專利名稱：土壤結(jié)構(gòu)改良劑和水活化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括土壤容許的電解質(zhì)和糖的土壤結(jié)構(gòu)改良劑和水分活化劑。
作為對比，肥料中只含有為平衡土壤中虧缺的礦物質(zhì)、氮和磷的那些營養(yǎng)。不過施肥并不能正面影響土壤結(jié)構(gòu)，甚至?xí)鹜寥缾夯?。特別是會導(dǎo)致微生物減少，并且，施肥會引入較高級生物體。眾所周知，過量施肥的負(fù)面影響還有在地下水中積累有害物質(zhì)，如硝酸鹽。
為此，使用土壤結(jié)構(gòu)改良劑提供一措施保持和增加土壤的肥力而沒有傳統(tǒng)施肥與土壤處理的缺陷。尤其是土壤結(jié)構(gòu)改良劑能活化土壤中微生物。由于被活化的微生物主要只在一定位置上結(jié)合空氣中的氮，并把它轉(zhuǎn)變成對植物有效的氮化物，所以，被活化的微生物能促進(jìn)植物的氮循環(huán)。這些植物中只有羽扇豆屬植物能直接進(jìn)行固氮。
土壤是指地殼頂層，在該頂層產(chǎn)生基本上有助于發(fā)育成土壤的分解過程?；瘜W(xué)術(shù)語分解的特點(diǎn)包括水分高速移動、離子和有機(jī)物參與以及pH值變化。植物根系以及典型的低等土壤植物群如細(xì)菌、藻類和霉菌，特別有助于生物化學(xué)分解。
在土壤內(nèi)生物學(xué)平衡的頂層中，大多數(shù)腐殖質(zhì)層富含有機(jī)物質(zhì)和土壤生物，并且形成營養(yǎng)植物最重要的土壤部分。腐殖質(zhì)一般是指土壤中所有死亡的動植物物質(zhì)。腐殖質(zhì)的發(fā)育中有地面動物和微生物參與。
土壤中的PH值同樣起重要作用。在生物學(xué)平衡中，土壤中植物根系呼吸產(chǎn)生平衡掉H+離子是大量的碳酸鹽和土壤堿基；這提供緩沖作用，并且引起土壤中的堿化或中和反應(yīng)。大量的栽培植物要求這種土壤。酸雨供給的附加H+離子加速了溶解碳酸鹽的分解，并沖走了營養(yǎng)。因此，酸雨的作用被證實(shí)是破壞生態(tài)平衡，結(jié)果會產(chǎn)生水和土壤的酸化，降低緩沖能力。
重金屬鹽的積累會對植物產(chǎn)生毒害作用。已知通過改變pH值會改變重金屬對植物的有效性。特別野生蘑菇會吸收大量有害重金屬如鎘。一般來說，這會產(chǎn)生所謂的重金屬離子遷移。隨后，這種被遷移的重金屬離子很容易出現(xiàn)在地下水中。
舉例來說，牛糞、綠肥、石灰、腐殖質(zhì)、泥炭末、木質(zhì)演生物、藻酸鹽、果膠、硫酸鐵、多硫化鈣、鋸屑或硅酸鹽就廣義來說都能用作土壤結(jié)構(gòu)改良劑。但這些土壤結(jié)構(gòu)改良劑的缺陷是效果短暫且是單方面的。它們不能用于抵消土壤酸度和毒性作用，或者不能促進(jìn)自然腐殖質(zhì)的發(fā)育。此外，有些國家是禁止使用鋸屑的。牛糞經(jīng)常過度大量使用會導(dǎo)致土壤施肥過多。在任何情況下，都會臨時恢復(fù)土壤生態(tài)平衡。
雖然側(cè)重于更多的使用合成物質(zhì)，但因環(huán)保原因，人們反對使用合成物質(zhì)。
沙漠土壤常因水分供應(yīng)不足而缺乏植物生長必要的腐殖質(zhì)。而且，澆水產(chǎn)生的結(jié)果是灌溉蒸發(fā)或滲漏太快。用堿水灌溉的缺點(diǎn)是使沙漠土壤過度鹽化。
過度澆水同樣會導(dǎo)致沙漠土壤的鹽化，因?yàn)辂}分通過植物根系的滲透從較深土層進(jìn)入上部土層。
DE 3744569 C1公開了一種土壤結(jié)構(gòu)改良劑，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑中所含土壤兼容的電解質(zhì)與可轉(zhuǎn)化糖分的比率為20∶1至1∶10。優(yōu)選把醋酸鈉用作電解質(zhì)。轉(zhuǎn)化糖優(yōu)選使用轉(zhuǎn)化度為55％至75％的被轉(zhuǎn)化蔗糖，特別優(yōu)選的轉(zhuǎn)化度為60％～70％。根據(jù)該發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑在水溶液中的含量約為重量的0.01％～1.0％，特別是重量的0.1％的電解質(zhì)與轉(zhuǎn)化糖的混合物。
