CN106866316A - 一种水溶性土壤调理剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性土壤调理剂，所述水溶性土壤调理剂由如下组份及重量份组成：风化煤或褐煤1‑30份；石英砂5‑50份；碱物质5‑20份；纯净水20‑80份。采用上述方法获得水溶性土壤调理剂，能够降低土壤中的隔含量，对于重金属污染土壤修复效果更明显，解决土壤重金属污染的问题。同时，本发明还公开了所述水溶性土壤调理剂的制备方法，其工艺简单，加工成本低。

Description

一种水溶性土壤调理剂

技术领域

本发明属于土壤调整剂技术领域，具体地说，是关于一种水溶性土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

土壤是人类最基本的生产资料，是人类赖以生存的物质基础。在我国，土地资源不但非常有限，而且，因成土因素或人为因素导致具有障碍因子的土壤还存在很多，其中包括侵蚀、质地不良、结构或耕性差、盐碱、酸化、有毒物质污染、重金属污染，土壤中存在妨碍植物根系生长的不良土层、土壤水分过多或不足、肥力低下或营养元素失衡等。通常情况下，这些障碍性土壤很难利用。

近些年来利用土壤调理剂进行改良呈现出较好的效果。同时，由于其对重金属的吸附，对生态环境的改善也有很好的作用。近些年，随着我国土壤质量严重退化，土壤调理剂的作用也得到了越来越多的关注，商业化、规模化和***化的研究和开发正逐步开展起来。

腐植酸(Humic Acids)是自然环境中广泛存在的一类高分子物质，是多种官能团构成的有机载体，具有良好的生物活性，它结构复杂，带有多种活性官能团，能与许多有机物、无机物发生相互作用，相互结合，是影响农药、肥料在土壤环境中行为和归宿的重要因子之一。

随着中国化学工业的高速发展，化学肥料的生产和施用数量不断增加，增施化肥对农业生产的发展无疑起了重要的作用，但随着化肥施用量的增加，投肥成本提高、化肥利用率降低等问题也逐渐反映出来。目前，中国氮肥利率为30—50％，磷肥利用率10—20％，钾肥利用率为50—70％，如何提高化肥利用率，已经成为全世界非常重视的研究课题。提高化肥利用率途径很多，目前最有效的成果就是利用生物活性添加剂去活化腐植酸，增强其化合、吸附、螯合、微生物繁殖等化学活性和生物活性来有效提高化肥利用率。

镉在土壤中的化学形态多以交换态镉、专性吸附态镉、铁锰氧化物结合态和残余态镉为主。而镉在植物体中的化学形态与镉在植物体内迁移能力大小有关联，其中以乙醇可提取态和水溶态镉迁徙活性最强，氯化钠提取态次之，醋酸和盐酸提取态迁移活性最弱。

不同植物对镉的吸收积累效应是不同的，通常用富集系数来说明某种植物对镉的吸收、累积能力。木本植物对土壤中的镉的生物积累效应较高，但不同的树种之间差异明显，有些蕨类叶部镉的含量可以高达1200mg/kg，是富集镉最强的植物之一。小麦、大豆等一些大田作物也易吸收土壤中的镉。此外，像胡麻、苎麻、江麻、棉花、芦苇等非食用作物也具有较强的镉积累作用。

从宏观角度说，镉从土壤中被植物吸收后大部分富集在根部，迁移到上部很少。如景天科的作物中镉在植株体内分布为叶片<茎<根系。镉在细胞中的分布，近年来也有些学者进行了研究。在1987年就报道Athyriumyokoscense的根所吸收的重金属有70％～90％累积在根尖细胞壁上。

镉是植物生长的非必需元素，当镉进入植物体内并积累达到一定程度时，植物就会表现出毒害症状，通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。

镉对植物的危害包括：(1)镉影响植物的生长发育；(2)镉影响植物的光合作用；(3)镉影响植物体中的酶。镉除对SOD，POD，CAT等酶的活性有影响以外,还会抑制固氮酶、根系脱氢酶、淀粉酶、脱氧核酸酶、核糖核酸酶、硝酸还原酶、蛋白酶、多酚氧化酶、抗坏血酸过氧化酶、乳酸脱氢酶等的活性。因此镉对氮代谢、呼吸作用、碳水化合物代谢和核酸代谢等均有阻碍作用；(4)镉影响植物可溶性蛋白和可溶性糖的含量。可溶性蛋白和可溶性糖是维持细胞代谢的重要物质，可溶性蛋白质含量的提高，还会增加细胞渗透浓度和功能蛋白质的数量，有助于维持正常的细胞代谢。对于可溶性蛋白质，当镉的浓度大于0.1mg/L时，小白菜根中可溶性蛋白质含量开始随镉的浓度的增大而降低，说明高浓度镉对蛋白质的合成起破坏作用；对于水稻等大田作物，镉污染明显的抑制水稻种苗的初期生长，还明显地降低了水稻种苗的叶绿素的含量和干物质的积累，根系活力下降、可溶性糖与可溶性蛋白质的含量减少，因而影响到水稻种苗的正常代谢；(5)镉影响植物的产量和品质。

