一种土壤修复剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种土壤修复剂及其制备方法。


背景技术：

2.非循环农业生产方式导致土壤矿物元素、微量元素和有机质不断流失，长久下来易造成严重流失。这一严重后果导致作物产量持续下降，绝产田显现，产品越来越难吃，病虫害越来越严重。化肥是农业生产的主流技术，主要用于提高土壤肥力。但是随着土壤肥力的不断提升，土壤矿物元素和微量元素以及有机质却在不断流失，加速了土壤的板结，使得土壤肥力不再是农业生产的短板控制因素。不断增加化肥用量，导致农作物的产量不增反降。
3.有机肥、微量元素肥、酵素肥、微生物肥等技术一定程度解决了土壤的质量问题，但难以全面系统地解决问题。恢复土壤矿物元素和微量元素固有含量，提升有机质含量，促进微生物繁殖，综合提升土壤地力，是实现具有高产、优质和抗病虫害优点的农业可持续发展的根本出路。
4.因此，研究开发一种提高土壤有机质含量和土壤地力，实现作物高产、优质、抗病虫害的多功能土壤修复剂，具有重要的研究价值和意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种土壤修复剂及其制备方法。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种土壤修复剂的制备方法，包含如下步骤：
8.1)将煤灰、矿土和酸溶液混合后进行反应，得到浆料；
9.2)将浆料、有机废弃物和微生物混合后顺次进行堆积、发酵，得到土壤修复剂。
10.作为优选，步骤1)所述煤灰和矿土的质量比为1～2：2～4；所述酸溶液为硫酸溶液或硝酸溶液。
11.作为优选，所述硫酸溶液为浓硫酸的水溶液，所述浓硫酸的质量浓度为95～98％，所述浓硫酸的水溶液中，浓硫酸和水的体积比为1：5～30；所述硝酸溶液为浓硝酸的水溶液，所述浓硝酸的质量浓度为65～70％，所述浓硝酸的水溶液中，浓硝酸和水的体积比为1：5～30。
12.作为优选，步骤1)所述混合后的ph值为2～7；所述反应的时间为2～6h。
13.作为优选，步骤1)所述矿土中，硅元素的质量分数为≤60％，铝元素、铁元素、钾元素、镁元素和钙元素的质量分数独立的为0.5～40％，钠元素和钛元素的质量分数独立的为0.1～4.5％，微量元素的质量分数总和≤7％；所述煤灰中，钙元素的质量分数≥35％，硅元素、铝元素和硫元素的质量分数独立的为6～13％，铁元素和钠元素的质量分数独立的为1～8％，微量元素的质量分数总和≤5％。
14.作为优选，步骤2)所述混合得到的混合物中，浆料的质量分数为20～40％，所述有
机废弃物包含农作物秸秆、农林废弃物和人畜粪便中的一种或几种。
15.作为优选，步骤2)所述堆积的高度为1～2m，宽度为2～10m。
16.作为优选，步骤2)所述发酵的温度为20～70℃，时间为20～60d。
17.本发明还提供了一种所述的制备方法得到的土壤修复剂。
18.本发明的有益效果包括以下几点：
19.1)本发明的土壤修复剂含有丰富的有机质、矿物元素和微量元素，还包含丰富的微生物菌群，氮磷钾含量较高；不仅可以有效提高土壤矿物元素和微量元素含量以及氮磷钾肥力，还可以提高土壤有机质含量，促进微生物繁殖。
20.2)本发明的土壤修复剂显著提高农作物产量，改善农作物的口感，提高农作物的免疫力和抗病虫害能力。
具体实施方式
21.本发明提供了一种土壤修复剂的制备方法，包含如下步骤：
22.1)将煤灰、矿土和酸溶液混合后进行反应，得到浆料；
