一种用于土壤改良的组合物及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤修复技术领域，特别是涉及用于土壤改良的组合物及其制备方法。


背景技术：

2.我国是一个农业大国，有着悠久的农耕文明，从封建社会起就是小农经济主导的社会体系，因而国人对土地的感情尤其热烈和执着。土壤是经济社会可持续发展的物质基础，关系人民群众身体健康，关系美丽中国建设，保护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。耕地地力后劲儿不足，土壤养分失衡，生态功能变差，污染日趋加剧，这是我国耕地质量的整体现状。
3.我国现有的土壤治理主要是采用三种不同的方式，分别是物理、化学和生物三种方式，利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受的水平或者将有毒的污染物转化为无害的物质，从根本上进行土壤治理改良，传统的土壤治理改良方法主要是通过人工对土地进行喷洒药水，从而对土壤进行治理，但是传统的方法还是存在一些问题，一是只能将药水喷洒在土壤表面，容易蒸发，严重影响治理效果，二是效率低下唉，成本较高。
4.因此，开发一种取材成本低廉、治理效率高，绿色环保、使用方便的土壤改良的组合物的意义重大。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种用于土壤改良的组合物及其制备方法。
8.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于土壤改良的组合物的制备方法，其特征在于：包括，
9.微晶吸水纤维球制备：按重量份数计，室温下将1～2份将干燥的木纤维素加入到40～45份溶解液中溶解得到纤维素溶液，离心后乳化，取乳化液静置后的下层，用蒸馏水漂洗、丙酮溶液洗涤后冷却干燥，即得微晶吸水纤维球；
10.聚天冬氨酸水凝胶制备:按重量份数计，将1～2份1mol/l的水合肼溶液、2～4份1mol/l的naoh溶液与7～8份去离子水通过磁力搅拌混合，加入2～4份聚琥珀酰亚胺粉末，继续搅拌8～10h，得到粘稠胶状产物，加入到乙醇中，将得到淡黄色沉淀物干燥恒重，即得聚天冬氨酸水凝胶；
11.负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球制备：将酒槽沼渣进行炭化得到样品，取炭化物样
品加koh进行活化，用碱溶液洗涤至中性后干燥即得活性炭微球；接着将上述产物置于氯化铵溶液中浸渍，使得铵根离子吸附在活性炭微球上，即得负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球；
12.制备土壤改良的组合物：按重量份数计，将25～50份微晶吸水纤维球、5～15份聚天冬氨酸水凝胶、2～6份负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球、2～4份昆布二糖以及3～6份土壤修复菌混合均匀，烘干即得土壤改良的组合物。
13.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：纤维素溶解，包括，按重量份数计，纤维素的溶解体系为8份naoh溶液，10份尿素，82份去离子水混合预冷至-11℃
‑‑
13℃。
14.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：纤维素乳化，包括，将失水山梨醇单油酸酯溶解在液体石蜡中，搅拌1h后，加入纤维素溶液，继续搅拌4h，调节ph至中性；其中，失水山梨醇单油酸酯与液体石蜡的质量比为1：100。
15.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述聚天冬氨酸水凝胶制备，其中，粘稠胶状产物：乙醇的体积比为3：2。
16.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球制备，其中，炭化，包括，
17.将酒槽沼渣用去离子水洗净，置于干燥箱中烘干；
18.取烘干后的酒槽沼渣置于石英坩埚中，将坩埚放入管式电阻炉中，温度设置为500℃，保温1h，同时通入550ml/min的n2，之后冷却至室温。
19.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球制备，其中，活化，包括，
20.将炭化物样品粉碎过筛，粒径为80～120μm，取产物与koh溶液按照质量比1：3进行混合，浸渍10h后，将混合物置于带盖坩埚放入马弗炉中处理，制得活性炭微球；其中，马弗炉的温度设置为 800℃，时间1h。
21.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述土壤修复菌包括地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌或哈茨木霉中的一种或几种。
22.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：按质量比计，地衣芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌或哈茨木霉的质量比为2：2：1。
23.作为本发明所述用于土壤改良的组合物的制备方法的一种优选方案，其中：所述土壤改良的组合物混合后烘干的温度为35℃～45℃。
24.本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种用于土壤改良的组合物的制备方法制得的产品。
25.本发明增益效果如下：
26.(1)本发明制备了一种用于土壤改良的组合物，以酒槽沼渣为原料制备负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球，我国是白酒生产大国，由此产生的酒糟沼渣量大且容易腐坏，需要对酒糟进行开发利用，防止浪费与污染。本发明将廉价的酒槽作为制备活性炭的原材料，增加活性炭的可持续性，实现酒糟的高值化利用，利用酒槽沼渣制备的活性炭微球与普通土壤结合能使土壤产生更多的微孔，提高土壤的吸水性、保水性，使土壤中的有机质大幅度提高。
