一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑的製作方法

2023-05-19 19:09:51

專利名稱：：一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種改善土壤物理、化學性質的化學調理劑，尤其涉及能夠調節紅壤旱地土壤酸性、促進養分平衡，提高土壤的保水供水的化學調理劑。
背景技術：
：我國南方紅壤地區，受高溫、多雨的環境條件及成土母質等多種因素的影響，土壤中的鉀、鈣、鎂等陽離子很容易通過遷移、淋溶等多種途徑而損失，磷酸根離子則易與鐵、鋁結合形成有效性很低的磷酸鐵、鋁化合物，導致土壤養分缺乏、酸性強、結構差、保水能力弱，這也是該地區農作物產量低、品質差及土壤耕作困難的重要原因之一，這種現象在紅壤旱地中表現尤為突出。我國南方紅壤旱地面積約2億畝，是南方丘陵地區農業持續發展和農民增收的重要保障，要保證旱地作物持續增產穩產和優質，必須補充磷鉀鈣鎂等養分，或者活化土壤中的磷鉀等元素，改良土壤的理化性質。因此，開發具有相應功能的專用調理劑，對紅壤旱地作物優質高產、土壤培肥等，均具有十分重要的意義。目前，國內還未見有利用納米材料和保水劑混合使用，且生產和銷售成本較低、具有調節養分供應、增加旱地作物產量、改善作物品質以及改良土壤性質功能的化學調理劑的技術記載。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑，能夠提高土壤的保水供水性能，調節土壤酸性和養分供應，以及提高紅壤旱地中農作物的產量。為了解決上述技術問題，本發明提供一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑，按重量計含有30%至45°/。的MgO，15%至20°/。的納米CaC03,15%至25%的磷酸二氫鉀以及30%至45%聚丙烯醯胺/凹凸棒勦土複合高吸水性樹脂。本發明提供的具有上述成分的化學調理劑，其製備方法是將30%~45%的輕燒粉(MgO)、15°/。20%納米CaC03以及15%~25%的磷酸二氫鉀(需研磨過100目篩)均勻混合後裝入容器中，再加入30%~45%聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂，在容器內均勻混合而成。本發明的化學調理劑中聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂的製備參照相關方法進行，即將丙烯醯胺用適量蒸餾水溶解，經通氮除氧後，加入一定量的用十六烷基三曱基溴化銨處理後的有機化凹凸棒黏土和N,W-亞曱基雙丙烯醯胺(交聯劑)，升溫至40。C後加入過硫酸銨反應3小時，然後加入NaOH溶液並升溫至95。C皂化1小時，反應結束後，將產物用曱醇/水溶液洗滌，在70"C下烘乾至恆重，粉碎，過40-80目篩，即得聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂。為解決上述技術問題，本發明提供的具有上述成分的化學調理劑在改善紅壤旱地酸性、保持土壤水分以及提高養分供應方面的用途。採用本發明的化學調理劑能夠補充土壤中流失的鈣和鎂等元素，促進土壤養分平衡，提高土壤的生產力。由於納米碳酸鉤粒子的超細化，其晶體結構和表面電子結構發生變化，產生了普通碳酸鉤所不具備的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應，在磁性、催化劑、光熱阻和熔點等方面與常規材料相比較顯示出優越的性能。納米碳酸釣在酸性較強的紅壤旱地中應用，具有改善土壤理化性質等多種功能。聚丙烯醯胺/凹凸棒黐土複合高吸水性樹脂由於在其分子結構上帶有大量的親7K基團，可以吸收其自身質量數百倍甚至上千倍的水分，同時，交聯形成的三維網絡使其不溶於水或緩慢釋放其所吸收的水分，從而起到保7jc作用，對緩解南方地區季節性乾旱期間旱地作物缺水等具有良好效果。具體實施例方式下面通過具體實施例和對比試驗進一步詳細說明本發明。實施例1本發明提供的用於改善紅壤旱地的化學調理劑，含有氧化4美(MgO)、納米碳酸鈣(CaC03)、磷酸二氫鉀以及聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂。其中，MgO含量為30%~45%,納米CaC03含量為15°/。~20%，磷酸二氫鉀含量為15%~25%，聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂含量為30%~45%。按總重量為100千克計算，將含MgO35千克的輕燒粉、20千克納米CaC03和15千克磷酸二氫鉀(需研磨過100目篩)均勻混合後裝入容器中，再加入30千克聚丙烯醯胺/凹凸棒勦土複合高吸水性樹脂，在容器內充分混合後，即製備出本發明的用於改善紅壤旱地的化學調理劑。實施例2選擇紅壤旱地進行對比試驗，對供試驗的大田劃分成相等面積(8x5=40平方米)的20個小區(5個小區為一組，共4組)，以玉米作為試驗作物，且每個處理重複4次，隨機區組排列。試驗設計的5個處理依次為l)不施肥(CK)，2)施純化肥(NPK),3)施純有機肥(M)，4)有機-無機肥配施(NPK-M)，5)在施純化肥處理基礎上增施實施例1中本發明產品5公斤/667m2(NPK-R)。該試驗在頭在作物(玉米)收穫時所取的土i裡樣品，按相關方法進行土壤團聚體數量以及有機質、N、P、K含量等的測定。本試驗中，氮肥種植玉米時施用量為12kgN/667m2(折尿素26.1kg/667m2,尿素按舍N46。/。計算)；磷肥種植玉米時施用量為6kgP205/667m2施用(折過磷酸4丐50kg/667m2,過磷酸釣按含P2Os12%計算)；鉀肥種植玉米時施用量為10kgK2O/667n^施用(折硫酸鉀19.2kg/667m2，疏酸鉀按含K2052%計算)；有機肥用牛糞3750.0公斤/667m2，按含N0.32%，P2050.25%，K200.15%計算，有機肥處理中氮、磷、鉀養分不足的部分用化肥補充；有機-無機肥配施處理按有機氮與無機氮重量之比為4:6施用，磷、鉀肥在扣除有機肥中的P、K養分量後，用化肥補足。(NPK-M處理牛糞施用量為1500.0公斤/667m2,折氮4.8kg、P2053.75kg、K202.25kg,應補充N7.2kg/667m2、即尿素15.7kg/667m2;補充P2Os2.25kg，即過磷酸鉤18.75kg/667m2;補充K207.75kg/667m2，即硫酸鉀14.9kg/667m2)。試驗中，磷肥、有機肥全部於栽種前作基肥施用，氮肥、鉀肥分作基肥和追肥施用，基肥與追肥施用按重量比例為6:4。該試驗的玉米產量結果如表1所示。表1tableseeoriginaldocumentpage6由表1可以明顯看出，施用本發明的化學調理劑處理(NPK-R)與有機-無機肥配施處理(NPK-M)的效果較為接近，玉米產量均達到300公斤/667m2以上，比不施肥處理(CK)增產20%以上。而且，在施用本發明的化學調理劑處理下，玉米產量較單施化肥處理(NPK)增產3.7%、較單施有機肥處理(M)增產8.6%，由此可見本發明的化學調理劑對玉米的增產效果是十分顯著的。實施例3選擇一塊面積在15001112左右、肥力瘠薄的紅壤旱地進行田間小區試驗，小區面積為8mx5m=40m2，重複3次，隨機區組排列。按照實施例1方法製備的本發明產品與氮磷鉀化肥配合使用，在花生上進行對比試驗。試驗設5種處理，分別為1)不施肥(CK);2)單施化肥(NPK);3)單施有機肥(M);4)有機-無機肥配合施用(NPK-M);5)在單施化肥處理基礎上增施本發明的化學調理劑5公斤/667m2(NPK-R)。作物播種後觀察其出苗期、開花期、苔期以及成熟期等生長期。成熟後按每小區單打單曬，測定作物的經濟產量和生物產量；作物收穫後，採集每小區土壤耕作層樣品，測定土壤團聚體數量、氮磷鉀和有機質含量等指標。各處理肥料施用量為氮肥按每季4.8kgN/667n^施用(折尿素10.43kg/667m2,尿素按含N46%計算)；磷肥按3.75kg205/6671112施用(折過磷酸4丐31.3kg/667m2，過磷酸釣按含？20512%計算)；鉀肥按4.5kgK20/667m2施用(折硫酸鉀8.7kg/667m2，硫酸鉀按含K2052%計算)；有機肥用牛糞，1500.0公斤/667m2，按含N0.320/。