專利名稱：中度堿化土壤改良劑及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在土壌上的化學試劑，尤其地，涉及ー種中度堿化土壌改良劑及其加工方法，屬于土壌改良領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)土壤改良，尤其是鹽堿地改良的方法和技術(shù)歸納起來大致如下(1)物理改良平整土地、深耕曬垡、及時松土、抬高地形、微區(qū)改土 ；(2)水利改良灌排配套、蓄淡壓鹽、灌水洗鹽、地下排鹽；(3)化學改良施用石膏、磷石膏、過磷酸鈣、腐殖酸、泥炭、醋渣等；(4)生物改良種植水稻、種植耐鹽植物田菁等，或使用微菌肥等。這些改良技術(shù)和方法，既有古老的技術(shù),如平整土地、深耕曬垡、及時松土、微區(qū)改土、灌水洗鹽、種植水稻、種植耐鹽植物田菁等；也有近代傳統(tǒng)改良方法，如灌排配套、蓄淡壓鹽、灌水洗鹽、地下排鹽以及化學改良技術(shù)等；還有利用生物化學新技術(shù)所研制的新型土壤改良劑(如NPK增效劑)，以及利用新型材料和先進施工技術(shù)所實施地下暗管排鹽工程等。中國專利申請CN1377936A公開的“利用廢石膏板生產(chǎn)鹽堿土壤改良劑的方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用”，原理是利用石膏中的硫酸鈣置換土壌中的交換性鈉，但需要將廢石膏板進行加工破碎才能用來改良土壌。如果破碎后改良劑粒度大，則不利于離子置換反應(yīng)，改良效果差；若要破碎后改良劑粒度很小，則要耗費大量的能量，使土壌改良的成本高到農(nóng)民無法承受。中國專利申請CN101624523A公開的“一種鹽堿改良劑”，是按不同重量比由硫酸鋁、硫酸亞鐵銨和硫酸鎂混合配制而成，制成該改良劑需要大量的化學原材料，而不是利用エ業(yè)廢棄物，成本較高。中國專利CN1664064A公開的“ー種堿性土壤改良劑”主要是利用不同比例的磷石膏、 秸桿和尿素制成土壌改良劑；利用磷石膏制成的改良劑由于磷石膏中的重金屬和ー些有害微量元素含量較高，引起改良后的土壌中重金屬及有害微量元素超過國家標準的允許值?？偟膩碚f，現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和技術(shù)問題為過程復(fù)雜，成本高，效果不十分理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一，在于提供ー種中度堿化土壤改良劑。本發(fā)明的另ー目的，在于提供上述中度堿化土壤改良劑的加工方法。本發(fā)明提供的中度堿化土壌改良劑，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80、0份，無機促進劑3飛份和有機促進劑8 15份。其中，所述脫硫廢棄物為燃煤電廠濕法煙氣脫硫エ藝副產(chǎn)品。優(yōu)選脫硫石膏。其中，所述脫硫石膏是燃煤煙氣脫硫后產(chǎn)生的脫硫石膏(是燃煤電廠煙氣石灰石一石膏法脫硫エ藝的副產(chǎn)品)，其重量的709^90%是ニ水硫酸鈣CaSO4 2H20，顆粒粒度為30 50微米。本發(fā)明利用脫硫廢棄物，尤其是脫硫石膏中的鈣離子(Ca2+)來交換土壤膠體上的可代換性鈉離子(Na+來自土壤中的Na2CO3、NaHCO3),使鈉離子從土壤膠體進入土壤溶液，代換成為Na2SO4,鈉離子可以隨灌溉水下滲或經(jīng)由排水渠排走。從而降低土壤的堿化度，改善土壤的物理性狀和土壤的團粒結(jié)構(gòu)。同時,脫硫石膏中的鈣(Ca)和硫(S)元素均為重要的植物營養(yǎng)成分，適當?shù)难a充這兩種養(yǎng)分可以促進植物的生長。其中，所述無機促進劑選自貝殼粉、甲殼粉、風化煤和膨潤土等中的ー種或幾種。優(yōu)選風化煤。其中，所述有機促進劑選自秸桿、糠醛渣、生物質(zhì)焦和活性炭等中的ー種或幾種。優(yōu)選秸桿和生物質(zhì)焦。本發(fā)明所述的中度堿化土壤改良劑，還包括有機肥。其中，所述有機肥相對于 中度堿化土壌改良劑總重量的重量份為0. on份。優(yōu)選0. Ol 0. 05 份。其中，所述有機肥選自動物糞便、聚順丁烯ニ酸、烷基苯磺酸鈉、氨基酸和微生物肥中的ー種或幾種。優(yōu)選微生物肥。本發(fā)明所述的中度堿化土壤改良劑，還包括無機肥。
