CN105199741A - 一种碱化土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碱化土壤改良剂及其制备方法。通过对棉杆进行炭化制备获得棉杆炭，控制脱硫石膏的水分含量，按照一定的配比混合棉杆炭、脱硫石膏、黄腐酸和复硝酸钠，制备获得碱化土壤改良剂，其中棉秆炭200-300份，脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份。本发明制备的碱化土壤改良剂，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，具有重要的作用和意义。

Description

一种碱化土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及盐碱地改良的技术领域，具体地说，本发明涉及一种碱化土壤改良剂及其制备方法的技术领域。

背景技术

新疆地处欧亚大陆腹地，由于蒸发大、降水少的高温干旱的气候特征和封闭性的内陆盆地地形特征，就形成大面积的盐碱土。据调查，新疆的各类盐碱土面积达1336.1×104hm²，占全国盐碱土面积的36.8%，主要分布于绿洲边缘和绿洲内部，也零星分布于沙漠边缘、戈壁荒漠和山地的积水洼地、泉水周围。新疆盐碱土种类多，被称为世界盐碱土的博物馆，这是一种潜力很大的自然资源。近10年来新疆盐碱土研究在理论和方法上未有的新的突破，主要还是采取了大水压盐、滴灌抑盐、改造渠系、农业化学改良等措施，注重各种单项技术的优化组合，对区域进行综合治理，而随着人口的增加，耕地面积的不断扩大和水资源的严重短缺，农业新技术、新的耕作栽培措施的应用，土壤盐碱化问题日益突出，需有新的治理盐碱化土壤的理论、技术和方法。

盐碱土指土壤表层或亚表层中水溶性盐类的总量超过1-2g/kg（或饱和泥浆浸提电导率（EC）超过4ms/cm，或土壤碱化度（ESP）超过10%的土壤。按照这个标准，我国盐碱土分布非常广泛，土壤ESP值过高导致土壤结构发生改变，土壤很难形成团粒结构，土壤透水、通气性差，土壤营养物质流失，使得植物无法完成正常的生长，这是碱化土壤无法种植作物或低产的重要原因。这也是限制干旱区农业发展的因素之一。碱化过程往往与脱盐过程相伴发生，但脱盐并不一定引起碱化。碱化过程是由于土壤脱盐时，土壤溶液中的钠离子与土壤胶体中的钙、镁离子相交换，使土壤胶体吸附较多的交换性钠，土壤呈强碱性反应，pH在8.5-9以上，使土壤物理性质恶化，土壤高度离散，湿时膨胀，干时板结，通透性很差，严重妨碍作物的生长发育。一般以交换性钠占交换性阳离子总量的20%以上为碱土指标。

目前，国内盐碱地改良的方法主要有以下三个方面：（1）水利改良：井排井灌、大水压盐、明沟排盐、暗管排盐；（2）化学改良：施用磷石膏、过磷酸钙、腐殖酸、油渣等；（3）生物改良：种植耐盐植物盐地碱蓬、海篷子等，或使用生物有机肥等。这些改良方法各有利弊，水利措施见效快，但工程量大，耗资严重，化学改良措施功能单一，效果因地而宜，生物改良技术，周期长，经济效益低。尽管关于制备土壤修复剂用于改良盐碱地的研究多见报道，但是关于针对土壤含盐量为1%-1.8%，土壤碱化度为30-40%重度碱化土壤，制备土壤改良剂的研究未见报道。

发明内容

针对现有技术中未见有关针对土壤含盐量为1%-1.8%，土壤碱化度为30-40%重度碱化土壤制备土壤改良剂的研究未见报道的技术现状，本发明旨在提供一种碱化土壤改良剂及其制备方法。本发明制备的碱化土壤改良剂，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤的盐分和碱化度降低，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，提高棉花、玉米等作物的出苗率和产量等方面都具有重要的作用和意义。

本发明采用主要的技术方案：

通过对棉杆进行炭化制备获得棉杆炭，控制脱硫石膏的水分含量，按照一定的配比混合棉杆炭、脱硫石膏、黄腐酸和复硝酸钠，制备获得碱化土壤改良剂，其中棉秆炭200-300份，脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份。同时，提供了碱化土壤改良剂的最佳配方为脱硫石膏600份，棉秆炭300份，黄腐酸100份，复硝酚钠3份。本发明制备的碱化土壤改良剂，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤的盐分和碱化度降低，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，提高棉花、玉米等作物的出苗率和产量等方面都具有重要的作用和意义。

