一种土壤连作保、 其制备方法及其应用 【技术领域】
本发明涉及一种土壤连作保、 其制备方法及其应用。背景技术 长期以来， 为保证农业增产增收， 在土壤中长期使用化肥， 导致土壤肥力出现衰 退， 有机质匮乏， 土壤透气性下降， 因此造成土壤中营养元素过度消耗， 致使游离态营养元 素减少且形成结晶态， 造成土壤结构发生变化， 使土壤板结， 并造成土壤连作障碍 ； 同一作 物或近缘作物连作后， 在正常管理的情况下， 病虫害加重、 土壤次生盐渍化及酸化、 营养元 素失衡造成农作物生育受阻， 生育状况变差。产量降低， 品质变劣。
我国的土壤退化问题严重， 造成农作物产量和品质的降低。我国农村在 7-8 月为 解决蔬菜大棚土壤连作障碍， 目前还沿用 “轮作、 休种、 雨淋日晒、 施加有机肥” 对土壤进行 常规修复， 难以生产夏菜与秋菜， 造成市场蔬菜供应缺乏， 土地资源浪费， 农民收入减少。
发明内容 本发明的目的是提供一种土壤连作保、 其制备方法及其应用。
为了实现上述目的， 本发明的技术方案是 ：
一种土壤连作保的制备方法， 包括如下步骤 ：
A、 在菊花 30 ～ 35 份、 无花果 15 ～ 25 份、 茶果 30 ～ 35 份、 大枣 5 ～ 10 份和甘草 5 ～ 10 份中加入水 200-300 份， 80-120℃， 0.1-0.4MPa 下 , 静置或搅拌 3-8 小时 ；
B、 将步骤 A 所得物料自然发酵 30-55 小时， 并过滤 ；
C、 在步骤 B 所得的过滤液中， 加入质量为过滤液质量的 0.05% ～ 0.1% 的柠檬酸， 80-120℃， 0.1-0.2MPa 下， 静置或搅拌 1.5-2.5 小时后， 常温静置 10-15 小时 ；
D、 在步骤 C 所得的物料中， 加入质量为步骤 B 所得过滤液质量的 0.1% ～ 0.2% 的 乙醇， 80-120℃ ,0.4-0.6MPa 下， 静置或搅拌 0.8-1.5 小时， 得生物制剂 ；
E、 将步骤 D 所的生物制剂 30% ～ 50% 和浓度为 35-45%、 模数为 3.0-3.4 的二氧化 硅溶液 50-70%， 80-120℃ ,0.4-0.6MPa 下， 静置或搅拌 20-30 小时后， 得土壤连作保， 所述百 分比为质量百分比。静置或搅拌前生物制剂和二氧化硅溶液的质量之和为 100%。
上述步骤 B 中所述的自然发酵指利用自然环境中的微生物进行发酵的过程。
为了提高连作保的效力， 优选， 还包括步骤 F、 喷雾干燥至水的质量含量为 0-60%， 得土壤连作保 ； 喷雾干燥设备的进口温度为 360 ～ 380℃， 出口温度为 100 ～ 120℃， 喷雾干 燥罐桶内负压 30 ～ 40Pa。
为了使所得土壤连作保有更好的效力， 优选， 步骤 F 中， 喷雾干燥至连作保为粉 剂。进一步优选， 干燥至水的含量为 12-18%。
上述水的质量含量指水相对于整个物料的质量百分比。
为了使步骤 A 中的物料反应更加充分， 优选， 步骤 A 中， 加水后先将物料浸泡 0.8-1.5 小时， 再升温。
为 了 使 发 酵 后 有 效 成 分 能 得 到 更 好 的 溶 解， 优 选， 步 骤 B 中， 发 酵 完 成 后， 80-120℃下， 搅拌 1.8-2.8 小时后， 再过滤。过滤前， 更优选先自然沉降 40-60 小时， 这样会 提高产品有效成分的含量。
上述步骤 B 中， 过滤时， 优选用 300 目的滤网。
为了能提高所得产品有效成分的含量， 优选， 步骤 C 中， 常温静置后， 将物料经 350 目过滤网过滤， 滤去大颗粒物质， 将所得滤液进行下一步的反应。
上述制备方法中， 提到 “搅拌” 的， 优选， 以 30-75 转 / 分的速度搅拌。
由上述制备方法所制得的土壤连作保。
