本發(fā)明涉及農(nóng)田土壤改良技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種土壤調(diào)理劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)大量的工業(yè)活動(dòng)及農(nóng)田化肥的過(guò)量施用導(dǎo)致土壤酸化加劇，加上一些工業(yè)廢棄物的排放，土壤中的重金屬總量及有效態(tài)含量增加，導(dǎo)致部分種植的農(nóng)作物中重金屬含量超標(biāo)。因此，2016年環(huán)保部出臺(tái)了“土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃”，確定了以保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全為總體思路的農(nóng)田土壤治理方針。
雖然現(xiàn)在市面上有各種各樣的土壤調(diào)理劑可用于改善土質(zhì)，但它們的作用主要是解決土質(zhì)酸化、鹽化、板結(jié)、施肥過(guò)度等問(wèn)題，并不能針對(duì)性、有效地減少土壤重金屬污染對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的負(fù)面影響，農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全仍難以得到保證。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種土壤調(diào)理劑，其能改良土壤酸化，抑制農(nóng)作物吸收重金屬，增加作物產(chǎn)量。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種土壤調(diào)理劑，按重量百分比計(jì)由以下原料制成：硅酸鹽水泥熟料10％～40％、石灰石20％～30％、白云石10％～30％、海泡石5％～15％、沸石1％～10％、膨潤(rùn)土1％～10％、鐵礦石3％～8％、活性炭1％～10％。
其中，硅酸鹽水泥熟料是我國(guó)一種重要的工業(yè)膠凝材料，其與水反應(yīng)后主要生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣，水化硅酸鈣凝膠對(duì)重金屬離子具有較強(qiáng)的吸附能力；石灰石的主要成分是碳酸鈣，煅燒后生成氧化鈣；白云石的主要成分是camg(co3)2，煅燒后生成氧化鈣和氧化鎂；海泡石是一種水合鎂硅酸鹽黏土礦物，其比表面積大，是吸附能力最強(qiáng)的黏土礦物；沸石是一種硅鋁酸鹽礦物，其具有吸附性，被廣泛用作吸附劑；膨潤(rùn)土的主要成分是蒙脫石，也是一種硅鋁酸鹽礦物，其具有吸附性和陽(yáng)離子交換性能；鐵礦石含有鐵單質(zhì)和鐵化物；活性炭具有巨大的比表面積和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，被廣泛用作吸附劑。
本發(fā)明所述的土壤調(diào)理劑施加到土壤后與水反應(yīng)，堿性氧化物與水生成的氫氧化物如氫氧化鈣、氫氧化鎂能有效中和土壤的酸性，并增加土壤中的鈣、鎂離子，硅酸鹽水泥熟料生成的硅酸鈣凝膠能鈍化并吸附土壤中的重金屬離子，而海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石、活性炭復(fù)配后對(duì)土壤中的多種重金屬離子具有吸附作用，能降低重金屬向農(nóng)作物轉(zhuǎn)移，從而減少作物對(duì)重金屬的吸收，改善土壤物理化學(xué)性狀，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。
本發(fā)明的土壤調(diào)理劑的配方合理，成本低，可預(yù)先配制好儲(chǔ)存?zhèn)溆茫褂梅奖?，能改善農(nóng)田土壤酸化，降低土壤中的重金屬轉(zhuǎn)移，減少農(nóng)作物中的重金屬含量，符合國(guó)家對(duì)農(nóng)田土壤污染治理的政策方針，對(duì)保障消費(fèi)者食品安全具有重要的促進(jìn)作用。
進(jìn)一步地，所述土壤調(diào)理劑按重量百分比計(jì)由以下原料制成：硅酸鹽水泥熟料35％、石灰石25％、白云石10％、海泡石12％、沸石5％、膨潤(rùn)土5％、鐵礦石5％、活性炭3％。
進(jìn)一步地，所述土壤調(diào)理劑按重量百分比計(jì)由以下原料制成：硅酸鹽水泥熟料25％、石灰石20％、白云石15％、海泡石15％、沸石5％、膨潤(rùn)土10％、鐵礦石8％、活性炭2％。
進(jìn)一步地，所述硅酸鹽水泥熟料的石灰飽和系數(shù)為0.70～0.90；所述石灰石中氧化鈣的含量大于或等于45％；所述白云石中氧化鎂的含量為15％～35％。
