CN108774533B - 一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在柚子种植中的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在柚子种植中的用途，该牡蛎壳土壤调理剂包括阶梯式煅烧的牡蛎壳和有机质，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占总重的70％‑80％，将所述牡蛎壳土壤调理剂施用于种植柚子的土壤中，降低土壤容重，提高土壤pH、有效磷、速效钾、全氮、有机质、碳氮比。

Description

一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在柚子种植中的用途
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，尤其是一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在柚子种植中的用途。
背景技术
我国牡蛎养殖量居世界第一。据统计，2016年全国牡蛎产量达到483.50万吨，占世界总产量的81.50％。沿海地区牡蛎壳资源丰富，仅以漳州市诏安县为例，作为福建省最大的牡蛎吊养基地，诏安年产牡蛎9.2万吨，却留下了超过8万吨的牡蛎壳，而牡蛎壳一旦得不到有效处理，就会变成固体废弃物，严重污染环境。目前牡蛎壳的处理方式仍停留在将牡蛎壳倾倒入海的阶段，这将对海洋环境造成较大污染。
据统计，目前我国酸化土壤面积达2亿公顷，约占全国总面积的23％，主要分布在长江以南的14个省区，其中pH<6.5的土壤比例由30年前的52％扩大至65％，pH<5.5的土壤由20％扩大至40％，pH<4.5的土壤由1％扩大至4％。土壤酸化将会导致土壤中营养元素流失，有毒重金属化合物的溶解度增加，土壤肥力降低，土壤结构变差，影响地上农作物生长发育，已严重制约我国的粮食安全和农业的可持续发展。福建省平和县为全国最大的柚子种植地，因农户长期不合理施肥产生了较为严重的土壤酸化问题，同时，伴随土壤酸化问题的还有土壤板结、叶子黄化等问题，即使采用传统土壤增肥(如使用含氮钾复合肥)不仅不能解决土壤板结和黄化问题，还会引起更加严重的土壤酸化，从而影响了柚子的产量及品质，成为长期困扰柚子种植农户的问题。
现有技术中牡蛎壳可以用于改良土壤，一种是直接粉碎加入到土壤中，利用牡蛎壳中的有价值元素，但植物吸收效果欠佳，多施用反而加重土壤调理的负担，因此一般是作为配料，在土壤调节剂中的用量并不大；另一种是经过煅烧后混入湿态土壤中，利用吸附效果降低有害元素含量，存在煅烧温度高，耗能高的问题，鲜有用于干态土壤的改良。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种牡蛎壳土壤调理剂及其制备方法和在柚子种植中的用途。
基于柚子种植中出现的问题，采用传统施加化肥的方法已经不能解决种植中的问题。由于土壤容量大，分布广，土壤差异性较大，且流动性差，而柚子植株的吸收不仅具有选择性，而且跟土壤的综合性能关联很大，因此难以根据植株缺乏的元素进行对应添加来获得较好的效果，柚子种植土壤需要进行综合性能的改良。
本发明牡蛎壳土壤调理剂的制备方法中，步骤1)阶梯式高温煅烧，与现有技术相比，作用在于使牡蛎壳形成大小分布均匀、孔径大小在5μm左右的大量微孔结构，显著增加牡蛎壳土壤调理剂氧化钙含量，煅烧时间短且温度低，更加节能。优选地，第一煅烧温度为450-530℃，所述第二煅烧温度为980-1030℃，此时煅烧获得的微孔结构更加密集，微孔多；更有选地，第一煅烧温度为500℃，所述第二煅烧温度为1000℃，此时获得的孔径与有机质结合的效果较好。
步骤3)将牡蛎壳和有机质成分混合，与现有技术相比，作用在于将有机质成分包含在牡蛎壳微孔结构中，不易流失，更好发挥提高土壤肥力的作用。牡蛎壳70-80份，有机质成分20-30份，总计100份，可在提高土壤肥力的同时最大程度保证有机质成分包含在牡蛎壳微孔结构中。有机质成分超过30份会存在有机质成分过多，造成有些有机质成分不能包含在牡蛎壳微孔结构中。
步骤3)中粉碎操作优选采用超微粉碎机粉碎牡蛎壳与有机质成分，能形成粒径更小的超微粉，使有机质成分包含在牡蛎壳微孔结构中，不易流失，持久提供土壤肥力，克服现有牡蛎壳土壤调理剂肥力效果及持久性欠佳的技术缺陷。
步骤4)中造粒优选将所述混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，干燥后的颗粒再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，与现有技术相比，这种间隔式分次造粒能够使牡蛎壳土壤调理剂紧实性更好，能在土壤中缓慢释放，持久性更强。
牡蛎壳土壤调理剂施用于种植柚子的土壤中的施用量为每棵柚子树2.5-7.5kg，施用量小于2.5kg/棵，土壤改良效果不明显，施肥量大于7.5kg/棵，土壤过度改良。
具体方案如下：
一种牡蛎壳土壤调理剂在柚子种植中的用途，所述牡蛎壳土壤调理剂包括阶梯式煅烧的牡蛎壳和有机质，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占总重的70％-80％。
