CN114350372A - 一种腐植酸低温活化矿粉及其制备方法和作为土壤调理剂的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤改良技术领域，一种腐植酸低温活化矿粉、其制备方法及作为土壤调理剂的应用。该腐植酸低温活化矿粉，包括矿石原料和腐殖酸，所述矿石原料和腐殖酸混合后经低温煅烧。该腐植酸低温活化矿粉的制备方法，将矿石原料粉末和褐煤或风化煤的腐殖酸提取液进行混合然后在300‑400℃下进行煅烧活化得到腐植酸低温活化矿粉。具备活化态的元素，对作物的当季吸收利用，又具备缓释态、螯合态的元素，具备缓释性能，将其用于土壤调理剂，改善土壤的理化性质，有效的改善上海青的农艺性状，提高上海青的产量，并且可以持续对土壤进行调理，保持土壤的肥力。

Description

一种腐植酸低温活化矿粉及其制备方法和作为土壤调理剂的 应用

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，涉及一种腐植酸低温活化矿粉、其制备方法及作为土壤调理剂的应用。

背景技术

化肥和化学农药的使用量在逐年增加，随之中国的农业生态环境正在逐步恶化，土壤质量下降对中国农业构成越来越大的威胁，为了提高土壤质量、强化土壤功能，有必要对土壤的结构和肥力属性进行调理。另外我国南方土壤本来就多呈酸性，再经过人类生产生活导致的酸雨的冲刷，加速了酸化的过程，酸雨还能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物正常发育。因此需要提供合适的土壤调理剂，改善土壤质量，保持土壤肥力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种腐植酸低温活化矿粉，它富含多种中微量元素，具有部分活化，部分缓慢释放的特点。

本发明的第二个目的是为了提供一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法。

本发明的第三个目的是为了提供一种腐植酸低温活化矿粉的应用，将其作为土壤调理剂或者作为土壤调理剂的添加剂，可以提高土壤pH，保持土壤肥力。

实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种腐植酸低温活化矿粉，其特征在于，包括矿石原料和腐植酸，所述矿石原料与腐植酸的质量比为1-120:1；所述矿石原料和腐植酸混合后经低温煅烧得到所述腐植酸低温活化矿粉。

进一步的，所述矿石原料为磷矿粉、蛇纹石、磷尾矿、硅石、白云石、橄榄石、锰方硼石、钛铁矿中的一种或两种以上的组合物。

实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将风化煤或褐煤，加入碱性溶液或酸性溶液中反应，得到混合液；

S2、将矿石原料加入到步骤S1中的混合液中，进行搅拌至半流动状态，得到混合物；

S3、将步骤S2中的混合物放置在马弗炉300-400℃下，进行煅烧活化1-3h，即制得所述腐植酸低温活化矿粉。

进一步的，所述一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法还包括S4，所述S4为将步骤S3煅烧产物冷却至室温后，进行研磨粉碎至60-80 目。

进一步的，所述风化煤或褐煤为研磨后的颗粒，所述矿石原料为研磨后的颗粒。

进一步的，所述步骤S1中碱性溶液或酸性溶液浓度为1％-5％。

进一步的，所述步骤S1中风化煤与碱性溶液或酸性溶液的比例为固液质量比为1:3-5，反应温度为20-30℃，反应时间为1-3h。

进一步的，所述步骤S2中，矿石原料的质量为步骤S1中的混合液的质量的2-4倍。

实现本发明的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，其特征在于，所述腐植酸低温活化矿粉直接用作土壤调理剂。

一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，所述腐植酸低温活化矿粉作为添加剂用于制备土壤调理剂。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的腐植酸低温活化矿粉，是将矿石原料和腐植酸混合后，经过低温煅烧形成的腐植酸低温活化矿粉既具备活化态的元素，有利于作物的当季吸收利用，又具备缓释态、螯合态的元素，具备缓释性能，对土壤有一定的修复性能。

(2)本发明的腐植酸低温活化矿粉的制备方法，采用低温煅烧，相对于普通的800℃以上的煅烧，节省了大量的成本，避免高温煅烧成分的不稳定性；将褐煤或者风化煤与酸或碱进行反应后的混合液，直接与矿石原料进行混合反应煅烧，不需要进行额外的分离处理，简化了制备过程，活化的产物可全部用于生产中，无副产物产生，实现了褐煤或者风化煤，矿石原料充分利用，并且不会对环境造成额外的影响。

(3)本发明的腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，腐植酸低温活化矿粉富含多种中微量元素，并且对各种金属离子都具有螯合性，具有部分活化，部分缓慢释放效果；可直接用于制备土壤调理剂或添加一定的物质后用于土壤调理剂，提高土壤pH，保持土壤肥力。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