27.(2)本发明采用的聚天冬氨酸水凝胶作用于植物根部附件时，可借由羧基的络合
zollo-s650ct高频恒温提取机，上海左乐仪器有限公司；
43.其他原料与设备无特殊说明，均为普通市售。
44.本发明以普通四季生香椿播种，记录其发芽情况；
45.本发明中测定土壤水分含量的测定方法为：采用土壤水分测定仪， lts，杭州绿博仪器有限公司；
46.本发明中测定土壤中氮磷钾含量的方法分别为：采用原子吸收光谱法测定钾含量，分光光度法测定磷含量，凯氏定氮法测定氮含量；
47.本发明中测定土壤ph的方法为：采用土壤ph测定仪，ld-wsyp, 山东莱恩德智能科技有限公司。
48.实施例1
49.本实施例提供一种用于土壤改良的组合物的制备方法，包括：
50.微晶吸水纤维球的制备：
51.配制纤维素溶解体系：以质量份数计，将8份naoh溶液，10 份尿素，82份去离子水混合预冷至-11℃
‑‑
13℃；室温下将1份将干燥的木纤维素加入到40份溶解液中溶解得到纤维素溶液，离心；
52.将失水山梨醇单油酸酯按照质量比1：100溶解在液体石蜡中，搅拌1h后，加入纤维素溶液，继续搅拌4h，调节ph至中性；静置，取下层液，用蒸馏水漂洗3次、丙酮溶液洗涤3次后冷却干燥，即得微晶吸水纤维球；
53.聚天冬氨酸水凝胶的制备:
54.按重量份数计，将1份1mol/l的水合肼溶液、2份1mol/l的 naoh溶液与7份去离子水通过磁力搅拌混合，加入2～4份聚琥珀酰亚胺粉末，继续搅拌10h，得到粘稠胶状产物，按照体积比3：2加入到乙醇中；将得到的淡黄色沉淀物干燥恒重，即得聚天冬氨酸水凝胶；
55.负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球制备：
56.将酒槽沼渣用去离子水洗净，置于干燥箱中烘干；取烘干后的酒槽沼渣置于石英坩埚中，将坩埚放入管式电阻炉中，温度设置为500℃，保温1h，同时通入550ml/min的n2，之后冷却至室温，得到炭化物样品；
57.将炭化物样品粉碎过筛，粒径为80～120μm，取产物与koh溶液按照质量比1：3进行混合，浸渍10h后，将混合物置于带盖坩埚放入温度为800℃的马弗炉中处理1h，用碱性溶液洗涤至中性后制得活性炭微球；接着将上述产物置于氯化铵溶液中浸渍，使得铵根离子吸附在活性炭微球上，即得负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球；
58.将地衣芽孢杆菌：胶质芽孢杆菌：哈茨木霉按照质量比为2：2： 1充分均匀混合，得到土壤修复菌。
59.以质量份数计，将40份微晶吸水纤维球、10份聚天冬氨酸水凝胶、4份负载氨氮酒糟沼渣活性炭微球、3份昆布二糖以及5份土壤修复菌混合均匀，烘干即得土壤改良的组合物。
60.实施例2
61.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中未添加微晶吸水纤维球，将其替换为同等质量份数的负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
62.实施例3
63.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中未添加聚天冬氨酸水凝胶，将其替换为同等质量份数的土壤修复菌，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
64.实施例4
65.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中未添加负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球，将其替换为同等质量份数的微晶吸水纤维球，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
66.实施例5
67.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中未添加昆布二糖，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
68.实施例6
69.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中未添加土壤修复菌，将其替换为同等质量份数的聚天冬氨酸水凝胶，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
70.实施例7
71.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中添加的土壤修复菌，以质量份数计，添加5份地衣芽孢杆菌，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
72.实施例8
73.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中添加的土壤修复菌，以质量份数计，添加2份解淀粉芽孢杆菌、2份胶冻样芽孢杆菌、 1份淡紫拟拟青霉的组合物，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
74.实施例9
75.本实施例与实施例1相比，制备微晶吸水纤维球时，将1份木纤维素加入到25份溶解液中溶解，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
76.实施例10
77.本实施例与实施例1相比，制备聚天冬氨酸水凝胶时，将2份 1mol/l的水合肼溶液、2份1mol/l的naoh溶液与5份去离子水通过磁力搅拌混合，加入4份聚琥珀酰亚胺粉末，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
