技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
土壤改良剂及其制备方法，属于土壤改良技术领域。
背景技术
[0002] 我国国土幅员辽阔，不同地区的土壤状况差别很大，例如：某些地区的土壤属于沙土或黏土，而有些地区的土壤却又属于盐
碱地，还有部分地区的土壤因长期耕种和施用化肥而变得板结。因此，农业技术人员一直致
力于研发可以解决不同土壤问题的
土壤改良剂。
[0003] 土壤改良剂能够改善土壤团粒结构，具备吸/保
水功能，并能够改善
植物根系周围的土壤性状，减少土壤水分散失。目前，常用的土壤改良剂主要是合成聚合类(例如：聚丙烯腈类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类、聚
丙烯酸盐类等)，存在施用成本高、功能单一等问题，且在施用过程中可能会因为降解而产生一些有害物质，存在潜在的环境
风险。
[0004] 因此，有必要开发一种成本低、长效的土壤改良剂。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种土壤改良剂及其制备方法。
[0006] 本发明所采取的技术方案是：
[0007] 一种土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：
[0008] 1)将农林废弃物烘干，再进行
热解，得到
生物炭；
[0009] 2)将生物炭
粉碎磨细，再进行筛分，得到生物炭颗粒；
[0010] 3)将生物炭颗粒、聚丙烯酰胺、
腐殖酸钾、引发剂和交联剂加水混匀后充分反应，再烘干、粉碎，得到改性生物炭颗粒；
[0011] 4)将改性生物炭颗粒、尿素和
氨基酸粉混合均匀，得到土壤改良剂。
[0012] 优选的，步骤1)所述农林废弃物为木屑。
[0013] 优选的，步骤1)中烘干后的农林废弃物的水分含量小于15％。
[0014] 优选的，步骤1)所述热解的
温度为400～600℃，热解时间为1～3h。
[0015] 优选的，步骤1)所述烘干的温度为100～110℃。
[0016] 优选的，步骤2)所述生物炭颗粒的粒径为0.15～0.20mm。
[0017] 优选的，步骤3)所述生物炭颗粒、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、引发剂、交联剂的
质量比为1：(3～4)：(0.4～0.6)：(0.1～0.2)：(0.05～0.08)。
[0018] 优选的，步骤3)所述引发剂为过
硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
[0019] 优选的，步骤3)所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。
[0020] 优选的，步骤3)所述水的添加量为聚丙烯酰胺干物质质量的8～12倍。
[0021] 优选的，步骤3)所述反应的温度为80～90℃，反应时间为1～2h。
[0022] 优选的，步骤3)所述烘干的温度为80～90℃。
[0023] 优选的，步骤4)所述改性生物炭颗粒、尿素、氨基酸粉的质量比为1：(0.05～0.15)：(0.05～0.15)。
[0024] 优选的，步骤4)所述氨基酸粉由
豆粕、菜粕、
棉粕、鱼粉中的至少一种经
微生物发酵、酸碱
水解处理制得。
[0025] 一种土壤改良剂，通过上述方法制备得到。
[0026] 一种土壤改良方法，包括以下步骤：将上述土壤改良剂按照土壤、土壤改良剂质量比1：(0.005～0.015)施加至
土壤耕作层。
[0027] 本发明的有益效果是：本发明的土壤改良剂具有保肥、增效、节水的作用，不仅可以改善土壤团粒结构，而且可以改善土壤理化性质和持水能力，此外还可以解决农林废弃物的处置问题。
[0028] 1)本发明以农林废弃物为原料，不仅可以解决其合理处置问题，实现固废减量，而且还可以显著降低土壤改良剂的生产成本；
[0029] 2)本发明通过对生物炭颗粒进行改性，使得生物炭颗粒偏碱性，可以显著调节
土壤酸碱度，促进土壤中微生物的生长；
