CN109777440B

CN109777440B - 一种低能环保型盐碱土壤改良剂及其制备方法

Info

Publication number: CN109777440B
Application number: CN201910173837.9A
Authority: CN
Inventors: 杨越超; 李珊
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Shandong Agricultural University
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-03-08
Also published as: CN109777440A

Abstract

本发明公开了一种低能环保型盐碱土壤改良剂及其制备方法，所述低能环保型盐碱土壤改良剂由如下重量份的原料制成：水果核粉43～52份、虾壳粉27～31份、杂卤石溶浸滤渣粉21～26份。本发明的低能环保型盐碱土壤改良剂所采用的原料均是各生产流水线的副产品，成本低，且制备过程能耗低，因此具有低耗能、绿色环保的优点；而且能有效置换盐碱土中的钠离子，降低土壤pH，并改善土壤结构。

Description

一种低能环保型盐碱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技术领域，具体涉及一种低能环保型盐碱土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

盐碱土是在各种自然环境和人为活动的综合作用下，盐类直接参与土壤的形成过程，并以盐(碱)化过程为主导作用而形成的土壤，是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土的总称。盐碱土含有大量可溶性盐类，易形成较强的碱性环境，影响作物的生理功能和正常生长，而且破坏土壤团粒结构易导致土壤板结、排水不良等问题。我国的第二次土壤普查数据显示，中国盐碱地资源总面积约35.13万km²，随着中国人口的增长以及对粮食和纤维需求的增加，未来将需要种植更大面积的盐碱土地。

现阶段，盐碱地的改良措施可大致分为化学改良、植物改良、工程措施改良和耕作措施的改进。化学措施主要有两方面的改良作用：凝聚土壤颗粒，改善土壤结构及置换土壤交换性钠，促进盐分淋洗；植物改良是通过种植耐盐植物，在植物生长过程中降低土壤盐碱度，改善土壤理化性质；工程措施可是根据盐碱土水盐运动特点，通过建设相关水利设施以连续浇灌、间歇浇灌、喷淋等方式进行盐碱地的洗盐和排盐过程；耕作措施主要包括免耕、深耕、覆盖措施、隔盐措施和平整土地，能够起到抑制返盐的作用。

化学改良作为现阶段盐碱地改良措施之一，具有简便快捷的特点，根据改良剂的性质，可分为能够提供Ca²⁺以置换土壤胶体上Na⁺的含钙型改良剂以及能够中和土壤，降低土壤pH值的酸性改良剂。无机盐改良剂占有很大市场百分比，其中应用最广泛的就是磷石膏，其溶解产生的钙离子能与土壤中的钠离子进行交换，而且具有一定降低土壤pH值的能力，但是对土壤结构的改善效果甚微。研究表明，如果土壤没有适当的结构，毛管作用很容易使深层盐分迁移和再积累到表土上，导致土壤再盐渍化。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种低能环保型盐碱土壤改良剂及其制备方法。本发明的低能环保型盐碱土壤改良剂所采用的原料均是各生产流水线的副产品，成本低，且制备过程能耗低，因此具有低耗能、绿色环保的优点；而且能有效置换盐碱土中的钠离子，降低土壤pH，并改善土壤结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种低能环保型盐碱土壤改良剂，由如下重量份的原料制成：

水果核粉43～52份、虾壳粉27～31份、杂卤石溶浸滤渣粉21～26份。

优选的，所述低能环保型盐碱土壤改良剂，由如下重量份的原料制成：

水果核粉43份、虾壳粉31份、杂卤石溶浸滤渣粉26份。

优选的，所述水果核粉是由山楂核、黄桃核、杏核和杨梅核中的一种或多种，经干燥后粉碎、过筛制成。更优选的，粉碎后过100目筛。

优选的，所述虾壳粉是由如下方法制备而成：

将虾壳干燥后粉碎过筛，加稀硫酸至无气泡生成，低温烘干，形成虾壳粉。

更优选的，粉碎后过100目筛。

更优选的，所述稀硫酸的浓度为0.1mol/L，可将虾壳中的碳酸钙去除。

优选的，所述杂卤石溶浸滤渣粉是由如下方法制备而成：

以杂卤石经热水溶浸、CaCl₂溶浸、Ca(OH)₂溶浸或焙烧制硫酸钾后的滤渣为原料，破碎后过筛，加水溶解并搅拌5min，加稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉。

