一种复合土壤调理剂及其制备方法.pdf

本发明涉及一种土壤调理剂及其施用方法，特别涉及一种用于改良砂土的复合土壤调理剂及其制备方法。具体地所述复合土壤调理剂包括聚丙烯酰胺和作物秸秆水解物，这种秸秆水解物为作物秸秆经氢氧化钾或磷酸水解后，再将pH调节为6-7的作物秸秆水解物。同时还在土壤调理剂中加入VA菌根。本发明既能有效改善砂土的理化结构，增加砂土中土壤团粒结构含量，又能提高土壤肥力，保证作物养分需求的绿色环保的复合土壤调理剂。

1、  一种复合土壤调理剂，包括聚丙烯酰胺，其特征在于：还包括作物秸杆水解物。

2、  根据权利要求1所述的一种复合土壤调理剂，其特征在于：所述作物秸杆水解物为作物秸杆经氢氧化钾或磷酸水解后，再将PH调节为6-7的作物秸杆水解物。

3、  根据权利要求2所述的一种复合土壤调理剂，其特征在于：所述复合土壤调理剂中还包括VA菌根。

4、  根据权利要求3所述的一种复合土壤调理剂，其特征在于：所述复合土壤调理剂中还包括作物秸杆。

5、  根据权利要求1至4任一项所述的一种复合土壤调理剂，其特征在于：所述作物秸杆为玉米秸杆、小麦秸杆、水稻秸杆、豆类秸杆或谷物秸杆。

6、  权利要求2所述的复合土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步制备秸杆半水解物，向300g秸杆中加入520ml40％浓度氢氧化钾，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，冷却后用85％磷酸调至pH6.5；或向250g秸杆加入280ml质量百分比浓度为85％磷酸，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，等冷却后用40％浓度KOH调至pH6.5，烘干得到秸杆半水解物；
第二步将第一步所得到的秸杆半水解物与聚丙烯酰胺以0.35-0.6：1的比例混合，制成复合土壤调理剂。

7、  权利要求3所述的复合土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步制备秸杆半水解物，向300g秸杆中加入520ml40％浓度氢氧化钾，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，冷却后用85％磷酸调至pH6.5；或向250g秸杆加入280ml质量百分比浓度为85％磷酸，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，等冷却后用40％浓度KOH调至pH6.5，烘干得到秸杆半水解物；
第二步将第一步所得到的秸杆半水解物与VA菌根、聚丙烯酰胺以0.35-0.6：10：1的比例混合，制成复合土壤调理剂。

