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一种沿海滩涂盐土改良剂及其制备方法

申请号 CN202311651369.4 申请日 2023-12-05 公开(公告)号 CN117865751A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 南京林业大学; 发明人 李明艳; 唐子莱; 李晨光; 刘钰格; 崔礼信; 项剑; 葛之葳; 刘新;
摘要 本 发明 提供一种沿海滩涂盐 碱 土改良剂及其制备方法,包括:由 有机肥 原料和无机肥原料按照 质量 比3:1组成;其中,所述有机肥原料为有机废弃物制成的生化 腐殖酸 ,所述有机废弃物包括农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓中的一种或多种;所述无机肥原料包括硫磺粉、 硫酸 铝 、硫酸铵、 硫酸 钾 和 磷酸 二氢钾。制备成的沿海滩涂盐碱土改良剂具有维持 土壤 酸碱度,改善土壤理化性质等特点,能够很好地改良沿海滩涂盐碱土。
权利要求

1.一种沿海滩涂盐土改良剂,其特征在于,包括:
有机肥原料和无机肥原料按照质量比3:1组成;
其中,所述有机肥原料为有机废弃物制成的生化腐殖酸,所述有机废弃物包括农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓中的一种或多种;
所述无机肥原料包括硫磺粉、硫酸、硫酸铵、硫酸磷酸二氢钾。
2.根据权利要求1所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
所述无机肥原料中的硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾的质量比为4:2:3:
3:3。
3.根据权利要求2所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
所述有机肥原料的制备方法包括以下步骤:
A1、将有机废弃物破碎,按有机废弃物和为4:1的比例装入发酵罐,搅拌均匀,在25~
35℃条件下自然发酵2~4天,使发酵罐温度升至60~70℃;
A2、对发酵罐进行降温,待发酵罐内温度降至30~35℃时,加入5%~10%酵母,搅拌均匀,控制温度在30~35℃,继续发酵3~4天,得到中间产物发酵后的固体,并测定其养分含量以及红外光谱特征;
A3、在养分含量以及红外光谱特征满足要求后,将发酵罐中固体与8%浓度的HNO3溶液按4:1比例混合,在80℃水浴锅中加热1h,冷却后过滤取出固体烘干;
A4、按固液比为1:7向固体中加入水,搅拌均匀,将其与6%浓度的NaOH溶液混合,控制温度在70℃条件下搅拌1h,静置过夜,待反应物料分层后,用离心机对烧杯内物料进行离心分离,收集上清液;
A5、将上清液用10%浓度的HCL溶液调节pH为2.5,待析出大量沉淀后,用布氏漏斗抽滤,收集沉淀物,用蒸馏水洗涤沉淀物,最后将所得沉淀物置于105℃下烘干至恒重,制得所需生化腐殖酸;
A6、测定生化腐殖酸的养分含量以及红外光谱特征,以确定所制备出的生化腐殖酸具有生化腐殖酸的特性。
4.根据权利要求3所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
步骤A4碱溶过程中发生的主要化学反应方程式如下:
‑ n‑
R‑(COOH)n+n OH=[R‑(COO)n] +n H2O
5.根据权利要求3所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
步骤A5酸析过程中发生的主要化学反应方程式如下:
n‑ ‑
[R‑(COO)n] +n HCl=R‑(COOH)n+n Cl
6.根据权利要求3所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
所述生化腐殖酸含有羟基、羧基、羰基、酯基的活性官能团,其分子通式为R‑(COOH)n,其分子结构式如下:
7.根据权利要求6所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
所述无机肥原料施入盐碱土中后,发生的化学反应方程式如下:
2S+2Na2CO3+3O2=2Na2SO4+2CO2
3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O2
Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3+6CO2+3Na2SO4
Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O
Al2(SO4)3+3Ca(OH)2=3CaSO4+2Al(OH)3
(NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+Na2SO4+2H2O
(NH4)2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2NH3+2H2O
KH2PO4+Na2CO3=KNaHPO4+NaHCO3
KH2PO4+2NaHCO3=H2O+CO2+Na2HPO4+KCO3
3KH2PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+K3PO4+6H2O
8.根据权利要求1所述的沿海滩涂盐碱土改良剂,其特征在于,
所述农产品废弃物秸秆包括玉米秸秆,所述玉米秸秆有机物质包括木质素、纤维素、半纤维素
9.一种用于权利要求1‑7任一所述的沿海滩涂盐碱土改良剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将有机肥原料和无机肥原料按照质量比为3:1拌匀;
将拌匀后的材料粉碎处理,然后将粉碎后的原料制成颗粒状颗粒;
将颗粒烘干,得到沿海滩涂盐碱土改良剂。