tools] 其中，所述無機肥相對于中度堿化土壌改良劑總重量的重量份為0. on份。優(yōu)選0. 05 0.1 份。其中，所述無機肥選自尿素、硫酸鉀、硫酸鋅、磷酸一銨和磷酸ニ銨中的一種或幾種。優(yōu)選尿素。也就是說本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80、0份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，無機肥0. On份和有機肥(Tl份。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80、0份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，有機肥0. On份和無機肥(Tl份。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，優(yōu)選地，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80^90份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，無機肥0. Ori份和有機肥0. 01 1份。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，優(yōu)選地，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80^90份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，無機肥0. 05、.1份和有機肥(TO.1份。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，優(yōu)選地，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80^90份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，有機肥0. oro. 05份和無機肥(TO.1份。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，更優(yōu)選地，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物8(T90份，無機促進劑3飛份，有機促進劑8 15份，無機肥0. 05、.1份和有機肥0. Ol 0. 05 份。上述中度堿化土壌改良劑，其中使用到的有機促進劑，優(yōu)選地，包括秸桿和生物質(zhì)焦，兩者的重量比為:(3 5) : (5 10)。本發(fā)明所述的中度堿化土壌改良劑，更優(yōu)選地，包括以下重量份的原料脫硫石膏80 90份，秸桿3飛份，生物質(zhì)焦5 10份，風化煤3飛份，尿素0. 05、.1份和微生物肥O.OrO. 05份。該土壌改良劑尤其應(yīng)用于中度堿化土壌的改良，適用于北方干旱或半干旱的鹽堿地區(qū)。本發(fā)明還提供了ー種脫硫石膏，其重量的709^90%是ニ水硫酸鈣CaSO4 2H20,顆粒粒度為3(T50微米。它可以用在上述中度堿化土壤改良劑中。本發(fā)明提供的上述中度堿化土壌改良劑的加工方法，包括將原料混合后造粒，得到所述中度堿化土壌改良劑。上述加工方法，若使用到有機肥和秸桿，在原料混合前可以先將它們進行粉碎。其中，所述粉碎粒度要過30 60目篩。優(yōu)選40目。本發(fā)明提供的土壌改良劑可用于土壤的改良，尤其應(yīng)用于中度堿化土壌的改良，適用于北方干旱或半干旱的鹽堿地區(qū)。所述中度堿化土壤的pH值> 8. 6，堿化度10 20%，含鹽量< 0. 5%。本發(fā)明提供的中度堿化土壤改良劑在土壤改良方面的應(yīng)用。其中，所述應(yīng)用包括將中度堿化土壤改良劑施入需改良的土壌，然后實施灌溉。其中，本發(fā)明的中度堿化土壌改良劑施入土壤單位面積的量根據(jù)該地塊的pH值和堿化度確定。施入量為150(T2000kg/畝。其中，所述中度堿化土壌改良劑的施入時間為距土壤耕作時間ニ個月以上，最佳使用時期為上一年的秋季。