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一种酸性土壤调理剂及其制备方法和应用与流程

花匠小妙招
2024-11-09 02:34

本发明涉及酸性土壤治理，具体是涉及一种酸性土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、酸性土壤是一种ph值低于7的土壤。这种土壤中的氢离子浓度较高，导致土壤呈酸性反应。在自然环境中，大部分森林和针叶林下的土壤都是酸性的。酸性土壤对于某些植物和动物的生长是有益的，但对于一些作物和植物可能不利，因为它们需要中性或碱性的土壤才能良好生长。因此，对于农业和园艺来说，调整和管理土壤的酸碱度是很重要的。

2、土壤酸化本是一个较为缓慢的自然过程，但近几十年来由于高强度人为活动的影响，土壤酸化的进程大大加速，对生态环境和农业生产的危害加重，在热带和亚热带地区情况尤为严重，近年来对酸化土壤的研究成为热点。

3、土壤的酸化通常伴随土壤重金属污染，重金属以单质的方式不容易被植物吸收，土壤酸化使重金属与酸性物质形成离子，容易被植物吸收，造成植物重金属超标，进而对畜牧业、农业造成不良影响，现有的酸性土壤调节剂，对土壤酸化的调节效果较好，但是土壤调节后抗酸性不强，对酸性土壤中重金属离子的治理效果较差，同时对土壤的结构改善较小，对土壤肥力提升并不明显，因此需要一种针对酸性土壤的调节剂，在调节酸性土壤酸碱性的同时加强土壤抗酸化的能力，增强土壤肥力，同时降低土壤重金属污染。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种酸性土壤调理剂及其制备方法和应用。

2、本发明的技术方案是：一种酸性土壤调理剂，所述酸性土壤调理剂由以下质量百分比的成分组成：3.6-11.5％腐植酸、4.6-9.5％生石灰、3.2-5.6％碳酸钙镁粉末、13.2-19.8％壳聚糖改性生物炭、14.8-21.3％复合肥、9-13.5％改性硫酸盐木素，余量为电石渣粉末。

3、进一步地，所述电石渣粉末的粒度为2-5mm、生石灰的粒度为0.5-1cm、碳酸钙镁粉末的粒度为80-100μm、改性硫酸盐木素的粒度为8-15mm。

4、说明：上述颗粒度的物质混合后，混合的物质更加均匀，对单位面积内的酸性土壤调节效果更好。

5、进一步地，一种酸性土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

6、s1-1、制备复合肥：

7、将小麦秸秆和玉米秸秆按质量比1:1混合放入破碎机中进行破碎，破碎完成后得到混合颗粒，将混合颗粒加水至混合颗粒湿度达到50％后与发酵剂共同放入混料机中进行混合，所述发酵剂与混合颗粒的质量比为1:100，混料机转速为80-100r/min，混料时长为5-8min，混合完成后得到发酵混合物，将发酵混合物放入发酵罐内进行有氧发酵，发酵温度为20-30℃，发酵完成后得到发酵产物，将发酵产物与碱渣钙镁肥按质量比1:1混合，混合完成后得到复合肥；

8、s1-2、制备调理剂：

9、按上述配比将腐植酸、生石灰、碳酸钙镁粉末、壳聚糖改性生物炭、改性硫酸盐木素、电石渣粉末、复合肥放入混料机中进行混料，混料完成后得到调理剂湿料，将调理剂湿料在80-100℃的环境温度下进行烘干，烘干完成后放入碎料机中进行破碎，破碎机转速为80-100r/min，破碎时长为5-7min，破碎完成后得到酸性土壤调理剂。

10、说明：上述方法制备出的调节剂不仅能对酸性土壤进行调节，还能对酸性土壤增肥，生石灰与复合肥中的水分反应，生成氢氧化钙，进而减少调理剂湿料的水分，降低烘干所需能耗。

11、进一步地，所述步骤s1-1中破碎后混合颗粒的粒度为1-2cm，所述破碎机转速为200-300r/min，所述破碎时长为10-15min。

12、说明：破碎成上述粒度的秸秆的发酵效果好，秸秆的粒度越小，其表面积就越大，这有助于微生物更好地附着和生长，从而提高了秸秆的生物降解效率。

13、进一步地，所述步骤s1-2中所制备酸性土壤调理剂的粒度为2-3cm，所述混料机的转速为80-100r/min，混料时长为15-20min。

14、说明：上述混料速度和混料时长下，混料效果好。

15、进一步地，所述发酵剂由以下质量百分比的成分组成：5.3-11.5％、7.9-15.3％放线菌、15.9-21.2％枯草芽孢杆菌、7.9-13.5％植酸酶、18.7-25.3％酵母，余量为纤维素酶。

