一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良劑的製作方法

2023-05-02 04:31:41 2

一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良劑的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良劑。它是以糠醛渣和風化煤等生產複合樹脂；然後以有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，經圓盤造粒製得。其中，營養元素按N：P2O5：K2O＝0.3-0.7：1.2-2.8：2.0-3.6的質量比例組合。本發明的原料成本低，製備工藝更加簡單，產品「保水、增肥、抑鹽」效果明顯，便於機械化施用，經濟和生態效益顯著，屬環境友好型土壤改良劑。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及土壤改良劑或土壤調理劑製造領域，特別是一種適用於渤海糧倉示範 區（環渤海中低產田和鹽鹼地）的多功能土壤改良劑及其製備與施用方法。 一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良劑

【背景技術】
[0002] 中低產田是制約當前糧食持續穩定增產、農業可持續發展的重要因子，也是增產 糧食的重要突破口。環渤海地區是我國重要的農產品生產基地和經濟快速發展區域，然而 受淡水資源匱乏和土壤瘠薄、鹽鹼等因素制約，環渤海4省（市）中，有4000多萬畝的中低 產田和1000多萬畝的鹽鹼荒地，糧食增產潛力巨大。2013年，中科院、科技部聯合河北、山 東、遼寧和天津，開始實施國家重大科技支撐計劃項目"渤海糧倉科技示範工程"。該項目面 向國家糧食安全重大需求，針對環渤海中低產區和鹽鹼荒地淡水資源匱乏、土壤瘠薄、鹽鹼 制約糧食生產問題，加強糧食生產與中低產田治理工作，並在當地建立糧食增產示範區，促 進改造鹽鹼地、推進中低產區增糧增效及科技創新水平不斷提高。
[0003] 土壤改良劑是一類主要用於改良土壤物理、化學和生物性狀，使其更適宜於植物 生長的調理劑。由於具有改善土壤結構、調節土壤酸鹼度等作用，土壤改良劑被廣泛的應用 於防止土壤侵蝕、降低土壤水分蒸發或過度蒸騰、節約灌溉水、促進植物健康生長等方面。 目前，國內公開的關於土壤改良劑或土壤調理劑的專利不少於1〇〇〇例。雖然種類繁多，但 普遍存在以下問題：（1)忽視種植作物的需求，沒有根據種植作物對土質的要求來改良土 壤；（2)忽視了改良土壤的地域差別，沒有針對土質特點相似的某一地理區域研發專用土 壤改良劑；(3)產品形態多為粉狀或小顆粒，不適合機械化施用；(4)產品施用以人工撒施 為主，用量較大且不集中，浪費嚴重。


【發明內容】

[0004] 渤海糧倉示範區以中低產田和鹽鹼地為主，土質多為石灰性潮土，耕層土壤有機 質平均含量低於7. Og/kg，速效養分易固定或流失，種植作物為玉米、小麥等糧食作物，一年 兩熟或玉米一年一熟。本發明目的旨在彌補現有土壤改良劑或調理劑研發技術的不足，根 據渤海糧倉示範區的土質特點和小麥、玉米等糧食作物的生長特性，提供一種滿足機械化 和一次性施肥要求的多功能土壤改良劑。
[0005] 本發明所採用的技術方案如下：一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良 齊U，以有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，經圓盤造粒製得。其中，營養元 素按 N :P205 :K20 = 0· 3-0. 7 :L 2-2. 8 :2· 0-3. 6 的質量比例組合。
[0006] 所述的有機基質選自泥炭、褐煤或風化煤；其用量為土壤改良劑總量的 55-65wt%。
[0007] 所述的無機基質選自膨潤土、凹凸棒粉或高嶺土；其用量為土壤改良劑總量的 15-25wt%。
[0008] 所述的營養元素選自磷酸一銨和硫酸鉀；其用量為土壤改良劑總量的7-13wt%。
[0009] 所述的複合樹脂為土壤改良劑總量的10_20wt%。所述的複合樹脂的製備方法如 下所示。
[0010] 進一步，優選的土壤改良劑，原料配方如下列A-C之一：
[0011] A. -種土壤改良劑，其組分及其質量份為：風化煤55份、膨潤土 25份、複合樹脂 10份、磷酸一銨3份、硫酸鉀7份。
[0012] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0. 3 :1. 2 :3. 6 ;該配方適合中產田使用。
[0013] B. -種土壤改良劑，其組分及其質量份為：風化煤65份、膨潤土 15份、複合樹脂 10份、磷酸一銨4份、硫酸鉀6份。
[0014] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0. 4 :1. 6 :3. 1 ;該配方適合低產田使用。
