沙化土地用有機高分子膠體及改善沙化土地的方法

2023-05-19 04:02:46 8

專利名稱：沙化土地用有機高分子膠體及改善沙化土地的方法
技術領域：
本發明屬於農、林業水土保持技術領域，涉及對沙化土地治理的辦法，特別是一種 用線性分子結構高分子製備的有機高分子膠體及改善沙化地的方法。主要用於沙化土地抗 旱蓄水、土壤改良進而從事農作物種植。
背景技術：
眾所周知，由於沙化地耕作層對水分和氮素吸附量低，故在沙化地上種植的農作 物難以存活。對沙地土壤的改良和合理利用，一直是區域環境整治和農業發展的重要研究 內容。已往的研究表明，對沙質土壤的改良，是以大量的有機物質投入為基礎，通過有機物 質的增加來提高土壤的結構性能和持水性能，促進團粒結構的形成，達到改善土壤物理性 狀，提高抗風蝕能力的目的；同時通過有機質的增加，提高土壤保蓄養分的能力，以提高土 地生產能力。世界各國在沙化地的治理工作中採取了多種多樣的辦法，但至今沒有一項治沙技 術能夠解決治沙的根本問題。治理沙化地的初衷和目的，是使在沙化地種植的植物得以生 存，而治沙的真正關鍵在於保持沙土中的水分和植物必需的養分，使植物得以存活成長。近年來，沙化地區域的農民為了提高種植效益，採取的主要措施有襯膜造田、去 沙造田和摻沙修田等工程方法。襯膜造田是在沙層較厚的沙地中挖去80 IOOcm的地表沙層，襯覆塑料薄膜後進 行回填，以期達到阻滯水分下滲的目的。此種技術方法在阻滯水分下滲的同時，也隔斷了土 層間的水、氣交換，在較短的幾年內便出現了沙層有害氣體增多，嚴重損傷了農作物根系， 影響了作物的正常生長，種植效益回落，因此這種方法已經停止推廣應用。去沙造田是在沙層厚度較薄的地塊中，採用工程方法去除粘土層以上的沙層，然 後在粘土地進行種植。因裸露出的粘土層貧瘠，普遍用肥量較大，該地區的粘土容重偏高、 土壤粘性較強，地表層粘土很容易產生板結。因此應運而生、出現了第三種方法摻沙修田。摻沙修田是在秋冬季節，對去沙造田後已板結的地塊表面進行摻沙處理，顯而易 見，此方法勞動強度大、費時費工，難以推廣。目前，尚無對沙化地處理後，當年能夠達到或接近土質較好地塊種植效果的沙化 土地治理方法。

發明內容
針對沙化地其耕作層對水分和氮素吸附量低的問題，本發明的目的是提供一種沙 化土地有機高分子膠體；本發明的另一目的是提供一種改善沙化土地的方法。本發明提供的一種沙化土地有機高分子膠體，其液體中廣泛分散有凝膠微粒，能 解決單純水溶膠在沙層中隨水下移的問題；施用量小，能使農作物正常生長；本發明提供的改善沙化土地的方法，能有效提高土壤保持氮和水分的能力；勞動 強度小、省時省工，有利於推廣應用。
本發明目的是通過以下技術方案實現的。一種沙化土地有機高分子膠體；其特徵在於每IOOOkg水中配製有下述原料粘均 分子量1500萬左右的線性分子結構的聚丙烯酸鉀0. 3 0. 6kg或粘均分子量2000萬左右 的線性分子結構的聚丙烯醯銨0. 2 0. 5kg，工業純硫酸鋅0. 1 0. 3kg或工業純硫酸鉀 0. 1 0. 3kg或硫酸鈣0. 5 1. 5kg。其製備方法是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸鋅或0. 1 0. 3kg硫酸鉀或
