土壤改良剂及其在新整理黄壤烟田土壤改良中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及新整理黄壤烟田±壤改良技术，具体设及一种利用废弃资源(烟草賴 杆）为主要原料制备的±壤改良剂及其在新整理黄壤烟田±壤改良中的应用，属于黄壤烟 田±壤改良及面源污染防治技术领域，可为生态农业、综合利用农业废弃资源变废为宝开 辟一条新途径。
【背景技术】
[0002] (一）我国烟草种植现状 烟草是我国的重要经济作物。目前，我国烟草种植面积每年约有160万公顷，烟叶总产 量约为340万吨，居世界之首。烟草业发展推动了经济的发展，对国家财政收入给予了有力 支持。为适应我国大面积烟叶生产基地的现代烟草农业建设W及烟叶生产规范化、标准化 的工作，各地的烟草公司实行了W降低坡度和去除障碍物为重点，扩大耕地连片度，提高耕 地质量，实现规模化种植、集约化经营，建设高质量基本烟田的上地整理行动。在整理的过 程中，需要大型机械入场对田块进行降坡、去坎和去石块，±地整理过程中的挖、填，不可避 免地出现了底(生）±上翻、表(肥）±下移的现象，致使多年培育形成的表层耕作层被破坏， ±壤物化性状变差、±壤肥力降低。截至目前，我国新整理黄壤烟田面积约为8万公顷。黄 壤烟田整理后±壤有机质含量降低，±壤板结通透性差，大于0. 25mm粒级的水稳性团聚体 数量显著下降，导致新整理烟田上壤保水、保肥性能差。水分和养分的流失加重了新整理烟 田±壤生产力下降。因此，寻求科学有效、应用前景广泛的提高±壤保肥保水能力的技术十 分迫切。
[0003] 近年来，各种±壤保水剂相继诞生，但运些技术大多WPAM(聚丙締酷胺）为主要 改良剂，尽管具有一定的应用成效，但是存在PAM用量大、成本高，易导致±壤结皮等缺点。
[0004] 仁）我国烟杆利用现状 另一方面，烤烟生产在带来巨大经济效益的同时，也产生了大量的农业废弃物一烤烟 茎杆。我国烟杆废弃物大约每年产150万吨，烤烟茎杆中含有大量的木质素和纤维素，因此 不易腐烂，不能轻易的就地进行还田处理，如若用于造纸原料，其纤维素含量又相对较低。 此外，烤烟茎杆中又含有烟碱、茄尼醇、烟酸、烟酷胺等物质，因此也不能用作饲料。所W大 部分烟区的烤烟茎杆被当做废弃物直接堆积于田头、沟渠、河流旁，还有一小部分烟杆随水 冲走、直接焚烧，或者被烟农用水浸泡晒干后作为燃料。烤烟茎杆的低效、不合理利用，对烟 区的生态环境产生了一定的影响。到目前为止，将烟草賴杆作为堆肥还田的方法虽已出现， 但其肥力效果欠佳。
【发明内容】
阳〇化]针对上述问题，本发明提供一种±壤改良剂及其在新整理黄壤烟田±壤改良中的 应用，可显著提高新整理黄壤烟田保水保肥能力，广泛应用于烟草农业节水工程中，有利于 充分利用天然降水，保水保肥，增产增收。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取如下技术方案： 设计一种±壤改良剂，包括W下重量百分比的原料：改性烟草賴杆生物炭50~60%、改 性膨润± 30~35%、腐植酸原粉5~20%。
[0007] 所述改性烟草賴杆生物炭由W下步骤制成：将烟草賴杆筛选去杂，粉碎至IOcmW 下，在溫度为400~440°C的厌氧条件下碳化，即得烟草賴杆生物炭粉，按重量比1 :0. 5~ 5将炭粉与硫酸铁溶液(铁、炭比为0. 3)，充分揽拌混匀2~地后，自然风干至含水量5~ 10%，即为改性烟草賴杆生物炭，运种改性生物炭具有化-C径基化和质子化矿物表面，更容 易吸附硝态氮和憐酸盐。