说明书全文

一种沿海滩涂盐土改良剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及盐碱土改良剂技术,尤其涉及一种沿海滩涂盐碱土改良剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 海滩涂盐碱土的土壤盐渍化化较为严重。土壤盐渍化是制约土地生产和农业可持续发展的全球性环境问题,盐碱土具有含盐量高、pH高、土壤结构差等不良理化性质,严重影响作物产量和品质,甚至造成植物死亡。盐碱地土壤资源的优化和合理开发利用是农业可持续发展的重要途径之一,对改善生态环境,促进区域经济、社会和生态的可持续发展具有重要意义。
[0003] 因此,如何对沿海滩涂盐碱土进行有效改良,成为了急需解决的问题。

发明内容

[0004] 本发明实施例提供一种沿海滩涂盐碱土改良剂及其制备方法,具有维持土壤酸碱度,改善土壤理化性质等特点,能够很好地改良沿海滩涂盐碱土。
[0005] 本发明实施例的第一方面,提供一种沿海滩涂盐碱土改良剂,包括:
[0006] 由有机肥原料和无机肥原料按照质量比3:1组成;
[0007] 其中,所述有机肥原料为有机废弃物制成的生化腐殖酸,所述有机废弃物包括农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓中的一种或多种;
[0008] 所述无机肥原料包括硫磺粉、硫酸、硫酸铵、硫酸磷酸二氢钾。
[0009] 可选的,所述无机肥原料中的硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾的质量比为4:2:3:3:3。
[0010] 可选的,所述有机肥原料的制备方法包括以下步骤:
[0011] A1、将有机废弃物破碎,按有机废弃物和为4:1的比例装入发酵罐,搅拌均匀,在25~35℃条件下自然发酵2~4天,使发酵罐温度升至60~70℃;
[0012] A2、对发酵罐进行降温,待发酵罐内温度降至30~35℃时,加入5%~10%酵母,搅拌均匀,控制温度在30~35℃,继续发酵3~4天,得到中间产物发酵后的固体,并测定其养分含量以及红外光谱特征;
[0013] A3、在养分含量以及红外光谱特征满足要求后,将发酵罐中固体与8%浓度的HNO3溶液按4:1比例混合,在80℃水浴锅中加热1h,冷却后过滤取出固体烘干;
[0014] A4、按固液比为1:7向固体中加入水,搅拌均匀,将其与6%浓度的NaOH溶液混合,控制温度在70℃条件下搅拌1h,静置过夜,待反应物料分层后,用离心机对烧杯内物料进行离心分离,收集上清液;
[0015] A5、将上清液用10%浓度的HCL溶液调节pH为2.5,待析出大量沉淀后,用布氏漏斗抽滤,收集沉淀物,用蒸馏水洗涤沉淀物,最后将所得沉淀物置于105℃下烘干至恒重,制得所需生化腐殖酸;
[0016] A6、测定生化腐殖酸的养分含量以及红外光谱特征,以确定所制备出的生化腐殖酸具有生化腐殖酸的特性。
[0017] 可选的,步骤A4碱溶过程中发生的主要化学反应方程式如下:
[0018] R‑(COOH)n+n OH‑=[R‑(COO)n]n‑+n H2O
[0019] 可选的,步骤A5酸析过程中发生的主要化学反应方程式如下:
[0020] [R‑(COO)n]n‑+n HCl=R‑(COOH)n+n Cl‑
[0021] 可选的,所述生化腐殖酸含有羟基、羧基、羰基、酯基的活性官能团,其分子通式为R‑(COOH)n,其分子结构式如下:
[0022]
[0023] 可选的,所述无机肥原料施入盐碱土中后,发生的化学反应方程式如下:
[0024] 2S+2Na2CO3+3O2=2Na2SO4+2CO2
[0025] 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O2
[0026] Al2(SO4)3+6NaHCO3=2Al(OH)3+6CO2+3Na2SO4
[0027] Al2(SO4)3+8NaOH=2NaAlO2+3Na2SO4+4H2O
[0028] Al2(SO4)3+3Ca(OH)2=3CaSO4+2Al(OH)3
[0029] (NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+Na2SO4+2H2O
[0030] (NH4)2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2NH3+2H2O
[0031] KH2PO4+Na2CO3=KNaHPO4+NaHCO3
[0032] KH2PO4+2NaHCO3=H2O+CO2+Na2HPO4+KCO3
[0033] 3KH2PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+K3PO4+6H2O
[0034] 可选的,所述农产品废弃物秸秆包括玉米秸秆,所述玉米秸秆有机物质包括木质素、纤维素、半纤维素
[0035] 本发明实施例的第二方面,提供一种用于权利要求1‑7任一所述的沿海滩涂盐碱土改良剂的制备方法,包括以下步骤:
[0036] 将有机肥原料和无机肥原料按照质量比为3:1拌匀;
[0037] 将拌匀后的材料粉碎处理,然后将粉碎后的原料制成颗粒状颗粒;
[0038] 将颗粒烘干,得到沿海滩涂盐碱土改良剂。
[0039] 有益效果:
[0040] (1)本发明所述有机肥原料,生化腐殖酸,为基酸、多元有机酸、酶类、维生素等多种有益物质组成的复合体,具有改良土壤、增效化肥、促进生长、增强抗逆、改善品质,易于吸收等特点;沿海滩涂盐碱土改良剂由生化腐殖酸与硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾制成的无机肥原料按一定比例混合制成,既保留了生化腐殖酸的特点,又能补充土壤中的氮、磷元素,实现盐碱土中氮、磷的高效利用,调节土壤酸碱度。
[0041] (2)本发明所提供的有机肥原料的制备方法,将发酵和化学方法结合起来,条件温和,对环境危害小,生化腐殖酸提取率高。
[0042] (3)本发明所需生化腐殖酸的原料取自农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓等有机废弃物,与矿物等不可再生资源相比,原料来源充裕、广泛,一般不存在资源枯竭问题。利用农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓等有机废弃物制成生化腐殖酸,将废弃物资源化利用,不仅能修复土壤问题,还有助于保护环境,解决“三废”问题。附图说明
[0043] 图1为本发明提供的玉米秸秆和制备过程中产生的发酵后的固体的红外光谱特征示意图;
[0044] 图2为本发明提供的沉淀物的红外光谱特征示意图。

