CN114436716A

CN114436716A - 一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法

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Publication number: CN114436716A
Application number: CN202210172528.1A
Authority: CN
Inventors: 蔡树美; 诸海焘; 白娜玲; 徐四新; 张翰林
Original assignee: Shanghai Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Shanghai Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2022-02-24
Publication date: 2022-05-06

Abstract

本发明公开了一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，所述设施荒漠盐碱地改良剂包括如下组分及重量份：尿素20~50份，硫酸铵10~80份，黄腐酸钾5~20份，聚谷氨酸1~10份，聚丙烯酸钾1~10份，混合发酵基质300~500份。本发明中公开的设施荒漠盐碱地改良剂生产成本低，制备方法简单，通过添加了聚谷氨酸和聚丙烯酸钾作为改良剂原料，具有保水保肥特征，可以在作物全生育期内提高作物的抗盐碱性和抗旱性，具有改良土壤荒漠化和盐碱化的作用，可以有效增加土壤团粒结构，降低土壤容重，改善盐碱土壤微生物菌群的作用，可以实现农业废弃物就地资源化利用，延长秸秆和畜禽粪便产业链，并且可以显著改善设施荒漠盐碱地土壤理化性状，提升设施蔬菜产量和品质。

Description

一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业肥料技术领域，具体为一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法。

背景技术

当前，土壤荒漠化和盐碱化已经成为全球性问题，全球盐碱地面积达到了9.55×10⁹ hm²。荒漠化和盐碱化的发生，造成土壤理化性质及土壤生物特性恶化、农作物减质减产、农业歉收和能源紧张。随着国民经济的发展和科学技术的进步，添加土壤改良剂成为缓解土壤荒漠化和盐碱化的有效措施之一。现有土壤改良剂包括石灰类、矿物和工业副产品、有机物料和生物质炭等。提升土壤改良剂制备技术，推进新型高效荒漠盐碱地改良剂的推广应用，可以促进工、农业废弃物的资源化利用，同时，对于农业生产、生态保护、资源节约等方面均具有多重效益。

以农业废弃物为原料制备土壤改良剂，既有利于畜禽粪便、秸秆等废弃物的资源化利用，又有利于提高荒漠盐碱地的经济效益和生态效益。现有利用农业废弃物生产的土壤改良剂产品，存在原料成分单一、长期使用易过度调节，甚至造成二次污染等问题。本发明将富含纤维素、粗蛋白的棉杆、羊粪等农业废弃物与尿素、硫酸铵、黄腐酸钾等肥源物质配合起来，再复配聚谷氨酸及聚丙烯酸钾等保水保肥材料，可以快速改良荒漠盐碱地土壤质量，提高作物的抗盐碱性和抗旱性，实现荒漠盐碱地当年改良、当年高产。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，具备满足多功能化、高效化和简便化需求等优点，解决了上述背景技术中所提到的问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种设施荒漠盐碱地改良剂，包括以下重量份数配比的原料：尿素10~30份，硫酸铵10~20份，黄腐酸钾5~10份，聚谷氨酸1~10份，聚丙烯酸钾1~10份，混合发酵基质300~500份。

优选的，所述混合发酵基质，包括以下组分：棉杆、羊粪、椰糠、草炭、沙土中的一种或多种。

优选的，所述尿素的CAS 号为57-13-6；所述硫酸铵的CAS 号为7783-20-2；所述黄腐酸钾的CAS 号为590-29-4；所述聚谷氨酸的CAS 号为25513-46-6；所述聚丙烯酸钾的CAS号为25608-12-2。

优选的，所述尿素、硫酸铵、黄腐酸钾、聚谷氨酸和聚丙烯酸钾均为工业一等品。

所述尿素用于调节改良剂C/N比；

所述硫酸铵和黄腐酸钾均为生理酸性肥料，用于维持改良剂pH和养分平衡；

所述聚谷氨酸和聚丙烯酸钾为高吸水高分子聚合物，用于活化改良剂结构组分，提高其保水保肥性能。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，包括以下步骤：

为按照所述肥料的各组分及其重量份数，将肥料的所有组分进行混合、搅拌均匀后获得；

1）将棉杆（粉碎至1~2cm）、羊粪、椰糠、草炭、沙土中的一种或多种按比例混合均匀，混合物含水量控制在40%以下；

2）在混合物上喷洒枯草芽孢杆菌发酵菌剂稀释液并搅拌均匀后，置于25~30℃设施大棚内发酵72小时以上；

3）将尿素、硫酸铵、黄腐酸钾、聚谷氨酸、聚丙烯酸钾和混合发酵基质按比例均匀混合，置于25~30℃设施大棚内持续堆沤25~45天即成。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，通过添加了聚谷氨酸和聚丙烯酸钾作为改良剂原料，具有保水保肥特征，可以在作物全生育期内提高作物的抗盐碱性和抗旱性。