進(jìn)一步地，所述膨潤(rùn)土為鈣質(zhì)膨潤(rùn)土、氫質(zhì)膨潤(rùn)土、有機(jī)膨潤(rùn)土中的一種或多種；所述鐵礦石為褐鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦中的一種或多種。
本發(fā)明還提供上述任一項(xiàng)所述的土壤調(diào)理劑的制備方法，該制備方法包括如下步驟：
(1)將石灰石、白云石破碎后入窯煅燒，然后卸料冷卻；
(2)將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨后加熱保溫，然后卸料冷卻；
(3)將步驟(1)、步驟(2)所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨、過(guò)篩，得到所述土壤調(diào)理劑。
步驟(1)中，石灰石煅燒后生成氧化鈣，白云石煅燒后生成氧化鈣和氧化鎂；步驟(2)中，加熱保溫能除去物料中的結(jié)晶水，確保有足夠多的孔隙結(jié)構(gòu)用于吸附重金屬。
進(jìn)一步地，步驟(1)為：將石灰石、白云石破碎成3～5厘米大小后入窯煅燒至600～1000℃，然后卸料冷卻。
將石灰石和白云石的破碎成一定尺寸的塊料，有利于提高煅燒效率，而限定煅燒溫度，能確保石灰石充分分解為氧化鈣，同時(shí)確保白云石充分分解為氧化鈣和氧化鎂。
進(jìn)一步地，步驟(2)為：將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨至80～100目后加熱至80℃～300℃，并保溫0.5～3小時(shí)，然后卸料冷卻。
將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨成一定尺寸的粉料，便于均勻加熱，同時(shí)便于在步驟(3)中作進(jìn)一步磨細(xì)。通過(guò)限定加熱溫度和保溫時(shí)間的范圍，一方面確保加熱充分，除去物料中的結(jié)晶水，使物料具備足夠多的孔隙結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)吸附重金屬的效果，另一方面避免加熱過(guò)度破壞物料的晶體結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，步驟(3)為：將步驟(1)、步驟(2)所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨至100～200目、過(guò)篩，得到所述土壤調(diào)理劑，再進(jìn)行檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。土壤調(diào)理劑的粉磨細(xì)度具體根據(jù)土壤的粘性確定，土壤粘性越低，土壤調(diào)理劑粉磨顆?？稍叫。苊馐┯脮r(shí)土壤出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。
本發(fā)明還提供上述任一項(xiàng)所述的土壤調(diào)理劑的使用方法，所述使用方法包括如下步驟：每畝農(nóng)田均勻撒施100kg～400kg土壤調(diào)理劑，旋耕1～2次后，間隔2～5天后種植農(nóng)作物。具體地，施用前需測(cè)量土壤ph及重金屬含量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整土壤調(diào)理劑的用量。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
按重量配比稱量好以下原料：硅酸鹽水泥熟料35％、石灰石25％、白云石10％、海泡石12％、沸石5％、膨潤(rùn)土5％、鐵礦石5％、活性炭3％。
將石灰石、白云石破碎成3～5厘米大小后入窯煅燒至800℃，然后卸料冷卻。將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨至80～100目后加熱至100℃，并保溫2小時(shí)，然后卸料冷卻。將以上步驟所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨至100～200目、過(guò)篩，得到土壤調(diào)理劑，再進(jìn)行檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。
施用前測(cè)量土壤ph及重金屬含量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果每畝均勻撒施100kg～400kg制得的土壤調(diào)理劑，旋耕1～2次后，間隔2～5天左右后種植農(nóng)作物。
實(shí)施例二
按重量配比稱量好以下原料：硅酸鹽水泥熟料25％、石灰石20％、白云石15％、海泡石15％、沸石5％、膨潤(rùn)土10％、鐵礦石8％、活性炭2％。
