分在环境标准值以下。
10、一种利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：它适用于改良盐碱土壤。
11、如权利要求10所述的利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：该盐碱土壤包括盐碱的水田、旱田、草地、林地或草场。
12、如权利要求10所述的利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：该盐碱土壤包括重度碱度土壤、中度碱度土壤或轻度碱度土壤。
13、如权利要求10所述的利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：该盐碱土壤改良剂的用量为0.5-2.5kg/m2。
14、如权利要求10所述的利用废石膏板生产的盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：该盐碱土壤改良剂的使用方法为去掉茬后，再播撒盐碱土壤改良剂，随后进行旋耕，使其充分混合均匀，旋耕的深度为5-15cm。
15、如权利要求14所述的利用废石膏板生产盐碱土壤改良剂的应用，其特征在于：该盐碱土壤改良剂的播撒方法包括人工播撒、机械播撒或飞机播撒。
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