[0008] 所述改性膨润±由W下步骤制成：将膨润±原矿浸泡于化OH溶液中10~14h 后，进行过滤，过滤后的膨润±再与丙締酸、簇甲基纤维素、交联剂（N-N亚甲基双丙締酷胺） 混合，N-N亚甲基双丙締酷胺阳离子型表面活性剂的作用主要对膨润±进行离子交换扩大 膨润±的层间距，混合后在球磨机中球磨2~化，W高能球磨法为手段促进吸水性丙締酸 和簇甲基纤维素在膨润上层间的插入，然后加入引发剂，在55~65°C水浴中加热0. 5~ 0.她，使丙締酸和簇甲基纤维素在膨润上结构层间聚合，最后在60~70°C真空干燥箱内干 燥，粉碎至150~180目，即得具有纳米复合结构的改性膨润±。所述膨润±原矿、丙締酸、 簇甲基纤维素、交联剂、引发剂之间的重量比为500~600 :100~120 :100~120 :0.04~ 0. 1 :2~4,吸水性丙締酸和簇甲基纤维素的插入并在原位聚合，利用聚合时放出的大量 热量，克服膨润±层间的库仑力，使膨润±产生层间剥离，所得改性膨润±吸水倍率可达 254g/gW上，能显著延长水分的保持时间。由于膨润±的渗合量加大，成为吸水材料的主要 成分，使得吸水材料的成本大为降低。
[0009] 优选的，所述交联剂为N-N亚甲基双丙締酷胺（阳离子型表面活性剂的作用主要 对膨润±进行离子交换扩大膨润±的层间距)，所述引发剂为过硫酸锭。
[0010] 优选的，所述化OH溶液为浓度0. 5mol/L的水溶液。
[0011] 上述上壤改良剂在新整理黄壤烟田上壤改良中的应用：当上壤中有机质含量小 于1. 5%时，按200~300kg/666. 7m2的量施用所述±壤改良剂；当±壤中有机质含量在 1. 5%~2. 5%之间时，按100~200kg/666. 7m2的量施用所述±壤改良剂；当±壤中有机质 含量大于2. 5%~3. 0%时，按50~lOOkg/666. 7m2的量施用所述±壤改良剂。 阳012] 烟杆中碳元素含量较高，C/N比约为40~50/1，烤烟茎杆中的有机化合物约占 90%~95%，矿物质元素为5%~10%，其中氮含量0. 5%~1. 2%、憐含量0. 1%~0. 25%、钟含 量0. 8%~1. 8%，pH(1:20)为10,将运些养分再次还田会节省烟农的一大笔肥料投入。据 研究，賴杆还田能增加±壤有机质、改良±壤结构，使±壤疏松，孔隙度增加，容量减轻，促 进微生物活力与作物根系发育；賴杆木炭可W有效地增强±壤的保水保肥能力与±壤的通 气性，提高地溫。由于烟杆中含有丰富的木质素、纤维素，不能直接还田，因此将其制作成生 物炭，结合本发明中的其它原料、保水保肥剂还田，才能起到良好的效果，且烟杆碳化的高 溫阶段可有效杀死农业废弃物中的各种病原菌和寄生虫，防止农田环境的生物污染。
[0013] 我国每年产生约IO5吨的烟草賴杆，将烟草賴杆应用于新整理烟田改良具有十分 可观的经济、环境效益，避免了传统的焚烧或随意丢弃烟草賴杆所带来的环境污染。賴杆还 田不仅可W为上壤提供氮憐钟等必需的矿物元素，经过一定的处理还可W改良黄壤烟田上 壤水分和养分生物有效性，对于烟田可持续利用，防治污染，提高产量有重要意义。
[0014] 腐植酸原粉（HumicAcid,HA)是一种高分子非均一芳香族径基簇酸，外观为褐黑 色粉末状，难溶于水，呈弱酸性，含有径基、簇基、酪径基等活性基团。它是一种结构复杂的 天然高分子有机聚合物，含有大量的簇基、酿基和酪径基活性基团，并含有2~4%的氮、憐、 钟等营养元素，具有很高的生物生理活性，可作沙漠±壤改良剂、植物生长刺激剂和肥效增 进剂和络合±壤中的中、微量元素等，改良低产±壤；提高肥料的利用率；对细胞膜有良好 的通透性，刺激植物生长发育；增加作物的抗逆性能；改善和提高农产品品质。它是目前市 场上销售的产品，例如新疆双龙腐植酸有限公司、内蒙乌海远志腐植酸公司、山西省灵石秋 石腐植酸厂等，均有销售。