這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑會改良土壤，以便改善植物對營養(yǎng)的吸收，從而增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。但其缺陷是在土壤中只能保存少量的養(yǎng)分和水分，所以，重復(fù)灌溉會相對快地沖走被引入的物質(zhì)。
DE 3332222 A1公開了生產(chǎn)土壤疫苗的方法以及利用該方法生產(chǎn)的土壤疫苗。用作這種土壤疫苗的水溶液含有重量為60％的氫氧化鈉溶液、重量為30％的醋酸和重量為10％的丙三醇。這種土壤疫苗優(yōu)選混合物是使用重量為50％的氫氧化鈉溶液、25％的醋酸和85％的丙三醇。這種土壤疫苗另一優(yōu)選混合物是使用重量為30％的氫氧化鈉溶液、5％的醋酸和50％的丙三醇。
這種土壤疫苗用于中和酸化土壤，有效地促進(jìn)植物和微生物的生長。
為解決土壤結(jié)構(gòu)改良劑存在的問題，本發(fā)明提供了一種土壤結(jié)構(gòu)改良劑，具有土壤容許的電解質(zhì)和糖，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑是由一種第一種水溶液和一種第二種水溶液構(gòu)成的一種混合物；第一種水溶液是在穩(wěn)定攪拌下形成的包括氫氧化鈉、醋酸和1，2，3-丙三醇；第二種水溶液是在穩(wěn)定攪拌下形成的包括蔗糖、醋酸和酒石酸氫鉀。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中所述第一種水溶液與第二種水溶液之間的混合比大約為1∶10至1∶50，在溶液被混合時，溫度不能超過80℃。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中在溶液混合時，將空氣、純二氧化碳和/或純氧氣引入混合物中。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中形成第一種水溶液的溫度保持在40℃～70℃，而形成第二種水溶液的溫度保持在90℃～120℃。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中在這種混合物中還含有在穩(wěn)定攪拌下的磷酸、硝酸鉀和十水化磷酸四鈉的一種水溶液以及至少一種鹽，該鹽選自包括水溶性鋅、鎂、銅、鐵和錳鹽的類組。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中這種含水的土壤結(jié)構(gòu)改良劑是一種濃縮的溶液，使用的水稀釋比例約為1∶100至1∶10000。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與至少一種產(chǎn)業(yè)肥料和/或至少一種商業(yè)肥料一起使用，所述的產(chǎn)業(yè)肥料優(yōu)選是糞、液體糞肥或堆肥。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與污泥一起使用。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與一種液體肥料一起使用，所述的液體肥料由生物量的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生，尤其是農(nóng)業(yè)廢料、液態(tài)肥、牛糞、可生物降解的家庭廢料或花園廢料。
根據(jù)本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其中這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與灰燼一起使用，這種灰燼優(yōu)選木灰。
本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑可用作水活化劑。
本發(fā)明所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑或水活化劑，其特征在于，產(chǎn)生所述溶液和所述稀釋液所用的水是磁化水。
與已知的土壤結(jié)構(gòu)改良劑相比，用這種混合物處理土壤導(dǎo)致促進(jìn)植物生長。雖然這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑的精確效果還不明確，但使用后幾天就會明顯發(fā)現(xiàn)在植物體上增加了使植物綠葉著色的葉綠素濃度。