[0015] C. -種土壤改良劑，其組分及其質量份為：風化煤55份、膨潤土 15份、複合樹脂 20份、磷酸一銨6份、硫酸鉀4份。
[0016] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0. 7 :2. 8 :2. 0 ;該配方適合鹽鹼地使用。
[0017] 本發明土壤改良劑的製備方法，包括以下步驟：
[0018] ⑴複合樹脂的製備
[0019] 將風化煤和糠醛渣（利用生物質類物質如玉米芯、玉米杆、稻殼等水解生產糠醛 過程中的生物質類廢棄物）粉碎至顆粒直徑為0. l-o. 3mm。在反應釜內依次加入250-300 質量份水、30-50質量份糠醛渣、70-90質量份風化煤、6-10質量份丙烯酸（中和度60% )， 攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 2-0. 4質量份的亞甲基雙丙烯醯胺和2-4質量份的過硫酸 銨；在60-70°C下反應3-6h後，產物即為複合樹脂。
[0020] 進一步，優選的複合樹脂的製備方法如下列D-F之一：
[0021] D.在反應釜內依次加入250質量份水、30質量份糠醛渣、70質量份風化煤、6質量 份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 2質量份的亞甲基雙丙烯醯胺 和2質量份的過硫酸銨；在60-70°C下反應3h後，產物即為複合樹脂。
[0022] E.在反應釜內依次加入300質量份水、50質量份糠醛渣、90質量份風化煤、10質 量份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 4質量份的亞甲基雙丙烯醯 胺和4質量份的過硫酸銨；在70°C下反應6h後，產物即為複合樹脂。
[0023] F.在反應釜內依次加入250質量份水、40質量份糠醛渣、60質量份風化煤、8質量 份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 3質量份的亞甲基雙丙烯醯胺 和3質量份的過硫酸銨；在60-70°C下反應5h後，產物即為複合樹脂。
[0024] (2)圓盤造粒
[0025] 將有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂乾燥至含水量< 10wt%，並粉碎至顆 粒直徑為0. lmm-〇. 3_。按比例稱取各原料組分，攪拌混合均勻，得混合料，送至圓盤造粒機 內造粒，造粒後經50°C -60°C乾燥至含水量< 10wt%，即得土壤改良劑。
[0026] 進一步優選的，將乾燥後含水量< 10wt %的土壤改良劑進一步篩取直徑為 3. 35mm-5mm的顆粒，作為土壤改良劑的成品。
[0027] 本發明的土壤改良劑的施用方法如下：
[0028] 本發明的土壤改良劑可伴隨基肥或種肥一次性施入，施用量為600_1200kg/hm2， 施肥深度為8-lOcm。
[0029] 施用方式優選用圓盤式精播機，進行播種作業的同時一次性施入小麥或玉米種子 的下方，覆土後按本領域常規技術進行田間管理。
[0030] 本發明的效果如下：
[0031] 1、原料成本低
[0032] 本發明使用糠醛渣、風化煤等工業廢棄物生產複合樹脂和土壤改良劑，代替了價 格昂貴的聚丙烯酸或聚丙烯醯胺類化學樹脂，大大降低了原料成本。與此同時，為工業廢棄 物的再利用開闢了新的途徑。
[0033] 2、製備工藝更加簡單
[0034] 針對生產原料的改變，本發明採用優化的"溶液聚合法"生產複合樹脂，減少了聚 合單體、引發劑和交聯劑的使用量，簡化了生產流程，複合樹脂的吸水率在150_200g/g之 間。
[0035] 3、"保水、增肥、抑鹽"效果顯著
[0036] 與傳統的土壤改良劑相比，本發明採用了腐植酸含量高的泥炭、褐煤或風化煤作 為有機基質，可以打破土壤板結、疏鬆土壤、提高土壤透氣性、降低土壤容重，促進土壤微生 物活性、增強土壤肥水滲透力。此外，複合樹脂和營養元素的加入，提高了本發明土壤改良 劑的保水性能和提供速效養分的能力。因此，是一種多功能的土壤改良劑。
[0037] 4、經濟和生態效益更加明顯
[0038] 本發明根據渤海糧倉示範區的土質特點和小麥、玉米等糧食作物的生長特性加工 而成，產品偏酸性，可活化土壤中的固定態磷，增加土壤供給的速效磷的含量，小麥、玉米等 糧食作物可增產14. 3-18. 7%。此外，本發明採用的合成樹脂含有大量的纖維素，可以提高 土壤纖維素酶的活性，改善土壤的微生物環境，並能夠將複合樹脂分解，解決了化學樹脂不 宜降解和汙染土壤環境的難題，屬環境友好型土壤改良劑。因此，與傳統土壤改良劑相比， 本發明的經濟和生態效益更加明顯。
[0039] 5、施用更加合理