本发明具体提供一种碱化土壤改良剂及其制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断为5-8cm的短杆，并放入长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧容器盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时。

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用：

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用；

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭200-300份，步骤（3）制备的脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份。

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，即可制备获得碱化土壤改良剂。

所述的脱硫石膏、黄腐酸和复硝酸钠为市售普通材料。

具体的，本发明提供碱化土壤改良剂的最佳配方按照重量份比计为脱硫石膏600份，棉秆炭300份，黄腐酸100份，复硝酚钠3份。

本发明中的棉秆炭是棉花秸秆通过低温炭化制备获得的，具有多孔性结构，能够促进土壤形成团粒结构；脱硫石膏具有调节土壤pH值，利用Ca置换土壤胶体中的Na，改善土壤结构，促进土壤团粒形成；黄腐酸可改变土壤中含盐高、碱性过强、土壤结构性差的理化性状，促进土壤团聚体形成，提高土壤养分含量，促进植物对养分的吸收等作用；复硝酚钠是一种强力细胞赋活剂，与植物接触后能迅速渗透到植物体内，促进细胞的原生质流动，提高细胞活力。

关于新发明新创造采用现有公知常识作为现有技术基础的问题。事实上，除了开创性的发明外，任何一项发明创造都是离不开现有技术手段和技术要素为基础，都是采用现有技术手段基础上经过进一步创新的结果。对于炭化、粉碎、水分控制、混合等技术都是现有技术基础，但是棉杆炭化的时间、温度，原材料的搭配，原材料的配比等都需要通过科学实验验证，对于制备碱化土壤改良剂都需要经过系列不可预见的科学试验反复验证得出。正是由于这些原因，本申请虽然利用了常规技术手段为基础，并在此基础上经过科学实验提供了一种碱化土壤改良剂及其制备方法，用于碱化度或钠吸附比较高的土壤，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，同时，本发明制备的碱化土壤改良剂还有促进植物生长的成分，能提高植物在碱化土壤中的生长活力，为作物生长创造良好的环境，提高棉花、玉米等作物的出苗率和产量，对于改善碱化土壤的品质获得显著良好的的技术效果。

通过实施本发明具体的发明内容，可以达到以下有益效果:

（1）本发明制备的碱化土壤改良剂能够改善碱化土壤的品质，获得显著突出的技术效果：能够使得土壤盐分含量为1.8%，碱化度为30%的重度碱化土壤盐分下降到0.8%，土壤碱化度下降到8%；能够使得土壤盐分含量为1.6%，碱化度为40%的重度碱化土壤盐分下降到0.7%，土壤碱化度下降到7%，改良后的土壤属于非碱化土。

（2）本发明制备的碱化土壤改良剂，能够提高棉花和玉米的出苗率和产量，棉花和玉米的出苗率分别提高了28.3%和40%，并且棉花和玉米的产量分别提高了106公斤/亩和206公斤/亩。

（3）本发明制备的碱化土壤改良剂，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，同时，本发明制备的碱化土壤改良剂还含有促进植物生长的成分，能提高植物在碱化土壤中的生长活力。

具体实施方式

下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。

脱硫石膏、黄腐酸和复硝酸钠为市售普通材料。

本发明中选用的所有原辅材料都为本领域熟知选用的，本发明中涉及到的%都为重量百分比，除非特别指出除外。

实施例一：碱化土壤改良剂及其制备方法

本发明提供碱化土壤改良剂及其制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断为5-8cm的短杆，并放入自制长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧铁制容器盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时。

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用：

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用；

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭200-300份，步骤（3）制备的脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份。

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，即可制备获得碱化土壤改良剂。

本发明中选用的棉秆炭是棉花秸秆通过低温炭化制备获得的，具有多孔性结构，能够促进土壤形成团粒结构；脱硫石膏具有调节土壤pH值，利用Ca置换土壤胶体中的Na，改善土壤结构，促进土壤团粒形成；黄腐酸可改变土壤中含盐高、碱性过强、土壤结构性差的理化性状，促进土壤团聚体形成，提高土壤养分含量，促进植物对养分的吸收等作用；复硝酚钠是一种强力细胞赋活剂，与植物接触后能迅速渗透到植物体内，促进细胞的原生质流动，提高细胞活力。