施入深度為耕作層深度IOcm以上，優(yōu)選12 18cm。其中，所述灌溉為中度堿化土壌改良劑施入后立即灌水，根據(jù)作物所需水量分兩次灌入，第一次為所需總水量的7 0%,第二次為余下的30%。其中，所述兩次灌水間隔時間不小于7天，優(yōu)選7或8天。灌溉完成一定時間后，進行其他農(nóng)業(yè)操作。本發(fā)明所述中度堿化土壌改良劑的應(yīng)用，在施入土壌改良劑之前，還包括土地的平整和激光平地。其中，改良的土地首先進行粗平整，目的是去除土地上明顯的凹凸區(qū)域。其中，所述激光平地，使耕作區(qū)塊的坡度< 0. 05%,優(yōu)選0. 05%。本發(fā)明提供中度堿化土壌改良劑，利用脫硫廢棄物，尤其是燃煤煙氣脫硫石膏中的鈣離子置換土壤膠體上的交換性鈉，從而降低土壤的堿化度。同時利用有機促進劑，尤其是生物質(zhì)焦的優(yōu)良的孔隙結(jié)構(gòu)和物理性能，改善土壌的物理性狀和土壤的團粒結(jié)構(gòu)，降低土壌的PH值；利用秸桿可以疏松土壌，并可增加土壌肥力。無機促進劑，如風化煤可以改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)。再輔助無機肥和有機肥可以進ー步提高土壌肥力，為作物生長提供營養(yǎng)成分?？傊?，本發(fā)明能夠有效克服土壌中營養(yǎng)元素失衡，改善地力，疏松土壌，増加肥效，使土壤鹽堿化現(xiàn)象逐步得到根本治理；并且改進了現(xiàn)有技術(shù)的ー些問題，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，具有很高的經(jīng)濟效益。尤其是在改善中度堿化土壤時，所起到的有益的技術(shù)效果包括I)當年施用，當年見效，而且土壤的堿化程度愈重，效果愈加明顯；施用后，所種植的作物的出苗率大幅提高，樹木的成活率提高。由于離子代換的化學反應(yīng)需要ー個過程，作物產(chǎn)量在第2、3年后可達當?shù)亓继锼健?)土壤的理化性質(zhì)得到明顯改善通過使用本發(fā)明提供的改良劑，土壌的pH值降低f 2 ;土壤堿化度從改良前的1(T20%降低到改良后的5%以下；土壤板結(jié)硬度得到明顯降低，滲透性明顯提高；土壤鹽份逐年降低。3)制備エ藝簡單、原料來源豐富本發(fā)明是原料按照一定的比例范圍混合加工成顆粒狀改良劑，配比范圍合理，可以起到原料各自作用增強的協(xié)同效果；并且在加工過程中無污染排放；利用本項技術(shù)改良后的土壌，其種植作物的灌溉水量比當?shù)赝瑯幼魑飩鹘y(tǒng)灌溉水量減少三分之一左右。4)經(jīng)過改良的土壌中的重金屬元素含量，所種植作物籽粒中的重金屬含量都低于國家標準允許的含量。5)改良后的堿化土壤及其植被的碳匯高達2 4噸CO2/畝 年。這是在不增加任何投資的情況下，為國家增加每年數(shù)以百萬噸計的碳匯，是對減排CO2和減緩氣候變化的巨大貢獻。6)可以解決我國燃煤電廠每年幾千萬噸的含過量水分的脫硫廢棄物的處置問題，同時又可以將鹽堿地或中度堿化土壌改良成可耕地，改良后作物生長良好，具有明顯的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明所使用到的物料均為可以從市場上購買得到的常規(guī)物料，未提及的技術(shù)內(nèi)容也均為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇。實施例11、改良劑脫硫石膏80g，秸桿5g，生物質(zhì)焦5g，風化煤5g，尿素0.05g，微生物肥0. Olg02、加工方法
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(I)分別將秸桿、微生物肥用粉碎機粉碎，過60目篩；(2)將粉碎后的秸桿、微生物肥和上述其他原料加入到攪拌機中混合均勻，然后加入到圓盤造粒機中造粒，得到顆粒狀中度堿化土壌改良劑。3、改良エ藝(土壤改良劑的應(yīng)用)(I)改良的土地首先進行粗平整，去除土地上明顯的凹凸區(qū)域；(2)進行激光平地，使耕作區(qū)塊的坡度為0. 05% ；(3)上述改良劑混合均勻施入土壤表層(施入深度為耕作層深度18cm)，其単位面積的量根據(jù)該地塊的PH值和堿化度確定，為2000kg/畝；(4)實施灌溉(施入后立即灌水)，根據(jù)作物所需水量分兩次灌入，第一次為所需總水量的70%，第二次為余下的30% ;兩次灌水間隔時間為8天；(5)灌溉完成一定時間后，進行其他農(nóng)業(yè)操作。實施例21、改良劑脫硫石膏90g，秸桿3g，生物質(zhì)焦10g，風化煤3g，尿素0. lg，微生物肥0. 05go2、加工方法(I)分別將秸桿、微生物肥用粉碎機粉碎，過30目篩；(2)將粉碎后的秸桿、微生物肥和上述其他原料加入到攪拌機中混合均勻，然后加入到圓盤造粒機中造粒，得到顆粒狀中度堿化土壌改良劑。3、改良エ藝(土壤改良劑的應(yīng)用)