令人驚奇的是能使發(fā)黃和患病的植株復(fù)綠和生機(jī)勃勃。因?yàn)檫@個原因，本發(fā)明的土壤結(jié)構(gòu)改良劑被指定為土壤活化劑。
這種土壤活化劑特別是直接影響土壤pH值，并能在短期內(nèi)重新建立土壤中的生物平衡。該土壤能吸附更多的養(yǎng)分和水分，并更長期保持。這還可以降低所謂的重金屬離子遷移的危害。
增加對養(yǎng)分和水分的吸附與保持，一方面直接影響著植物生長，因?yàn)橹参锷L需要的物質(zhì)在更長期內(nèi)是有效的，另一方面，直接影響植物生長，由于極大增加土壤中的動物和微生物，實(shí)際上活化了土壤，導(dǎo)致促進(jìn)腐殖質(zhì)發(fā)育。隨后，腐殖質(zhì)再次直接作為植物的良好營養(yǎng)基礎(chǔ)。
在沙特阿拉伯和阿聯(lián)酋沙漠區(qū)的田間試驗(yàn)表現(xiàn)出令人更驚奇的結(jié)果。用這種土壤活化劑處理沙漠土壤后進(jìn)行灌溉，雖然太陽輻射很強(qiáng)，但幾周后仍能保存有水。能減少灌溉用水，并能降低土壤鹽堿化速度。有效的保存水首先歸因于土壤活化劑總的吸水的設(shè)計(jì)體系。此外，正在發(fā)育著的微生物以及正在發(fā)育著的腐殖質(zhì)都具有有效的保存水作用。
各個水溶液的混合比例依賴于所要處理土壤的性質(zhì)，并能簡單地通過田間試驗(yàn)或土壤分析來確定。
兩種溶液之間的混合比例應(yīng)當(dāng)是能產(chǎn)生醋酸和醋酸鈉的有效緩沖體系，能有效地抵抗酸和堿。由于所形成弱酸或弱堿的分解平衡，本發(fā)明土壤活化劑中所含緩沖物質(zhì)的作用基于所形成弱酸或弱堿的H+或OH離子的交叉反應(yīng)。因此，能抵抗土壤的酸化。緩沖也阻止了重金屬離子部分作為微量元素被沖走。這些微量元素隨后通過根系被植物吸收。
第一種水溶液與第二種水溶液之混合比優(yōu)選是大約為1∶10至1∶50，在溶液被混合時，溫度不能超過80℃。
進(jìn)一步改進(jìn)的是，在這種溶液混合時，可將空氣、純二氧化碳和/或純氧氣引入混合物中。
結(jié)果在土壤活化劑中會含有被溶解的二氧化碳和/或被溶解的氧氣。被溶解的氧氣能活化土壤中的微生物。通過給混合物中導(dǎo)入二氧化碳或含有二氧化碳的空氣，能有益地建立碳酸鈉和碳酸氫的理想緩沖體系。同時，二氧化碳與混合物中所含有的氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)。
形成各溶液組分的混合比例同樣依賴于被處理土壤的性質(zhì)，并通過簡單田間試驗(yàn)或土壤分析來確定。形成第一種水溶液的溫度優(yōu)選保持在40℃～70℃，而形成第二種水溶液的溫度保持在90℃～120℃。
蔗糖用作養(yǎng)分，并且是土壤中動物和微生物的能量載體。蔗糖會有效地活化土壤中的動物和微生物，以形成腐殖質(zhì)。根據(jù)環(huán)境條件來估量起比例范圍。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是，提供了含有第三種水溶液以及至少一種鹽的混合物，第三種水溶液在穩(wěn)定攪拌磷酸、硝酸鉀和十水化磷酸四鈉而形成，該至少一種鹽可以選自含有水溶性鋅、鎂、銅、鐵、硒和錳鹽類。
這些物質(zhì)通常是按ppm范圍用量被加入的，并且形成對植物和土壤中微生物起重要作用的養(yǎng)分和微量元素。該活化劑加強(qiáng)了這類物質(zhì)的生物活性。
所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑優(yōu)選地作為一種濃縮的水溶液使用，其水的稀釋比例約為1∶100～1∶10000。
土壤結(jié)構(gòu)活化劑還可以與至少一種產(chǎn)業(yè)肥料和/或至少一種商業(yè)肥料一起使用，所述的產(chǎn)業(yè)肥料優(yōu)選是糞、液體糞肥或堆肥。
這就意味著可以輕易地使低養(yǎng)分含量的干燥土壤更活化，特別是使沙漠土壤更活化。已經(jīng)證明，本發(fā)明的土壤結(jié)構(gòu)活化劑能保持土壤中肥料的養(yǎng)分，并能提高植物吸收養(yǎng)分的有效性。通過給低腐殖質(zhì)量典型的沙漠土壤使用產(chǎn)業(yè)肥料，使其接受形成腐殖質(zhì)的基本物質(zhì)，如難分解的植物纖維。