发明人认为， 在自然环境下上述土壤连作保通过与土壤中硅酸盐发生电化学反 应， 从而改变其晶体结构， 活化土壤中结晶态的多种营养元素致使形成游离态， 并与土壤中 的团粒结合形成新的土壤团粒， 矫正土壤的酸碱平衡度， 提高土壤盐基， 促进有机肥分解， 抑制土壤病菌 ； 同时通过置换反应使土壤中大量积聚的镉、 汞、 铅、 砷等离子成为非离子态， 恢复土壤原有的特性， 增加土壤中的多种营养元素及有效硅的含量， 改善土壤品质， 恢复土 壤健康性， 使农作物很好生长， 从根本上解决土壤的连作障碍问题及消除或减轻土壤中重 金属对农作物的污染危害问题。
上述的土壤连作保在降低植物中重金属含量的应用。
上述的土壤连作保的应用， 当用于蔬菜土壤时， 用量为 10-30 公斤 / 亩 ； 当用于水 稻或小麦土壤时， 用量为 5-20 公斤 / 亩 ； 当用于果树、 烟叶或玉米土壤时， 用量为 5-25g/ 株。
本发明土壤连作保制备方法简单、 原料易得、 成本低廉 ； 所得土壤连作保通过置换 反应使土壤中大量积聚的镉、 汞、 铅、 砷等重金属离子成为非离子态， 恢复土壤原有的特性， 消除或减轻了土壤中重金属对作物的污染危害问题 ； 通过土壤连作保改变土壤石英结构， 矫正土壤的酸碱平衡度， 提高土壤盐基， 促进有机肥分解， 抑制土壤病菌， 改善土壤品质， 恢 复土壤健康性， 达到改良土壤的目的， 从根本上解决土壤连作障碍等问题 ； 土壤连作保与土 壤中的团粒结合形成新的土壤团粒， 增加土壤中的多种营养元素及有效硅的含量， 改善土 壤品质， 恢复土壤健康性， 根据作物不同生长时间的需要， 控制释放土壤中的营养成分， 使 作物得到合理充分的营养吸收， 从而使作物能很好地生长， 提高了作物的质量与产量。 用此 连作保改良后的土壤所生长的植物重金属含量很低， 符合国家标准。 附图说明
图 1 为实施例 3 中土壤样品的衍射图。
图 2 为实施例 3 中改良土壤样品的衍射图。
图 3 为实施例 3 中改良土壤样品的电压曲线图。
上述， 图 3 中， 纵坐标为电压， 单位为伏特。 具体实施方式
为了更好地理解本发明， 下面结合实施例进一步阐明本发明的内容， 但本发明的 内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例中菊花、 无花果、 茶果、 大枣和甘草均购自南京泽朗医药科技有限公司， 均为干货 ； 二氧化硅溶液浓度为 40%、 模数为 3.2±1， 购自广州市新稀冶金化工有限公司 ； 柠 檬酸购自吴江市天诚化工有限公司 ； 喷雾干燥机为购自无锡市大峰喷雾干燥设备有限公司 的实验型喷雾干燥机。
实施例 1
按如下步骤制备土壤连作保
A、 在菊花 30 份、 无花果 25 份、 茶果 30 份、 大枣 10 份和甘草 10 份中加入水 210 份， 浸泡 0.8 小时， 再以 60 转 /min 搅拌 15 分钟， 120℃， 0.1MPa 下 ,60 转 /min 搅拌 8 小时 ；
B、 将步骤 A 所得物料自然发酵 30 小时， 120℃下， 以 60 转 /min 搅拌 1.8 小时后， 自然沉降 60 小时， 用 300 目的滤网过滤 ；
C、 在步骤 B 所得的过滤液中， 加入质量为滤液质量的 0.05% 的柠檬酸， 80 ℃， 0.2MPa 下， 60 转 /min 搅拌 1.5 小时后， 常温静置 10 小时 ；
D、 在步骤 C 所得的物料中， 加入质量为步骤 B 所得的滤液质量的 0.2% 的乙醇， 120℃ ,0.4MPa 下， 60 转 /min 搅拌 0.8 小时， 得生物制剂 ；
