專利名稱：：風化煤土壤鹽堿改良劑及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于土壤改良劑，具體為一種土壤鹽堿改良劑及其制備方法。
背景技術：
：鹽漬土包含了鹽土、堿土、以及不同程度的鹽化和堿化土壤，中國目前的鹽漬土面積為3500萬公頃，其中，1000多萬公頃耕地受鹽漬化的危害。由于地理區(qū)域不同，鹽漬土的特點有所差異。濱海鹽土分布于沿海地區(qū)，具有通體鹽分含量重，鹽分組成以氯化物為主的特點。黃淮海平原的鹽漬土多呈斑塊狀分布在耕地中，鹽分的表聚性強，表層以下的土壤鹽分含量很快下降。松嫩平原的鹽漬土大多屬蘇打型，土體含鹽量不算太高，但碳酸根含量高，對植物的危害大，出現(xiàn)不少的斑狀光板地。半漠境鹽土主要分布于新疆的準噶爾盆地、甘肅河西走廊、寧夏銀川平原和內(nèi)蒙的河套灌區(qū)，呈連片分布，大部分為氯化物一硫酸鹽或硫酸鹽一氯化物型。漠境鹽土分布于新疆塔里木盆地、吐魯番盆地和青海柴達木盆地，這種類型鹽土面積大，土壤積鹽量高，鹽分明顯表聚，地表形成厚且硬的鹽結殼。鹽漬土改良利用可采取沖洗淋鹽、排水、灌溉井、溝、渠結合等水利工程措施；培肥土壤、地表覆蓋、使用有機肥、種稻和水旱輪作、植樹造林、合理耕作、耐鹽作物的種植等農(nóng)業(yè)生物措施；以及使用改良劑等化學改良措施改良鹽漬土，控制土壤鹽漬化?，F(xiàn)有技術中固體的土壤鹽堿改良劑均以硫酸鈣為主要成分。CN1487052(03155201.3)土壤鹽堿改良劑由二水硫酸鈣、無水硫酸鈣、硫鐵礦、草酸、磷、鉀和微量元素組成。粉碎細度要求2120目，這在生產(chǎn)和使用中容易造成大量的粉塵污染，其推薦用量為每畝500-700kg，勞動強度也很高。CN1377936(01110198.9)公開了一種利用廢石膏板生產(chǎn)鹽堿土壤改良劑的方法及其產(chǎn)品和應用，利用廢石膏板為原料，經(jīng)粉碎后制造，75%以上的成份是硫酸鈣。它對有效利用建筑廢棄物，減少環(huán)境污染具有重要意義，但是由于硫酸鈣的難溶性，對于鹽堿土壤的改良緩慢?，F(xiàn)有技術中液體的土壤鹽堿改良劑主要成分以有機酸為主。CN1263142(00100436.0)公開了一種土壤鹽堿改良劑及其制備方法，由檸檬酸、黃腐酸、腐植酸、蘋果酸、胡敏酸、丙酸、水楊酸、順/反丁烯二酸、焦磷酸等、乳化劑土溫-100和水組成。它主要由酸混合而成，對堿土和堿化土的改良效果較好，而對鹽土和鹽化土的改良效果一般。CN1317539(00105747.2)公開一種土壤鹽堿改良劑，它由聚順丁烯二酸、烷基苯磺酸鈉和水組成。該發(fā)明含有40%-59%的水分，沒有提供單位面積的施用量。因此，針對土壤的鹽漬化特點，克服以上技術的不足之處，生產(chǎn)一種改良鹽堿效果好、施用簡單、運輸方便的鹽堿地改良劑是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必需的。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種土壤鹽堿改良劑及其制備方法。發(fā)明概述本發(fā)明通過化學措施改良利用鹽堿土，以酸性高分子有機物質中和土壤堿性，消除土壤中的碳酸根，降低堿化度；以活性鈣離子置換土壤膠體吸附的鈉離子，使鈉離子隨降水或灌溉淋洗出土壤；同時能夠提高土壤的有機質含量，改善地力，疏松土壤，克服鹽堿土壤的中量元素和微量元素的不足。發(fā)明詳述本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑，原料重量份組成如下風化煤55-65份，磷酸一銨10-12份，尿素2-6份，硫酸亞鐵2-6份，硫酸鋅1-4份,硫酸錳1-3份，鈣質粘合劑5-15份；稀硝酸15-30份。所述風化煤的腐植酸含量為20%80%wt。所述的風化煤是指接近或暴露于地表的褐煤、煙煤、無煙煤，經(jīng)過空氣、陽光、雨雪、風沙、冰凍等的滲透風化作用而形成的產(chǎn)物，具有強度低、硬度小、吸濕性增大，發(fā)熱量低等特點。由此過程生成的腐植酸稱為風化煤腐植酸，亦稱天然再生腐植酸。風化煤中的腐植酸含量波動較大，可從5%80%不等。這種沒有燃燒價值的風化煤過去一直未被作為有益的礦產(chǎn)資源，任其廢棄，污染環(huán)境。我國風化煤資源分布廣、儲量豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計，約為1000億噸，在山西、新疆、內(nèi)蒙古、黑龍江等省區(qū)均有集中分布。