具体实施方式

[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,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。
[0046] 本发明实施例提供一种沿海滩涂盐碱土改良剂,该沿海滩涂盐碱土改良剂包括:
[0047] 由有机肥原料和无机肥原料按照质量比3:1组成;
[0048] 其中,有机肥原料为有机废弃物制成的生化腐殖酸,有机废弃物包括农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓中的一种或多种。
[0049] 值得一提的是,生化腐殖酸含有羟基、羧基、羰基、酯基的活性官能团,其分子通式为R‑(COOH)n。其分子结构式如下:
[0050]
[0051] 优选的,农产品废弃物秸秆包括玉米秸秆,玉米秸秆有机物质包括木质素、纤维素、半纤维素。
[0052] 无机肥原料包括硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾和磷酸二氢钾。
[0053] 在一些实施例中,无机肥原料中的硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾的质量比为4:2:3:3:3。
[0054] 在上述实施例的基础上,所述有机肥原料的制备方法包括步骤A1‑A6,具体如下:
[0055] A1、将有机废弃物破碎,按有机废弃物和水为4:1的比例装入发酵罐,搅拌均匀,在25~35℃条件下自然发酵2~4天,使发酵罐内温度升至60~70℃;
[0056] A2、对发酵罐进行降温,待发酵罐内温度降至30~35℃时,加入5%~10%酵母,搅拌均匀,控制温度在30~35℃,继续发酵3~4天,得到中间产物发酵后的固体,并测定其养分含量以及红外光谱特征。
[0057] 其中,得到中间产物发酵后的固体的主要养分含量包括腐殖酸18%、全氮1.6%、全磷0.5%、全钾1.3%、纤维素36%、半纤维素和其他多糖21.2%。
[0058] 供试玉米秸秆和制备过程中产生的发酵后的固体的红外光谱特征如图1所示,图1表明,通过玉米秸秆和发酵后的固体的红外光谱特征比较,在步骤A1和步骤A2的发酵过程中,玉米秸秆在2917、1602cm‑1处吸收峰强度下降,表明了亚基、亚甲基及酰胺类化合物含量降低,脂肪性减弱,氨基酸、有机酸等可溶性有机物分解;在1730cm‑1处吸收峰增强,说明有羧酸酯类和类物质产生;在1507、1646cm‑1处吸收峰增强,说明有无机铵盐和羧酸盐的生成,羧基含量较多。
[0059] A3、在养分含量以及红外光谱特征满足要求后,将发酵罐中固体与8%浓度的HNO3溶液按4:1比例混合,在80℃水浴锅中加热1h,冷却后过滤取出固体烘干;
[0060] A4、按固液比为1:7向固体中加入水,搅拌均匀,将其与6%浓度的NaOH溶液混合,控制温度在70℃条件下搅拌1h,静置过夜,待反应物料分层后,用离心机对烧杯内物料进行离心分离,收集上清液。
[0061] 值得一提的是,在步骤A4碱溶过程中发生的主要化学反应方程式如下:
[0062] R‑(COOH)n+n OH‑=[R‑(COO)n]n‑+n H2O
[0063] A5、将上清液用10%浓度的HCL溶液调节pH为2.5,待析出大量沉淀后,用布氏漏斗抽滤,收集沉淀物,用蒸馏水洗涤沉淀物,最后将所得沉淀物置于105℃下烘干至恒重,制得所需生化腐殖酸。
[0064] 值得一提的是,在步骤A5酸析过程中发生的主要化学反应方程式如下:
[0065] [R‑(COO)n]n‑+n HCl=R‑(COOH)n+n C l‑
[0066] 对上述得到的沉淀物进行性能测定,结果如下:
[0067]
[0068] 所得沉淀物的红外光谱特征如图2所示,根据测试数据表明,本发明提可以较好的提取所需的生化腐殖酸。最终产物含有较多的羟基(-OH)、羧基(-COOH)、羰基(-C=O)等活性官能团,具有生化腐殖酸的特性。