(1)改良的土地首先進行粗平整，去除土地上明顯的凹凸區(qū)域；(2)進行激光平地，使耕作區(qū)塊的坡度為0. 05% ；(3)上述改良劑混合均勻施入土壤表層(施入深度為耕作層深度15cm)，其単位面積的量根據(jù)該地塊的PH值和堿化度確定，為1500kg/畝；(4)實施灌溉(施入后立即灌水)，根據(jù)作物所需水量分兩次灌入，第一次為所需總水量的70%，第二次為余下的30% ;兩次灌水間隔時間為8天；(5)灌溉完成一定時間后，進行其他農(nóng)業(yè)操作。實施例31、改良劑脫硫石膏85g，秸桿4g，生物質(zhì)焦8g，風化煤4g，尿素0. 08g,微生物肥0. 03go2、加工方法(I)分別將秸桿、微生物肥用粉碎機粉碎，過40目篩；(2)將粉碎后的秸桿、微生物肥和上述其他原料加入到攪拌機中混合均勻，然后加入到圓盤造粒機中造粒，得到顆粒狀中度堿化土壌改良劑。3、改良エ藝(土壤改良劑的應(yīng)用)(I)改良的土地首先進行粗平整，去除土地上明顯的凹凸區(qū)域；(2)進行激光平地，使耕作區(qū)塊的坡度為0. 05% ；(3)上述改良劑混合均勻施入土壤表層(施入深度為耕作層深度12cm)，其単位面積的量根據(jù)該地塊的PH值和堿化度確定，為1800kg/畝；(4)實施灌溉(施入后立即灌水)，根據(jù)作物所需水量分兩次灌入，第一次為所需總水量的70%，第二次為余下的30% ;兩次灌水間隔時間為7天；(5)灌溉完成一定時間后，進行其他農(nóng)業(yè)操作。實驗例1:鹽堿地的試驗與示范1、試驗示范區(qū)概況試驗示范區(qū)土壤鹽化、堿化分布不均，pH值大于8. 6 (一般在8. 6^8. 7之間)，并且鹽分含量也較高，最高超過15g/kg。水溶性鹽分離子分析結(jié)果表明，含量最高的陽離子是Na+，含量最高的陰離子是S042_，其次是Cl'供試作物為水稻、油葵和玉米。水稻播種量為每畝25公斤，采用旱直播方式。油葵播種量為每畝0. 5公斤。2、田間試驗結(jié)果試驗示范區(qū)用中度堿化土壌改良劑(本發(fā)明實施例3)改良后的各種作物出苗率和產(chǎn)量明顯高于未施用任何土壌改良劑的對照區(qū)，改良后示范區(qū)水稻、油葵和玉米的平均出苗率分別達到91. 2%,58. 6%和78. 6%，未改良對照區(qū)的水稻、油葵和玉米的平均出苗率分別為47. 4%、19. 0%和60. 1% ;改良后示范區(qū)水稻、油葵和玉米的籽粒產(chǎn)量分別平均達到了298. 7公斤/畝、103. 2公斤/畝和278. 4公斤/畝，未改良的對照區(qū)水稻、油葵和玉米籽粒平均產(chǎn)量分別為78. 2公斤/畝、35. 8公斤/畝和147. 9公斤/畝。這充分說明土壤改良劑的施入能夠改良堿化土壌，提高作物出苗率和產(chǎn)量。實驗例2 :含有脫硫石膏的中度堿化土壌改良劑改良土壌的生態(tài)環(huán)境影響1、土壤中重金屬的檢測結(jié)果( I) 土壤pH值和鹽分的變化
經(jīng)過施用含有脫硫石膏的土壌改良劑，無論是種植水稻、玉米還是油葵(如實驗例1)，其PH值和鹽分都有不同程度的降低，pH值的降幅為1. 5，而鹽分的降幅為60%，土壤堿化度從改良前的1(T20%以上降低到改良后的5%以下(在3%左右);土壤板結(jié)硬度得到明顯降低，滲透性提高了 5倍；鹽分的降低主要由于水的作用。(2) 土壤中重金屬的檢測結(jié)果本發(fā)明的中度堿化土壌改良劑中，脫硫石膏主要成分是硫酸鈣，同時含有重金屬等其它微量和痕量元素。為了研究它們對土壤環(huán)境和作物的影響，申請人先后委托內(nèi)蒙古環(huán)境保護監(jiān)測站和內(nèi)蒙古農(nóng)科院測試中心(均為國家批準、有資質(zhì)的檢測單位)，對土壤和玉米籽粒進行分析。表I為內(nèi)蒙試驗地(鹽堿地)施用含有脫硫石膏的土壤改良劑(本發(fā)明實施例3)后處理區(qū)的土壌中重金屬的含量，結(jié)果表明，內(nèi)蒙試驗施用土壌后處理區(qū)的土壌中重金屬的含量遠小于國家土壤質(zhì)量標準(GB15618-1995)規(guī)定的允許值。施用土壤改良劑的處理區(qū)和未施土壌改良劑的對照區(qū)的土壌中重金屬的含量沒有明顯差別。表1:內(nèi)蒙試驗地土壌中重金屬含量的檢測結(jié)果及其對照