[0015] 本发明的积极有益效果： 本发明利用烟田废弃物作为介质制备烟草专用±壤扩蓄增容改良剂，施入±壤中W提 高±壤的持水保水能力，减小农业发展中的用水量，提高天然降水利用率。同时，把农业废 弃物变为有机肥料，实现资源回收和再利用，减少无机化肥的施用量，达到农业废弃物资源 化与改善±壤性质的目的。
[0016] (1)与单纯化学改良材料相比，本发明±壤改良剂成本较低，具有可观的经济、环 境效益； (2) 本发明烟草賴杆等有机物料具有原材料来源广泛、成本低、持效期长、功能齐全等 有点，且富含大量有机质、氮、憐、钟和微量元素，都是烟草所必需元素，实现了烟杆间接还 田，改性烟杆生物炭；改性膨润±和腐植酸具有很强的吸附能力，粘结±壤粘±小颗粒逐步 向大团聚体发展，各原料成分配合增效，大大改善了±壤结构，提高±壤肥力，在新整理黄 壤烟田表现非常明显； (3) 本发明改良剂施入±壤后无需后期专口管理，操作方便，农民便于掌握； (4) 本发明能够利用大量的废弃的作物賴杆，变废为宝，且避免了传统的賴杆焚烧或丢 弃对环境造成的污染。
[0017] 总之，本发明±壤改良剂能够有效提高新整理黄壤烟田±壤水分和养分生物有效 性，防治±壤养分、水±流失，对提高新整理黄壤烟田烟草产量大有帮助。
[0018] 采用本发明±壤改良剂可充分提高烟草賴杆的综合利用效率，变废为宝。用其制 备的±壤保水保肥肥料，可提高水分利用率10%W上，更能增产增收。
[0019] 经试验研究证明，本发明±壤改良剂施用于烟草作物，各原料成分相互配合，扩 蓄增容，能够抑制±壤表面无效蒸发、改善±壤团粒结构、增加±壤有效孔隙，有效改善± 壤蓄水保水能力，离地表面20cm~30cm的±壤层含水量增高2%，每公顷节水900m3~ 1000 m3，可增产12%W上，农民节约投资2200元Am2~3000元Am2,具有良好的社会效益， 环境效益和生态效益。
【附图说明】
[0020] 图1 ±壤改良剂失水效果图； 图2 ±壤氮60d累积淋溶量对比； 图3 ±壤憐60d累积淋溶量对比； 图4 ±壤钟60d累积淋溶量对比。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合具体实施例，对本 发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并不用于 限定本发明。 阳0巧实施例1 一种±壤改良剂，包括W下重量百分比的原料：改性烟草賴杆生物炭55%、改性膨润± 30%、腐植酸原粉15%。
[0023] 其制备方法如下： (1) 所述改性烟草賴杆生物炭由W下步骤制备而成：将烟草賴杆筛选去杂，粉碎至 IOcmW下，在溫度为400~440°C的厌氧条件下碳化，即得烟草賴杆生物炭粉末，按重量比 1 :2将炭粉与硫酸铁溶液(铁炭比为0. 3)，充分揽拌混匀3h后，自然风干至含水量5~ 10%，即为改性烟草賴杆生物炭，运种改性生物炭具有化-C径基化和质子化矿物表面，更容 易吸附硝态氮和憐酸盐，减少±壤中硝态氮和有效憐的淋失W及农作物賴杆的高效利用找 到新途径和方法； (2) 所述改性膨润±由W下步骤制备而成：将膨润±原矿浸泡于浓度0. 5mol/L的 化OH水溶液中1化后，进行过滤，再与丙締酸、簇甲基纤维素、交联剂混合，混合后在