一种酸性土壤修复剂及其制备方法与流程

2021-02-02 17:02:49|

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本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种酸性土壤修复剂及其制备方法。

背景技术：

酸性土壤是指ph小于或等于6.5的土壤，其酸性来源主要包括：雨水和空气中的co2溶于水形成碳酸；微生物和植物根部代谢产物；施用有机肥中的有机物在土壤中分解产生的有机酸等。自上个世纪80年代以来，我国土壤酸碱度平均已下降了0.6，且全国范围内土壤呈现不断酸化的趋势。我国的酸性土壤大多分布在南方地区，南方地区的土壤ph小于5.0，有些区域土壤ph甚至小于4.5。南方地区酸性土壤面积上升至18％，其中ph小于6.5的土壤比例超过65％，ph小于5.5的土壤比例已高达40％，ph小于4.5的土壤比例接近5％。但近年来，土壤酸化呈现持续扩大的趋势，我国北方的一些地区，已净开始面临土壤酸化的问题，如山东等地区。

酸性土壤会带来诸多危害，总结起来有以下三个方面；

第一：酸性土壤会使土壤有益生物数量减少，抑制有益微生物的生长和活动，从而影响土壤有机质的分解和土壤中氮、磷、钾、硫等元素的循环，还会造成病菌滋生，根系病害增加，如土壤酸化将会加重农作物根线虫病的滋生与蔓延等。

第二：酸性土壤会造成营养元素的固定，如当ph低于6时，酸性土壤中磷的固定率随着ph的降低而直线上升，由于磷的被固定，大大降低了磷的有效利用率，成为影响农业发展的严重问题之一。

第三：酸性土壤将会促进某些有毒元素如铝离子等的释放、活化、溶出。如土壤中的铝离子会对作物幼苗的生长有毒害作用，有毒元素被作物吸收之后，通过食物链进入人体，对大众健康造成严重损害。而且在酸性土壤上种植作用，不易全苗，常形成僵苗和老苗，产量低品质劣。

土壤酸化问题已经受到人们的高度关注，快速有效的治理和修复酸性土壤是农业发展不容忽视的部分；制备高效的酸性土壤修复剂，是急切需要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种酸性土壤修复剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种酸性土壤修复剂，所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

进一步的，所述a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂35～40份、成膜剂10～16份。

进一步的，所述b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物48～53份、生物复合菌13～17份、生物炭5～9份。

进一步的，所述土壤调节剂主要由过氧化钙、磷酸三钠、三乙醇胺、酒石酸钠反应制得。

进一步的，所述成膜剂由聚乙烯醇、壳聚糖制得。

进一步的，所述黏土矿物为蒙脱石、膨润土、海泡石、凹凸棒石、硅藻土、活性白土、高岭石、蛭石、黏土中的任意一种或多种；所述黏土矿物粒径为200～400目。

进一步的，所述生物炭为玉米芯、花生秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、稻壳、花生壳中的任意一种或多种粉碎物。

进一步的，所述生物复合菌为芽孢杆菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌混合制得。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至55～60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠、三乙醇胺混合，降温至18～21℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为800～1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；所述酒石酸钠、过氧化钙、磷酸三钠的质量比为5:1:3。

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为800～1500r/min；加入生物复合菌、生物炭，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

进一步的，所述酸性土壤修复剂的施用方法为：在冬季，将a制剂散播在酸性土壤表面，施用量为45～55kg/亩，对酸性土壤进行深耕；5天后，将b制剂配制成质量浓度为0.2～0.4％稀释溶液，将稀释溶液均匀喷洒在酸性土壤表面，20天后，可改善酸性土壤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明利用过氧化钙、磷酸三钠、三乙醇胺、酒石酸钠经过混配形成a制剂的芯体；其中酒石酸钠ph值在7.0～9.0之间，作为土壤修复剂可提高酸性土壤的ph值，改善酸性土壤；酒石酸钠还是一种高效络合剂，但酒石酸钠与金属离子络合需要特定的碱性环境，在ph为10.0时，可与al³⁺形成稳定的络合物；故单独将酒石酸钠加入酸性土壤中，与金属离子几乎不发生络合反应，仅仅起到提高ph的作用。本方案将酒石酸钠、过氧化钙、磷酸三钠、三乙醇胺共同作用，为络合反应提供特定的碱性环境。过氧化钙吸水后，生成碱性较强的氢氧化钙；磷酸三钠吸水后，生成强碱氢氧化钠，三乙醇胺也是碱性物质，小范围内ph值大幅升高，当ph值升至10.0时，酒石酸钠可不断的网捕al³⁺,与al³⁺络合形成稳定的络合物，降低土壤中al³⁺含量，减少al³⁺对作物根系的毒害作用；酒石酸钠ph值在7.0～9.0之间，因此其本身也可提高酸性土壤的ph值。而三乙醇胺在酸性条件中，可与al³⁺、cu²⁺等金属阳离子发生络合反应，高效吸附土壤中已经富集的al³⁺、cu²⁺等金属阳离子。三乙醇胺和酒石酸钠形成互补关系，在酸性和碱性条件分别发挥络合作用，全面彻底的去除土壤中富集的al³⁺、cu²⁺等金属阳离子；且三乙醇胺和酒石酸钠与al³⁺、cu²⁺等金属阳离子形成的络合物较稳定，通常需要强腐蚀性的氟化物才可破坏络合物；因此不会因为络合物分解带来二次污染问题。