2、该设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，具有改良土壤荒漠化和盐碱化的作用，可以有效增加土壤团粒结构，降低土壤容重，改善盐碱土壤微生物菌群的作用。

3、该设施荒漠盐碱地改良剂，具有促进作物根系生长发育、抑制有害菌群、减轻盐碱逆境损害、提高设施作物产量和品质等特性。

4、该设施荒漠盐碱地改良剂及其制备方法，可以实现农业废弃物就地资源化利用，延长秸秆和畜禽粪便产业链。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

设施荒漠盐碱地改良剂的制备：

按重量份计，定量称取尿素50kg、硫酸铵30kg、黄腐酸钾20kg、聚谷氨酸5kg、聚丙烯酸钾5kg、棉杆350kg、羊粪250kg、椰糠50kg、草炭40 kg和沙土200 kg。

按如上比例称取后，棉杆350kg，羊粪250kg，椰糠50kg，草炭40 kg和沙土200 kg，置于设施大棚中充分混匀后发酵72小时，然后再加入尿素50kg，硫酸铵30kg，黄腐酸钾20kg，聚谷氨酸5kg，聚丙烯酸钾5kg，充分搅拌均匀后持续堆沤35天，即为设施荒漠盐碱地改良剂。将制备获得改良剂施于土壤表面，施加用量为 100kg/亩。

按如上方法制备的设施荒漠盐碱地改良剂，其中含大量营养元素（N+P₂O₅+K₂O）约为12%，有机质约为18%，pH为6.2，EC值为1.2mS/cm。

实施效果

在新疆和田地区荒漠盐碱土壤上，每亩施用100kg，施用1季后，0~15cm土层pH值下降0.4，土壤有机质含量提高4.6%，大团聚体含量提高1.5%，土壤容重降低3.2%，土壤溶液中钙离子含量减少125%，土壤碱化度降低17%。

实施例二：

选用实施例1中制备的设施荒漠盐碱地改良剂不同用量在同等条件下，与不加改良剂常规生产进行对比实验。

1、实验过程：

发明人在新疆和田荒漠盐碱地区设施大棚内进行番茄种植试验。试验设置三个处理，选取三个设施大棚，每个大棚面积1000m²。大棚编号A，B，CK。A组仅使用本发明实施例1制备的设施荒漠盐碱地改良剂；B组使用市售普通盐碱土壤改良剂（B）；CK组为不施改良剂对照组。其中，A、B组改良剂均在番茄幼苗移栽前15天一次性均匀施入土表。各处理组按常规生产进行水肥管理，在种植和生长期间日常管理保持一致。番茄生育期内，对各处理组番茄生长性状和产量进行观测分析。

2、试验结果

如表1所示，施用不同改良剂后（A、B），番茄的株高、茎粗、茎叶干重、单株果实总重均优于不加改良剂常规处理（CK），番茄增产分别达到14.93%和10.33%。与普通市售盐碱土壤改良剂（B）相比，本发明自制设施荒漠盐碱地专用改良剂（A），番茄产量增加4.17%。

不同改良剂处理对番茄果实营养品质的影响见表 3。与不施改良剂对照相比，施用A、B两种配方改良剂后，番茄的Vc、可溶性糖、可溶性蛋白质等营养物质含量均有所增高，其中，可溶性糖含量较对照处理分别高出14.48%和4.18%，并且施用本发明设施荒漠盐碱地改良剂A番茄中的硝酸盐含量大幅降低。这表示施用本发明设施荒漠盐碱地改良剂对提高番茄抗逆性的效果更佳，能使番茄的碳氮代谢稳定在较高的水平，减少果实内硝酸盐的积累，为碳水化合物积累及品质提高提供有力的保证。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

实施例三：

更换实施例一中的改良剂调配方案，包括以下重量份数配比的原料：尿素250-400份，硝酸铵10-80份，磷酸二氢钾100-300份，硝酸钾200-400份，EDTA 螯合剂30-120份，聚丙烯酰胺5-30份，盐碱改良剂15-70份。

2．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：尿素250-400份，硝酸铵10-80份，磷酸二氢钾100-300份，硝酸钾200-400份，EDTA 螯合剂30-120份，聚丙烯酰胺5-30份，盐碱改良剂15-70份。

3．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：尿素250-400份，硝酸铵10-80份，磷酸二氢钾100-300份，硝酸钾200-400份，EDTA 螯合剂30-120份，聚丙烯酰胺5-30份，盐碱改良剂15-70份。