將石灰石、白云石破碎成3～5厘米大小后入窯煅燒至1000℃，然后卸料冷卻。將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨至80～100目后加熱至200℃，并保溫1小時(shí)，然后卸料冷卻。將以上步驟所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨至100～200目、過(guò)篩，得到土壤調(diào)理劑，再進(jìn)行檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。
施用前測(cè)量土壤ph及重金屬含量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果每畝均勻撒施100kg～400kg制得的土壤調(diào)理劑，旋耕1～2次后，間隔2～5天左右后種植農(nóng)作物。
實(shí)施例三
按重量配比稱量好以下原料：硅酸鹽水泥熟料10％、石灰石30％、白云石30％、海泡石6％、沸石10％、膨潤(rùn)土1％、鐵礦石3％、活性炭10％。
將石灰石、白云石破碎成3～5cm大小后入窯煅燒至600℃，然后卸料冷卻。將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨至80～100目后加熱至300℃，并保溫0.5小時(shí)，然后卸料冷卻。將以上步驟所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨至100～200目、過(guò)篩，得到土壤調(diào)理劑，再進(jìn)行檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。
施用前測(cè)量土壤ph及重金屬含量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果每畝均勻撒施100kg～400kg制得的土壤調(diào)理劑，旋耕1～2次后，間隔2～5天左右后種植農(nóng)作物。
實(shí)施例四
按重量配比稱量好以下原料：硅酸鹽水泥熟料40％、石灰石20％、白云石20％、海泡石5％、沸石3％、膨潤(rùn)土5％、鐵礦石4％、活性炭3％。
將石灰石、白云石破碎成3～5厘米大小后入窯煅燒至900℃，然后卸料冷卻。將海泡石、沸石、膨潤(rùn)土、鐵礦石和活性炭破碎、粉磨至80～100目后加熱至80℃，并保溫3小時(shí)，然后卸料冷卻。將以上步驟所得物料與硅酸鹽水泥熟料混合后粉磨至100～200目、過(guò)篩，得到土壤調(diào)理劑，再進(jìn)行檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。
施用前測(cè)量土壤ph及重金屬含量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果每畝均勻撒施100kg～400kg制得的土壤調(diào)理劑，旋耕1～2次后，間隔2～5天左右后種植農(nóng)作物。
效果試驗(yàn)
將實(shí)施例一至四制得的土壤調(diào)理劑分別施用于水稻小區(qū)作為試驗(yàn)，每個(gè)小區(qū)面積為30m2，按照每667m2施用300kg土壤調(diào)理劑的用量，重復(fù)三次，以驗(yàn)證本發(fā)明所述土壤調(diào)理劑改良土壤酸化，抑制水稻吸收重金屬，增加水稻產(chǎn)量的效果。
(1)將土壤調(diào)理劑施用于試驗(yàn)地一
施用土壤調(diào)理劑前，試驗(yàn)地一的土壤基本理化性狀見(jiàn)下表1。
表1
施用土壤調(diào)理劑、種植并收割水稻之后，檢測(cè)試驗(yàn)地一的土壤ph值、小區(qū)稻谷產(chǎn)量以及產(chǎn)出糙米中的重金屬含量，具體檢測(cè)結(jié)果如下表2。
表2
(2)將土壤調(diào)理劑施用于試驗(yàn)地二
試驗(yàn)地二的土壤基本理化性狀如下表3。
表3
施用土壤調(diào)理劑、種植并收割水稻之后，檢測(cè)試驗(yàn)地二的土壤ph值、小區(qū)稻谷產(chǎn)量以及產(chǎn)出糙米中的重金屬含量，具體檢測(cè)結(jié)果如下表4。
表4
(3)試驗(yàn)結(jié)果分析
分別對(duì)比表1和表2、對(duì)比表3和表4可知，與施用土壤調(diào)理劑前的土壤ph相比，施用實(shí)施例一至四制得的土壤調(diào)理劑后土壤ph值得到顯著提升。
由表2和表4可看出，與不施用土壤調(diào)理劑的處理方式相比，施用實(shí)施例一至四制得的土壤調(diào)理劑后土壤酸化情況得到明顯改善，每30m2小區(qū)面積的稻谷產(chǎn)量顯著增加，而且產(chǎn)出糙米中鎘、鉛、鉻、汞、砷五種重金屬的含量也顯著減少，尤其對(duì)鎘、鉛和鉻向作物轉(zhuǎn)移的抑制效果更好。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。