0.5 1. 5kg的硫酸鈣；硫酸鋅或硫酸鉀溶於水後或硫酸鈣達到飽合狀態後，在攪拌條件下 緩慢加入聚丙烯酸鉀0. 3 0. 6kg ；間歇式攪拌30分鐘後，得含大量凝膠微粒的有機高分 子膠體。其製備方法或者是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸鋅或0. 1 0. 3kg硫酸 鉀或0. 5 1. 5kg的硫酸鈣；硫酸鋅或硫酸鉀溶於水後或硫酸鈣達到飽合狀態後，在攪拌條 件下緩慢加入聚丙烯醯銨0. 2 0. 5kg ；間歇式攪拌30分鐘後，得含大量凝膠微粒的聚丙 烯醯銨有機高分子膠體。本發明的聚丙烯酸鉀有機高分子膠體是聚丙烯酸鉀與硫酸鋅及水配製，或是聚丙 烯酸鉀與硫酸鈣及水配製，或是聚丙烯酸鉀與硫酸鉀及水配製；本發明的聚丙烯醯銨有機 高分子膠體是聚丙烯醯銨與硫酸鋅及水配製，或是聚丙烯醯銨與硫酸鈣及水配製，或是聚 丙烯醯銨與硫酸鉀及水配製。硫酸鈣達到飽合狀態後，是指硫酸鈣達到最大溶解量。因為IOOOkg水不能將1.5kg硫酸鈣全部溶解，對於貧瘠的沙化地而言，植物生長所需的各種元素大多缺乏，達飽 合狀態所剩餘的硫酸鈣，仍然加入，作為肥料使用。本發明使用硫酸鋅水溶液或硫酸鈣水溶液或硫酸鉀水溶液，是作為線性分子結構 高分子聚合物-聚丙烯酸鉀/聚丙烯烯醯的分散介質。由於分散介質性質的改變，線性分 子結構的高分子聚合物將發生交聯反應，使其分散後的溶膠粘度降低，且含大量的小顆粒 凝膠。本發明的聚丙烯酸鉀有機高分子膠體與單純使用聚丙烯酸鉀的水溶膠比較，其粘 度明顯降低；本發明的兩種有機高分子膠體均是溶膠狀的有機高分子膠體，且溶膠體中廣 泛分散有大量的凝膠微粒；通過常規水泵加壓即能將本發明的有機高分子膠體噴出。本發明提供的膠體狀有機高分子膠體，為保證性能穩定，應在5天內使用。本發明提供的改善沙化土地的方法兩種。第一種方法一種改善沙化土地的方法，其特徵在於將聚丙烯酸鉀有機高分子膠體或聚丙烯醯 銨有機高分子膠體均勻分散施於0 20cm深度範圍內，聚丙烯酸鉀有機高分子膠體或聚丙 烯醯銨有機高分子膠體與土地面積的比例為28 33噸/667m2 ；操作方法是採用步犁將 15 20cm的沙層翻開，水泵入口端經進料管接有機高分子膠體，水泵出口端接出料管，開 啟水泵，手持出料管將聚丙烯酸鉀有機高分子膠體或聚丙烯醯銨有機高分子膠體均勻噴灑 於翻開的沙土之中，使膠體狀有機高分子膠體充分分散於翻開的沙土中；向同側翻犁重複 上述過程，犁地間隔為8 12cm。第二種方法一種改善沙化土地的方法，其特徵在於按每667m2灌溉面積使用線性分子結構的聚丙烯酸鉀12 15kg或聚丙烯醯銨6 8kg，硫酸鋅8 15kg或硫酸鉀8 15kg或硫 酸鈣32 45kg的用量備料；根據灌溉用鬥渠來水流量，按每667m2沙化地灌溉水量190 230m3所需的時間，在距處理地塊48至53m處，緩慢均勻加入硫酸鈣或硫酸鋅或硫酸鉀；再 在距硫酸鈣或硫酸鋅或硫酸鉀加入點28至33m處，緩慢均勻加入線性分子結構聚丙烯酸鉀 或聚丙烯醯銨；利用流速較高的鬥渠水使聚丙烯酸鉀或聚丙烯醯銨進行分散並完成對水分 的吸收，灌溉水以含大量小顆粒凝膠的溶膠形式進入處理地塊；當處理地塊的地表灌溉水 完成下滲後，對形成有膠層的地表進行翻犁，膠層碎裂後均勻在分布耕作層中。所述線性分子結構的聚丙烯酸鉀粘均分子量為1500萬左右；所述線性分子結構 的聚丙烯醯銨粘均分子量為2000萬左右。本發明提供的改善沙化土地的兩種方法所使用的硫酸鋅是工業純硫酸鋅，硫酸鉀 是工業純硫酸鉀。