23.2)将浆料、有机废弃物和微生物混合后顺次进行堆积、发酵，得到土壤修复剂。
24.本发明步骤1)所述煤灰和矿土的质量比优选为1～2：2～4，进一步优选为1：2；所述矿土优选为多种矿土组成的矿土混合物，矿土混合物中，各矿土优选以等质量比进行混合；所述酸溶液优选为硫酸溶液或硝酸溶液。
25.本发明所述硫酸溶液优选为浓硫酸的水溶液，所述浓硫酸的质量浓度优选为95～98％；所述浓硫酸的水溶液中，浓硫酸和水的体积比优选为1：5～30，进一步优选为1：8～20，更优选为1：10～15；所述硝酸溶液优选为浓硝酸的水溶液，所述浓硝酸的质量浓度优选为65～70％；所述浓硝酸的水溶液中，浓硝酸和水的体积比优选为1：5～30，进一步优选为1：8～20，更优选为1：10～15。
26.本发明步骤1)所述混合优选为煤灰和矿土混合后再和酸溶液混合；所述混合后的ph值优选为2～7，进一步优选为3～6，更优选为4～5；所述反应的时间优选为2～6h，进一步优选为3～5h，更优选为4h；所述反应优选在搅拌条件下进行。
27.本发明步骤1)所述矿土中，优选为硅元素的质量分数为≤60％，铝元素、铁元素、钾元素、镁元素和钙元素的质量分数独立的为0.5～40％，钠元素和钛元素的质量分数独立的为0.1～4.5％，微量元素的质量分数总和≤7％；进一步优选为硅元素的质量分数≤55％，铝元素的质量分数为13.5～22.5％，铁元素的质量分数为8～14％，钾元素的质量分数为4～13％，镁元素的质量分数为1～5％，钙元素的质量分数为0.5～34％，钠元素和钛元素的质量分数独立的为0.1～4.5％，微量元素的质量分数总和≤5％；更优选为表1和表2中矿土1～11的元素组成。
28.本发明步骤1)所述煤灰中，优选为钙元素的质量分数≥35％，硅元素、铝元素和硫元素的质量分数独立的为6～13％，铁元素和钠元素的质量分数独立的为1～8％，微量元素的质量分数总和≤5％；进一步优选为钙元素的质量分数≥45％，硅元素的质量分数为9～11％，铝元素和硫元素的质量分数独立的为7～9％，铁元素和钠元素的质量分数独立的为2～6％，微量元素的质量分数总和≤3％，更优选为表2中煤灰的元素组成。
29.表1不同矿土和农田土的元素组成对比
[0030][0031]
表2不同矿土和煤灰的元素组成对比
[0032][0033]
由表1可知，本发明的煤灰具有丰富的矿物元素和微量元素，但其强碱性特性限制了煤灰在土壤改良和农业上的应用，导致大量的煤灰低值化利用，甚至废弃。将煤灰酸化后，不仅可以将煤灰的强碱性转化为接近中性，而且可以将矿物元素和微量元素转化为离子状态，所提供的各种金属离子可以有效激活发酵和腐殖化过程各种酶蛋白的活性，极大地促进发酵和腐殖化进程，提高效率。
[0034]
由表1和表2可知，本发明的矿土具有丰富的矿物元素和微量元素，将矿土酸化可以将矿土的矿物元素和微量元素转化为离子状态，有效促进发酵和腐殖化进程，提高效率。
[0035]
本发明步骤2)所述混合得到的混合物中，浆料的质量分数优选为20～40％，进一步优选为25～35％，更优选为30％；所述有机废弃物优选包含农作物秸秆、农林废弃物和人畜粪便中的一种或几种；当有机废弃物同时包含几种组分时，各组分优选以等质量比进行混合；所述农林废弃物优选为枯草、树的残枝落叶；所述微生物为本领域技术人员熟知的任意微生物。
[0036]
本发明步骤2)中，有机废弃物和微生物的质量比优选为5000～100000:1，进一步优选为7000～50000:1，更优选为10000～30000:1。
[0037]