[0030] 3)本发明的土壤改良剂以生物炭为基质，其具有多孔结构，对土壤水分和养分均具有强
吸附能力，有利于提高土壤总孔隙度、毛管孔隙度和通气孔隙度，可以抑制土壤水分
蒸发，增加田间持水量和土壤有效水含量，对于促进根系生长和提高作物产量效果显著，且其可以在土壤环境中稳定存在几十甚至上百年，从结构
稳定性上实现了改良剂的长效性。
具体实施方式
[0031] 下面结合具体
实施例对本发明作进一步的解释和说明。
[0032] 实施例1：
[0033] 一种土壤改良剂，其制备方法包括以下步骤：
[0034] 1)将桉树木屑置于烘干炉，105℃烘干(桉树木屑的水分含量小于15％)，再550℃热解1.5h，得到生物炭；
[0035] 2)将生物炭粉碎磨细，再进行筛分，得到生物炭颗粒(粒径0.15～0.20mm)；
[0036] 3)将生物炭颗粒、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、过硫酸铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺按照质量比1:3.5:0.5:0.15:0.065加水(水的添加量为聚丙烯酰胺干物质质量的10倍)混匀后85℃搅拌1.5h，再85℃烘干、粉碎，得到改性生物炭颗粒；
[0037] 4)将改性生物炭颗粒、尿素和氨基酸粉(由豆粕经微生物发酵、酸碱水解处理制成)按照质量比1:0.1:0.1混合均匀，得到土壤改良剂。
[0038] 经测试，土壤改良剂的pH值为7.6，吸去离子水倍率为140g/g，吸盐水倍率为40g/g。
[0039] 性能测试：
[0040] 1、测试地点：广东省广州市增城区洋田村实验基地(赤红壤)；
[0041] 2、测试方法：
[0042] 1)将上述土壤改良剂均匀施加到土壤表层，再使用旋耕机(旋耕深度约为
耕作层厚度)将土壤改良剂和土壤充分混合(土壤改良剂施加量为耕作层土壤质量的1％)，不施加土壤改良剂的实验地作为空白对照；
[0043] 2)种植一季作物后，测定土壤各项指标，具体如下：
[0044] a)土壤pH值：参照LY/T 1239-1999进行测定；
[0045] b)土壤团聚体结构：采用湿筛法进行测定；
[0046] c)土壤氮利用效率：按照公式EN＝(FN+SN)/(AN+ON)×100％进行计算，其中，EN为氮利用效率，FN为收割后植株氮含量，SN为收割后土壤氮含量，AN为氮肥施加量，ON为种植前土壤氮含量；
[0047] d)土壤磷利用效率：按照公式EP＝(Fp+SP)/(AP+OP)×100％进行计算，其中，EP为磷利用效率，Fp为收割后植株磷含量，SP为收割后土壤磷含量，AP为磷肥施加量，OP为种植前土壤磷含量；
[0048] 3)采用
铝盒法进行“保水性能”测定，铝盒直径60mm，高30mm，底部加工成筛网状。土壤取来后过筛风干，实验时称取100g风干土壤，同时加入1g土壤改良剂，充分混合均匀，随后装入铝盒，铝盒底部垫有纱布，盖上铝盒盖。将铝盒放入去离子水中浸泡8小时，取出静置30分钟，去除表面游离水，并测量土壤饱和含水率。然后将含土铝盒置于电热恒温鼓风干燥箱，50℃干燥处理，每隔30分钟称重一次，测量土壤水分蒸发速率等指标。实验分别设置2个处理，包括：1)施加生物炭基改良剂；2)空白对照。每个处理重复3次。
[0049] 3、实验结果：
[0050] 1)施加土壤改良剂和空白对照的土壤pH值分别为5.64和5.12，施加土壤改良剂显著改善了土壤酸碱度；施加土壤改良剂处理的水稳性团聚体几何平均直径较空白对照提高了10.75％，大于5mm的水稳性团聚体含量增加了78.56％；施加土壤改良剂和空白对照的土壤氮利用效率分别为40.2％和26.7％，土壤磷利用效率分别为21.7％和13.6％，施加土壤改良剂显著提高了土壤氮磷利用效率；
[0051] 2)“保水性能”测定中，处理1和2的土壤饱和含水率分别为47％和41％，施加土壤改良剂处理使得土壤饱和含水率较对照处理提高了14.63％。处理1和2的土壤水分蒸发速率分别为0.017g/g·h和0.026g/g·h，较对照而言，施加土壤改良剂使得土壤水分蒸发速率降低34.62％。
[0052] 实施例2：
[0053] 一种土壤改良剂，其制备方法包括以下步骤：