进一步的，所述牡蛎壳土壤调理剂施用于种植柚子的土壤中的施用量为每棵柚子树2.5-7.5kg。
进一步的，所述牡蛎壳土壤调理剂用于降低种植柚子的土壤的土壤容重，提高种植柚子土壤的pH、有效磷含量、速效钾含量、全氮含量、有机质含量及碳氮比中至少一项。
本发明还提供所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将牡蛎壳进行阶梯式煅烧，所述阶梯式煅烧至少包括两个煅烧温度：第一煅烧温度和第二煅烧温度，所述第一煅烧温度为300-550℃，所述第二煅烧温度为900-1200℃，冷却获得阶梯式煅烧的牡蛎壳；
步骤2)取鱼、虾、贝、藻或畜禽动物的养殖或加工过程产生的废弃物中的一种或一种以上，干燥获得有机质；
步骤3)将步骤1)中的阶梯式煅烧的牡蛎壳与步骤2)中的有机质混合，粉碎,制成混合物，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占所述混合物总重的70％-80％；
步骤4)将步骤3)中的所述混合物进行造粒，即得牡蛎壳土壤调理剂。
进一步的，步骤1)中所述第一煅烧温度为450-530℃，所述第二煅烧温度为980-1030℃。
进一步的，步骤1)中所述阶梯式煅烧为先以20℃/min的升温速率升温至500℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至1000℃，保温10min。
进一步的，步骤3)中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占所述混合物总重的73％或者75％。
进一步的，步骤3)中粉碎采用超微粉碎机。
进一步的，步骤4)中所述造粒的方式为将所述混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，干燥后的颗粒再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥。
本发明还保护所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法制备得到的牡蛎壳土壤调理剂。
有益效果：本发明采用阶梯式煅烧工艺，获得的牡蛎壳具有独特的微孔结构，结合有机质后对柚树种植的改良效果明显，将70-80份阶梯式高温煅烧的牡蛎壳与20-30份有机质成分混合，可显著提高牡蛎壳土壤调理剂的肥力，并采用超微粉碎技术，能使有机质成分包含在牡蛎壳微孔结构中，不易流失，持久提供土壤肥力，克服现有牡蛎壳土壤调理剂肥力效果及持久性欠佳的技术缺陷。本发明采用间隔式分次造粒制得的牡蛎壳土壤改良剂能在土壤中缓慢释放，效用更佳。本发明所述的牡蛎壳土壤调理剂可显著降低土壤容重，显著提高土壤pH、有效磷、速效钾、全氮、有机质、碳氮比，对种植柚子土壤有很好的改良效果，还可以显著改善柚叶黄化情况。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的未煅烧牡蛎壳的扫描电子显微镜图(放大5000倍)；
图2是本发明实施例1提供的阶梯式高温煅烧牡蛎壳的扫描电子显微镜图(放大5000倍)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
(1)将牡蛎壳送入高温炉中，先以20℃/min的升温速率升温至500℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至1000℃，保温10min，自然冷却至室温后从高温炉中取出牡蛎壳。
(2)取鱼、虾加工过程的废弃物制成干燥有机质成分。
(3)将高温炉中取出的牡蛎壳70份和所述干燥有机质成分30份混合，采用超微粉碎机粉碎，混合均匀，制成混合物。
(4)将粉碎后的牡蛎壳和有机质成分混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，即得牡蛎壳土壤调理剂。
实施例2
(1)将牡蛎壳送入高温炉中，先以20℃/min的升温速率升温至530℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至980℃，保温10min，自然冷却至室温后从高温炉中取出牡蛎壳。
(2)取虾、贝、藻类加工废弃物制成干燥有机质成分。
(3)将高温炉中取出的牡蛎壳75份和所述干燥有机质成分25份混合，采用超微粉碎机粉碎，混合均匀，制成混合物。
(4)将粉碎后的牡蛎壳和有机质成分混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，即得牡蛎壳土壤调理剂。
实施例3
(1)将牡蛎壳送入高温炉中，先以20℃/min的升温速率升温至450℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至1030℃，保温10min，自然冷却至室温后从高温炉中取出牡蛎壳。
(2)取鸡鸭养殖产生的废弃物制成干燥有机质成分。
(3)将高温炉中取出的牡蛎壳80份和所述干燥有机质成分20份混合，采用超微粉碎机粉碎，混合均匀，制成混合物。
(4)将粉碎后的牡蛎壳和有机质成分混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入转股干燥机使颗粒干燥，即得牡蛎壳土壤调理剂。
实施例4