在本發(fā)明的一個有益的實(shí)施例中，把土壤結(jié)構(gòu)活化劑與污泥一起使用。
污泥是廢水經(jīng)過物理、化學(xué)和生物處理產(chǎn)生的淤泥，所以，污泥的組分是由廢水的性質(zhì)和廢水處理方法決定的。污水通常含有淤泥的微量元素，如鐵、鋅、銅和錳，以及養(yǎng)分，如磷酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽。
由于含有營養(yǎng)成分的污泥通常被用作農(nóng)業(yè)中的有效肥料，但與一般使用的其它肥料一起使用并不能增加產(chǎn)量。已有結(jié)果表明，本發(fā)明的土壤活化劑與污泥一起使用的產(chǎn)量，至少相當(dāng)于單獨(dú)使用其它肥料農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。
可以理解，必須調(diào)查污泥中有害物質(zhì)的法律狀況?；谟泻ξ镔|(zhì)在土壤中的積累，盡管已懷疑把污泥用作肥料，但利用土壤活化劑，能把這些所謂的有害物質(zhì)如銅、錳或鋅，轉(zhuǎn)變成必需的、具有生物活性的微量元素，從而促進(jìn)植物生長。
同樣的進(jìn)一步改進(jìn)是，土壤活化劑可以與一種液體肥料一起使用，所述的液體肥料由生物量的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的，尤其是農(nóng)業(yè)廢料、液態(tài)肥、牛糞、可生物降解的家庭廢料或花園廢料。
這種方式產(chǎn)生的肥料包含所有能形成腐殖質(zhì)的物質(zhì)，這類物質(zhì)是已在生物量厭氧發(fā)酵之前作為原料存在的。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣能有效地被用作別處的氣體能量載體。通過把這種含有形成腐殖質(zhì)物質(zhì)的液體肥料與本發(fā)明的土壤結(jié)構(gòu)改良劑相結(jié)合，當(dāng)應(yīng)用于土壤，能改善土壤的保水性，促進(jìn)土壤中微生物的活化，因此也能使土壤松散。這種松散的作用使空氣從土壤表面更深地透入土層。
已證明這種土壤活化劑對液體肥料的pH值也有正面影響。
由于在液體肥料中具有形成腐殖質(zhì)的物質(zhì)，這種混合物更適用于提高沙漠土壤中土壤肥力。從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看，沙漠土壤中只有少量腐殖質(zhì)和少量水能轉(zhuǎn)變成肥沃土壤。同時，在土壤中富含植物生長需要的養(yǎng)分和微量元素。
本發(fā)明的另一進(jìn)一步改進(jìn)是，土壤活化劑可以與灰燼一起使用，優(yōu)選是與木灰一起使用。木灰中含有重要的養(yǎng)分和微量元素，如鉀、磷和鈣。
本發(fā)明還涉及把發(fā)明的土壤活化劑用作水活化劑。
這種水活化劑特別適用于水體中生物平衡的恢復(fù)，因此，導(dǎo)致水體有更多的變化。
通過使用本發(fā)明的水活化劑能促進(jìn)水生植物的生長，尤其是藻類和浮游生物的生長。
藻類是具有單細(xì)胞或細(xì)胞體系的低等植物。它們尤其用作養(yǎng)分，或者，由于其本身含的成分，它們被用作獲取具有多用途的藻朊酸鹽、藻朊酸和角叉菜的原料源。但是，藻類經(jīng)濟(jì)利用的先決條件是它們的栽培中局部供水是個問題。加入水活化劑能提高藻類產(chǎn)量。
浮游生物是指在海水或淡水中能自由游動的所有植物和動物生物體，它們大多數(shù)極微小，且沒有或只有極小程度的單個運(yùn)動。植物浮游生物是動物浮游生物的養(yǎng)分，動物浮游生物本身又成為魚和其它水生動物的養(yǎng)分源。魚又成為人類營養(yǎng)源。在這種體系中，水活化劑能極大促進(jìn)浮游生物的增加，因此，能增加魚的儲備。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例是，生產(chǎn)本發(fā)明土壤活化劑和水活化劑的溶液和稀釋液所用的水是磁化水。
磁化的而由此活化的水對于植物和動物的生命具有特別的意義。