将壳聚糖和聚乙烯醇混合制得成膜剂，包覆在芯体表面，得到a制剂；壳聚糖具有良好的抗菌性，与聚乙烯醇形成的保护膜，可抑制细菌的滋生、保护芯体不潮解，因此非常利于修复剂的日常储存。另一方面，保护膜也可起到短暂的缓释作用，在遇到酸性土壤时，壳聚糖保护膜方可溶解，释放出芯体；因此可避免局部土壤修复过度的情况。

本方案采用a制剂、b制剂分步对酸性土壤修复，a制剂采用化学法快速提高土壤ph值,去除金属阳离子；在a制剂快速修复的基础上，采用b制剂从生物角度出发，选择微生物复合菌来提高土壤中微生物的代谢，生物炭提高土壤中氮、钾、有机质等营养物质的含量，共同作用实现良性循环，达到长效稳固的修复效果；最终实现，修复后的酸性土壤ph值稳定在6.5～7.0。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂35份、成膜剂10份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物48份、生物复合菌13份、生物炭5份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至55℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠、三乙醇胺混合，降温至18℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为800目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为800r/min；加入生物复合菌、玉米秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

选取10m²酸性土壤作为目标修复地，在12月份的某天，将a制剂散播在酸性土壤表面，施用量为0.675kg，对酸性土壤进行深耕；5天后，将b制剂配制成质量浓度为0.2％的稀释溶液，将稀释溶液均匀喷洒在酸性土壤表面，20天后，取样检测酸性土壤的修复效果，检测数据见表1。

实施例2

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂37份、成膜剂12份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物50份、生物复合菌15份、生物炭7份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至58℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠、三乙醇胺混合，降温至19℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1200目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1300r/min；加入生物复合菌、玉米芯粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

选取10m²酸性土壤作为目标修复地，在12月份的某天，将a制剂散播在酸性土壤表面，施用量为0.75kg，对酸性土壤进行深耕；5天后，将b制剂配制成质量浓度为0.3％的稀释溶液，将稀释溶液均匀喷洒在酸性土壤表面，20天后，取样检测酸性土壤的修复效果，检测数据见表1。

实施例3

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物53份、生物复合菌17份、生物炭9份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠、三乙醇胺混合，降温至21℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1500r/min；加入生物复合菌、大豆秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

选取10m²酸性土壤作为目标修复地，在12月份的某天，将a制剂散播在酸性土壤表面，施用量为0.825kg，对酸性土壤进行深耕；5天后，将b制剂配制成质量浓度为0.4％的稀释溶液，将稀释溶液均匀喷洒在酸性土壤表面，20天后，取样检测酸性土壤的修复效果，检测数据见表1。

对比例1

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物53份、生物复合菌17份、生物炭9份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠混合，降温至21℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1500r/min；加入生物复合菌、大豆秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

对比例2

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物53份、生物复合菌17份、生物炭9份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将酒石酸钠、三乙醇胺混合，降温至21℃，通风干燥，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1500r/min；加入生物复合菌、大豆秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

对比例3

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物53份、生物复合菌17份、生物炭9份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

将三乙醇胺混合，降温至21℃，通风干燥，加入过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1500r/min；加入生物复合菌、大豆秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

对比例4

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂包括a制剂和b制剂。

a制剂包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份。

b制剂包括以下原料，按重量分数计，黏土矿物53份、生物复合菌17份、生物炭9份。

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

过氧化钙、磷酸三钠，混合搅拌，研磨至粉末粒径为1500目，得到芯体；在芯体表面喷涂包覆成膜剂，制得a制剂；

取黏土矿物，粉碎研磨，加入去离子水，高速分散，分散速度为1500r/min；加入生物复合菌、大豆秸秆粉碎物，混合搅拌，干燥，制得b制剂。

对比例5

一种酸性土壤修复剂，其特征在于；所述酸性土壤修复剂

包括以下原料，按重量份数计，土壤调节剂40份、成膜剂16份；

一种酸性土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤；

将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，加入吐温，吐温的质量为醋酸溶液质量的2％；升温至60℃，搅拌，加入聚乙烯醇，搅拌，得到成膜剂；

选取10m²酸性土壤作为目标修复地，在12月份的某天，将a制剂散播在酸性土壤表面，施用量为0.825kg，对酸性土壤进行深耕；第5天、20天分别取样检测酸性土壤的修复效果，检测数据见表1。

表1

由表1数据可知，对比例1和3与实施例3相比，因其制备芯体时选用酒石酸钠(三乙醇胺)、磷酸三钠、过氧化钙的组合来代替实施例3中的酒石酸钠、三乙醇胺、磷酸三钠、过氧化钙组合方案，修复后的酸性土壤ph值有一定提高，但是提高效果略差于实施例3，对比例1中修复后土壤中的al³⁺含量要高于实施例3；因此说明酒石酸钠和三乙醇胺两者配合使用，对于酸性土壤的修复效果更好。对比例2与实施例3相比，在制备芯体时选择酒石酸钠、三乙醇胺的组合代替酒石酸钠、三乙醇胺、磷酸三钠、过氧化钙组合，修复后的土壤中al³⁺含量远高于实施例3组，因此说明没有磷酸三钠、过氧化钙提供特定的碱性环境时，酒石酸钠无法发挥络合金属离子的作用。对比例4与实施例3相比，制备芯体时采用磷酸三钠、过氧化钙代替酒石酸钠、三乙醇胺、磷酸三钠、过氧化钙组合，其修复后的土壤中al³⁺含量最高，因此说明仅仅使用磷酸三钠、过氧化钙仅提高土壤中ph值,对土壤中的金属离子清除作用甚微。对比例5与实施例3相比，其修复剂仅为a制剂，其修复后的土壤ph值不稳定，土壤中有机质、氮、钾含量较低；因此说明a制剂和b制剂合用，才可以达到达到长效稳固的修复效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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