新疆地區(qū)的風化煤，不僅儲量大而且品質好，風化煤的有機質含量多在70%以上，腐植酸含量在50%以上，是國內(nèi)外少有的高品位腐植酸資源。本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑的制備方法，步驟如下(1)將干燥的風化煤粉碎，過60目篩，稱取55-65份，加入到反應倉中，按質量體積比(Kg/L)1:0.30-0.40加入質量濃度為20%的稀硝酸，邊加邊攪拌，充分攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置12-24小時，得含有硝基腐植酸的風化煤。(2)稱取粉狀磷酸一銨10-12份，加入到步驟(1)所述的反應倉中，邊加邊攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置陳化12-24小時。然后將反應倉中的物料烘干粉碎，全部過40目篩，加入到圓盤造粒機中。(3)分別將尿素、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳和鈣質粘合劑粉碎，過40目篩，稱取尿素2-6份、硫酸亞鐵2-6份、硫酸鋅l-4份、硫酸錳l-3份、鈣質粘合劑5-15份，混合均勻后，加入到步驟(2)所述的圓盤造粒機中造粒，得顆粒狀土壤鹽堿改良劑。將上述顆粒狀土壤鹽堿改良劑烘干，冷卻，過篩，計量分裝后即得成品。本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑，風化煤經(jīng)硝化后的腐植酸R-(COOH)n與鹽堿土壤中離子的反應如下(1)R-(COOH)n+Na2C03—R-(COO-Na)n+C02T+H20(2)R-(COOH)n+NaHCO"R-(COO-Na)n+C02T+H20(3)R-(C00)n-Can/2+Na2-X—R-(COO-Na)n+Ca-X(4)Ca2++Na2-X—Ca-X+2Na+以上反應式中R代表硝基腐植酸分子中的核，x代表土壤膠體。本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑，可做基肥和追肥施用，做基肥時翻耕覆土，建議施用量為40-150公斤/畝。在中度以上鹽堿土壤施用應結合灌溉和排水，以利于淋洗鈣代換出的鈉離子，更大程度上降低土壤含鹽量。該風化煤土壤鹽堿改良劑能夠中和土壤堿性，能夠提高鹽堿土壤的有機質含量，還能夠彌補鹽堿土壤的中量元素和微量元素的不足；其含有的活性腐植酸能夠刺激作物生長。該風化煤土壤鹽堿改良劑能夠提高鹽漬土區(qū)單位面積農(nóng)作物的產(chǎn)量，改良培肥鹽堿土壤，促進我國大面積鹽堿土壤的開發(fā)利用。應用效果本發(fā)明土壤鹽堿改良劑分別在山東省曹縣和壽光市施用后，表現(xiàn)出明顯的降低土壤堿度，減少土壤鹽分和增加作物產(chǎn)量的效果。試驗情況如下(一)、土壤鹽堿改良劑對大豆生長和產(chǎn)量的影響試驗地點在山東省曹縣青堳集鎮(zhèn)安莊村，試驗土壤為輕度鹽漬化土壤，土壤有機質含量有機質11.8g/kg，含鹽量0.18%，堿解氮47.5mg/kg，速效磷37.7mg/kg，速效鉀62mg/kg，pH8.11。試驗設4個處理，分別為(1)，CK,不施肥，(2)肥料對照，施用與處理(4)等量的氮磷與微量元素肥料，(3)施用風化煤，(4)施用本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑，具體重量配方為風化煤57份，磷酸一銨10份，尿素5份，硫酸亞鐵6份，硫酸鋅4份，硫酸錳3份，鈣質粘合劑15份。質量百分比濃度為20%的硝酸20份。小區(qū)面積13.5m2，每個處理3次重復。表1為不同處理對大豆生物量和產(chǎn)量的影響。結果表明在4個處理中，大豆產(chǎn)量以施用土壤鹽堿改良劑的處理最高，與不施肥處理相比，生物量增產(chǎn)率達到36.0%,產(chǎn)量增產(chǎn)率達到39.9%;與肥料對照處理相比，改良劑處理的大豆生物量增產(chǎn)率為17.7%，大豆產(chǎn)量增產(chǎn)率為20.7%。由此可以看出，該土壤鹽堿改良劑在輕度鹽堿化土壤上，可以明顯促進大豆的生長，提高大豆的產(chǎn)量。表l.不同處理對大豆生物量和產(chǎn)量的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>(二)、本發(fā)明土壤鹽堿改良劑對鹽堿土壤理化性質和玉米產(chǎn)量的影響試驗設在山東省壽光市楊莊鄉(xiāng)楊莊村，試驗土壤為中度鹽漬化濱海鹽漬土，試驗作物為玉米。