78.实施例11
79.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中微晶吸水纤维球的添加量为15份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
80.实施例12
81.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中微晶吸水纤维球的添加量为60份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
82.实施例13
83.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中聚天冬氨酸水凝胶的添加量为3份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
84.实施例14
85.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中聚天冬氨酸水凝胶的添加量为20份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
86.实施例15
87.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球的
添加量为1份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
88.实施例16
89.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球的添加量为10份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
90.实施例17
91.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中昆布二糖的添加量为1份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
92.实施例18
93.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中昆布二糖的添加量为5份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
94.实施例19
95.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中土壤修复菌的添加量为1份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
96.实施例20
97.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物中土壤修复菌的添加量为8份，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
98.实施例21
99.本实施例与实施例1相比，土壤改良的组合物混合后烘干的温度为60℃，其他制备工艺条件均与实施例1相同。
100.图1为不同实施例处理下土壤中水分含量测定对比图。当土壤含水率在18.5％～20％时，土壤有效含水量最大，此时为适耕上限；当土壤含水率在15.5％～18.5％时，土壤有效含水量较高，是播种耕作最适宜的含水率；当土壤含水率在12％～15％时，有效含水量较少，播种出苗不齐，需要灌溉。当土壤含水率在8％以下时，无作物可吸收的水分，不适宜耕作和播种。最佳实施例1的土壤含水量为16.5％，此时最适含播种耕作；实施例2与实施例4中仅添加微晶吸水纤维球与负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球其中的一种物质，土壤的含水率分别为10.2％和8.2％,说明微晶吸水纤维球与负载氨氮酒槽沼渣活性炭微球之间产生了协同效果，增强了土壤的吸水能力。
101.图2为不同实施例处理下土壤中氮磷钾含量测定对比图。正常土壤中最适宜的含氮量范围在14-22g/kg，磷的含量范围在6-10g/kg，钾的含量范围在10-15g/kg。可以看出，最佳实施例1中的氮磷钾含量分别为20.2g/kg、5.0g/kg、7.2g/kg，都在最佳范围内。实施例3、实施例6中仅添加聚天冬氨酸水凝胶或土壤修复菌中的一种，其土壤中氮磷钾的含量与实施例1相比大打折扣，这说明聚天冬氨酸水凝胶与土壤修复菌之间产生的协同效果，增强土壤的氮磷钾含量，使得土壤营养成分增多
102.图3为不同实施例处理下土壤中ph值测定对比图。正常土壤中最适宜的ph范围在5-8，最佳实施例1中的ph值为7.2。实施例14 中聚天冬氨酸水凝胶添加量过多时，土壤中ph值偏低；实施例13 中聚天冬氨酸水凝胶添加量过少时，土壤中ph值偏高，即当聚天冬氨酸水凝胶的添加量的范围在5-15份时，土壤的ph最适宜。
103.图4为四季生香椿在不同实施例处理下的土壤中出芽率的测定对比图。可以看出最佳实施例1中香椿的出芽率达到了93％，比原始土壤的40％翻了一番还多。同时从实施例
2-实施例21可以看出，改变实施例1中的各种参数，其有益效果都会大大下降。
104.本发明优选木纤维素作为制备微晶吸水纤维球的原料，价格低廉，原料易得；将廉价的酒槽作为制备活性炭微球的原材料，增加活性炭的可持续性，实现酒糟的高值化利用。同时这两种物质相互作用产生协同效果，加强土壤的吸水保水效果。
105.本发明中聚天冬氨酸水凝胶作用于植物根部附件时，能吸附和富集周围土壤中氮磷钾以及其他金属离子和营养元素，对植物的生长发育具有很强的促进作用，同时与土壤修复菌具有协同增效的作用。
106.本发明制备用于土壤改良的组合物制备工艺简单，绿色环保，不会对土壤造成其他污染。同时用到的原料简单易得，利于规模化生产，节约成本。
107.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。