眾所周知這種情況下的水性質(zhì)，由于水分子具有偶極性，水分間會產(chǎn)生所謂簇狀構(gòu)造，這對人、動物和植物具有正面的活化效果。但由于水中含有雜質(zhì)，使水中這種自然簇狀構(gòu)造變化，以至抵消這種正面作用。磁化水對這種簇狀構(gòu)造不會產(chǎn)生負(fù)面變化。這種認(rèn)識目前只是科研得出的，但還是被充分地解釋，本發(fā)明中利用了這種認(rèn)識。由于生產(chǎn)本發(fā)明的溶液，混合物和具有活化水的稀釋液，用這種制劑和水處理土壤，能使受處理土壤性質(zhì)產(chǎn)生持續(xù)的正面作用。
權(quán)利要求
1.一種土壤結(jié)構(gòu)改良劑，具有土壤容許的電解質(zhì)和糖，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑是由一種第一種水溶液和一種第二種水溶液構(gòu)成的一種混合物；第一種水溶液是在穩(wěn)定攪拌下形成的包括氫氧化鈉、醋酸和1，2，3-丙三醇；第二種水溶液是在穩(wěn)定攪拌下形成的包括蔗糖、醋酸和酒石酸氫鉀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，所述第一種水溶液與第二種水溶液之間的混合比大約為1∶10至1∶50，在溶液被混合時，溫度不能超過80℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，在溶液混合時，將空氣、純二氧化碳和/或純氧氣引入混合物中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，形成第一種水溶液的溫度保持在40℃～70℃，而形成第二種水溶液的溫度保持在90℃～120℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，在這種混合物中還含有在穩(wěn)定攪拌下的磷酸、硝酸鉀和十水化磷酸四鈉的一種水溶液以及至少一種鹽，該鹽選自包括水溶性鋅、鎂、銅、鐵和錳鹽的類組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，這種含水的土壤結(jié)構(gòu)改良劑是一種濃縮的溶液，使用的水稀釋比例約為1∶100至1∶10000。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與至少一種產(chǎn)業(yè)肥料和/或至少一種商業(yè)肥料一一起使用，所述的產(chǎn)業(yè)肥料優(yōu)選是糞、液體糞肥或堆肥。
8.據(jù)權(quán)利要求1至7所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與污泥一起使用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與一種液體肥料一起使用，所述的液體肥料由生物量的厭氧發(fā)酵產(chǎn)生，尤其是農(nóng)業(yè)廢料、液態(tài)肥、牛糞、可生物降解的家庭廢料或花園廢料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的任一土壤結(jié)構(gòu)改良劑，其特征在于，這種土壤結(jié)構(gòu)改良劑與灰燼一起使用，這種灰燼優(yōu)選木灰。
11.把權(quán)利要求1至10任一所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑用作水活化劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的土壤結(jié)構(gòu)改良劑或者權(quán)利要求11所述的水活化劑，其特征在于，產(chǎn)生所述溶液和所述稀釋液所用的水是磁化水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種土壤結(jié)構(gòu)改良劑，包括在穩(wěn)定攪拌下形成的氫氧化鈉、醋酸和1，2，3－丙三醇的水溶液和在穩(wěn)定攪拌下產(chǎn)生的蔗糖、酒石酸氫鉀和醋酸的水溶液構(gòu)成的一種混合物。
文檔編號C05D9/02GK1407059SQ02130498
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月22日
發(fā)明者迪特爾·邁爾, 漢斯-彼得·布勞恩 申請人:迪特爾·邁爾, 漢斯-彼得·布勞恩