[0001] 本发明属于土壤改良技术领域，尤其涉及一种高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法。

[0002] 土壤酸化是土地退化的主要类型之一。土壤酸化抑制了土壤微生物和植物的生长，从而限制了作物产量的增加和农业生产的可持续性发展，最终将导致生态环境的全面恶化。我国酸性土壤面积巨大，并且由于人为活动的影响，导致我国土壤酸化状况呈现进一步加剧的趋势。因此，急需对我国土壤酸化进行有效阻控。

[0003] 石灰由于具有非常高的碱含量作为传统的酸性土壤改良剂已经被广泛使用，但生产石灰的原料石灰岩是不可再生资源，并且石灰被广泛应用于水泥、冶金、造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等工业生产中，资源紧缺且昂贵。农田中大面积使用石灰作为改良剂的经济成本和对资源与环境的牺牲是巨大的，并且石灰类无机改良剂由于其较高的活性及极低的缓冲能力往往会导致烧苗、土壤快速复酸化。

[0004] 目前，市面上出现的酸性土壤改良剂，大多都存在一定的缺陷，或价格昂贵，或社会资源稀缺、或酸中和能力不够、或缓冲能力差易复酸化、或自身会导致土壤二次污染。因此，急需开发新的可以替代石灰的酸中和能力强、缓冲能力强、资源丰富且廉价、无二次污染的酸性土壤改良剂，以克服当前实际应用中的不足。

[0005] 本发明实施例的目的在于对多种动物骨头废弃物进行二次开发，提供一种酸中和能力接近石灰、缓冲能力强、资源丰富且廉价、无二次污染的高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法，从而大大降低酸性土壤改良成本。

[0006] 本发明实施例是这样实现的，一种高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

[0007] 步骤1、将鸡骨、猪骨和牛骨清洗后于50℃环境下烘干并粉碎，鸡骨、猪骨和牛骨粉料按照重量比1：1：1的比例混合均匀；

[0008] 步骤2、在厌氧环境下以每分钟上升20℃的热解速率上升至900℃，保持2h；

[0009] 步骤3、冷却至室温后，研磨并过1mm筛，即得到酸性土壤改良剂。

[0010] 本发明实施例提供的一种高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法，改良剂原材料为动物骨头废弃物，资源丰富、廉价、再生速度快，主要成分是CaO、CaCO3和羟基磷灰石(分子式：Ca5(PO)3(OH))，同时含有NaO、MgO等碱性物质，酸中和能力达到接近石灰的水平。

[0011] 本发明改良剂中大量的Ca5(PO)3(OH)、CaO等无机组分在有机物质作用下组成很强的酸缓冲体系，导致其具有非常强的酸缓冲能力，可以大大抑制土壤复酸化。

[0012] 该改良剂适用性广，可以大幅度降低我国南方不同地区、不同类型酸性土壤酸度，并提高土壤酸缓冲能力。此外，含有大量植物生长所需的磷元素(≧30％)，也是一种优质的有机磷肥。

[0013] 本发明改良剂绿色环保，是可以替代传统石灰的优质酸性土壤改良剂，可以有效缓解石灰资源压力，并大幅度降低酸性土壤改良成本。附图说明

[0014] 图1为本发明实施例提供的高缓冲性的酸性土壤改良剂的酸碱滴定曲线图。

[0015] 图2为本发明实施例提供的高缓冲性的酸性土壤改良剂的XRD分析图。

[0016] 图3为本发明实施例提供的高缓冲性的酸性土壤改良剂对安徽酸性红黏土酸度的改良效果图。

[0017] 图4为土壤初始pH值对本发明实施例提供的高缓冲性的酸性土壤改良剂改良酸性土壤酸度效果的影响图。

[0018] 图5为本发明实施例提供的高缓冲性的酸性土壤改良剂对不同类型酸性土壤酸度的改良效果图。

[0019] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0020] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

[0021] 如图1‑2所示，为本发明一个实施例提供的一种高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