本发明步骤2)所述浆料、有机废弃物和微生物混合均匀后进行堆积，所述堆积的高度优选为1～2m，进一步优选为1.2～1.8m，更优选为1.5～1.6m；所述堆积的宽度优选为2～10m，进一步优选为3～8m，更优选为4～6m。
[0038]
本发明所述酸化的煤灰和酸化的矿土作为促进剂，和有机废弃物、微生物混合后，自然发酵腐殖。
[0039]
本发明步骤2)所述发酵优选为自然发酵，所述发酵的温度优选为20～70℃，进一步优选为25～65℃，更优选为30～60℃；所述发酵的时间优选为20～60d，进一步优选为25～50d，更优选为30～40d。
[0040]
本发明利用农作物秸秆、农林废弃物、人畜粪便、煤灰废弃物和储量巨大的矿土为原料制备土壤修复剂，具有原料来源广、变废为利、废物资源化、生产流程简单和生产成本低的优点，所生产的土壤修复剂可以用于综合提升土壤地力，实现高产、优质、抗病虫害的高效农业生产方式。
[0041]
本发明还提供了一种所述的制备方法得到的土壤修复剂。
[0042]
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0043]
实施例1
[0044]
将表1中的矿土4、矿土6和煤灰按照质量比为1：1：1的比例进行混合，得到的混合物称为矿煤灰。将50l浓硫酸(质量浓度为97％)和550l水混合，得到硫酸溶液，在室温下将矿煤灰逐渐加入到硫酸溶液中，直到ph值达到5为止，搅拌5h充分反应，得到浆料。将浆料、玉米秸秆和微生物混合均匀，得到混合物，浆料占混合物质量的30％，玉米秸秆和微生物的质量比为5000：1，混合物按照1.5m高、3m宽进行堆积后，然后在34℃下自然发酵(发酵过程中温度升高到65℃)30d，得到土壤修复剂。
[0045]
实施例2
[0046]
将表2中的矿土7、矿土8和煤灰按照质量比为2：1：1的比例进行混合，得到的混合物称为矿煤灰。将49l浓硝酸(质量浓度为67％)和500l水混合，得到硝酸溶液，在室温下将矿煤灰逐渐加入到硝酸溶液中，直到ph值达到6为止，搅拌4h充分反应，得到浆料。将浆料、玉米秸秆、猪粪、森林树叶和微生物混合均匀，得到混合物，浆料占混合物质量的27％，玉米秸秆、猪粪和森林树叶的总量与微生物的质量比为10000:1，混合物按照1.2m高、2.5m宽进行堆积，然后在32℃下自然发酵(发酵过程中温度升高到70℃)35d，得到土壤修复剂。
[0047]
实施例3
[0048]
将表1中的矿土3、矿土5和煤灰按照质量比为1：2：1的比例进行混合，得到的混合物称为矿煤灰。将51l浓硫酸(质量浓度为98％)和550l水混合，得到硫酸溶液，在室温下将矿煤灰逐渐加入到硫酸溶液中，直到ph值达到4为止，搅拌6h充分反应，得到浆料。将浆料、林业废弃物中树的残枝落叶、羊粪和微生物混合均匀，得到混合物，浆料占混合物质量的32％，林业废弃物中树的残枝落叶和羊粪的总量与微生物的质量比为50000:1，混合物按照1.7m高、6m宽进行堆积，然后在30℃下自然发酵(发酵过程中温度升高到68℃)45d，得到土壤修复剂。
[0049]
本发明的土壤修复剂含有丰富的有机质、矿物元素和微量元素，还包含丰富的微生物菌群，氮磷钾含量较高；不仅可以有效提高土壤矿物元素和微量元素含量以及氮磷钾肥力，还可以提高土壤有机质含量，促进微生物繁殖。本发明的土壤修复剂能够显著提高农作物产量，改善农作物的口感，提高农作物的免疫力和抗病虫害能力。
[0050]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。