褐煤或风化煤中活化态的腐植酸对矿石原料中的各种金属离子具备一定的螯合性能，且在酸性的环境下能活化部分金属离子及磷元素，而后的煅烧进一步活化了矿石原料及腐植酸，加剧了反应进行，达到了部分活化，部分缓慢释放的效果；活化后的腐植酸和矿石混合物富含多种中微量元素，可用于对土壤进行调理。

一种腐植酸低温活化矿粉，包括含矿石原料和腐植酸，所述矿石原料与腐植酸的质量比为10-120:1；所述矿石原料和腐植酸混合后经低温煅烧。

作为进一步的实施方式，所述矿石原料为磷矿石、蛇纹石、磷尾矿、硅石、白云石、橄榄石、锰方硼石、钛铁矿中的一种或两种以上的组合物。并不限于上述组合物，现有技术中钙镁肥料来源的矿石、渣石、纯碱工业废渣等经煅烧、沉降等处理都可以作为矿石原料。

腐植酸低温活化矿粉施入土壤后能形成一种“离子桥”，在作物需磷和金属离子情况下，常规肥料肥中的磷和金属离子可迅速通过“离子桥”释放供作物吸收和利用。并且腐植酸低温活化矿粉不仅能够促进磷素和金属离子的释放，其本身也能够通过这种“离子桥”不断的向作物提供磷素和金属离子，使常规肥料保持较高的肥效，维持土壤肥力，因此腐植酸低温活化矿粉可以直接用作土壤调理剂，也可以作为添加剂用于制备土壤调理剂。其中腐植酸可以通过常规的制备方法制备得到。

一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，包括以下步骤：

S1、将风化煤或褐煤，加入碱性溶液或酸性溶液中反应，得到混合液；

S2、将矿石原料加入到步骤S1中的混合液中，进行搅拌至半流动状态，得到混合物；

S3、将步骤S2中的混合物放置在马弗炉300-400℃下，进行煅烧活化1-3h，即制得所述腐植酸低温活化矿粉。

采用低温煅烧，相对于普通的800℃以上的煅烧，节省了大量的成本，且高温煅烧难以保证成分的稳定性；低温煅烧使得腐植酸低温活化矿粉既具备活化态的元素，有利于作物的当季吸收利用，又具备缓释态、螯合态的元素，具备缓释性能，对土壤有一定的修复性能。

其中腐植酸通过褐煤或风化煤通过酸或碱进行提取，将提取液与矿石原料进行混合，不需要额外的处理过程，简化了制备过程，活化的产物可全部用于生产中，无副产物产生，实现了褐煤或者风化煤，矿石原料充分利用，并且不会对环境造成额外的影响，实现了对环境友好。

作为进一步的实施方式，还包括步骤S4，将步骤S3煅烧产物冷却至室温后，进行研磨粉碎粉末，优选的，粉末颗粒为60-80目。通过研磨后的腐植酸低温活化矿粉可以单独使用或者与其他成分混合制粒。

作为进一步的实施方式，所述风化煤或褐煤为研磨后的颗粒，所述矿石原料为研磨后的颗粒。其中，研磨可以采用陶瓷球磨机、水泥球磨机进行研磨，得到一定粒径大小的颗粒，作为优选的，矿石颗粒的大小可以是80-120目，风化煤或褐煤的颗粒大小可以为80-100目。

作为进一步的实施方式，所述步骤S1中碱性溶液或酸性溶液浓度为1％-5％。其中，碱性溶液和酸性溶液可以是常用的碱和酸配制成的溶液，优选的，碱性溶液和酸性溶液的溶度为3％。

作为进一步的实施方式，步骤S1中风化煤与碱性溶液或酸性溶液的比例为1:3-5，反应温度为20-30℃，反应时间控制在1-3h。优选的，步骤S1中风化煤与碱性溶液或酸性溶液的比例为1:4，反应为常温25℃下反应，反应时间控制在2h。

作为进一步的实施方式，步骤S2中矿石原料颗粒的量为S1步骤中反应后液体质量的2-4倍。风化煤或褐煤中的腐植酸可以跟矿石原料在低温下煅烧进行更好的活化。优选的，步骤S2中矿石原料颗粒的量为S1步骤中反应后溶液质量的3倍。

一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，其特征在于，所述腐植酸低温活化矿粉直接用作土壤调理剂。直接用作土壤调理剂，可以将腐植酸低温活化矿粉直接添加到土壤中或者与常规肥料一起添加到土壤中进行常规施肥。

一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，所述腐植酸低温活化矿粉作为添加剂用于制备土壤调理剂。可以将腐植酸低温活化矿粉作为添加剂，添加到土壤调理剂中，与土壤调理剂的其他成分共同发挥对土壤的调理作用。