E、 将 30% 步骤 D 所的生物制剂和 70% 浓度为 40% 的二氧化硅溶液， 80℃ ,0.4MPa 下， 60 转 /min 搅拌 30 小时， 干燥至水的质量含量为 52%， 得土壤连作保① ； F、 将土壤连作保①喷雾干燥至水的质量含量为 13%， 得土壤连作保②。
步骤 F 中干燥为喷雾干燥， 喷雾干燥设备的进口温度为 360℃， 出口温度为 120℃， 喷雾干燥罐桶内负压 40Pa。
实施例 2
按如下步骤制备土壤连作保
A、 在菊花 35 份、 无花果 15 份、 茶果 35 份、 大枣 5 份和甘草 5 份中加入水 290 份， 浸泡 1.5 小时， 再以 60 转 /min 搅拌 15 分钟， 80℃， 0.4MPa 下 ,60 转 /min 搅拌 3 小时 ；
B、 将步骤 A 所得物料自然发酵 55 小时， 80℃下， 以 75 转 /min 搅拌 2.8 小时后， 自 然沉降 40 小时， 用 300 目的滤网过滤 ；
C、 在步骤 B 所得的过滤液中， 加入质量为滤液质量的 0.1%% 的柠檬酸， 120 ℃， 0.2MPa 下， 60 转 /min 搅拌 2.5 小时后， 常温静置 15 小时， 然后用 350 目过滤网滤去大颗粒 物质 ；
D、 在步骤 C 所得的滤液中， 加入质量为步骤 B 所得的滤液质量的 0.1% 的乙醇， 80℃ ,0.6MPa 下， 60 转 /min 搅拌 1.5 小时， 得生物制剂 ；
E、 将 50% 步骤 D 所的生物制剂和 50% 浓度为 40% 的二氧化硅溶液， 120℃ ,0.6MPa 下， 60 转 /min 搅拌 20 小时， 干燥至水的质量含量为 59%， 得土壤连作保③ ；
F、 将土壤连作保③喷雾干燥至水的质量含量为 16%， 得土壤连作保④。
步骤 F 中干燥为喷雾干燥， 喷雾干燥设备的进口温度为 380℃， 出口温度为 100℃， 喷雾干燥罐桶内负压 30Pa。
实施例 3
土壤连作保②为原料进行下列测试。
1．样品制备
A、 土壤样品制备 ： 将田间 （江苏省苏州市相城区虞河大棚蔬菜基地） 取的土壤自然 风干至水的质量含量为 3%， 去处沙砾、 石块、 木棒、 杂草等异物， 将土块和团粒粉碎后， 全部
过 20 目筛， 混合均匀保存备用。
B、 改良土壤样品制备 ： 将上述土壤样品 90 份掺加土壤连作保② 10 份， 所述份数为 质量份数， 搅拌均匀， 置于塑料烧杯中。加入一定量的蒸馏水， 保证水的质量含量每天均为 50%， 每天搅拌一次。 反应 10 天后， 将物料取出烘干至水的质量含量为 12%， 置于样品袋密闭 保存。
2．样品检测
A、 样品晶体结构检测
样品制备 ： 将土壤样品和改良土壤样品分别仔细磨细， 过 180 目筛。
仪器 ： 美国 TheomoFisher 集团， 瑞士 ARL X’ TRA 型 X 射线衍射仪，
测试条件 ： 实验条件 ： Cu 靶， 45KV， 35mA
土壤样品和改良后土壤的样品的 X 射线衍射图分别如附图 1、 2 所表示。
图 1、 图 2 可以看出， 土壤中掺加土壤连作保后， 其晶体结构中的石英峰主峰 （2θ ＝ 26.76）强度由 13566.66 降低为 12055.33cps， 石英次峰 （2θ ＝ 20.98）强度由 2491.67cps 降低为 2176.00cps。上述结果表明， 通过土壤连作保与土壤中硅酸盐发生电化 学反应， 改变了土壤的晶体结
3. 水溶出离子检测
A. 制样 ： 将土壤样品和改良土壤样品分别仔细磨细， 过 180 目筛。
B. 浸 提 ： 用 HCl 将 纯 水 调 至 pH5.8 ～ 6.3 作 为 浸 提 剂， 将 每 100ml 浸 提 剂 和 10g 样品相混合， 并使混合液在 500mL 以上， 将盛样瓶放在振荡器上， 常温 （20 ℃） ， 和常压 （101.325kPa） 下， 以 200 次 /min 振幅为 4 ～ 5CM， 连续振荡 6h。