更优选的，破碎后过200目筛。

更优选的，水料比为5：1，加水可将滤渣中Cl^-等可溶性离子溶解过滤掉。

更优选的，所述稀硫酸的浓度为0.1mol/L，起降低杂卤石溶浸滤渣pH值的作用。

上述水果核优选为水果罐头加工厂等产生的废弃水果核；虾壳优选为虾仁加工厂等产生的废弃虾壳；上述原料均为各生产流水线的副产品，原料成本低，而且能实现对副产品的回收利用，经济环保。

本发明的第二方面，提供上述低能环保型盐碱土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水果核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(2)将虾壳干燥后粉碎过100目筛，加0.1mol/L稀硫酸至无气泡生成，低温烘干，形成虾壳粉；

(3)以杂卤石经热水溶浸、CaCl₂溶浸、Ca(OH)₂溶浸或焙烧制硫酸钾后的滤渣为原料，破碎后过200目筛，按5：1的水料比加水溶解并搅拌5min，加0.1mol/L稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉；

(4)将水果核粉、虾壳粉和杂卤石溶浸滤渣粉混合均匀，即制备得到低能环保型盐碱土壤改良剂。

本发明的第三方面，提供上述低能环保型盐碱土壤改良剂在如下1)-3)至少一项中的应用：

1)降低盐碱地土壤pH值和交换性钠离子浓度；

2)促进盐碱地土壤水稳性大团聚体的形成；

3)提高盐碱地土壤的导水能力。

本发明的第四方面，提供一种盐碱地土壤的改良方法，包括以下步骤：

按照100～150kg/亩的施用量施撒权利要求1-7任一项所述的低能环保型盐碱土壤改良剂，将土壤翻耕10～20cm。

本发明的有益效果：

(1)本发明的低能环保型盐碱土壤改良剂能有效置换钠离子、降低盐碱土壤pH、促进团粒结构形成、提高土壤导水能力，持久有效的改良盐碱地。通过选用特定种类的水果核，将其粉碎成特定目数，施入土壤的初期，利用其硬度和颗粒大小可以增加土壤空隙；在施入后期，随着微生物的活动，可以将水果核粉和虾壳中的有机物分解转化为有机胶体，从而促进土壤团粒结构的形成，改善土壤结构并提高导水能力。虾壳中的蛋白可以调整C/N比，其水解的小分子肽也可促进微生物和植物的生长。杂卤石溶浸滤渣成分以CaSO₄和MgSO₄为主，钙镁离子能够提高土壤的离子交换能力并置换钠，硫元素则促进植物生长，且水溶性有限使改良效果更持久。

(2)本发明低能环保型盐碱土壤改良剂所采用的原材料均是各生产流水线的副产品，且制备过程能耗低，通过利用工业副产品，降低了生产成本，同时避免了资源浪费和环境污染，具有低能耗、绿色环保的优点。

具体实施方式

以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

正如背景技术部分介绍的，现有的盐碱地化学改良剂主要采用的是磷石膏，其置换交换性钠离子的效果显著，且具有一定的降低土壤pH值的能力，但是对土壤结构的改善效果甚微；而土壤如果没有适当的结构，毛管作用很容易使深层盐分迁移和再积累到表土上，导致土壤再盐渍化。

基于此，本发明的目的是提供一种能够降低盐碱土pH值和碱化度，同时能够改善土壤结构的改良剂。

本发明创新性的以水果核粉、虾壳粉和杂卤石溶浸滤渣粉三种物质为原料，制备形成一种低能环保型盐碱土壤改良剂。各原料组分是一个有机的整体，缺一不可，原料之间具有协同促进作用。其中，水果核和虾壳均是食品加工副产品，富含有机质，能够增加土壤中的有机胶体；混合使用可调整C/N比，促进微生物繁殖生长；形成的真菌菌丝能够包围大团聚体从而改善土壤结构，而且团聚体稳定性也随有机质含量的增加而增加；通过促进土壤团聚体形成，达到改善结构，提高导水能力的效果。