镉对人体的危害包括：(1)镉不是人体所必需的元素。新生儿含镉约1微克，在从事无镉职业的情况下，50岁左右体重70公斤的男子全身蓄积的镉量约30毫克。镉是通过食物、水、空气、吸烟等经由消化道和呼吸道进入人体的，液体中的镉还可通过皮肤进入人体。人主要通过消化道摄入环境中的镉，吸收率为5％左右。虽然土壤镉污染对人体没有造成直接性的接触危害,但污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体以对人体造成严重的危害；(2)镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中，与低分子蛋白质结合成金属蛋白。镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤，导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺气肿、肺水肿，还可以引起心脏扩张和高血压。长期摄入镉将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。此外，镉还可以导致男性生殖***损害，雄性激素的发生率增高，随接触水平的升高而增加，***特殊抗体的发生率也同时增加。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种水溶性土壤调理剂，以解决重金属污染的问题。为此，本发明以风化煤、褐煤为有机原料，以石英砂、氢氧化钾为无机部分原料，生产的一种水溶性、碱性、富含有机质和硅的土壤调理剂，应用于重金属污染的土壤中，以降低土壤中的镉含量，提高作物产量等。本发明的第二个目的在于提供所述水溶性土壤调理剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水溶性土壤调理剂，由如下组份及重量份组成：

根据本发明，所述碱物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠等中的至少一种。

进一步的，所述土壤调理剂为粉剂或液剂。

本发明的第二个目的在于提供一种水溶性土壤调理剂的制备方法，其包括如下步骤：

(1)按上述重量份，准备各组分，将风化煤或褐煤和石英砂粉碎过20目筛备用；

(2)往反应釜中加入纯净水，搅拌的同时，缓慢加入碱物质；

(3)待温度升至100℃，加入风化煤或褐煤与石英砂的混合物，继续加热至170-180℃；

(4)在170-180℃的反应釜内反应4小时后，冷却至70-80℃，然后依次经过离心机离心、经过过滤机过滤、蒸发浓缩，获得水溶性土壤调理剂。

进一步的，所述碱物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠等中的至少一种。

进一步的，所述土壤调理剂经喷雾干燥成粉剂产品。

本发明的水溶性土壤调理剂，以风化煤或褐煤为有机原料与无机原料石英砂按一定比例混合，在高温条件下，添加强碱，经过提取后风化煤或褐煤中的腐殖酸以腐殖酸盐型式存在，石英砂中的硅，以硅酸盐型式存在，形成了两种水溶性，碱性溶液，将其中的有效成分用强碱活化成腐植酸和硅酸盐，能很好的吸附和钝化土壤中的重金属，其有益效果具体如下：

(1)可以降低土壤中的隔含量，对于重金属污染土壤修复效果更明显，解决土壤重金属污染的问题；

(2)在吸附重金属的同时还能钝化重金属；

(3)可以提升土壤有机质，为作物提供有效硅营养，从而提高作物产量；

(4)可以迅速增加粘土的透气性，使土壤迅速达到保肥保墒的效果；

(5)本发明的水溶性土壤调理剂可以是粉剂的，也可以是液体的，使用灵活方便。

本发明的水溶性土壤调理剂的制备方法，其有益效果是：与现有的土壤调理剂相比，其生产过程工艺简单，生产效率高、生产成本降低；另外，采用本发明的方法获得的水溶性土壤调理剂可以喷施，也可以通过喷雾干燥成粉剂产品，其使用灵活方便。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明的水溶性土壤调理剂作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1-10水溶性土壤调理剂的原料组分和重量份见表1。

本实施例的水溶性土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按上述表格的重量份，准备各组分，将风化煤或褐煤和石英砂粉碎过20目筛备用；(2)往反应釜中加入纯净水，搅拌的同时，缓慢加入碱物质；(3)待温度升至100℃，加入风化煤或褐煤与石英砂的混合物，继续加热至170-180℃；(4)在170-180℃的反应釜内反应4小时后，冷却至70-80℃，然后依次经过离心机离心、经过过滤机过滤、蒸发浓缩，获得水溶性土壤调理剂。其中，所述碱物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠等中的至少一种。