本發明所提供的改良沙化地的方法，用含硫酸鈣或硫酸鋅液體作為線性分子結構 高分子聚合物分散介質，所形成的膠體均勻施入沙化地耕作層後，對水解氮和水分的持有 能力明顯提高。通過增加沙化地耕作層有機膠體含量，達到提高其對氮素和水分吸附能力 的目的。與未曾處理的沙化地比較，處理層中的水解氮含量提高了 80%左右、絕對含水量提 高了 13%左右。本發明的兩種方法，是在沙層厚度40至80cm的沙化地完成實驗的，同時也適用於 沙層厚度較淺的沙化地。本發明所提供的改良沙化地的方法，能明顯改善沙地的土壤團粒結構的持水性 能，並可增加沙層的水解氮的能力，進而提高作物產量。本發明的方法，由於僅對沙化地的耕作層進行處理，施用量較少；與已有的沙化地 改良方法相比，用工量明顯減少。經試驗田種植證明，對沙層厚度超過60cm的沙化地處理 後的當年，所種植的油葵產量達到150kg以上，馬鈴薯產量達到2000kg左右，接近沙壤土質 地塊產量，具有良好的社會和經濟效益。
具體實施例方式產品實施例1一種沙化土地有機高分子膠體；IOOt水中配製有線性分子結構的聚丙烯酸鉀 30kg，硫酸鋅20kg。其製備方法是先在水中加入硫酸鋅；待硫酸鋅溶於水後，在攪拌條件 下緩慢加入粘均分子量1500萬左右的線性分子結構的聚丙烯酸鉀；每攪拌2 3分鐘，停 止1 2分鐘，間歇式攪拌30分鐘後，聚丙烯酸鉀均勻分散，得含大量凝膠微粒的聚丙烯酸 鉀有機高分子膠體。產品實施例2一種沙化土地有機高分子膠體；IOOOkg水中配製有線性分子結構的聚丙烯酸鉀 0. 6kg，硫酸鋅0. 3kg。其製備方法同實施例1，得含大量凝膠微粒的聚丙烯酸鉀有機高分子 膠體。產品實施例3一種沙化土地有機高分子膠體；IOOOkg水中配製有線性分子結構的聚丙烯酸鉀 0. 45kg，硫酸鈣1. 5kg。其製備方法是在IOOOkg水中加入1. 5kg硫酸鈣；待硫酸鈣達到最
5大溶解量後，即硫酸鈣的水溶液中有未溶解的硫酸鈣，在攪拌條件下緩慢加入粘均分子量 1500萬左右的線性分子結構的聚丙烯酸鉀0. 45kg ；每攪拌2 3分鐘，停止1 2分鐘，間 歇式攪拌30分鐘後，聚丙烯酸鉀均勻分散，得含大量凝膠微粒的聚丙烯酸鉀有機高分子膠 體。未溶解的硫酸鈣以肥料的形式對沙地補充養分。產品實施例4一種沙化土地有機高分子膠體；IOOOkg水中配製有線性分子結構的聚丙烯酸鉀 0. 5kg，硫酸鈣1kg，其製備方法同實施例3，得含大量凝膠微粒的聚丙烯酸鉀有機高分子膠 體。產品實施例5一種沙化土地有機高分子膠體；IOOOkg水中配製有聚丙烯醯銨0. 5kg，硫酸鋅 0. 3kg ；其製備方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸鋅；硫酸鋅溶於水後，在攪拌條件下 緩慢加入粘均分子量2000萬左右的線性分子結構的聚丙烯醯銨0. 5kg，每攪拌2 3分鐘， 停止1 2分鐘，間歇式攪拌30分鐘後，聚丙烯醯銨均勻分散；得含大量凝膠微粒的聚丙烯 醯銨有機高分子膠體。產品實施例6一種沙化土地有機高分子膠體；IOOOkg水中配製有聚丙烯醯銨0. 3kg，硫酸鋅 0. 2kg ；其製備方法同實施例5，得含大量凝膠微粒的聚丙烯醯銨有機高分子膠體。產品實施例7一種沙化土地有機高分子膠體；IOOt水中配製有聚丙烯醯銨40kg，硫酸鈣80kg ； 其製備方法在loot水中加入硫酸鈣，在攪拌條件下緩慢加入粘均分子量2000萬左右的線 性分子結構的聚丙烯醯銨，每攪拌2 3分鐘，停止1 2分鐘，間歇式攪拌30分鐘後，聚 丙烯醯銨均勻分散；得含大量凝膠微粒的聚丙烯醯銨有機高分子膠體。