4．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：尿素250-400份，硝酸铵10-80份，磷酸二氢钾100-300份，硝酸钾200-400份，EDTA 螯合剂30-120份，聚丙烯酰胺5-30份，盐碱改良剂15-70份。

5．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：尿素250-400份，硝酸铵10-80份，磷酸二氢钾100-300份，硝酸钾200-400份，EDTA 螯合剂30-120份，聚丙烯酰胺5-30份，盐碱改良剂15-70份。

6．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，所述EDTA 螯合剂，按重量份计，包括以下组分：EDTA 螯合锌 10-40份；EDTA 螯合铁 10-40份；EDTA 螯合锰 10-40 份。

7．根据权利要求6所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，所述EDTA 螯合锌为乙二胺四乙酸锌钠盐；所述EDTA 螯合铁为乙二胺四乙酸铁钠盐；所述EDTA 螯合锰为乙二胺四乙酸锰钠盐。

8．根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，所述盐碱改良剂，按重量份计，包括以下组分：硼酸10-40份；过硫酸氢钾复合盐5-30 份，所述尿素的CAS 号为57-13-6；所述硝酸铵的CAS 号为6484-52-2；所述磷酸二氢钾的CAS 号为7778-77-0；所述硝酸钾的CAS 号为7757-79-1；所述聚丙烯酰胺（PAM）的CAS 号为9003-05-8，所述尿素、硝酸铵、磷酸二氢钾、硝酸钾和聚丙烯酰胺（PAM）均为工业一等品，所述聚丙烯酰胺为常规使用的聚丙烯酰胺，起保水作用，所述硼酸的CAS 号为10043-35-3；所述过硫酸氢钾复合盐（PMPS）的CAS 号为70693-62-8，所述硼酸和过硫酸氢钾复合盐均为工业一等品，所述过硫酸氢钾复合盐（PMPS）又称为过一硫酸氢钾复合盐，由过硫酸氢钾（KHSO5）、硫酸氢钾（KHSO4）和硫酸钾（K2SO4）组成，所述过硫酸氢钾复合盐，按重量百分比计，由过硫酸氢钾（KHSO5）50-60%、硫酸氢钾（KHSO4）20-30%、硫酸钾（K2SO4）10-20%组成，所述用于盐碱土壤改良的功能性水溶肥料中含大量营养元素，其中，所述尿素含N 46%；所述硝酸铵含N35%；所述磷酸二氢钾含P2O5 52%，含K2O 34%；所述硝酸钾含N 13%，含K2O46%；所述聚丙烯酰胺含PAM 100%；所述盐碱改良剂含H3BO3 70%，含PMPS 30%；所述EDTA 螯合锌含Zn 12%，所述EDTA 螯合铁EDTA含Fe 12%，所述EDTA 螯合锰含Mn12%。

9．根据权利要求6所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，所述EDTA 螯合锌为乙二胺四乙酸锌钠盐。所述乙二胺四乙酸锌钠盐的CAS 号为14025-21-9，所述EDTA 螯合锌由可溶性锌盐与乙二胺四乙酸（EDTA）络合反应制得，所述可溶性锌盐为溶于水的锌盐，例如氯化锌、硝酸锌等，所述EDTA 螯合铁为乙二胺四乙酸铁钠盐。所述乙二胺四乙酸铁钠盐的CAS 号为15708-41-5，所述EDTA 螯合铁由可溶性铁盐与乙二胺四乙酸（EDTA）络合反应制得，所述可溶性铁盐为溶于水的铁盐，例如氯化铁、硝酸铁等，所述EDTA螯合锰为乙二胺四乙酸锰钠盐，所述乙二胺四乙酸锰钠盐的CAS 号为15375-84-5。所述EDTA 螯合锰由可溶性锰盐与乙二胺四乙酸（EDTA）络合反应制得，所述可溶性锰盐为溶于水的锰盐，例如氯化锰、硝酸锰等。

10．一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂的制备方法，其特征在于，为按照所述肥料的各组分及其重量份数，将肥料的所有组分进行混合、搅拌均匀后获得；

1）所述将肥料的所有组分进行混合时，先将EDTA 螯合剂、聚丙烯酰胺、盐碱改良剂进行混合均匀，再加入尿素、硝酸铵、磷酸二氢钾、硝酸钾进行搅拌均匀后获得，混合后溶液泵入混合沉淀罐，并对混合沉淀罐内的溶液进行升温处理，使其温度保持在38摄氏度-40摄氏度，利用有机酸将混合沉淀罐内溶液的PH值进行调整；