，P2O50.25%，K200.15%計算,折4.8kgN/667m2，3.75kgP205/667m2,2.25kgK20,有才幾肥處理中養分施用量不足部分用化肥補充，即在施用牛糞1500.0公斤/6671112的基礎上，按照養分施用量相等的原則，增施K202.25kg/667m2，折合石危酸鉀4.3kg/667m2);有機無機肥配施處理(NPK-M)按有機氮與無機氮之比為4:6施用，PK肥在在扣除有機肥中的PK養分量後，用化肥補足。[即施用牛糞600.0公斤/667m2，氮素2.9kg/667m2(合尿素6.3kg/667m2);P2Os2.25kg(合過磷酸4丐22.5kg/667m2);K203.6kg/667m2(合疏酸鉀6.9kg/667m2)]。試驗中所施用的磷肥、有機肥全部於栽種前作基肥施用，氮肥、鉀肥分作基肥和追肥施用，基追比按重量計為6:4。各處理花生收割後籽粒產量如表2所示。表2tableseeoriginaldocumentpage7由表2可以清楚地看出，在紅壤旱地中種植花生後，在施用化肥處理的基礎上增施本發明的化學調理劑，對花生產量的增產作用是十分明顯的。與其它處理比較，增施本發明的化學調理劑處理較對照(CK)處理增產103.3kg/667m2、產量提高86.01%;較單施化肥(NPK)處理增產30.0kg/667m2、產量提高15.51%;較有機無機肥配合施用(NPK-M)處理增產16.6kg/667m2、產量提高8.03%，其增產效果顯著。實施例4選擇一塊肥力瘠薄、面積約15001112的紅壤旱地進行田間小區試驗，小區面積為8mx5m-40m2，重複3次，小區按隨機區組排列。按照實施例1方法製備的本發明產品與氮磷鉀化肥配合使用，在黃花菜上進行對比試驗。試驗設4種處理，分別為(1)不施肥(CK);(2)單施化肥(NPK);(3)單施有機肥(M);(4)在單施化肥處理基礎上增施本發明的化學調理劑5公斤/667m2(NPK-R)。黃花菜供試化肥為氮肥按每季10.0kgN/667n^施用(折尿素21.7kg/667m2，尿素按含N46。/。計算)；磷肥按每季6kg205/6671112施用(折過磷酸鈣50kg/667m2，過磷酸釣按含P20512%計算)；鉀肥按每季9.0kgK20/667m2施用(折硫酸鉀17.3kg/667m2,硫酸鉀按含&2052%計算)。有機肥用牛糞，按含N0.320/。，P2O50.25%，&00.15%計算，施用量為3125.0kg/667m2，有機肥處理中養分施用量不足部分用化肥補充，按照相關數據計算，需要補充K204.3kg/667m2、合硫酸鉀8.3kg/667m2。所用肥料中，有機肥和磷肥、鉀肥全部作為基肥，一次用人工溝施的方法施入土壤中；氮肥按照一次基肥、兩次追肥的方式施用，其比例按重量計為5:3:2，即基肥50%、苗期追月巴30%、蕾期追肥20%。上述各處理收穫後，按處理分別計算黃花菜產量(鮮重)，並將NPK-R與其它三種處理的產量分別進行比對其結果如表3所示。表3tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9從表3結果看，在紅壤旱地中種植黃花菜，在施用化肥處理的基礎上增施本發明的化學調理劑，較不施肥處理增產近1.5倍(148.5%),較單施化肥處理增產61.1kg/667m2、增力。32.8%,較單施有機肥處理增產116.7kg/667m2、增加89.4°/0，其增產效果是十分顯著的。實施例5選擇肥力瘠薄、面積8001112左右的紅壤旱地進行田間小區試驗。試驗各小區面積為4.5mx8m=36m2,重複3次，隨^L區組排列。按照實施例1方法製備的本發明產品與氮磷鉀化肥配合使用，在甘薯上進行對比試驗。試驗設立4個處理，分別為(l)不施肥(CK);(2)單施化肥(NPK);(3)單施有機肥(M);(4)在單施化肥處理基礎上增施本發明的化學調理劑5公斤/667m2(NPK-R)。甘薯供試化肥為氮肥按每季6.0kgN/667n^施用(折尿素13.0kg/667m2，尿素按含N46。/。計算)；磷肥按每季3.75kgP2(V667n^施用(折過磷酸鈣31.25kg/667m2，過磷酸釣按含？20512%計算)；鉀肥按每季6.0kg&0/6671112施用(折硫酸鉀11.5kg/667m2,硫酸鉀按含K2052°/。計算)。有機肥用牛糞，其養分含量按N0.32。/。