[0069] 可以说明本发明制备的生化腐殖酸是氨基酸、多元有机酸、酶类、维生素等多种有益物质组成的复合体。生化腐殖酸分子结构中含有的多种活性基团,使生化腐殖酸具有离子交换、络合以及吸附等能力,可将土壤中的氮、磷离子交换出来,起到固氮解磷的作用,提高土壤肥力,吸附土壤中的阳离子,维持盐碱土酸碱平衡。
[0070] A6、测定生化腐殖酸的养分含量以及红外光谱特征,以确定所制备出的生化腐殖酸具有生化腐殖酸的特性。
[0071] 需要说明的是,本发明有机肥原料,生化腐殖酸,为氨基酸、多元有机酸、酶类、维生素等多种有益物质组成的复合体,具有改良土壤、增效化肥、促进生长、增强抗逆、改善品质,易于吸收等特点;沿海滩涂盐碱土改良剂由生化腐殖酸与硫磺粉、硫酸铝、硫酸铵、硫酸钾、磷酸二氢钾制成的无机肥原料按一定比例混合制成,既保留了生化腐殖酸的特点,又能补充土壤中的氮、磷元素,实现盐碱土中氮、磷的高效利用,调节土壤酸碱度。
[0072] 需要说明的是,本发明所提供的有机肥原料的制备方法,将发酵和化学方法结合起来,条件温和,对环境危害小,生化腐殖酸提取率高。
[0073] 还需要说明的是,本发明所需生化腐殖酸的原料取自农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓等有机废弃物,与矿物等不可再生资源相比,原料来源充裕、广泛,一般不存在资源枯竭问题。利用农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠鼓等有机废弃物制成生化腐殖酸,将废弃物资源化利用,不仅能修复土壤问题,还有助于保护环境,解决“三废”问题。
[0074] 在上述实施例中,无机肥原料施入盐碱土中后,发生的化学反应方程式如下:
[0075] 2S+2Na2CO3+3O2=2Na2SO4+2CO2
[0076] 3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O2
[0077] A l2(SO4)3+6NaHCO3=2A l(OH)3+6CO2+3Na2SO4
[0078] A l2(SO4)3+8NaOH=2NaAl O2+3Na2SO4+4H2O
[0079] A l2(SO4)3+3Ca(OH)2=3CaSO4+2Al(OH)3
[0080] (NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+Na2SO4+2H2O
[0081] (NH4)2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2NH3+2H2O
[0082] KH2PO4+Na2CO3=KNaHPO4+NaHCO3
[0083] KH2PO4+2NaHCO3=H2O+CO2+Na2HPO4+KCO3
[0084] 3KH2PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2+K3PO4+6H2O
[0085] 需要说明的是,无机肥原料在盐碱土中与土壤中的碱性成分发生化学反应,能够中和盐碱土,补充土壤中的氮、磷、钾等元素,增强作物的抗逆性。
[0086] 本发明实施例还提供一种沿海滩涂盐碱土改良剂的制备方法,包括以下步骤:
[0087] 将有机肥原料和无机肥原料按照质量比为3:1拌匀;
[0088] 将拌匀后的材料粉碎处理,然后将粉碎后的原料制成颗粒状颗粒;
[0089] 将颗粒烘干,得到沿海滩涂盐碱土改良剂。
[0090] 值得一提的是,制备成的沿海滩涂盐碱土改良剂将制得的生化腐殖酸与无机肥原料混合,既有生化腐殖酸改良土壤、增效化肥、促进生长、增强抗逆、改善品质的功能,又能通过无机肥原料与滨海滩涂盐碱土发生化学反应调节土壤酸碱度,补充氮、磷、钾等元素,实现氮、磷、钾等元素的高效利用。
[0091] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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