一種紅壤專用改性水稻秸稈土壤改質(zhì)劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種紅壤專用改性水稻秸稈土壤改質(zhì)劑，由下列重量份的原料制成：木薯渣23?25、鳥(niǎo)糞27?28、生石灰4?5、殼寡糖3?4、乙二胺四乙酸鐵鈉2.8?3.2、焦磷酸鈉2?3、硝酸銨鈣7?8、水稻秸稈52?5一氯乙酸2.2?2.4、高嶺土13?14、鈣基膨潤(rùn)土5?6、水適量；本發(fā)明土壤改質(zhì)劑針對(duì)紅壤硬化、酸化的問(wèn)題，通過(guò)堿性原料、有機(jī)原料的加入，能有效降低土壤容重，并增加紅壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體和有機(jī)質(zhì)含量，疏松土質(zhì)，綜合提高紅壤的各項(xiàng)物理生物指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)紅壤種植高產(chǎn)的目的。
【專利說(shuō)明】
一種紅壤專用改性水稻秸稈土壤改質(zhì)劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及土壤改良技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)，是歷史悠久的農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年有數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)固廢產(chǎn)生，例如甘庶渣、稻米殼、水稻和小麥秸桿等。這些農(nóng)業(yè)固廢往往得不到及時(shí)的綜合利用，被肆意堆棄焚燒，對(duì)環(huán)境造成了巨大的污染。利用低品質(zhì)農(nóng)業(yè)固廢作為土質(zhì)改良的原料成為固廢高質(zhì)化利用及環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這些固廢進(jìn)行簡(jiǎn)單的物理或化學(xué)處理，來(lái)提高其對(duì)土壤重金屬和有機(jī)污染物的吸附性能，并改良土壤理化結(jié)構(gòu)，提高土壤綜合性能，使之成為廉價(jià)、環(huán)境友好的新型土壤改質(zhì)劑，具有很好的發(fā)展前景。
[0003]水稻秸桿主要是由纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等有機(jī)成分組成，其中纖維素是秸桿的主要成分，為了更充分地利用秸桿中的纖維素，可以對(duì)其進(jìn)行改性處理。纖維素改性是指通過(guò)一定的加工處理改變纖維素固有的物化性質(zhì)，提高纖維素的吸附性能，包括物理方法、化學(xué)方法和生物方法，其中化學(xué)方法最為常見(jiàn)高效?；瘜W(xué)方法是通過(guò)纖維素結(jié)構(gòu)上的羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其斷裂并生成新鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維素的改性。由于纖維素鏈的葡萄糖結(jié)構(gòu)單元中含有三個(gè)羥基，包含第六碳原子上的伯羥基、第二和第三碳原子上的仲羥基，通過(guò)與這三個(gè)羥基發(fā)生取代、氧化、酯化、醚化等化學(xué)反應(yīng)，引入具有特定吸附性質(zhì)的官能團(tuán)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維素分子的改性，使得纖維素的吸附特性得以顯著提升，從而提高改性秸桿對(duì)重金屬離子及有機(jī)污染物的去除效果和土壤團(tuán)聚體含量的提高及穩(wěn)定作用。
[0004]而目前常見(jiàn)土壤改質(zhì)改性材料效果單一，對(duì)改性材料的性能挖掘較少，穩(wěn)定性、吸附性、環(huán)保性等方面都有較多的提升空間。紅壤由于酸化程度高、有效養(yǎng)分含量低，令其利用率較低，不適于規(guī)?；霓r(nóng)業(yè)種植，而紅壤在我國(guó)分布較廣，面積高達(dá)5700萬(wàn)公頃，因此對(duì)紅壤的土質(zhì)改良是土壤改質(zhì)劑配制的重點(diǎn)發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑，由下列重量份的原料制成:木薯渣23-25、鳥(niǎo)糞27-28、生石灰4-5、殼寡糖3-4、乙二胺四乙酸鐵鈉2.8-3.2、焦磷酸鈉2-3、硝酸銨鈣7-8、水稻秸桿52-5—氯乙酸2.2-2.4、高嶺土 13-14、鈣基膨潤(rùn)土 5-6、水適量。
[0007]所述的紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑制備方法的具體步驟如下:
(I)將木薯渣、殼寡糖、鳥(niǎo)糞混合后投入發(fā)酵池中，并加水至發(fā)酵堆含水量在30-40%，發(fā)酵2-3周后，補(bǔ)充水分至發(fā)酵堆最大含水量的70-80%，繼續(xù)發(fā)酵12-15天，發(fā)酵完成后對(duì)酵堆破碎壓榨得到酵渣和酵液備用； (2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒(méi)在1%HC1溶液中煮沸30-35分鐘，抽濾后烘干并與等質(zhì)量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8-10g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25_30°C下反應(yīng)1_
1.5小時(shí)，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65-70°C，反應(yīng)30-40分鐘降至室溫，并將溶液PH調(diào)節(jié)至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用；
(3)將高嶺土和鈣基膨潤(rùn)土混合后在550-600°C下煅燒2-3小時(shí)，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15-16g/mL加入水，并將溶液加熱至60-62°C，保溫3小時(shí)，期間不斷進(jìn)行攪拌，之后將混合的固液體系用水過(guò)濾洗滌，將洗滌后物料置于105-110°C下烘干，并過(guò)100-120目篩，得改性秸桿材料備用；
(4)將步驟I所得酵液與乙二胺四乙酸鐵鈉混合并加熱至65-70°C，之后依次向其中加入焦磷酸鈉和硝酸銨鈣，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40-60分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用；
(5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過(guò)50-60目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末、生石灰以及其他剩余原料混合造粒，即得本發(fā)明土壤改質(zhì)劑。
[0008]本發(fā)明土壤改質(zhì)劑的使用方法為按照每畝50_60kg的量均勻施加在土壤表層或翻耕后均勻埋在土壤淺層。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明通過(guò)水稻秸桿的改性一方面增大了稻草秸桿纖維素的無(wú)序度，使其能夠提供更多的活性羥基，另一方面在處理材料上引入了功能化官能團(tuán)，多羥基的利用能夠提供孤對(duì)電子與金屬離子進(jìn)行螯合反應(yīng)，兩方面共同作用提高了改性秸桿的吸附性能，使之能夠?qū)崿F(xiàn)土壤團(tuán)聚體的增加。同時(shí)充分利用高嶺土的層狀結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行高溫煅燒預(yù)處理，增加其與改性秸桿結(jié)合的活性點(diǎn)位以及復(fù)合材料的孔隙率和比表面積，并通過(guò)插層作用提高了高嶺土的層間距，增加了復(fù)合改性材料處理土壤污染物的活性點(diǎn)位，使其表現(xiàn)出良好的改土效果。同時(shí)本發(fā)明土壤改質(zhì)劑針對(duì)紅壤硬化、酸化的問(wèn)題，通過(guò)堿性原料、有機(jī)原料的加入，能有效降低土壤容重，并增加紅壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體和有機(jī)質(zhì)含量，疏松土質(zhì)，綜合提高紅壤的各項(xiàng)物理生物指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)紅壤種植高產(chǎn)的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0010]一種紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑，由下列重量份(kg)的原料制成:木薯渣23、鳥(niǎo)糞27、生石灰4、殼寡糖3、乙二胺四乙酸鐵鈉2.8、焦磷酸鈉2、硝酸銨鈣7、水稻秸桿52一氯乙酸2.2、高嶺土13、鈣基膨潤(rùn)土 5、水適量。
[0011 ]所述的紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑制備方法的具體步驟如下:
(1)將木薯渣、殼寡糖、鳥(niǎo)糞混合后投入發(fā)酵池中，并加水至發(fā)酵堆含水量在30%，發(fā)酵2周后，補(bǔ)充水分至發(fā)酵堆最大含水量的70%，繼續(xù)發(fā)酵12天，發(fā)酵完成后對(duì)酵堆破碎壓榨得到酵渣和酵液備用；