[0022] 步骤1、将鸡骨、猪骨和牛骨清洗后于50℃环境下烘干并粉碎，鸡骨、猪骨和牛骨粉料按照重量比1：1：1的比例混合均匀；

[0023] 步骤2、在厌氧环境下以每分钟上升20℃的热解速率上升至900℃，保持2h；

[0024] 步骤3、冷却至室温后，研磨并过1mm筛，即得到酸性土壤改良剂。

[0025] 其中，鸡骨可以被应用于土壤中，但是需要进行适当的处理。首先，鸡骨需要被腐熟发酵，这样可以增加土壤的肥力，并且有助于植物的生长。经过处理的鸡骨可以作为肥料，给土壤增加营养物质，使其更加适合种植植物。

[0026] 猪骨可以用作肥料，但是需要经过处理，不能直接扔进土壤中。处理方法是将猪骨晒干，然后碾磨成骨头粉末，再与土壤混合均匀。猪骨含有多种微量元素、真菌和矿物质，能促进植物生长和结果。

[0027] 牛骨可以作为有机肥料在土壤中使用，但是需要经过一定的处理。首先，牛骨需要被煮沸和消毒，以消除可能存在的有害细菌和病毒。然后，将处理过的牛骨研磨成细粉，以便更好地与土壤混合。最后，将牛骨粉与土壤按照适当的比例混合，以增加土壤的肥力。牛骨中含有大量的磷、钙等元素，这些元素对于植物的生长非常有益。同时，牛骨也是一种天然的有机肥料，可以促进土壤微生物的生长和活动，改善土壤结构，增加土壤的通气性和保水性。

[0028] 改良剂酸中和能力验证：将本发明改良剂和石灰分别添加至酸性溶液(pH＝4)中平衡稳定24h后测定溶液pH值，结果如表1所示。表明本发明改良剂的酸中和能力已经达到接近石灰的水平。

[0029] 表1本发明改良剂和石灰添加至酸性溶液后溶液pH值(改良剂和酸溶液的体积比为1:5)

[0030]改良剂 生石灰(对比) 本发明改良剂
溶液pH值 12.60 11.40

[0031] 改良剂酸缓冲能力验证：使用自动滴定仪用硝酸以0.2mL/min的速度滴定至pH＝2.0，结果如图1所示。表明，石灰对酸的缓冲主要集中在加入初期，本质上对酸性土壤中酸的缓冲能力较弱，因为石灰中的碱会在加入酸性土壤后短期内全部、快速释放消耗，因此农田中大量使用石灰会发生烧苗、快速复酸化等现象。本发明改良剂在pH＜5.5时酸缓冲能力+
较强，对H的消耗非常“温和”、“持久”，表现出非常强的酸缓冲能力。

[0032] 改良剂成分测定：使用X射线荧光光谱仪(XRF)和X射线衍射仪(XRD)对改良剂中无机组分进行分析，结果如表2、图2所示。可以看出，本发明改良剂含有大量主要成分是CaO、Ca5(PO)3(OH)(羟基磷灰石)、CaCO3，含有MgO、Na2O等碱性物质，这些物质决定了其具有接近石灰的极强酸中和能力。大量的Ca5(PO)3(OH)、CaO等无机组分在有机物质作用下组成很强的酸缓冲体系，又导致其具有较高的酸缓冲能力，可以大大抑制土壤复酸化，这与图1结果一致。此外，本发明改良剂几乎不含重金属，甚至比石灰更加“纯净”，无土壤二次污染风险。

[0033] 表2本发明改良剂和石灰成分对比

[0034]

[0035] 本发明改良剂原材料为动物骨头废弃物，资源丰富、廉价、再生速度快，酸中和能力接近石灰，还具有很高的酸缓冲能力；同时为社会废弃物资源化利用提供了新途径，也解决了当前社会废弃物处置不当带来的一系列环境问题。本发明改良剂不含有毒和有害物质，和目前市面上的酸性土壤改良剂相比具有很多优势，具备无机和有机改良剂的双重特性，是理想的酸性土壤改良剂。