关于新发明新创造采用现有公知常识作为现有技术基础的问题。事实上，除了开创性的发明外，任何一项发明创造都是离不开现有技术手段和技术要素为基础，都是采用现有技术手段基础上经过进一步创新的结果。对于炭化、粉碎、水分控制、混合等技术都是现有技术基础，但是棉杆炭化的时间、温度，原材料的搭配，原材料的配比等都需要通过科学实验验证，对于制备碱化土壤改良剂都需要经过系列不可预见的科学试验反复验证得出。正是由于这些原因，本申请虽然利用了常规技术手段为基础，并在此基础上经过科学实验提供了一种碱化土壤改良剂及其制备方法，用于碱化度（ESP）或钠吸附比（SAR）较高的土壤，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，同时，本改良剂还有促进植物生长的成分，能提高植物在碱化土壤中的生长活力，对于改善碱化土壤的品质获得显著良好的的技术效果。

实施例二：碱化土壤改良剂及其制备方法

本发明提供碱化土壤改良剂及其制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断刀为5-8cm的短杆，并放入自制的长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时。

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭300份，步骤（3）制备的脱硫石膏600份，黄腐酸100份，复硝酸钠3份。

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，制备获得碱化土壤改良剂。

利用本实施例制备的碱化土壤改良剂对碱化土壤进行改良，实验结果为：使用前碱化土壤的盐分为1.5%，碱化为度41%；使用后碱化土壤的盐分为0.9%，碱化度为12%；可见，碱化土壤的盐分和碱化度都下降了，碱化土壤的品质得到了改善。

实施例三：碱化土壤改良剂及其制备方法

本发明提供碱化土壤改良剂及其制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断为5-8cm的短杆，并放入自制的长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时。

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭200份，步骤（3）制备的脱硫石膏700份，黄腐酸150份，复硝酸钠5份。

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，制备获得碱化土壤改良剂。

利用本实施例制备的碱化土壤改良剂对碱化土壤进行改良，实验结果为：使用前碱化土壤的盐分为1.1%，碱化为度33%；使用后碱化土壤的盐分为0.9%，碱化度为10%；可见，碱化土壤的盐分和碱化度都下降了，碱化土壤的品质得到了改善。

实施例四：碱化土壤改良剂及其制备方法

本发明提供碱化土壤改良剂及其制备方法，具体制备方法步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断为5-8cm的短杆，并放入自制的长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时。

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用。

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭300份，步骤（3）制备的脱硫石膏500份，黄腐酸200份，复硝酸钠2份。

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，制备获得碱化土壤改良剂。

利用本实施例制备的碱化土壤改良剂对碱化土壤进行改良，实验结果为：使用前碱化土壤的盐分为1.2%，碱化为度29%；使用后碱化土壤的盐分为0.7%，碱化度为8%；可见，碱化土壤的盐分和碱化度都下降了，碱化土壤的品质得到了改善。

实施例五：碱化土壤改良剂应用实验

2014年8月在实验室内进行盆栽试验。测试土壤含盐量为2.1%，碱化度为44%，设计2个处理，处理1为施用实施例二制备的碱化土壤改良剂，使用量0.4%，即折合为600kg/亩，在盆栽壤表面撒施；处理2不使用任何改良剂作为对照，每个处理3次重复。每盆选择优良玉米种子10粒，点播；每盆灌水500ml。观察玉米种子的出苗情况，使用本发明制备的碱化土壤改良剂后玉米出苗率为80%，高于对照，比对照组玉米出苗率提高了24%，结果见表1。同时使用本发明制备的碱化土壤改良剂后土壤盐分下降到0.8%，低于对照的1.6%；碱化度为9%，低于对照的38%，结果见表2。

