一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备及其使用方法，利用秸秆粉末在乙二醇、碳酸乙烯脂、硫酸组成的混合溶剂中，于常压中温条件下液化制备秸秆多元醇，借助聚氨酯发泡设备，把秸秆多元醇与异氰酸酯高速混匀，并快速喷洒至施用大量腐熟有机肥料的沙漠化土壤中，同时使用旋转式搅拌机对接受喷雾的土壤进行搅拌，搅拌后的团聚化土壤置于沙漠化土地表面，经过轻压形成厚达20 cm的带有多孔结构的保水保肥的耕作层。本发明专利技术制备的改良剂解决了沙漠化土壤颗粒分散、保水保肥差的特性，有效增加沙漠化土壤的团聚结构和保水、蓄水能力和养分吸附功能。秸秆液提高了沙漠化土壤的有机质种类及含量，有利于沙漠化土壤中的修复和发展高效农林业。

【技术实现步骤摘要】
一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备及其使用方法
本专利技术属于农业化学
，具体涉及一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂制备及其使用方法。
技术介绍
土壤沙漠化问题导致人类的生产空间及可持续发展已受到了严重的威胁，成为了全世界关注的生态环境问题之一。中国是深受土地沙漠化危害的主要国家之一，遍及新疆、内蒙古、西藏、甘肃、青海、陕西等地区，覆盖面积已达149万km2,约为中国总面积的15.5%。由于中国沙漠化面积大、人口众多、生态脆弱等原因，加上沙漠化土壤用水量大且植物的种植效果较差，导致中国土壤沙漠化的防治及治理难度很大。因此急需开发一种能改变沙漠化土壤中沙粒磨圆度高，比表面积小、颗粒松散、不集拢、保水蓄水力低、有机质含量低等特性的土壤改良剂，从而有效实现土壤沙漠化的抑制及沙漠化土壤的绿化。目前我国现有治理沙漠化土壤的改良剂主要是直接施人工有机土壤或只是单一添加保水剂，未彻底解决沙漠化土壤分散的特性，且实际效果一般。如中国专利技术专利申请CN105660234A公开了人工土壤的制备并用于沙漠化土壤的改良，其主要采用畜禽废弃物等原料制成人工土壤，尽管该方法可提高沙漠化土壤的有机质含量，但该方法未考虑沙漠化土壤的保水、蓄水能力，且人工有机土壤输送至沙漠化土壤地带成本太高，不太适合实际应用。又如中国专利技术专利申请CN106544032A公开了一种沙漠化土壤的改良剂，采用丙烯酸和海藻酸钠制备的保水颗粒可增加沙化土壤的蓄水能力，但未根本解决沙化土壤颗粒的松散的特性，不适合长时间应用于沙漠地区。因此需要开发一种造价低廉、原料可再生、产品可降解的绿色环保型沙漠土壤改良剂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备方法，针对目前治理沙漠化土壤的方法成本高、过程复杂、实用效果差，植物难以生长，严重制约了沙漠化土壤绿化、农田化目标实现。本专利技术的所采用的技术方案：一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备方法，其特征在于方法步骤如下：（1）将获得的秸秆风干粉碎到100~200目的细度；称取100份秸秆粉末，加入200~300份乙二醇、100~200份碳酸乙烯脂及10~15份浓硫酸组成的混合热溶剂中，在带有搅拌装置、冷凝回流装置和温控装置的耐强酸不锈钢反应釜中，在反应温度150~180℃下，液化50~180min，得到一种粘稠的液化产物即为秸秆多元醇，经过冷却备用；（2）将上述获得的秸秆多元醇与异氰酸酯分别装入可移动式聚氨酯发泡设备的两个原料桶内，按照秸秆多元醇羟基值与异氰酸酯的异氰酸根摩尔比为1:1的比例快速混合即成为一种沙漠化土壤改良剂。本专利技术所述一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的使用方法，具体使用方法为：（1）基于秸秆的沙漠化土壤改良剂借助可移动式聚氨酯发泡设备高速喷雾于施用大量腐熟有机肥料的沙漠化土壤表面，同时利用旋转式搅拌机对接受喷雾的土壤表层进行搅拌，使秸秆多元醇—有机肥料—沙粒之间通过异氰酸酯键化学交联，聚合形成多孔复合团粒结构，每亩沙漠化土地的沙漠化土壤改良剂使用量控制在300-600kg之间；（2）喷施沙漠化土壤改良剂的沙漠土地使用轻重型压道机碾压之后48h，形成厚达20cm的带有多孔结构的保水保肥的耕作层。（3）接着每亩地喷淋灌溉20~30t水，经过48h后再喷淋一次，再经过7d左右的养护，即可根据农事要求开始穴播农林作物。本专利技术的工作原理是：先将秸秆粉碎成粉末状后过筛，获得的秸秆粉末在乙二醇、碳酸乙烯脂、硫酸组成的混合溶剂中，于常压中温条件下制备秸秆多元醇，借助聚氨酯发泡设备，把秸秆多元醇与异氰酸酯高速混匀，并快速喷洒至含有腐熟有机肥料的沙漠化土壤中，同时使用旋转式搅拌机对接受喷雾的土壤进行搅拌，搅拌后的土壤置于沙漠化土地表面经过轻度碾压，形成厚达20cm的带有多孔团聚结构的保水保肥的耕作层。