C. 测定溶液制备
振 荡 后 将 盛 样 瓶 静 置 30min， 以 3000r/min 离 心 分 离 20min 后， 上层清液用 0.45μm 的膜滤器过滤， 取滤液进行测定。
D. 仪器
美国 VARIAN 公司 VISTA-MPX 电感耦合等离子体发射光谱仪
表 1 土壤中水溶性含 Si 离子浓度的变化
Si（％） 土壤 改良土壤
0.022 0.52由表 1 可知， 在土壤中加入土壤连作保， 经过反应， 其可溶性硅酸根离子浓度明显增加。 4. 电化学反应检测 :
在新制的改良土壤样品中插入金属电极， 正电极用紫铜板， 负电极用铝板。用 MF-47 万用电表测试改良土壤电化学反应的电压值。结果如图 3 所示。图中有两条曲线， 分 别为一次测量时的最大值和最小值。
5. 土 壤 连 作 保 中 无 机 成 份 分 含 量 的 测 定 参 照 JY/T 016-1996， 检测设备为ADVANT’ XPX-ray Fluorescence(INS IR UMENT)。
实施 1 和 2 所得土壤连作保中无机成份的含量如表 2 所示， 所述百分比为各成分 相对于整个连作保的质量百分比。
表 2 实施 1 和 2 所得土壤连作保中无机成份的含量
实施例 4
将土壤连作保①、 ②、 ③、 ④以 20 公斤 / 亩施到菜地上， 以 13 公斤 / 亩施到水稻田 上， 分别将改良和不改良土壤上所长出的植物的重金属含量进行比较， 结果见表 3 和表 4， 表中 ND 表示没有检测出重金属的含量。 土壤连作保②、 ④为粉剂， 使用方法为 ： 在土壤翻耕 后， 将土壤连作保均匀洒在土壤上， 连续喷淋 2-3 小时水， 第 3 天再喷淋 2-3 小时水， 第 15 天播种。
（1） 改良菜地的具体方法如下 ：
实验地点 ： 江苏省苏州市相城区虞河大棚蔬菜基地
处理一 ： 0 公斤 / 亩， 处理二 ： 20 公斤 / 亩。每个处理重复 3 次， 共计 6 个区， 每个 小区 10 个平方米， 常规栽培管理， 统一管理标准， 各项管理措施必需一致且由专人同一天 内操作完成。
处理一的三个区为一组， 处理二的三个区为另一组， 两组之间设 30 厘米宽的排水 沟及田间操作行， 各组的不同小区之间设 20 厘米宽的排水沟 （也即田间操作行） ， 在灌溉排 水时严格避免不同小区之间地上和地下串水。实验区四周设 10 厘米宽保护行， 种植同品种 蔬菜。表 2 中的数据为各组的平均值。
（2） 改良水稻田的具体方法如下 ：
实验地点 ： 江苏省常州金坛市
处理一 ： 0 公斤 / 亩， 处理二 ： 13 公斤 / 亩。每个处理重复 3 次， 共计 6 个区， 每个 小区 40 个平方米， 常规栽培管理， 统一管理标准， 各项管理措施必需一致且由专人同一天 内操作完成。
处理一的三个区为一组， 处理二的三个区为另一组， 两组之间、 各组边缘分别设有 50 厘米宽的排水沟 （也即田间操作行） ， 用厚 0.15 毫米大棚专用塑料膜覆盖， 入土 30 厘米， 上述两操作行之间设有 70 厘米宽排水沟， 在灌溉排水时严格避免不同小区之间地上和地 下串水。
各组不同小区之间设 25 厘米宽的田埂， 用厚 0.15 毫米大棚专用塑料膜覆盖， 入土
30 厘米， 在灌溉排水时严格避免不同小区之间地上和地下串水。实验区四周设 1 米宽的保 护行， 种植同品种水稻。
重金属检测参照 GB2762-2005 ； 检测仪器 ： AFS230A 原子荧光光度计， AA300 原子吸 收分光光度计 ； 检测环境条件 ： 温度 25℃， 湿度 55％。
表 3 土壤改良前土壤中重金属的含量及土地改良前后蔬菜的重金属含量
表 4 土壤改良前土壤中重金属的含量及土地改良前后水稻的重金属含量