表1：玉米出苗情况表

表2：土壤改良情况表

实例六：碱化土壤改良剂的应用实验

2015年在岳普湖县色也克乡和伊犁州察布查尔县五乡进行田间试验，在岳普湖县色也克乡种植棉花，在伊犁州察布查尔县五乡种植玉米，试验区表层（0-30cm）土壤盐分含量分别为1.8%和1.6%，碱化度（ESP）为30%和40%属于重度碱化土壤；试验区用本发明实施例2制备的碱化土壤改良剂对土壤进行改良。

表3：土壤盐分和碱化度的变化

表4：碱化土壤改良剂对岳普湖县棉花出苗和产量的影响

表5：碱化土壤改良剂对察布查尔县玉米出苗和产量的影响

实验结果：由表3可以看出，使用本发明实施例2制备的碱化土壤改良剂后岳普湖县色也克乡和伊犁州察布查尔县五乡试验区表层土壤盐分分别下降了到0.8%和0.7%，与对照相比降幅均达到了50%以上，土壤碱化度分别下降到8%和7%，属于非碱化土，由此可见，施用本发明制备的碱化土壤改良剂后能够改良盐碱土壤的品质，且具有良好的效果。

由表4和表5可知，棉花和玉米的出苗率和产量明显高于未施用任何土壤改良剂的对照区，改良后示范区棉花和玉米的平均出苗率分别达到79.8%和82.9%，未改良对照区的棉花和玉米的平均出苗率分别为51.5%和42.9%，可见施用本实施例2制备的碱化土壤改良剂后，棉花和玉米的出苗率分别提高了28.3%和40%；改良后示范区棉花和玉米的籽粒产量分别平均达到了346公斤/亩和416公斤/亩，而对照区棉花和玉米籽粒产量平均分别为240公斤/亩和210公斤/亩，可见施用本实施例2制备的碱化土壤改良剂后，棉花和玉米的产量分别提高了106公斤/亩和206公斤/亩。

本发明制备的碱化土壤改良剂，能通过置换土壤中大量的钠离子，改善土壤化学组成，使得土壤形成团聚结构，增加土壤透水性、通气性，为作物生长创造良好的环境，同时，本发明制备的碱化土壤改良剂还含有促进植物生长的成分，能提高植物在碱化土壤中的生长活力。本发明制备的碱化土壤改良剂能够改善碱化土壤的品质，且具有良好的效果；能够使得土壤盐分含量为1.8%，碱化度为30%的重度碱化土壤盐分下降到0.8%，土壤碱化度下降到8%，改良后的土壤属于非碱化土；能够使得土壤盐分含量为1.6%，碱化度为40%的重度碱化土壤盐分下降到0.7%，土壤碱化度下降到7%，改良后的土壤属于非碱化土，同时，还能够提高棉花和玉米的出苗率和产量，棉花和玉米的出苗率分别提高了28.3%和40%，并且棉花和玉米的产量分别提高了106公斤/亩和206公斤/亩。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所延伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种碱化土壤改良剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体步骤如下：

（1）棉秆炭化：将棉秆切断为5-8cm的短杆，并放入自制的长19cm、宽13cm、高为8cm带盖的铁制容器中，压实盖紧铁制容器盖子，放入温度为300℃的马弗炉中进行炭化，炭化时间为2小时；

（2）棉秆炭的制备：用蒸馏水熄灭将步骤（1）制备的炭化的棉杆上出现的火花，自然风干1d，然后在105℃的烘箱中烘干8h，用粉碎机粉碎成粉状，备用；

（3）脱硫石膏的制备：将脱硫石膏水分控制在8%，并用粉碎机粉碎成粉状，备用；

（4）原材料的准备：按照重量份比计，将步骤（2）制备的棉秆炭200-300份，步骤（3）制备的脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份；

（5）成品的制备：将步骤（4）制备的原材料进行充分的混合，研磨，过40-100目筛，制备获得碱化土壤改良剂。

2.一种碱化土壤改良剂，其特征在于，按照重量份比计，碱化土壤改良剂含有棉秆炭200-300份，脱硫石膏500-800份，黄腐酸100-200份，复硝酸钠2-5份。

3.一种碱化土壤改良剂，其特征在于，按照重量份比计，碱化土壤改良剂含有脱硫石膏600份，棉秆炭300份，黄腐酸100份，复硝酚钠3份。

4.如权利要求1至3任意一项所述的碱化土壤改良剂在改良碱化土壤品质中的应用。