[0040] 傳統的粉狀或小顆粒土壤改良劑無法機械化施用，只能通過人工撒施，費工費料。 本發明的土壤改良劑是一種與肥料性狀大小相同的圓形顆粒，可由普通施肥機械施入土 壤，特別是伴隨基肥或種肥集中施入種子下方時，可以明顯改善根際土壤環境，提高出苗率 和苗期存活率，保苗、壯苗效果更加明顯。

【具體實施方式】
[0041] 實施例中所用的風化煤由山西鑫達腐植酸廠生產，有機質含量彡50wt%，游離態 腐植酸含量> 30wt%，膨潤土由濰坊華濰膨潤土集團股份有限公司生產，糠醛渣為山東康 達糠醛廠的廢料（纖維素類物質含量79. lwt% )，磷酸一銨（11-44-0)由湖北湘雲化工股 份公司生產，硫酸鉀（0-0-51)由國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司生產，丙烯酸、亞甲基 雙丙烯醯胺、過硫酸銨由國藥集團化學試劑有限公司生產。
[0042] 實施例1 :
[0043] 一種土壤改良劑，以有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，各組分 的質量份為：風化煤55份、膨潤土 25份、複合樹脂10份、磷酸一銨3份、硫酸鉀7份。
[0044] 製備方法如下：
[0045] (1)將風化煤和糠醛渣粉碎至顆粒直徑為0. 1-0. 3mm。在反應釜內依次加入250 份重量水、30質量份糠醛渣、70質量份風化煤、6質量份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻。 在氮氣保護下，加入〇. 2質量份的亞甲基雙丙烯醯胺和2質量份的過硫酸銨。在60-70°C下 反應3h後,產物即為複合樹脂。
[0046] (2)將有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂乾燥至含水量< 10wt%，並粉碎 至顆粒直徑為0. lmm-〇. 3_。按比例稱取各原料組分，攪拌混合均勻，得混合料，送至圓盤 造粒機內造粒，造粒後經50°C -60°C乾燥至含水量< 10wt%，篩取直徑為3. 35mm-5mm的顆 粒，即得土壤改良劑。
[0047] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0. 3 :1. 2 :3. 6 ;該配方適合中產田使用。 本發明的土壤改良劑使用圓盤式精播機進行小麥播種作業的同時一次性施入種子的下方， 後覆土。施用量600kg/hm 2,施肥深度為8-lOcm。
[0048] 實施例2 :
[0049] 一種土壤改良劑，以有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，各組分 的質量份為：風化煤65份、膨潤土 15份、複合樹脂10份、磷酸一銨4份、硫酸鉀6份。
[0050] 製備方法如下：
[0051] (1)將風化煤和糠醛渣粉碎至顆粒直徑為0. 1-0. 3_。在反應釜內依次加入300 質量份水、50質量份糠醛渣、90質量份風化煤、10質量份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻。 在氮氣保護下，加入〇. 4質量份的亞甲基雙丙烯醯胺和4質量份的過硫酸銨。在70°C下反 應6h後,產物即為複合樹脂。
[0052] (2)將有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂乾燥至含水量< 10wt%，並粉碎 至顆粒直徑為0. lmm-〇. 3_。按比例稱取各原料組分，攪拌混合均勻，得混合料，送至圓盤 造粒機內造粒，造粒後經50°C -60°C乾燥至含水量< 10wt%，篩取直徑為3. 35mm-5mm的顆 粒，即得土壤改良劑。
[0053] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0. 4 :1. 6 :3. 1 ;該配方適合低產田使用。 本發明的土壤改良劑使用圓盤式精播機進行玉米播種作業的同時一次性施入種子的下方， 後覆土。施用量1200kg/hm 2,施肥深度為8-lOcm。
[0054] 實施例3 :
[0055] -種土壤改良劑，以有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，各組分 的質量份為：風化煤55份、膨潤土 15份、複合樹脂20份、磷酸一銨6份、硫酸鉀4份。
[0056] 製備方法如下：
[0057] (1)將風化煤和糠醛渣粉碎至顆粒直徑為0. 1-0. 3_。在反應釜內依次加入250 質量份水、40質量份糠醛渣、60質量份風化煤、8質量份丙烯酸（中和度60% )，攪拌均勻。 在氮氣保護下，加入〇. 3質量份的亞甲基雙丙烯醯胺和3質量份的過硫酸銨。在60-70°C下 反應5h後,產物即為複合樹脂。