杂卤石(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O)可通过热水溶浸(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O→2K⁺+Mg²⁺+2Ca²⁺+4SO₄ ^2-+2H₂O)、CaCl₂溶浸(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O+2Ca²⁺→4CaSO₄↓+2K⁺+Mg²⁺+SO₄ ^2-+2H₂O)、Ca(OH)₂溶浸(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O+2Ca²⁺+2OH^-→4CaSO₄↓+Mg(OH)₂↓+2K⁺+2H₂O)或焙烧(K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O→K₂SO₄+MgSO₄+2CaSO₄+2H₂O↑)制硫酸钾，其溶浸滤渣以CaSO₄为主，且含有部分未溶解的MgSO₄，能够增强土壤的离子交换能力，以此来置换土壤中的交换性钠离子，被酸解后还可以降低盐碱土的pH值。

本发明在试验过程中，依次将“水果核粉”、“虾壳粉”和“杂卤石溶浸滤渣粉”等原料组分去掉，制备得到盐碱土壤改良剂。然后将制备的盐碱土壤改良剂与盐碱土混合，进行土柱淋洗实验，分别测试其对盐碱土壤pH值、碱化度(ESP)、水稳性团聚体分数和饱和导水率的作用效果，结果发现，与本发明的盐碱土壤改良剂相比，删减其中任一原料组分都会显著降低其对盐碱土壤pH、碱化度(ESP)、水稳性团聚体分数和饱和导水率一个或多个指标的改善效果。

综上，本发明通过对原料的选择和用量的优化，制备得到低能环保型盐碱土壤改良剂。其不仅能有效降低土壤pH值，置换盐碱土中的钠离子；还能有效改善土壤结构，提高土壤导水能力，持久有效地改良盐碱地。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例和对比例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1：低能环保型盐碱土壤改良剂的制备

(1)将山楂核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(2)将虾壳烘干后粉碎过100目筛，加入反应釜I后加0.1mol/L稀硫酸至无气泡生成，低温烘干，形成虾壳粉；

(3)将杂卤石溶浸滤渣(热水溶浸)经过破碎机破碎后过200目筛，加入反应釜Ⅱ中后按5：1的水料比加水溶解并搅拌5min，加0.1mol/L稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉；

(4)将上述制备的水果核粉、虾壳粉和杂卤石溶浸滤渣粉按照重量比为48:29:23充分混合，形成低能环保型盐碱土壤改良剂。

实施例2：低能环保型盐碱土壤改良剂的制备

(1)将黄桃核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(2)将虾壳烘干后粉碎过100目筛，加入反应釜I后添加0.01mol/L稀硫酸，低温烘干，形成虾壳粉；

(3)将杂卤石溶浸滤渣(CaCl₂溶浸)经过破碎机破碎后过200目筛，加入反应釜Ⅱ中后按5：1的水料比加水溶解并搅拌5min，加0.1mol/L稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉；

(4)将上述制备的水果核粉、虾壳粉和杂卤石溶浸滤渣粉按照重量比为43:31:26充分混合，形成低能环保型盐碱土壤改良剂。

实施例3：低能环保型盐碱土壤改良剂的制备

(1)将杏核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(3)将杂卤石溶浸滤渣(Ca(OH)₂溶浸)经过破碎机破碎后过200目筛，加入反应釜Ⅱ中后按5：1的水料比加水溶解并搅拌5min，加0.1mol/L稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉；

(4)将上述制备的水果核粉、虾壳粉和杂卤石溶浸滤渣粉按照重量比为52:27:21充分混合，形成低能环保型盐碱土壤改良剂。

对比例1：

(1)将黄桃核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(3)将上述制备的水果核粉、虾壳粉按照重量比为43:31充分混合，形成盐碱土壤改良剂A。