实施例11试验准备

试验时间：2014年6月—2014年11月

试验地点：嘉定区农业技术推广中心试验基地试验点

供试土壤：潮土，地势平坦，排灌条件较好，土壤肥力中等。施肥前，对试验地取0-30cm土层土样分析其有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等含量。经对土壤含量做试验数据统计，获得试验前的土壤情况，具体如表2所示。

表2试验前的土壤分析结果表

实施例12

本实施例的供试作物为水稻(晚稻，丰两优1号)。将实施例1-10的土壤调理剂实验组、腐殖酸硅肥对照组(按照中国专利文献CN101215201A的方法制备获得)、清水对照组应用于水稻作物中，观察作物的产量、隔(Cd)含量等。

1、水稻分蘖期施肥方案如下：

(1)土壤调理剂实验组：1000克/亩+常规施肥；

(2)腐殖酸硅肥对照组：1000克/亩+常规施肥；

(3)清水对照组：常规施肥+喷施清水1000克/亩。

2、水稻孕穗期施肥方案如下：

(1)土壤调理剂实验组：1000克/亩+常规施肥。

3、常规施肥的方法为：每亩基施45％复合肥30kg。

4、田间设计

(1)小区面积50m2，每个处理设置3次重复，随机排列，小区做好标识。

(2)水稻人工栽插，亩栽1.7万穴，基本苗8万；其他田间管理措施一致。

5、观察不同处理对水稻产量的影响，具体如表3所示。

表3不同处理对水稻产量的影响

结果显示：

(1)与清水对照组相比，孕穗期和分蘖期撒施土壤调理剂均可有效促进水稻的生长发育，提高水稻的分蘖力，增加亩成穗数，提高光能利用率，有效提高结实率、穗粒数和千粒重，从而提高水稻产量，其中:分蘖期撒施土壤调理剂较清水对照组增产分别为8.2％，6.8％，9.8％，12.8％，15.1％，11.1％，13.2％，12.3％，13.8％，13.3％；孕穗期撒施土壤调理剂较清水对照组增产分别为8.0％、6.6％、9.5％、12.5％、14.7％、11.0％、12.9％、12.2％、13.4％、13.1％。

(2)与腐殖酸硅肥对照组相比，分蘖期撒施实施例1-10的土壤调理剂的增产效果均较腐殖酸硅肥对照组高。

(3)同等组分和重量份的土壤调理剂，在分蘖期施肥的效果比在孕穗期撒施的效果更好，产量结构均有所改善。

6、观察不同处理对水稻Cd含量的影响，具体如表4所示。

表4不同处理对水稻的Cd含量的影响

单位：mg/kg

结果显示：

(1)分蘖期撒施和孕穗期撒施实施例1-10的土壤调理剂均可降低稻米的Cd含量，分蘖期撒施实施例1-10的土壤调理剂与清水对照组相比，稻米的Cd含量分别下降28.6％，26.2％，28.6％，38.1％，64.3％，31.0％，35.7％，35.7％，59.5％，45.2％；

(2)分蘖期撒施腐殖酸硅肥对照组，稻米的Cd含量下降14.3％；分蘖期撒施实施例1-10的土壤调整剂的稻米的Cd含量下降均比腐殖酸硅肥对照组下降幅度大。因此，在一般的重金属污染区域，通过撒施该产品基本可以降低稻米的Cd含量。

(3)同等组分和重量份的土壤调理剂，在分蘖期施肥的效果比在孕穗期撒施的效果更好。

Claims (6)

1.一种水溶性土壤调理剂，其特征在于，所述水溶性土壤调理剂由如下组份及重量份组成：

2.如权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述碱物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠中的至少一种。

3.一种水溶性土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂为粉剂或液剂。

4.一种水溶性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按权利要求1所述的重量份，准备各组分，将风化煤或褐煤和石英砂粉碎过20目筛备用；

(2)往反应釜中加入纯净水，搅拌的同时，缓慢加入碱物质；

(3)待温度升至100℃，加入风化煤或褐煤与石英砂的混合物，继续加热至170-180℃；

(4)在170-180℃的反应釜内反应4小时后，冷却至70-80℃，然后依次经过离心机离心、经过过滤机过滤、蒸发浓缩，获得水溶性土壤调理剂。

5.如权利要求4所述的土壤调理剂，其特征在于，所述碱物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和/或碳酸钾。

6.如权利要求4所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂经喷雾干燥成粉剂产品。