16、说明：绿色木霉是一种微生物，它可以分解秸秆中的纤维素，将其转化为单糖，绿色木霉还可以改善土壤结构，增强植物对营养元素的吸收，提高作物的产量和质量，放线菌分泌一系列的酶，如纤维素酶和半纤维素酶，这些酶能够分解秸秆中的纤维素和半纤维素，将其转化为可被微生物利用的单糖和低聚糖，放线菌还能改善土壤结构，增加土壤的肥力，有利于植物的生长，些酶可以将秸秆中的纤维素降解为单糖，从而增加可发酵的糖分，枯草芽孢杆菌还可以抑制一些有害微生物的生长，保护秸秆不被有害微生物侵蚀，植酸酶能催化植酸的水解，释放出无机磷酸和有机酸，这些有机酸可以作为微生物的营养物质，促进微生物的生长，从而加快秸秆的发酵过程，秸秆经过酵母发酵后，其中的营养成分会发生变化，增加了蛋白质、维生素等的含量，提高了其作为肥料的营养价值，纤维素酶可以分解秸秆中的纤维素，使其转化为可以被植物吸收利用的无机物质，如葡萄糖、氨基酸等，从而提高土壤的肥力。

17、进一步地，所述壳聚糖改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

18、s2-1：将稻壳、花生壳、玉米芯、竹子按质量比1:1:1:1混合放入破碎机中破碎，破碎机转速为100-120r/min，破碎完成后得到混合颗粒，将混合颗粒放入炭化炉中进行炭化得到生物质炭；

19、s2-2：将壳聚糖溶解在乙酸溶液中，进行搅拌得到透明液体，所述乙酸浓度为3-5％，壳聚糖的溶解量为1g/70ml，然后将透明液体与含糖量为14-18％的甘蔗汁按质量比1:1混合，得到混合液；

20、s2-3：取零价铁粉末与生物质炭放入混料机中进行干混，干混速度为80-100r/min，干混时长为5-10min，干混完成后向混料机中加入混合液进行湿混，混合液的加入量为零价铁粉末和生物质炭总质量的1/2，湿混速度为140-200r/min，湿混时长为30-40min，湿混完成得到湿混物，将湿混物在50-70℃下烘干后，放入破碎机中破碎至粒度为1-1.5cm的颗粒，即得壳聚糖改性生物炭。

21、说明：壳聚糖是一种弱碱性物质，可以中和酸性土壤中的过多氢离子，从而提高土壤的酸碱度，改善土壤环境，壳聚糖可以通过交联和吸附等方式改善土壤结构，使土壤颗粒之间的凝聚力增强，减少土壤侵蚀的可能性，零价铁可以中和酸性土壤，使其酸碱度趋于正常，有利于植物生长，同时零价铁可以有效地去除酸性土壤中的重金属和有害物质，如铅、镉、铬等，零价铁可以促进土壤微生物的活动，有利于土壤肥力的提高，零价铁可以中和酸性物质，减少酸雨对土壤的破坏，生物质炭生物质炭具有较强的碱性，可以中和土壤酸性，改善土壤的酸碱度，生物质炭富含养分，如氮、磷、钾等，能够提高土壤的肥力，生物质炭能够提高土壤的保水能力，减少水分的蒸发和流失。

22、进一步地，所述步骤s2-1中炭化炉炭化温度为300-500℃，炭化时长为1-2h，所述步骤s2-3中所述零价铁粉末与生物质炭的质量比为1:10。

23、说明：上述炭化温度下，使得生物质炭的得率更高，也有助于改善生物质炭的品质。

24、进一步地，所述改性硫酸盐木素的制备方法，包括以下步骤：

25、s3-1：将甘蔗渣与浓度为20-25％的氢氧化钠溶液混合，得到碱性混合液，所述甘蔗渣与氢氧化钠溶液的配比为1g：15ml，将所述碱性混合液进行蒸煮，蒸煮时长为1-1.5h，蒸煮完成后得到蒸煮液；

26、s3-2：对蒸煮液中加入硫酸调节蒸煮液ph至6-7，得到酸化液，将酸化液放入密闭容器中，并进行抽成空处理，真空度为3-5pa，然后在40-50℃下通入臭氧至气压达到0.1-0.15mpa，反应1-2h后，取出酸化液放入离心机中进行离心处理，分离出沉淀物，将得到的沉淀物放入烘干箱中进行烘干处理，得到改性硫酸盐木素，烘干处理的温度为60-80℃，烘干后改性硫酸盐木素含水量为1-3％。

27、说明：硫酸盐木素具有调节土壤酸碱度的能力，可以中和部分酸性物质，使土壤酸碱度趋向平衡，硫酸盐木素可以改善土壤的保水性，有助于植物在干旱条件下生存，硫酸盐木素可以吸附土壤中的重金属离子，降低其在土壤中的浓度，减少重金属对环境和人体健康的危害。

28、进一步地，一种酸性土壤调理剂的应用，将所述酸性土壤调理剂应用在酸性土壤的治理领域，根据土壤ph值对土壤进行调节，所述酸性土壤调理剂的应用量为xkg/m2，所述x的计算公式为：x＝7-ph×0.05。

29、说明：ph值每降低0.1，每平方酸性土壤调节剂的使用量增加50g，上述用量能够有效调节酸性土壤，不会使酸性土壤过度调节，造成酸性土壤变为碱性土壤。

30、本发明的有益效果是：

31、本发明酸性土壤调理剂能够有效的调节土壤酸性，壳聚糖改性生物炭中的零价铁增加了土壤低酸雨的抗性，同时，本发明的酸性土壤调节剂，还能够对突然的肥力和土壤的结构进行改善，增强土壤的保水性能，以及透气性，丰富土壤微生物环境，增强土壤分解有机物的能力，同时改性硫酸盐木素和零价铁均对重金属污染具有一定的治理效果。