，P2O50.25%，&00.15%計算，折合施用量為1875.0kg/667m2，有機肥處理中養分施用量不足的部分用化肥補充，根據相關數據計算，需補充施用K203.2kg/667m2、合疏酸鉀6.2kg/667m2。所用肥料全部作為基肥一次用穴施方法施入土壤中。各處理收穫後分別計算甘薯地下部分鮮重，其試驗結果如表4所示。表4tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10從表4結果可以清楚看出，施用化肥處理的基礎上增施本發明的化學調理劑，對甘薯的增產效果是十分顯著的。本試驗中的4處理比較，以施用本發明調理劑處理的產量最高，達2274.7kg/667m2，較不施肥處理產量增加1459.2kg/667m2、增產178.9%,較單施有機肥處理產量增加407.9kg/667m2、增產21.9%，較單施化肥處理產量增加182.1kg/667m2、增產8.7%。由此可見本發明的化學調理劑的效力。實施例6按照前述實施例2-5的試驗結果，在各試驗收割後，取各處理耕層土壤，測定土壤水穩性團聚體、有機質及氮磷鉀含量，並將相關結果與試驗前的相應結果進行比較。其中，對實施例2的土壤分析結果如表5所示。tableseeoriginaldocumentpage10從表中結果可以看出，在紅壤旱地種植玉米條件下，不僅具有較好的增產效果，而且還在很大程度上改善了土壤的理化性質。在本試驗所測定的相關指標中，在單施化肥處理基礎上增施本發明的化學調理劑後，土壤中〉2mm水穩性團聚體含量較試驗前提高3.9個百分點，較不施肥(CK)處理提高8.2個百分點，較單施化肥(NPK)提高4.3個百分點，僅稍低於有機-無機肥配合施用的效果；同時，從土壤有機質、鹼解氮、速效磷、速效鉀含量的分析結果看，施用本發明的化學調理劑後的含量明顯較單施化肥處理高，而與施有機肥各處理(M、NPK-M)大致相當。這些結果進一步說明，施用本發明的化學調理劑，其對紅壤旱地理化性質的改良效果也是十分顯著的。雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當以前述權利要求書所界定者為準。權利要求1、一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑，其特徵在於，所述化學調理劑按重量計含有30％至45％的MgO，15％至20％的納米CaCO3，15％至25％的磷酸二氫鉀以及30％至45％聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂。2、一種如權利要求1所述的化學調理劑的製備方法，其特徵在於，所述製備方法步驟為將含所述30%至45%的MgO的輕燒粉、所述15%至20%的納米CaC03以及所述15%至25%的磷酸二氬鉀均勻混合後裝入容器內，再加入所述30%至45%的聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂，在容器內充分混合後即可。3、按照權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述磷酸二氫鉀需研磨過100目篩。4、一種如權利要求1所述的化學調理劑在調節紅壤旱地養分平衡、提高土壤保水供水性能、促進旱地作物優質高效生產方面的用途。全文摘要一種用於改善紅壤旱地的化學調理劑，其製備方法是將30％～45％的輕燒粉(MgO)、15％～20％納米CaCO3以及15％～25％的磷酸二氫鉀(需研磨過100目篩)均勻混合後裝入容器中，再加入30％～45％聚丙烯醯胺/凹凸棒黏土複合高吸水性樹脂，在容器內均勻混合而成。本發明的化學調理劑能夠補充土壤中流失的鈣和鎂等元素，促進土壤養分平衡，提高土壤的生產力，有效地解決了我國紅壤旱地土壤鈣鎂等中量元素供應嚴重不足、區域季節性乾旱頻繁而導致作物生長差、產量低的問題，在紅壤地區旱地作物中具有廣泛的應用前景。文檔編號C09K17/40GK101550343SQ200810089489公開日2009年10月7日申請日期2008年4月3日優先權日2008年4月3日發明者楠孫,曾希柏,李蓮芳,白玲玉,羅尊長,高菊生申請人:中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所