產品實施例8一種沙化土地有機高分子膠體；每IOOOkg水中配製有聚丙烯醯銨0. 3kg，硫酸鈣 0. 5kg ；製備方法同實施例7，得含大量凝膠微粒的聚丙烯醯銨有機高分子膠體。產品實施例9一種沙化土地有機高分子膠體；每IOOOkg水中配製有線性分子結構的聚丙烯酸 鉀0. 5kg，硫酸鉀0. 3kg。其製備方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸鉀；待硫酸鉀溶於水 後，在攪拌條件下緩慢加入粘均分子量1500萬左右的線性分子結構的聚丙烯酸鉀0. 5kg ； 每攪拌2 3分鐘，停止1 2分鐘，間歇式攪拌30分鐘後，聚丙烯酸鉀均勻分散，得含大 量凝膠微粒的聚丙烯酸鉀有機高分子膠體。產品實施例10一種沙化土地有機高分子膠體；每IOOOkg水中配製有線性分子結構的聚丙烯醯 銨0. 3kg，硫酸鉀0. 2kg。其製備方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸鉀；待硫酸鉀溶於水 後，在攪拌條件下緩慢加入粘均分子量1500萬左右的線性分子結構的聚丙烯醯銨0. 3kg ； 每攪拌2 3分鐘，停止1 2分鐘，間歇式攪拌30分鐘後，聚丙烯酸鉀均勻分散，得含大 量凝膠微粒的聚丙烯酸鉀有機高分子膠體。方法實施例1一種改善沙化土地的方法，將實施例1所得聚丙烯酸鉀有機高分子膠體均勻分散施於0 20cm深度範圍內，聚丙烯酸鉀有機高分子膠體與土地面積的比例為30噸/667m2 ； 操作方法是在沙層厚度40cm 80cm的地塊表面，採用步犁將15 20cm的沙層翻開，水 泵入口端經進料管接有機高分子膠體，水泵出口端接出料管，開啟水泵，手持出料管將聚丙 烯酸鉀有機高分子膠體均勻噴灑於翻開的沙土之中，使膠體狀有機高分子膠體充分分散於 翻開的沙土中；向同側翻犁重複上述過程，邊犁地邊噴灑，每一犁的間隔為8 10cm。方法實施例2一種改善沙化土地的方法，將實施例7所得聚丙烯醯銨有機高分子膠體均勻分散 施於0 20cm深度範圍內，聚丙烯醯銨有機高分子膠體與土地面積的比例為28噸/667m2 ； 操作方法是在沙層厚度40cm 60cm的地塊表面，採用步犁將15 20cm的沙層翻開，水 泵入口端經進料管接有機高分子膠體，水泵出口端接出料管，開啟水泵，手持出料管將聚丙 烯醯銨有機高分子膠體均勻噴灑於翻開的沙土之中，使膠體狀有機高分子膠體充分分散於 翻開的沙土中；向同側翻犁重複上述過程，邊犁地邊噴灑，每一犁的間隔為10 12cm。 方法實施例3—種改善沙化土地的方法，根據灌溉用鬥渠來水流量，按每667m2灌溉面積使用線 性分子結構的聚丙烯酸鉀15kg，硫酸鋅IOkg的用量備料；每667m2沙化地灌溉水量200m3 所需的時間是40分鐘，在距離處理地塊48m處，在40分鐘內緩慢均勻將硫酸鋅加入鬥渠； 再在距離硫酸鋅加入點30m處，在40分鐘內緩慢均勻加入分子量為1500萬左右的線性分 子結構聚丙烯酸鉀；利用流速較高的鬥渠水使聚丙烯酸鉀進行分散並完成對水分的吸收， 灌溉水以膠體形式進入處理地塊；當處理地塊的地表灌溉水完成下滲後，對形成有膠層的 地表進行翻犁，膠層碎裂後均勻在分布於耕作層中。