試驗設計4個處理，分別為在施用6kg/畝氮素的基礎上，(1)CK，不施肥，(2)肥料對照施用與處理(4)等量的氮磷與微量元素肥料，(3)施用風化煤，(4)施用本發(fā)明的改良劑，具體重量配方為風化煤61份，磷酸一銨12份，尿素5份，硫酸亞鐵3份，硫酸鋅2份，硫酸錳2份，鈣質粘合劑15份。質量百分比濃度為20%的硝酸22份。以上肥料、風化煤和改良劑均作基肥施用，氮素為尿素，1/4基施，3/4在玉米拔節(jié)期追施，每個處理3次重復，小區(qū)面積50m2。供試土壤理化性狀見表2。表2.玉米試驗前土壤理化性狀<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表3為不同處理對玉米產(chǎn)量的影響。結果表明，肥料對照、風化煤和改良劑均能顯著提高玉米產(chǎn)量，以改良劑的增產(chǎn)效果最好。在該鹽漬化土壤上，增施風化煤可使玉米產(chǎn)量增產(chǎn)19.38%，增施改良劑可使玉米增產(chǎn)25.55%，該土壤鹽堿改良劑能夠促進中度鹽漬化土壤上玉米對其它養(yǎng)分的吸收，刺激玉米生長，施用后玉米的增產(chǎn)效果顯著。表3.不同處理對玉米產(chǎn)量的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>玉米收獲時取不同處理小區(qū)的0-20cm土壤樣品。表4為不同處理對中度鹽漬化土壤理化性質的影響。從表中可以看出，施用土壤鹽堿改良劑可使土壤的pH值由試驗前的9.0降低到7.9，這主要是由于土壤鹽堿改良劑含有大分子的多羧基弱酸，它可以中和土壤中的碳酸根離子。土壤全鹽含量由試驗前的0.223%降低到0.156%，土壤堿化度由32.6%降低到23.1%，總堿度也由0.157%降低到0.122%，可見該土壤鹽堿改良劑對于改良濱海鹽堿土具有明顯效果可使土壤pH值降低，全鹽含量降低，土壤堿化度降低和土壤總堿度(C032—和HC03—含量之和)降低，同時使土壤有機質含量略有提高。表4.不同處理對中度鹽漬化土壤理化性質的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明的改良劑針對鹽堿土壤的特點，采用活化的風化煤，添加化學抗鹽劑，能明顯降低鹽堿土壤pH，同時增加土壤有機質含量；為作物提供必需的營養(yǎng)元素，能提高作物的抗旱、抗寒、抗病蟲害的能力，刺激作物生長，可使作物產(chǎn)量比不施肥對照增產(chǎn)25.5%-39.9%，具有很好的應用前景。具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例中的風化煤購自新疆準東煤電煤化工基地五彩灣片區(qū)，腐植酸含量為40-75%wt。實施例1.土壤鹽堿改良劑，原料重量份組成如下風化煤57份，磷酸一銨10份，尿素5份，硫酸亞鐵6份，硫酸鋅4份，硫酸錳3份，鈣質粘合劑15份。另備質量百分比濃度為20%的硝酸17-23份。推薦施用量每畝40-50公斤，主要用于輕度-中度鹽堿地。制備方法(1)將干燥的風化煤粉碎，過60目篩，稱取57份，加入到反應倉中，按質量體積比l:0.30-0.40加入質量百分比濃度為20%的稀硝酸，邊加邊攪拌，充分攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置12-24小時，得含有硝基腐植酸的風化煤。(2)稱取粉狀磷酸一銨10份，加入到步驟(1)所述的反應倉中，邊加邊攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置陳化12-24小時。將反應倉中的物料烘干粉碎，全部過40目篩，加入到圓盤造粒機中。(3)分別將尿素、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳和鈣質粘合劑粉碎，過40目篩，稱取尿素5份、硫酸亞鐵6份、硫酸鋅4份、硫酸錳3份、鈣質粘合劑15份，混合均勻，加入到步驟(2)所述的圓盤造粒機中造粒，得顆粒狀土壤鹽堿改良劑。將上述顆粒狀土壤鹽堿改良劑烘干，冷卻，過篩，計量分裝后即得成品。實施例2.土壤鹽堿改良劑，原料重量份組成如下風化煤61份，磷酸一鉸12份，尿素5份，硫酸亞鐵3份，硫酸鋅2份，硫酸錳2份，鈣質粘合劑15份。另備質量百分比濃度為20%的硝酸18-24份。推薦施用量每畝80-100公斤，主要用于中度-重度鹽堿地。