实施例1：

腐植酸低温活化矿粉的制备方法如下：

按照质量比4:2:2:0.5:0.5的比例将矿石原料磷矿石、蛇纹石、白云石、硅石、锰方硼石研磨至80目颗粒；将风化煤或褐煤研磨至80 颗粒，按照固液比1:3(质量比)加入质量百分比浓度为1％的碱性溶液中常温反应1h；将矿石颗粒按照固液比2:1(质量比)加入到反应后的溶液中，并进行搅拌至半流动状态；将上述混合物放置在马弗炉 300℃下，进行煅烧活化1h；所得到的混合物冷却至室温后，进行研磨粉碎至60目。

实施例2：

腐植酸低温活化矿粉的制备方法如下：

按照质量比2:1:1:1:1:1:0.5:0.2比例将矿石原料磷矿石、蛇纹石、磷尾矿、硅石、白云石、橄榄石、锰方硼石、钛铁矿研磨至120目颗粒；将风化煤或褐煤研磨至100目颗粒，按照固液比1:4(质量比) 加入质量百分比浓度为3％的酸性溶液中常温反应3h；将矿石颗粒按照固液比3:1(质量比)加入到反应后的溶液中，并进行搅拌至半流动状态；将上述混合物放置在马弗炉350℃下，进行煅烧活化2h；所得到的混合物冷却至室温后，进行研磨粉碎至80目。

实施例3：

腐植酸低温活化矿粉的制备方法如下：

按照质量比3:1:1:0.3:1将矿石原料磷矿石、蛇纹石、磷尾矿、钛铁矿、橄榄石研磨至100目颗粒；将风化煤或褐煤研磨至90颗粒，按照固液比1:5(质量比)加入质量百分比浓度为3％的酸性溶液中常温反应2h；将矿石颗粒按照固液比4:1(质量比)加入到反应后的溶液中，并进行搅拌至半流动状态；将上述混合物放置在马弗炉400℃下，进行煅烧活化3h；所得到的混合物冷却至室温后，进行研磨粉碎至70目。

实施例4：

腐植酸低温活化矿粉的制备方法如下：

按照质量比2:1:0.3的比例将矿石原料磷矿石、白云石、钛铁矿研磨至80目颗粒；将风化煤或褐煤研磨至80颗粒，按照固液比1:3 (质量比)加入质量百分比浓度为3％的碱性溶液中常温反应1h；将矿石颗粒按照固液比3:1(质量比)加入到反应后的溶液中，并进行搅拌至半流动状态；将上述混合物放置在马弗炉330℃下，进行煅烧活化1.3h；所得到的混合物冷却至室温后，进行研磨粉碎至60目。

实施例5：

腐植酸低温活化矿粉的制备方法如下：

按照质量比2:1:0.5:0.3的比例将矿石原料磷矿石、白云石、橄榄石、钛铁矿研磨至90目颗粒；将风化煤或褐煤研磨至90颗粒，按照固液比1:2.5(质量比)加入质量百分比浓度为2％的碱性溶液中常温反应2.5h；将矿石颗粒按照固液比3.5:1(质量比)加入到反应后的溶液中，并进行搅拌至半流动状态；将上述混合物放置在马弗炉380℃下，进行煅烧活化2h；所得到的混合物冷却至室温后，进行研磨粉碎至60目。

下面是对本发明所得到的腐植酸低温活化矿粉作为土壤调理剂进行的试验及结果，试验选用的农作物对象为上海青，测试含有腐植酸低温活化矿粉的土壤调理剂对上海青品质性状的影响及对土壤理化性状的影响。

试验地点：广东拉多美化肥有限公司三楼实验室，试验土为采集当地园土，试验土的基础理化性质如表1。

表1试验土壤基础理化性质

供试作物：上海青。

试验设计：

采用盆栽试验，设实验组，对照组一，对照组二，每组同时进行 4盆，各处理设计如下：

试验组：常规施肥+实施例2制备的腐植酸低温活化矿粉2.0g/ 盆；

对照组1：常规施肥；

对照组2：不施肥。

试验及主要栽培管理情况：

腐植酸低温活化矿粉在上海青移栽前与土壤混合均匀，按照2g/ 盆；复合肥作为底肥为常规施肥，0.5g/盆，采用塑料花盆，规格20cm ╳18cm，每盆装土1.5kg。3月15日进行移栽，4月20日采收。试验期间，除第一次施肥不同外，其他管理措施一致。

试验指标测量

农艺性状于4月2日，4月20日测定上海青的株高、叶片数、叶色等进行测定。叶片以完全展开为标准进行计数，株高用卷尺测量自然状态下根基部到顶端位置，SPAD值用叶绿色仪进行测定。于采收结束后，对土壤样品进行测定。