对比例2：

(1)将黄桃核烘干后粉碎过100目筛，形成水果核粉；

(2)将杂卤石溶浸滤渣(CaCl₂溶浸)经过破碎机破碎后过200目筛，加入反应釜Ⅱ中后按5：1的水料比加水溶解并搅拌5min，加0.1mol/L稀硫酸调节pH值至5～6后继续搅拌10min，过滤烘干，形成杂卤石溶浸滤渣粉；

(3)将上述制备的水果核粉、杂卤石溶浸滤渣粉按照重量比为43:26充分混合，形成盐碱土壤改良剂B。

对比例3：

(1)将虾壳烘干后粉碎过100目筛，加入反应釜I后加0.1mol/L稀硫酸至无气泡生成，低温烘干，形成虾壳粉；

(3)将上述制备的虾壳粉、杂卤石溶浸滤渣粉按照重量比为31:26充分混合，形成盐碱土壤改良剂C。

试验例：

1.试验方法：

将实施例1-3和对比例1-3制备的盐碱土壤改良剂，以及单独的水果核粉、虾壳粉、杂卤石溶浸滤渣粉与盐碱土混合(盐碱土与改良剂的质量比为220：1，空白为未处理的盐碱土)进行土柱淋洗实验。分别测试盐碱土壤pH值、ESP值(碱化度)、水稳性团聚体分数和饱和导水率的变化情况。

2.试验结果：

试验结果见表1。

表1：土柱淋洗实验结果

处理	pH值	ESP值	水稳性大团聚体分数	饱和导水率
					实施例1	-0.80个单位	-10.97％	+128.43％	+18.53％
实施例2	-0.85个单位	-11.48％	+133.18％	+21.24％
					实施例3	-0.76个单位	-10.23％	+141.74％	+22.47％
对比例1	-0.58个单位	-1.97％	+147.32％	+23.73％
					对比例2	-0.89个单位	-12.11％	+37.89％	+13.12％
对比例3	-0.92个单位	-12.43％	+92.25％	+14.31％
					水果核粉	-0.34个单位	-1.08％	+53.57％	+15.18％
虾壳粉	-0.72个单位	-2.13％	+116.83％	+19.25％
					杂卤石溶浸滤渣粉	-0.97个单位	-13.37％	-2.74％	+9.27％

注：实验结果是与空白数据相比得到的。-，降低；+，提高。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种低能环保型盐碱土壤改良剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：

水果核粉43～52份、虾壳粉27～31份、杂卤石溶浸滤渣粉21～26份；

所述水果核粉是由山楂核、黄桃核、杏核和杨梅核中的一种或多种，经干燥后粉碎、过筛制成；

所述虾壳粉是由如下方法制备而成：

将虾壳干燥后粉碎过筛，加稀硫酸至无气泡生成，低温烘干，形成虾壳粉；

所述杂卤石溶浸滤渣粉是由如下方法制备而成：

2.根据权利要求1所述的低能环保型盐碱土壤改良剂，其特征在于，由如下重量份的原料制成：

水果核粉43份、虾壳粉31份、杂卤石溶浸滤渣粉26份。

3.根据权利要求1所述的低能环保型盐碱土壤改良剂，其特征在于，虾壳粉的制备方法中，粉碎后过100目筛；所述稀硫酸的浓度为0.1mol/L。

4.根据权利要求1所述的低能环保型盐碱土壤改良剂，其特征在于，杂卤石溶浸滤渣粉的制备方法中，破碎后过200目筛；水料比为5：1；所述稀硫酸的浓度为0.1mol/L。

5.权利要求1-4任一项所述的低能环保型盐碱土壤改良剂在如下1)-3)至少一项中的应用：

1)降低盐碱地土壤pH值和交换性钠离子浓度；

2)促进盐碱地土壤水稳性大团聚体的形成；

3)提高盐碱地土壤的导水能力。

6.一种盐碱地土壤的改良方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照100～150kg/亩的施用量施撒权利要求1-4任一项所述的低能环保型盐碱土壤改良剂，将土壤翻耕10～20cm。