[0058] (2)將有機基質、無機基質、營養元素、複合樹脂乾燥至含水量< 10wt%，並粉碎 至顆粒直徑為0. lmm-〇. 3_。按比例稱取各原料組分，攪拌混合均勻，得混合料，送至圓盤 造粒機內造粒，造粒後經50°C -60°C乾燥至含水量< 10wt%，篩取直徑為3. 35mm-5mm的顆 粒，即得土壤改良劑。
[0059] 該土壤改良劑養分含量為N :P205 :K20 = 0· 7 :2. 8 :2· 0 ;該配方適合鹽鹼地使用。 本發明的土壤改良劑使用圓盤式精播機進行玉米播種作業的同時一次性施入種子的下方，
【權利要求】
1. 一種適用於渤海糧倉示範區的多功能土壤改良劑，其特徵是，以有機基質、無機 基質、營養元素、複合樹脂為基本原料，經圓盤造粒製得，其中，營養元素按N :P205 :K20 =0.3-0. 7 :1.2-2.8 :2.0-3.6的質量比例組合；所述有機基質為土壤改良劑總量的 55-65wt% ;所述無機為土壤改良劑總量的15-25wt% ;所述的營養元素為土壤改良劑總量 的7-13wt% ;所述複合樹脂為土壤改良劑總量的l〇-2〇Wt% ; 所述複合樹脂由下述方法製備得到：在反應釜內依次加入250-300質量份水、30-50質 量份糠醛渣、70-90質量份風化煤、6-10質量份中和度60%的丙烯酸，攪拌均勻；在氮氣保 護下，加入0. 2-0. 4質量份的亞甲基雙丙烯醯胺和2-4質量份的過硫酸銨；在60-7CTC下反 應3-6h後，產物即為複合樹脂。
2. 如權利要求1所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，所述的有機基質選自泥炭、褐煤 或風化煤；所述的無機基質選自膨潤土、凹凸棒粉或高嶺土；所述的營養元素選自磷酸一 銨和硫酸鉀。
3. 如權利要求2所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，所述複合樹脂製備中將風化煤 和糠醛渣分別粉碎至顆粒直徑為0. 1-0. 3_。
4. 如權利要求2所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，其組分及其質量份為：風化煤55 份、膨潤土 25份、複合樹脂10份、磷酸一銨3份、硫酸鉀7份。
5. 如權利要求2所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，其組分及其質量份為：風化煤65 份、膨潤土 15份、複合樹脂10份、磷酸一銨4份、硫酸鉀6份。
6. 如權利要求2所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，其組分及其質量份為：風化煤55 份、膨潤土 15份、複合樹脂20份、磷酸一銨6份、硫酸鉀4份。
7. 如權利要求1-6中任意一項所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，所述複合樹脂由 下述方法製備得到：在反應荃內依次加入250質量份水、30質量份糠醒漁、70質量份風化 煤、6質量份中和度60%的丙烯酸，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 2質量份的亞甲基雙丙 烯醯胺和2質量份的過硫酸銨；在60-70°C下反應3h後，產物即為複合樹脂。
8. 如權利要求1-6中任意一項所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，所述複合樹脂由 下述方法製備得到：在反應荃內依次加入300質量份水、50質量份糠醒漁、90質量份風化 煤、10質量份中和度60 %的丙烯酸，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 4質量份的亞甲基雙 丙烯醯胺和4質量份的過硫酸銨；在70°C下反應6h後，產物即為複合樹脂。
9. 如權利要求1-6中任意一項所述的多功能土壤改良劑，其特徵是，所述複合樹脂由 下述方法製備得到：在反應荃內依次加入250質量份水、40質量份糠醒漁、60質量份風化 煤、8質量份中和度60%的丙烯酸，攪拌均勻；在氮氣保護下，加入0. 3質量份的亞甲基雙丙 烯醯胺和3質量份的過硫酸銨；在60-70°C下反應5h後，產物即為複合樹脂。
10. -種製備權利要求1-6中任意一項所述的多功能土壤改良劑的方法，其特徵是， 將有機基質、無機基質、營養元素和複合樹脂乾燥至含水量< l〇wt%，並粉碎至顆粒直徑為 0. lmm-0. 3mm ;按比例稱取各原料組分，攪拌混合均勻，得混合料，送至圓盤造粒機內造粒， 造粒後經50°C -60°C乾燥至含水量彡10wt%，即得多功能土壤改良劑。
【文檔編號】C08F220/06GK104119927SQ201410398173
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】張曉冬, 隋學豔, 李湛, 丁漢鳳, 李維生 申請人:山東黃三角生態農業有限公司