制備方法(1)將干燥的風化煤粉碎，過60目篩，稱取61份，加入到反應倉中，按質量體積比1:0.30-0.40加入質量百分比濃度為20%的稀硝酸，邊加邊攪拌，充分攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置12-24小時，得含有硝基腐植酸的風化煤。(2)稱取粉狀磷酸一銨12份，加入到步驟U)所述的反應倉中，邊加邊攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置陳化12-24小時。將反應倉中的物料烘干粉碎，全部過40目篩，加入到圓盤造粒機中。(3)分別將尿素、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳和鈣質粘合劑粉碎，過40目篩，稱取尿素5份、硫酸亞鐵3份、硫酸鋅2份、硫酸錳2份、鈣質粘合劑15份，混合均勻，加入到步驟(2)所述的圓盤造粒機中造粒，得顆粒狀土壤鹽堿改良劑。將上述顆粒狀土壤鹽堿改良劑烘干，冷卻，過篩，計量分裝后即得成品。實施例3.土壤鹽堿改良劑，原料重量份組成如下風化煤65份，憐酸一銨ll份，尿素5份，硫酸亞鐵2份，硫酸鋅1份，硫酸錳1份，鈣質粘合劑15份。另備質量百分比濃度為20%的硝酸19-25份。推薦施用量每畝120-150公斤，主要用于重度以上鹽堿地。制備方法(1)將干燥的風化煤粉碎，過60目篩，稱取65份，加入到反應倉中，按質量體積比1:0.30-0.40加入質量百分比濃度為20%的稀硝酸，邊加邊攪拌，充分攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置12-24小時，得含有硝基腐植酸的風化煤。(2)稱取粉狀磷酸一銨ll份，加入到步驟(1)所述的反應倉中，邊加邊攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置陳化12-24小時。將反應倉中的物料烘干粉碎，全部過40目篩，加入到圓盤造粒機中。(3)分別將尿素、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳和鈣質粘合劑粉碎，過40目篩，稱取尿素5份、硫酸亞鐵2份、硫酸鋅1份、硫酸錳1份、鈣質粘合劑15份，混合均勻，加入到步驟(2)所述的圓盤造粒機中造粒，得顆粒狀土壤鹽堿改良劑。將上述顆粒狀土壤鹽堿改良劑烘干，冷卻，過篩，計量分裝后即得成品。權利要求1、土壤鹽堿改良劑，其特征在于原料重量份組成如下風化煤55-65份，磷酸一銨10-12份，尿素2-6份，硫酸亞鐵2-6份，硫酸鋅1-4份，硫酸錳1-3份，鈣質粘合劑5-15份；稀硝酸15-30份。2、一種土壤鹽堿改良劑的制備方法，步驟如下(1)將干燥的風化煤粉碎，過60目篩，稱取55-65份，加入到反應倉中，按質量體積比1:0.30-0.40加入質量百分比濃度為20%的稀硝酸，邊加邊攪拌，充分攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置12-24小時，得含有硝基腐植酸的風化煤；(2)稱取粉狀磷酸一銨10-12份，加入到步驟(1)的反應倉中，邊加邊攪拌均勻，密閉反應倉，常溫放置陳化12-24小時;將反應倉中的物料烘干粉碎，全部過40目篩，加入到圓盤造粒機中；(3)分別將尿素、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸錳和鈣質粘合劑粉碎，過40目篩，稱取尿素2-6份、硫酸亞鐵2-6份、硫酸鋅l-4份、硫酸錳l-3份、鈣質粘合劑5-15份，混合均勻，加入到步驟(2)所述的圓盤造粒機中造粒，得顆粒狀土壤鹽堿改良劑。全文摘要本發(fā)明涉及一種風化煤土壤鹽堿改良劑及其制備方法，改良劑組成為風化煤55-65份，磷酸一銨10-12份，尿素2-6份，硫酸亞鐵2-6份，硫酸鋅1-4份，硫酸錳1-3份，鈣質粘合劑5-15份；稀硝酸15-30份。本發(fā)明的土壤鹽堿改良劑可做基肥或追肥施用。該風化煤土壤鹽堿改良劑能夠中和土壤堿性，含有的活性鈣離子可以置換土壤膠體上吸附的鈉離子，使鈉離子隨降水或灌溉淋洗出土壤；能夠提高鹽堿土壤的有機質含量，還能夠彌補鹽堿土壤的中量元素和微量元素的不足；其含有的活性腐植酸能夠刺激作物生長。文檔編號C05B7/00GK101417904SQ200810160178公開日2009年4月29日申請日期2008年11月20日優(yōu)先權日2008年11月20日發(fā)明者劉兆輝,孫澤強,李志祿,果楊,王學君,董曉霞,鄭東峰申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所