權(quán)利要求
1.一種中度堿化土壤改良劑，其特征在于，包括以下重量份的原料脫硫廢棄物8(Γ90 份，無機促進劑3飛份和有機促進劑8 15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改良劑，其特征在于，脫硫廢棄物為脫硫石膏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改良劑，其特征在于，所述無機促進劑選自貝殼粉、甲殼粉、風化煤和膨潤土中的一種或幾種；所述有機促進劑選自秸桿、糠醛渣、生物質(zhì)焦和活性炭中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改良劑，其特征在于，所述有機促進劑為秸桿和生物質(zhì)焦，兩者的重量比為(3 5) : (5 10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任意一項所述的改良劑，其特征在于，所述土壤改良劑還包括有機肥和無機肥；所述有機肥選自動物糞便、聚順丁烯二酸、烷基苯磺酸鈉、氨基酸和微生物肥中的一種或幾種；所述無機肥選自尿素、硫酸鉀、硫酸鋅、磷酸一銨和磷酸二銨中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改良劑，其特征在于，所述有機肥的重量份為O.0Γ1份，優(yōu)選O.0Γ0. 05份；所述無機肥的重量份為O. 0Γ1份，優(yōu)選O. 05、.1份。
7.一種中度堿化土壤改良劑，其特征在于，包括以下重量份的原料脫硫石膏8(Γ90 份，秸桿3 5份，生物質(zhì)焦5 10份，風化煤3 5份，尿素O. 05、.1份和微生物肥O. θΓθ. 05份。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的改良劑，其特征在于，所述脫硫石膏重量的70% 90%是二水硫酸鈣CaSO4 · 2Η20，其顆粒粒度為3(Γ50微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ8任意一項所述的改良劑，其特征在于，所述中度堿化土壤的pH值 > 8. 6，堿化度10 20%，含鹽量< 0. 5%ο
10.權(quán)利要求1、任意一項所述的中度堿化土壤改良劑的加工方法，其特征在于，包括將原料混合后造粒，得到所述中度堿化土壤改良劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中度堿化土壤改良劑及其加工方法。所述中度堿化土壤改良劑包括以下重量份的原料脫硫廢棄物80~90份，無機促進劑3~5份和有機促進劑8~15份。本發(fā)明提供的中度堿化土壤改良劑，利用脫硫廢棄物中的鈣離子置換土壤膠體上的交換性鈉，從而降低土壤的堿化度；同時利用有機促進劑的優(yōu)良的孔隙結(jié)構(gòu)和物理性能，改善土壤的物理性狀和土壤的團粒結(jié)構(gòu)，降低土壤的pH值，增加土壤肥力；無機促進劑也可以改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)；再輔助無機肥和有機肥可以進一步提高土壤肥力，為作物生長提供營養(yǎng)成分?？傊?，本發(fā)明能夠有效克服土壤中營養(yǎng)元素失衡，改善地力，疏松土壤，增加肥效，使土壤鹽堿化現(xiàn)象逐步得到根本治理。
文檔編號C09K109/00GK103031130SQ201210590238
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者陳昌和, 劉嘉, 李彥, 王淑娟, 陳群, 趙博, 禚玉群 申請人:清華大學