[0036] 实施例1‑本发明改良剂对安徽酸性红黏土酸度的改良效果

[0037] 从安徽郎溪采集酸性红黏土为改良土壤，风干磨碎过筛，称取300g，分别添加0.0％(空白对照)、0.1％、0.2％、0.3％、……、4％和5％本发明改良剂和生石灰(作效果对比)，充分混匀后装入塑料杯中。用去离子水将土壤含水量调节至田间持水量的70％，塑料杯用塑料保鲜膜封口，塑料膜中间留有小孔，以便气体交换并防止水分损失过大。将塑料杯置于25℃的恒温培养箱中恒温培养，每三天称重并补充水分，保证土壤含水量恒定。培养60天后将土壤样品风干，研磨过筛测定土壤pH值，结果如图3所示。可以看出，本发明改良剂可以明显降低安徽酸性红黏土酸度，但碱性物质释放缓慢，60天内改良剂中的碱性物质只释放一部分，与石灰形成鲜明对比。

[0038] 实施例2‑本发明改良剂对酸性土壤酸缓冲容量的影响

[0039] 选择酸性安徽酸性红黏土添加0.5％本发明改良剂处理土壤作为研究对象，结果如表3所示。可以看出，本发明改良剂可以明显提高酸性土壤的酸缓冲容量。土壤酸缓冲容量的提高可以有效抑制土壤改良后的复酸化。

[0040] 表3本发明改良剂对酸性土壤酸缓冲容量的影响

[0041] 处理 土壤酸缓冲容量(mmol kg‑1pH‑1)未添加改良剂 21.3
本发明改良剂(0.5％) 26.4

[0042] 实施例3‑土壤初始pH值对本发明改良剂改良酸性土壤酸度效果的影响[0043] 为了进一步验证本发明改良剂对酸的缓冲能力，培育不同初始pH值酸性土壤并添加0.5％本发明改良剂，结果如图4所示。可以看出，本发明改良剂对酸性土壤酸度的改良效果与土壤初始pH值有非常大的关系，初始土壤pH值越低，改良效果越好。土壤pH值越接近中性，本发明改良剂对土壤酸度影响越小；反之，土壤酸化越严重，本发明改良剂对土壤酸度的改良效果越好。这进一步验证了本发明改良剂很强的酸缓冲能力。本发明改良剂中的碱性物质更多的是以缓冲剂的形式存在，在土壤酸化时逐渐释放来缓冲土壤中的酸。

[0044] 实施例4‑本发明改良剂对不同地区、不同类型酸性土壤酸度的改良效果[0045] 选择江西酸性红砂土和广东酸性砖红壤另外二种典型酸性土壤，添加0.5％本发明改良剂，结果如图5所示。可以看出，本发明改良剂可以有效改良我国不同地方、不同类型酸性土壤。这也在不同土壤中验证了本发明改良剂较强的酸缓冲能力，初始土壤pH值越低，改良效果越好这一结论得到进一步验证。

[0046] 本发明上述实施例中提供了一种高缓冲性的酸性土壤改良剂的制备方法，改良剂原材料为动物骨头废弃物，资源丰富、廉价、再生速度快，主要成分是CaO、CaCO3和羟基磷灰石(分子式：Ca5(PO)3(OH))，同时含有NaO、MgO等碱性物质，酸中和能力达到接近石灰的水平。

[0047] 本发明改良剂中大量的Ca5(PO)3(OH)、CaO等无机组分在有机物质作用下组成很强的酸缓冲体系，导致其具有非常强的酸缓冲能力，可以大大抑制土壤复酸化。

[0048] 该改良剂适用性广，可以大幅度降低我国南方不同地区、不同类型酸性土壤酸度，并提高土壤酸缓冲能力。此外，含有大量植物生长所需的磷元素(≧30％)，也是一种优质的有机磷肥。

[0049] 本发明改良剂绿色环保，是可以替代传统石灰的优质酸性土壤改良剂，可以有效缓解石灰资源压力，并大幅度降低酸性土壤改良成本。

[0050] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0051] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。