方法實施例4一種改善沙化土地的方法，根據灌溉用鬥渠來水流量，按每667m2灌溉面積使用線 性分子結構的2000萬左右的線性分子結構的聚丙烯醯銨7kg，硫酸鈣40kg的用量備料；每 667m2沙化地灌溉水量200m3需35分鐘，在距處理地塊50m處，在35分鐘內，緩慢均勻地將 硫酸鈣加入鬥渠；再在距硫酸鈣或硫酸鋅加入點33m處，緩慢均勻將聚丙烯醯銨加入鬥渠； 灌溉水以膠體形式進入處理地塊；當處理地塊的地表灌溉水完成下滲後，對形成有膠層的 地表進行翻犁，膠層碎裂後均勻在分布於耕作層中。產品與方法結合實施例1在70m3水池中，在向水池注水的同時加入IOOkg硫酸鈣，並在攪拌條件下緩慢加 入線性分子結構分子量1500萬左右的聚丙烯酸鉀25kg，經間歇攪拌30分鐘，形成膠體後備用。在沙層厚度40至80cm的地塊表面，按每667m2均勻揚撒尿素20kg、磷酸二銨20kg 和20%含量的硫酸鉀40kg ；而後用步犁以15 20cm深度，向一側翻犁，用常規水泵將池中 膠體抽出噴灑於所翻犁的沙土，並使膠體充分分散在翻出的沙土中；其後以間隔9 Ilem 的距離，向同側繼續翻犁並噴灑膠體，直至完成該地塊的處理。每處理667m2地塊需膠體量 為 30m3。在處理後的地塊，採用常規種植方法種植馬鈴薯。種植方法不起壟、不覆膜，馬鈴 薯種植密度為4500株/667m2左右，生育期為120 150天，其產量達到2000kg/667m2。產品與方法結合實施例2
根據鬥渠來水流量，按每667m2沙化地灌溉水量200m3所需時間，在距離處理地塊 50m處的鬥渠中，緩慢均勻加入硫酸鋅12kg、在距離處理地塊30m處的鬥渠中，每處理667m2 沙化地，緩慢加入線性分子結構的分子量1500萬左右的聚丙烯酸鉀15kg，使灌溉水以溶膠 形式進入處理地塊。當地表液體完成下滲後，每667m2地塊均勻揚撒尿素20kg、磷酸二銨 20kg, 20%含量的硫酸鉀40kg，而後進行翻犁，使不同分子量的有機膠體及所施化肥在耕作 層中形成較均勻的分散。在處理後的地塊，採用常規種植方法種植油葵。種植方法不起壟、 不覆膜，油葵的種植密度為5000株/667m2左右，生育期為100 120天，其產量達到150kg 左右 /667m2。產品與方法結合實施例3根據鬥渠來水流量，按每667m2沙化地灌溉水量200m3所需時間，在距離處理地塊 50m處的鬥渠中，緩慢加入硫酸鉀15kg、在距離處理地塊30m處的鬥渠中每處理667m2沙化 地，緩慢加入線性分子結構的分子量1500萬左右的聚丙烯酸鉀12kg，使灌溉水以溶膠形式 進入處理地塊。當地表液體完成下滲後，每667m2地塊均勻揚撒尿素20kg、磷酸二銨20kg， 而後進行翻犁，使不同分子量的有機膠體及所施化肥在耕作層中形成較均勻的分散。在處理後的地塊，採用常規種植方法種植油葵。種植方法不起壟、不覆膜，油葵的 種植密度為5000株/667m2左右，生育期為100 120天，其產量達到150kg/667m2。
權利要求