(2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒(méi)在1%HC1溶液中煮沸30分鐘，抽濾后烘干并與等質(zhì)量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25°C下反應(yīng)I小時(shí)，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65°C，反應(yīng)30分鐘降至室溫，并將溶液PH調(diào)節(jié)至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用；
(3)將高嶺土和鈣基膨潤(rùn)土混合后在550°C下煅燒2小時(shí)，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15g/mL加入水，并將溶液加熱至60°C，保溫3小時(shí)，期間不斷進(jìn)行攪拌，之后將混合的固液體系用水過(guò)濾洗滌，將洗滌后物料置于105°C下烘干，并過(guò)100目篩，得改性秸桿材料備用；
(4)將步驟I所得酵液與乙二胺四乙酸鐵鈉混合并加熱至65°C，之后依次向其中加入焦磷酸鈉和硝酸銨鈣，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用；
(5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過(guò)50目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末、生石灰以及其他剩余原料混合造粒，即得本發(fā)明土壤改質(zhì)劑。
[0012]為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用價(jià)值，發(fā)明人選取一塊紅壤土并平均劃分為兩塊，其中一塊作為對(duì)照組，另一塊使用本發(fā)明土壤改質(zhì)劑作為實(shí)驗(yàn)組，90天后對(duì)兩塊土壤質(zhì)地進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)組土壤PH值升高，土壤小顆粒和團(tuán)聚體增多，土質(zhì)變得疏松，同時(shí)重金屬及有機(jī)污染物均大幅降低，土壤有機(jī)質(zhì)含量和陽(yáng)離子交換量都得到提升，土壤質(zhì)量較對(duì)照組得到明顯改良。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑，其特征在于，由下列重量份的原料制成:木薯渣23-25、鳥(niǎo)糞27-28、生石灰4-5、殼寡糖3-4、乙二胺四乙酸鐵鈉2.8-3.2、焦磷酸鈉2-3、硝酸銨鈣7-8、水稻秸桿52-55、一氯乙酸2.2-2.4、高嶺土 13_14、鈣基膨潤(rùn)土 5_6、水適量。2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的紅壤專用改性水稻秸桿土壤改質(zhì)劑，其特征在于，制備方法的具體步驟如下: (1)將木薯渣、殼寡糖、鳥(niǎo)糞混合后投入發(fā)酵池中，并加水至發(fā)酵堆含水量在30-40%，發(fā)酵2-3周后，補(bǔ)充水分至發(fā)酵堆最大含水量的70-80%，繼續(xù)發(fā)酵12-15天，發(fā)酵完成后對(duì)酵堆破碎壓榨得到酵渣和酵液備用； (2)將水稻秸桿烘干后粉碎，浸沒(méi)在1%HC1溶液中煮沸30-35分鐘，抽濾后烘干并與等質(zhì)量的氫氧化鈉混合，再按固液比I: 8-10g/mL加入75%乙醇溶液，混勻后在25_30°C下反應(yīng)1-1.5小時(shí)，之后再加入一氯乙酸，將溫度升高至65-70°C，反應(yīng)30-40分鐘降至室溫，并將溶液PH調(diào)節(jié)至中性，洗滌抽濾后烘干得初步改性水稻秸桿備用； (3)將高嶺土和鈣基膨潤(rùn)土混合后在550-600°C下煅燒2-3小時(shí)，降溫后取出與步驟I所得改性秸桿混合，按固液比1:15_16g/mL加入水，并將溶液加熱至60-62°C，保溫3小時(shí)，期間不斷進(jìn)行攪拌，之后將混合的固液體系用水過(guò)濾洗滌，將洗滌后物料置于105-110°C下烘干，并過(guò)100-120目篩，得改性秸桿材料備用； (4)將步驟I所得酵液與乙二胺四乙酸鐵鈉混合并加熱至65-70°C，之后依次向其中加入焦磷酸鈉和硝酸銨鈣，期間不斷攪拌，待物料加完后保溫40-60分鐘，之后自然降至室溫，將所得料液抽濾后烘干得粉末備用； (5)將步驟I所得酵渣烘干粉碎過(guò)50-60目篩，再與步驟3所得改性秸桿材料、步驟4所得粉末、生石灰以及其他剩余原料混合造粒，即得本發(fā)明土壤改質(zhì)劑。
【文檔編號(hào)】C05G3/04GK105948968SQ201610167366
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】章云, 張貝尼
【申請(qǐng)人】績(jī)溪袁稻農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技有限公司