一种复合土壤调理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种土壤调理剂及其施用方法，特别涉及一种用于改良砂土的复合土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
我国耕种土壤中，砂土占了很大的面积，由于砂土自身土壤理化结构的原因，使得砂土保水、保肥性能很差，大部分的砂土地都属于低产土地。改善砂土的土壤理化结构，提高砂土的肥力，是提升砂土地的生产水平的有效方法。目前对砂土地的耕种，一是加大对土地的肥料施用量，以满足作物需要；二是采用传统的秸杆还田的方法以增加土壤中有机质含量，以改善土壤理化结构、提高土壤肥力。但这种方法效果并不明显，向砂质土壤中施放大量肥料，会加大肥料的渗漏，不但增加了生产成本，还对环境造成严重污染；另外，因为砂土理化结构很差，土壤水、气调节不理想，因此土壤中微生物活动能力低，秸杆施入土壤后并不能及时腐解为土壤有机质。也有资料显示使用聚丙烯酰胺(以下简称PAM)等共聚新型功能高分子材料来改善土壤结构，但单纯使用PAM并不能提高土壤养分等肥力提标，另外，只依靠高分子材料改善土壤结构不但成本高，而且不能彻底解决砂土改良的问题。
发明内容
为了克服上述现有砂土改良方法中的不足，本发明提供了一种既能有效改善砂土的理化结构，增加砂土中土壤团粒结构含量，又能提高土壤肥力，保证作物养分需求的绿色环保的复合土壤调理剂。
本发明同时还提供了这种复合土壤调理剂的制备方法和施用方法。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
提供一种复合土壤调理剂，包括聚丙烯酰胺，还包括作物秸杆水解物。
所述作物秸杆水解物为作物秸杆经氢氧化钾或磷酸水解后，再将PH调节为6-7的作物秸杆水解物。
所述复合土壤调理剂中还包括VA菌根。
所述复合土壤调理剂中还包括作物秸杆：玉米秸杆、小麦秸杆、水稻秸杆、豆类秸杆或谷物秸杆等。
所述的复合土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
第一步制备秸杆半水解物，向300g秸杆中加入520ml 40％浓度氢氧化钾，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，冷却后用85％磷酸调至pH6.5；或向250g秸杆加入280ml质量百分比浓度为85％磷酸，匀速加热至180℃，恒温反应120分钟后停止加热，等冷却后用40％浓度KOH调至pH6.5，烘干得到秸杆半水解物；
第二步将第一步所得到的秸杆半水解物与聚丙烯酰胺以0.35-0.6：1的比例混合，制成复合土壤调理剂。
也可以将第一步所得到的秸杆半水解物与VA菌根、聚丙烯酰胺以0.35-0.6：10：1的比例混合，制成复合土壤调理剂。
与现有技术中的砂土改良剂或改良方法相比，本发明采用上述技术方案的有益效果在于：
1、土壤的团粒结构具有泡水不散的水稳性特点，有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、温度、空气和营养物质之间的关系，协调保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件，无结构或结构不良的土壤，土体主要是大空隙，保水性差，漏水漏肥，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥力差，不利于种子发芽和植物根系生长。土壤质地和结构与土壤的水分、空气和温度状况有密切的关系。本发明能有效改良砂土的土壤理化结构，尤其是提高砂土中土壤团粒结构的含量。这是因为第一，本发明所述的PAM本身就可以作为土壤改良剂来改良土壤理化结构，增加土壤中的团粒结构；第二，本发明所述的秸杆水解物能有效增加土壤机质的含量，也具有改善土壤结构作用。
2、本发明可有效提高砂土地的土壤肥力，提升土地生产能力。这是因为，如上所述，土壤结构改善，土壤的保水保肥能力增强，土壤水、肥、气、热的调节能力增强，肥力自然得到提高；其次，秸杆水解物本身就含有大量的有效养分，而且这种养分不是以单纯的化学肥料的粒子状态存在，不易流失，增强了土壤的保肥性能和肥料的利用率利用；再次，VA菌根和秸杆的使用，增强了土壤中微生物含量及其活动能力，有利于土壤有机质的形成和增加，不但能有效改善土壤结构，而且提高了土壤肥力。
3、本发明提高了砂土的保水保肥性能，防止了肥料的渗漏和流失，不但提高了肥料等养分的利用率，也有利于环境的保护。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明。以下各实施例仅仅是用于说明而不是限制本发明。
本发明所述的复合土壤调理剂的制备，该土壤调理剂中的PAM，是已知的可以在市场上购买到的成熟产品；VA菌根也是目前广泛使用的土壤菌根，通过现有技术都可以方便的得到；作物秸杆可以是各种容易得到的任何大田作物秸杆，优选玉米秸杆、小麦秸杆、豆类秸杆、水稻秸杆等大田作物秸杆；作物秸杆的水解物是本发明的关键点，也是本发明的最关键的组份，作物秸杆水解物可以用如下方法的制备而成：