1.一種沙化土地用有機高分子膠體，其特徵在於每IOOOkg水中配製有下述原料粘均 分子量1500萬左右的聚丙烯酸鉀0. 3 0. 6kg或粘均分子量2000萬左右的聚丙烯醯銨0.2 0. 5kg，工業純硫酸鋅0. 1 0. 3kg或工業純硫酸鉀0. 1 0. 3kg或硫酸鈣0. 5 1.5kg ；其製備方法是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸鋅或0. 1 0. 3kg硫酸鉀或 0. 5 1. 5kg的硫酸鈣；硫酸鋅或硫酸鉀溶於水後或硫酸鈣達到飽合狀態後，在攪拌條件下 緩慢加入聚丙烯酸鉀0. 3 0. 6kg ；間歇式攪拌30分鐘後，得含大量凝膠微粒的有機高分 子膠體；或者在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸鋅或0. 1 0. 3kg硫酸鉀或0. 5 1. 5kg的硫 酸鈣；硫酸鋅或硫酸鉀溶於水後或硫酸鈣達到飽合狀態後，在攪拌條件下緩慢加入聚丙烯 醯銨0. 2 0. 5kg ；間歇式攪拌30分鐘後，得含大量凝膠微粒的聚丙烯醯銨有機高分子膠 體。
2.一種改善沙化土地的方法，其特徵在於將聚丙烯酸鉀有機高分子膠體或聚丙烯醯銨 有機高分子膠體均勻分散施於0 20cm深度範圍內的沙層之中，聚丙烯酸鉀有機高分子膠 體或聚丙烯醯銨有機高分子膠體與土地面積的比例為28 33噸/667m2 ；操作方法是採 用步犁將15 20cm的沙層翻開，水泵入口端經進料管接有機高分子膠體，水泵出口端接出 料管，開啟水泵，手持出料管將聚丙烯酸鉀有機高分子膠體或聚丙烯醯銨有機高分子膠體 均勻噴灑於翻開的沙土之中，使膠體狀有機高分子膠體充分分散於翻開的沙土中；向同側 翻犁重複上述過程，犁地間隔為8 12cm。
3.一種改善沙化土地的方法，其特徵在於按每667m2灌溉面積使用線性分子結構的粘 均分子量1500萬左右的聚丙烯酸鉀12 15kg或線性分子結構的粘均分子量2000萬左右 的聚丙烯醯銨8 12kg，工業純硫酸鋅8 15kg或硫酸鈣32 45kg或工業純硫酸鉀8 15kg的用量備料；根據灌溉用鬥渠來水流量，按每667m2沙化地灌溉水量190 230m3所需 的時間，在距處理地塊48至53m處，緩慢均勻加入硫酸鈣或硫酸鋅或硫酸鉀；再在距硫酸鈣 或硫酸鋅或硫酸鉀加入點28至33m處，緩慢均勻加入線性分子結構聚丙烯酸鉀或聚丙烯醯 銨；利用流速較高的鬥渠水使聚丙烯酸鉀或聚丙烯醯銨進行分散並完成對液體的吸收，灌 溉水以溶膠形式進入處理地塊；當處理地塊的地表灌溉水完成下滲後，對形成有膠層的地 表進行翻犁，膠層碎裂後均勻在分布耕作層。
全文摘要
本發明涉及用線性分子結構高分子聚合物製作的有機高分子膠體及改善沙化地的方法。用於沙化土地的改良進而從事農作物種植。沙化土地有機高分子膠體是在每1000kg水中配製有下述原料線性分子結構的聚丙烯酸鉀0.3～0.6kg或聚丙烯醯銨0.2～0.4kg，硫酸鋅或硫酸鉀0.1～0，3kg或硫酸鈣0.8～2.5kg；水中加入硫酸鋅或鈣或鉀；待其充分溶於水後，在攪拌條件下緩慢加入聚丙烯酸鉀或聚丙烯醯銨；間歇式攪拌30分鐘後，得含大量凝膠微粒的有機高分子膠體。改善沙化土地方法是用步犁將15～20cm沙層翻開，將有機高分子膠體經水泵均勻分散施於翻開的沙土中，膠體與土地面積比例28～33噸/667m2；犁地間隔8～12cm。它能改善沙地的土壤團粒結構和持水性能。
文檔編號A01B79/00GK102002370SQ20091011744
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月2日 優先權日2009年9月2日
發明者宋寶興, 楊效和, 汪琴, 王愛勤 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所, 白銀市技術開發服務中心