2）任一所述制备方法制备获得肥料溶于水后，通过滴灌方式施加入土壤；

3）所述水为滴灌用水；所述水的用量为每1kg肥料中加入600-800L水；所述溶于水后肥料的施加用量为 1-3kg/亩/次；所述溶于水后肥料的施加次数为每隔7-10天施用1次；

实施例三有益效果是：

1、该用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂及其制备方法，通过添加了PAM和PMPS作为新肥料原料，具有速溶和缓释特征，可以提高水肥利用效率，把离子态的速效养分缓存在土壤当中，随着作物的吸收再次释放。

2、该用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂及其制备方法，具有改良土壤次生盐渍化的作用，可以降低土壤碱性，有效增加土壤团粒结构，提高土壤的保土保水保肥性能，降低土壤容重，改变盐碱土壤板结结构，起到防止土壤盐碱化的作用。

3、该用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂及其制备方法，具有促进作物根系生长发育、抑制有害菌群、减轻重茬危害、提高农产品产量和改善农产品品质等特性。

4、该用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂及其制备方法，应用于设施农业，结合配套滴灌水肥一体化技术，可以达到省水省肥省工的效用。

本发明的有益效果是：

通过添加了聚谷氨酸和聚丙烯酸钾作为改良剂原料，具有保水保肥特征，可以在作物全生育期内提高作物的抗盐碱性和抗旱，可以有效增加土壤团粒结构，降低土壤容重，改善盐碱土壤微生物菌群的作用，具有促进作物根系生长发育、抑制有害菌群、减轻盐碱逆境损害、提高设施作物产量和品质等特性，可以实现农业废弃物就地资源化利用，延长秸秆和畜禽粪便产业链。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种设施荒漠盐碱地改良剂，其特征在于，包所述改良剂包括如下重量份的组分：

尿素10~30份

硫酸铵10~20份

黄腐酸钾5~10份

聚谷氨酸1~10份

聚丙烯酸钾1~10份

混合发酵基质300~500份。

2.根据权利要求1所述的一种设施荒漠盐碱地改良剂，其特征在于，所述混合发酵基质原料选自棉杆、羊粪、椰糠、草炭、沙土中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种设施荒漠盐碱地改良剂，其特征在于，所述混合发酵基质在用于设施荒漠盐碱地改良剂的原料组分前经过预处理，预处理为在棉杆、羊粪、椰糠、草炭中的一种或多种按比例混合均匀后加入枯草芽孢杆菌进行高温堆肥发酵处理；

高温堆肥发酵采用好氧堆肥膜控制系统包括现场传感器、主控制器、上位机软件管理平台三部分；现场传感器包括温度传感器、含氧量传感器（特殊工艺不需要含氧量传感器），通过有线方式连接到主控制器；现场传感器能够达到IP65以上的密封标准；

堆肥现场安装控制柜作为主控制器，采集控制各个堆肥槽内的温度、含氧量，控制堆肥槽的各台风机启停、运转；

主控制器采用模块化结构，主要包含：PLC、电源模块，通讯模块，输入输出模块、接触器和继电器并根据实际情况进行人工操作调节；

根据权利要求1所述的一种设施荒漠盐碱地改良剂，其特征在于，所述改良剂是通过以下步骤得到：

（1）将棉杆（粉碎至1~2cm）、羊粪、椰糠、草炭、沙土中的一种或多种按比例混合均匀，混合物含水量控制在40%以下；

（2）在混合物上喷洒枯草芽孢杆菌发酵菌剂稀释液并搅拌均匀后，置于25~30℃设施大棚内发酵72小时以上；

（3）将尿素、硫酸铵、黄腐酸钾、聚谷氨酸、聚丙烯酸钾和混合发酵基质按比例均匀混合，置于25~30℃设施大棚内持续堆沤25~45天即成。

4.根据权利要求1所述的一种设施荒漠盐碱地改良剂，其特征在于，所述尿素的CAS 号为57-13-6；所述硫酸铵的CAS 号为7783-20-2；所述黄腐酸钾的CAS 号为590-29-4；所述聚谷氨酸的CAS 号为25513-46-6；所述聚丙烯酸钾的CAS 号为25608-12-2。

5.根据权利要求1所述的一种用于设施荒漠盐碱地的土壤改良剂，其特征在于，所述尿素、硫酸铵、黄腐酸钾、聚谷氨酸和聚丙烯酸钾均为工业一等品。

6.所述尿素用于调节改良剂C/N比；所述硫酸铵和黄腐酸钾均为生理酸性肥料，用于维持改良剂pH和养分平衡；所述聚谷氨酸和聚丙烯酸钾为高吸水高分子聚合物，用于活化改良剂结构组分，提高其保水保肥性能。