[0054] 1)将桉树木屑置于烘干炉，105℃烘干(桉树木屑的水分含量小于15％)，再500℃热解2h，得到生物炭；
[0055] 2)将生物炭粉碎磨细，再进行筛分，得到生物炭颗粒(粒径0.15～0.20mm)；
[0056] 3)将生物炭颗粒、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、过
硫酸钾和N,N-亚甲基双丙烯酰胺按照质量比1:4:0.5:0.2:0.07加水(水的添加量为聚丙烯酰胺干物质质量的10倍)混匀后85℃搅拌2h，再85℃烘干、粉碎，得到改性生物炭颗粒；
[0057] 4)将改性生物炭颗粒、尿素和氨基酸粉(由豆粕经微生物发酵、酸碱水解处理制成)按照质量比1:0.1:0.1混合均匀，得到土壤改良剂。
[0058] 经测试，土壤改良剂的pH值为7.8，吸去离子水倍率为145g/g，吸盐水倍率为42g/g。
[0059] 性能测试：
[0060] 1、测试地点：广东省梅州市大埔县实验地(山地红壤)；
[0061] 2、测试方法：
[0062] 参照实施例1所列实验方法。
[0063] 3、实验结果：
[0064] 1)施加土壤改良剂和空白对照的土壤pH值分别为5.36和4.87，施加土壤改良剂显著改善了土壤酸碱度；施加土壤改良剂处理的水稳性团聚体几何平均直径较空白对照提高了9.85％，大于5mm的水稳性团聚体含量增加了76.24％；施加土壤改良剂和空白对照的土壤氮利用效率分别为36.2％和24.3％，土壤磷利用效率分别为19.5％和11.7％，施加土壤改良剂显著提高了土壤氮磷利用效率；
[0065] 2)“保水性能”测定中，处理1和2的土壤饱和含水率分别为43％和36％，施加土壤改良剂处理使得土壤饱和含水率较对照处理提高了19.44％。处理1和2的土壤水分蒸发速率分别为0.015g/g·h和0.022g/g·h，较对照而言，施加土壤改良剂使得土壤水分蒸发速率降低31.82％。
[0066] 实施例3：
[0067] 一种土壤改良剂，其制备方法包括以下步骤：
[0068] 1)将桉树木屑置于烘干炉，105℃烘干(桉树木屑的水分含量小于15％)，再550℃热解1.5h，得到生物炭；
[0069] 2)将生物炭粉碎磨细，再进行筛分，得到生物炭颗粒(粒径0.15～0.20mm)；
[0070] 3)将生物炭颗粒、聚丙烯酰胺、腐殖酸钾、过硫酸铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺按照质量比1:3.5:0.5:0.15:0.065加水(水的添加量为聚丙烯酰胺干物质质量的10倍)混匀后85℃搅拌1.5h，再85℃烘干、粉碎，得到改性生物炭颗粒；
[0071] 4)将改性生物炭颗粒、尿素和氨基酸粉(由棉粕经微生物发酵、酸碱水解处理制成)按照质量比1:0.1:0.1混合均匀，得到土壤改良剂。
[0072] 经测试，土壤改良剂的pH值为7.6，吸去离子水倍率为140g/g，吸盐水倍率为40g/g。
[0073] 性能测试：
[0074] 1、测试地点：广东省雷州市六格村实验地(砖红壤)；
[0075] 2、测试方法：
[0076] 参照实施例1所列实验方法。
[0077] 3、实验结果：
[0078] 1)施加土壤改良剂和空白对照的土壤pH值分别为5.76和5.05，施加土壤改良剂显著改善了土壤酸性；施加土壤改良剂处理的水稳性团聚体几何平均直径较空白对照提高了8.95％，大于5mm的水稳性团聚体含量增加了81.24％；施加土壤改良剂和空白对照的土壤氮利用效率分别为43.2％和29.1％，土壤磷利用效率分别为22.1％和14.8％，施加土壤改良剂显著提高了土壤氮磷利用效率；
[0079] 2)“保水性能”测定中，处理1和2的土壤饱和含水率分别为50％和44％，施加土壤改良剂处理使得土壤饱和含水率较对照处理提高了12％。处理1和2的土壤水分蒸发速率分别为0.014g/g·h和0.019g/g·h，较对照而言，施加土壤改良剂使得土壤水分蒸发速率降低26.32％。
[0080] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