(1)将牡蛎壳送入高温炉中，先以20℃/min的升温速率升温至300℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至1200℃，保温10min，自然冷却至室温获得阶梯式煅烧的牡蛎壳。
(2)取养猪场的废弃物干燥，获得有机质。
(3)将阶梯式煅烧的牡蛎壳73份和有机质27份混合，采用超微粉碎机粉碎，混合均匀，制成混合物。
(4)将上步所得的混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，即得牡蛎壳土壤调理剂。
实施例5
(1)将牡蛎壳送入高温炉中，先以20℃/min的升温速率升温至550℃，保温10min，再以20℃/min的升温速率升温至900℃，保温10min，自然冷却至室温获得阶梯式煅烧的牡蛎壳。
(2)取家禽加工过程废弃物干燥，获得有机质。
(3)将阶梯式煅烧的牡蛎壳80份和有机质20份混合，采用超微粉碎机粉碎，混合均匀，制成混合物。
(4)将上步所得的混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，即得牡蛎壳土壤调理剂。
对比例1
本实施例与实施例1基本相同，区别在于步骤(1)替换为：将牡蛎壳送入高温炉中，升温至1000℃，保温30min，自然冷却至室温，用于替换步骤(3)中阶梯式煅烧的牡蛎壳与有机质进行混合。
在1000℃煅烧30min后，相比于实施例1中的阶梯式高温煅烧的牡蛎壳，牡蛎壳中存在孔洞结构，但孔洞并不密集，相对比较分散，孔比较稀疏。
田间试验1
利用本发明实施例1制得的牡蛎壳土壤调理剂在福建省漳州市平和县坂仔镇的柚子试验田进行田间试验，施用量为2.5kg/棵，试验田地理坐标为北纬24°18′45″，东经117°12′52″，海拔210±6米。
按照牡蛎壳土壤调理剂的施肥量试验分为对照组(不施肥组)和施肥组，采用随机取样设计，每组取6棵树，共12棵。
施肥前对每棵树进行土壤取样，取样方式为：去除表面1～2cm浮土，用取土环刀采集2～15cm深的土样，每棵树取3个200cm3位点和2个100cm3位点。将每棵树3个200cm3位点的土样混合均匀后装袋带回实验室检测土壤的pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾、碳氮比，将每棵树2个100cm3的土样分别装袋带回实验室检测土壤的容重。
土壤取样后按照试验设计的量每棵树分别施以牡蛎壳土壤调理剂，然后再施以相同量的基肥(硼肥、硅肥、镁肥)。田间管理按常规管理。
田间管理三个月后采用上述相同方法再次采集土壤样品，检测土壤的pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾、碳氮比及容重。
土壤pH的检测方法采用中华人民共和国农业行业标准《NY/T 1377-2007土壤pH的测定》。容重的检测方法采用中华人民共和国农业行业标准《NY/T 1121.4-2006土壤检测第4部分：土壤容重的测定》。有效磷、速效钾的检测方法采用中华人民共和国农业行业标准《NY/T 1849-2010酸性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提-比色法》。有机质的检测方法采用中华人民共和国农业行业标准《NY/T 1121.6-2006土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》。土壤碳氮比检测方法采用中华人民共和国林业行业标准LY/T 1237-1999《森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算》。
结果如表1所示：
表1牡蛎壳土壤调理剂施用量为2.5kg/棵的田间试验结果
Figure BDA0001668384460000091
田间试验结果显示，本发明的牡蛎壳土壤调理剂可显著降低土壤容重，显著提高土壤pH、有效磷、速效钾、全氮、有机质、碳氮比，对种植柚子土壤有很好的改良效果。
田间试验前，另外选取一颗柚叶黄化情况严重的柚子树作为观察对象，观察该树的柚叶黄化情况并拍照，该株柚树黄化叶较多，主要是新生叶片和大部分位于支杆中部的叶片发黄明显，老叶颜色发暗，整株长势不佳。对该树施用2.5kg的牡蛎壳土壤调理剂，3月后再观察并拍照，发现该树的柚叶黄化明显改善，表现为全株叶片为正常绿叶，没有黄化叶，且新叶茂盛，呈鲜艳的嫩绿色，柚树长势明显优于3个月前，表明本发明的牡蛎壳土壤调理剂有很好的改良柚叶黄化的效果。
田间试验2
参照田间试验1中方法，利用本发明实施例2制得的牡蛎壳土壤调理剂进行田间试验，施用量为5kg/棵，结果如表2所示：
表2牡蛎壳土壤调理剂施用量为5kg/棵的田间试验结果
Figure BDA0001668384460000101
田间试验结果显示，本发明的牡蛎壳土壤调理剂可显著降低土壤容重，显著提高土壤pH、有效磷、速效钾、全氮、有机质、碳氮比，对种植柚子土壤有很好的改良效果。从柚树的长势来看，使用本发明的牡蛎壳土壤调理剂后，长势获得较好改善，主要表现在全株叶片为正常绿叶，没做黄化叶，且新叶茂盛，呈鲜艳的嫩绿色，呈现较好生机。