结果与分析

不同处理对上海青农艺性状的影响，结果如表2所示。

表2不同处理对上海青农艺性状的影响

采收时，从外观上，油麦菜的整体长势、株高、叶色均呈现实验组＞对照组1＞对照组2。采收时单株地上鲜重部分也呈现出实验组＞对照组1＞对照组2，其中实验组比对照组1的单株鲜重增长率为 10.4％，有显著性差异，比对照组2增长29.4％，有极显著性差异。不同处理对土壤理化性质的影响，结果如表3所示。

表3不同处理种植上海青后土壤理化性质变化

项目	有机质g/kg	碱解氮mg/kg	有效磷mg/kg	速效钾mg/kg	pH
						基础土壤	8.85	124.5	8.7	78.6	5.2
实验组	8.96	112.5	8.9	79.5	5.5
						对照组1	8.75	106.5	8.6	77.4	5.1
对照组2	8.03	96.8	7.2	71.2	5.13

由表3可知，不同组对土壤理化性质有一定的影响，实验组施用腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂后降低土壤的酸度，提高有机质的含量。相比与基础土壤，实验组施用腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂的土壤pH提高了0.5，说明腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂中碱性原料的施用可以提高土壤pH。上海青收获后，除硝态氮外，土壤中的养分含量均有所降低，其原因是蔬菜生长会带走土壤中的部分养分。

为了进一步验证腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂对土壤理化性质的调理作用，我们在收割了上海青的各组土壤中不添加任何肥料第二次种植上海青，采收结束后，对土壤样品进行测定，结果如表4所示。

表4不同处理种植上海青后土壤理化性质变化

项目	有机质g/kg	碱解氮mg/kg	有效磷mg/kg	速效钾mg/kg	pH
						基础土壤	8.85	124.5	8.7	78.6	5.2
实验组	8.87	110.3	8.84	79.1	5.5
						对照组1	8.62	92.5	8.48	75.8	5.1
对照组2	7.33	70.2	5.9	64.5	5.1

由表4可知，虽然是经历了两次种植，但是实验组添加了腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂，仍然可以降低土壤的酸度；土壤中的养分含量均有所降低，其原因是蔬菜生长会带走土壤中的部分养分，但是，实验组的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量降低的比对照组1和对照组2含量降低的少，并且能保持在与基础土壤含量相当，表明，添加了腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂，提供了上海青生长的一部分养分，并且两次种植含量变化不大，说明添加了腐植酸低温活化矿粉土壤调理剂还可以通过缓慢释放的方式保持土壤的肥力。

因此，本发明一种含腐植酸低温活化矿粉，作为土壤调理剂可以显著降低土壤酸度，改善了上海青的农艺形状，对产量的提升有显著的促进作用。并且可以持续对土壤进行调理，保持土壤的肥力。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种腐植酸低温活化矿粉，其特征在于，包括矿石原料和腐植酸，所述矿石原料与腐植酸的质量比为10-120:1；所述矿石原料和腐植酸混合后经低温煅烧得到所述腐植酸低温活化矿粉。

2.根据权利要求1所述的腐植酸低温活化矿粉，其特征在于，所述矿石原料为磷矿粉、蛇纹石、磷尾矿、硅石、白云石、橄榄石、锰方硼石、钛铁矿中的一种或两种以上的组合物。

3.权利要求1或2所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将风化煤或褐煤，加入碱性溶液或酸性溶液中反应，得到混合液；

S2、将矿石原料加入到步骤S1中的混合液中，进行搅拌至半流动状态，得到混合物；

S3、将步骤S2中的混合物放置在马弗炉300-400℃下，进行煅烧活化1-3h，即制得所述腐植酸低温活化矿粉。

4.根据权利要求3所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，

所述腐植酸低温活化矿粉的制备方法还包括S4，将步骤S3煅烧产物冷却至室温后，进行研磨粉碎至60-80目，即制得所述腐植酸低温活化矿粉。

5.根据权利要求3所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，

所述风化煤或褐煤为研磨后的颗粒，所述矿石原料为研磨后的颗粒。

6.根据权利要求3所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的碱性溶液或酸性溶液的质量百分比浓度为1％-5％。

7.根据权利要求3所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，

所述步骤S1中风化煤与碱性溶液或酸性溶液的比例为固液质量比为1:3-5，反应温度为20-30℃，反应时间为1-3h。

8.根据权利要求3所述的一种腐植酸低温活化矿粉的制备方法，其特征在于，

所述步骤S2中，矿石原料的质量为步骤S1中的混合液的质量的2-4倍。

9.权利要求1或2所述的一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，其特征在于，所述腐植酸低温活化矿粉直接用作土壤调理剂。

10.权利要求1或2所述的一种腐植酸低温活化矿粉在制备土壤调理剂中的应用，其特征在于，所述腐植酸低温活化矿粉作为添加剂用于制备土壤调理剂。