秸杆水解物在本发明中可以用为两种方法制备而成，一种是用氢氧化钾(以下简称KOH)水解作物秸杆的碱解法制备；一种是用磷酸水解作物秸杆的酸解法制备。
一、用质量百分比浓度为40％左右的KOH溶液水解作物秸杆，得到作物秸杆碱性水解物(以下简称SK)。
第一步，材料及配比的准备
准备300g左右的玉米秸杆，并充分粉碎，520ml左右的浓度为40％KOH，少量的水和适量的磷酸；
第二步，制备过程
将520ml左右的浓度为40％KOH均匀地喷洒在300g左右的已经充分粉碎的玉米秸杆上，搅拌均匀，然后缓慢匀速加热同时不停搅拌，使温度升至180℃，恒温反应120min，使秸杆水解完全成糖浆状，停止加热，等冷却后用85％磷酸调至pH6.5左右。
具体地，优选制备过程可依照如下模式操作，玉米秸杆300g+450ml KOH喷少量的水搅拌均匀，呈现棕黄色，自然反应10分钟后呈现暗棕色，然后加热至40℃，不断搅拌10分钟后，升温至60℃，此时颜色无明显变化，反应20分钟后继续升温至100℃，此时固体量变少，开始发烟，20分钟后升温度至140℃，糊状增多，10分钟后开始产生一点液体，颜色为黑褐色，继续反应30分钟，感官无明显变化，再加10mlKOH，液体量增多，10分钟后，无明显变化，加10ml KOH搅拌，液体量继续增多，再加10ml KOH搅拌。最后使秸杆完全水解成糖浆状。待冷却到室温再用磷酸调解酸度，至PH6.5左右，烘干保存。
该秸杆水解物为糊状物，其风干物养分含量为全P：8.29％，全K：18％。
二、用质量百分比浓度为85％左右的磷酸溶液水解作物秸杆，得到作物秸杆酸性水解物(以下简称SP)。
第一步，材料及配比的准备
准备250g左右的玉米秸杆，并充分粉碎，280ml左右的浓度为85％磷酸，少量的水和适量的40％浓度的KOH；
第二步，制备过程
将280ml左右的浓度为85％磷酸均匀地喷洒在250g左右的已经充分粉碎的玉米秸杆上，搅拌均匀，然后缓慢匀速加热同时不停搅拌，使温度升至180℃，恒温反应120min，使秸杆水解完全成糖浆状，停止加热，等冷却后用40％浓度的KOH调至pH6.5左右。
具体地，优选制备过程可依照如下模式操作，秸杆250g+250ml磷酸并喷少量蒸馏水搅拌均匀，呈现棕黑色，自然反应10分钟后呈现黑棕色，再加热至140℃，不断搅拌20分钟后，黑色增多、有大量白烟生成，颜色变成墨黑色，继续升温至180℃，30分钟后几乎90％为糊状，再喷少量的水，保持微沸30分钟后，液体大量出现，再加10ml磷酸并搅拌，液体量增多，10分钟后，无明显变化，再加10ml磷酸并搅拌，液体量约90％，20分钟后，无明显变化，继续加10ml磷酸并搅拌至秸杆水解完全成糖浆状。用40％的KOH调解酸度，至PH6.5左右，烘干保存。
该秸杆水解也为糊状，其风干物养分含量为全P：14.3％，全K：16％。
PAM的使用方法，一是将PAM直接和制备的上述秸杆水解物依照一定的比例混合，比例一般为PAM：SP＝1：0.2-0.5；PAM：SK＝1：0.3-0.7；VA菌根的使用比例为PAM：SP：VA菌根＝1：0.2-0.5：7-25；PAM：SK：VA菌根＝1：0.3-0.7：7-25。
二是将PAM溶解在水里，制成水溶液使用，在制备时，最好在使用前一天制备，制备中要不断搅拌使PAM均匀的溶解在水中，提前一天的作用是可以让没有溶解的PAM充分溶解在水中，PAM水溶液的浓度以质量百分比浓度0.5％为宜。所用水为清洁用水，选用自来水，水温最适为45℃左右。
PAM是高分子聚合物，本发明中最好选用分子量为百万级的PAM，选择3000000的使用效果更佳。
以下为本发明复合土壤调理剂的实施例：
实施例一：PAM+SK。
实施例二：PAM+SP。
实施例三：PAM+SK+VA菌根。
实施例四：PAM+SP+VA菌根。
实施例五：PAM+SK+VA菌根+玉米秸杆。
实施例六：PAM+SP+VA菌根+玉米秸杆。
下面为上述六个实例的土壤复合调理剂的盆栽试验及试验结果：
1、试验目的：以无机肥料、有机肥料及其他有机物质为对比，比较该发明的复合土壤调理剂改善土壤结构，提高土壤养分，保持土壤养分等方面的效果。
2、试验材料：
试验土壤采自河北省宁晋县四芝兰镇韩家庄低肥力砂土地块，试验前土样风干，过2mm筛，剔除植物根系及小石子等杂物。
玉米品种：浚单20号。
供试材料：PAM，SP，SK，VA菌根，玉米秸秆，尿素，磷酸二氢钙，硫酸钾。
3、试验设计：如表1所示，本试验设一个肥料水平，10个处理，分别为CK、PAM、化肥、SP+PAM、SK+PAM、玉米、SK+VA+PAM、SP+VA+PAM、SK+玉米+VA+PAM、SP+玉米+VA+PAM，三次重复。用SP、SK两种肥料分别与其他改良土壤结构的无机肥料配比组合。每盆沙土重1500g，平均每盆含肥料量全N：0.15g/kg，全P：0.05g/kg，全K：0.1g/kg，每盆栽种3颗玉米，50天后采样(土壤、植株)测定。
表1 盆栽试验各处理设计