将表2和表1的数据对比可以发现，柚子种植土壤由于分布范围广，土壤见存在差异性，同样作为对照组的土壤，在土壤容重、土壤pH、有效磷、速效钾、全氮、有机质、碳氮比等方面皆存在差异，这也说明采用传统的某一类化肥进行针对某个元素缺乏进行改良的思路难以获得成功，柚子种植需从土壤改良的角度进行土壤综合性能的改善。
田间试验3
参照田间试验1中方法，利用本发明实施例3制得的牡蛎壳土壤调理剂进行田间试验，施用量为7.5kg/棵，结果如表3所示：
表3牡蛎壳土壤调理剂施用量为7.5kg/棵的田间试验结果
Figure BDA0001668384460000111
田间试验4
参照田间试验1中方法，利用对比例1制得的牡蛎壳土壤调理剂进行田间试验，施用量为7.5kg/棵，对照组与田间试验3相同，结果如表4所示：
表4对比例牡蛎壳土壤调理剂田间试验结果表
Figure BDA0001668384460000121
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种牡蛎壳土壤调理剂在柚子种植中的用途，其特征在于：所述牡蛎壳土壤调理剂包括阶梯式煅烧的牡蛎壳和有机质，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占总重的70%-80%，所述牡蛎壳土壤调理剂施用于种植柚子的土壤中的施用量为每棵柚子树2.5 -7.5 kg；所述牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将牡蛎壳进行阶梯式高温煅烧，所述阶梯式高温煅烧至少包括两个煅烧温度：第一煅烧温度和第二煅烧温度，所述第一煅烧温度为450-530℃，保温10min；所述第二煅烧温度为980-1030℃，保温10min；冷却获得阶梯式煅烧的牡蛎壳；
步骤2）取鱼、虾、贝、藻或畜禽动物的养殖或加工过程产生的废弃物中的一种或一种以上，干燥获得有机质；
步骤3）将步骤1）中的阶梯式煅烧的牡蛎壳与步骤2）中的有机质混合，粉碎,制成混合物，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占所述混合物总重的70%-80%；
步骤4）将步骤3）中的所述混合物进行造粒，即得牡蛎壳土壤调理剂；所述造粒的方式为将所述混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2 mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，干燥后的颗粒再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5 mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥。
2.根据权利要求1所述的牡蛎壳土壤调理剂在柚子种植中的用途，其特征在于：所述牡蛎壳土壤调理剂用于降低种植柚子的土壤的土壤容重，提高种植柚子土壤的pH、有效磷含量、速效钾含量、全氮含量、有机质含量及碳氮比中至少一项。
3.权利要求1所述的牡蛎壳土壤调理剂在柚子种植中的用途中的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）将牡蛎壳进行阶梯式高温煅烧，所述阶梯式高温煅烧至少包括两个煅烧温度：第一煅烧温度和第二煅烧温度，所述第一煅烧温度为450-530℃，保温10min；所述第二煅烧温度为980-1030℃，保温10min；冷却获得阶梯式煅烧的牡蛎壳；
步骤2）取鱼、虾、贝、藻或畜禽动物的养殖或加工过程产生的废弃物中的一种或一种以上，干燥获得有机质；
步骤3）将步骤1）中的阶梯式煅烧的牡蛎壳与步骤2）中的有机质混合，粉碎,制成混合物，其中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占所述混合物总重的70%-80%；
步骤4）将步骤3）中的所述混合物进行造粒，即得牡蛎壳土壤调理剂。
4.根据权利要求3所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述阶梯式高温煅烧为先以20 ℃/min的升温速率升温至500 ℃，保温10min，再以20 ℃/min的升温速率升温至1000 ℃，保温10min。
5.根据权利要求3所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述阶梯式煅烧的牡蛎壳占所述混合物总重的73%或者75%。
6.根据权利要求3所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，其特征在于：步骤3）中粉碎采用超微粉碎机。
7.根据权利要求3所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法，其特征在于：步骤4）中所述造粒的方式为将所述混合物输入至转鼓造粒机中进行蒸汽造粒，颗粒粒径在1-2 mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥，干燥后的颗粒再继续进行蒸汽造粒，颗粒粒径在4-5 mm后用热风吹入干燥机使颗粒干燥。
8.权利要求3-7任一项所述的牡蛎壳土壤调理剂的制备方法制备得到的牡蛎壳土壤调理剂。
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