本专利技术制备的基于秸秆的沙漠化土壤改良剂解决了沙漠化土壤颗粒分散、保水保肥差的特性，有效增加沙漠化土壤的团聚结构，提高其保水、蓄水能力和养分吸附功能。秸秆液化液含有大量的生物可降解有机质、植物营养元素，加上预先施用的有机肥，进一步提高了沙漠化土壤的有机质种类及含量，有利于沙漠化土壤园田化改造目标的达成。本专利技术的优点：（1）本专利技术以可再生廉价的农林生物质为原料，主要但不仅限于廉价容易收集的秸秆，以绿色的化工原料为溶剂，在温和条件下制备了生物可降解的基于秸秆的沙漠化土壤改良剂。（2）本专利技术制备的基于秸秆的沙漠化土壤改良剂从根本上解决了沙漠化土壤颗粒的粘结性差、孔隙度低、代换量低的问题，同时有效地增加了土壤中有机质类别及其含量，提高了土壤营养物多样性及含量。（3）本专利技术制备的基于秸秆的沙漠化土壤改良剂应用可以促进沙漠化土壤形成团聚结构，有效提高了土壤的保水、蓄水能力，从而提高了土地生产力，减轻了土壤风蚀，提高沙漠化土壤的防沙能力，增强植物多样性，为发展沙漠农业奠定基础。具体实施方式实施案例1一种基于水稻秸秆的沙漠化土壤改良剂，其制备过程及其使用方法包含如下步骤：步骤一：100份过200目筛的干燥水稻秸秆粉在旋转搅拌下分多次加入带有搅拌装置、温度控制装置和溶剂冷凝回流装置的不锈钢反应釜中，预先预热到120℃的秸秆液化混合溶剂中，溶剂组成为：300份乙二醇、100份碳酸乙烯脂及15份浓硫酸，搅拌液化2h，冷却到室温，得到秸秆液化物，即是生物质基多元醇。步骤二：将获得的稻草基多元醇与甲苯二异氰酸酯分别装入可移动式聚氨酯发泡设备的两个原料桶内，按照生物质基多元醇羟基值与甲苯二异氰酸酯的异氰酸根摩尔比为1:1的比例快速混合即成为一种沙漠土壤改良剂，沙漠土壤改良剂借助移动式聚氨酯发泡设备高速喷雾于事先施用腐熟的有机肥料的沙漠化土壤上，同时使用旋转式搅拌机中对接受喷雾的土壤表层进行搅拌，生物质基多元醇、有机肥料、沙粒之间通过异氰酸酯键化学交联成为多孔复合团粒，从而形成厚达20cm的带有多孔结构的保水保肥的耕作层，每亩沙漠土地的沙漠土壤改良剂使用量控制在500kg。步骤三：经本专利技术沙漠土壤改良剂改良后的沙漠化土壤置于沙漠化土地表面，经过轻型压道机碾压形成厚达20cm的带有多孔结构的保水保肥的耕作层，50h后每亩地喷淋灌溉水22t，再经过48h后再喷淋一次，再经过7d左右的养护，即可根据农事要求开始穴播高粱及玉米；步骤四：在经本专利技术沙漠土壤改良剂改良后的沙漠化土壤上培育高粱。高粱长势喜人，灌溉用水需求量较同类地带相同作物减少50%。高粱的产量提高了70%。改良后的沙漠化土壤并没有因暴雨冲刷及风蚀而变回到原始的松散颗粒。每年将收获后的高粱秸秆覆盖在土壤表面，并推行免根技术，有助于实现沙漠土壤的保护与培肥利用。。实施案例2一种基于玉米秸秆的沙漠化土壤改良剂，其制备过程及其使用方法包含如下步骤：步骤一：100份过180目筛的干燥玉米秸秆粉在旋转搅拌下分多次加入带有搅拌装置、温度控制装置和溶剂冷凝回流装置的不锈钢反应釜中，预先预热到110℃的秸秆液化混合溶剂中，溶剂组成为：260份乙二醇、140份碳酸乙烯脂及14份浓硫酸，搅拌液化1.5h，冷却到室温，得到玉米秸秆液化物，即是玉米秸秆多元醇。步骤二：将获得的玉米秸秆多元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯分别装入可移动式聚氨酯发泡设备的两个原料桶内，按照生物质基多元醇羟基值与二苯基甲烷二异氰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备方法，其特征在于方法步骤如下：（1）将获得的秸秆风干粉碎到100~200目的细度；称取100份秸秆粉末，加入200~300份乙二醇、100~200份碳酸乙烯脂及10~15份浓硫酸组成的混合热溶剂中，在带有搅拌装置、冷凝回流装置和温控装置的耐强酸不锈钢反应釜中，在反应温度150~180℃下，液化50~180 min，得到一种粘稠的液化产物即为秸秆多元醇，经过冷却备用；（2）将上述获得的秸秆多元醇与异氰酸酯分别装入可移动式聚氨酯发泡设备的两个原料桶内，按照秸秆多元醇羟基值与异氰酸酯的异氰酸根摩尔比为1:1的比例快速混合即成为一种沙漠化土壤改良剂。

【技术特征摘要】
1.一种基于秸秆的沙漠化土壤改良剂的制备方法，其特征在于方法步骤如下：（1）将获得的秸秆风干粉碎到100~200目的细度；称取100份秸秆粉末，加入200~300份乙二醇、100~200份碳酸乙烯脂及10~15份浓硫酸组成的混合热溶剂中，在带有搅拌装置、冷凝回流装置和温控装置的耐强酸不锈钢反应釜中，在反应温度150~180℃下，液化50~180min，得到一种粘稠的液化产物即为秸秆多元醇，经过冷却备用；（2）将上述获得的秸秆多元醇与异氰酸酯分别装入可移动式聚氨酯发泡设备的两个原料桶内，按照秸秆多元醇羟基值与异氰酸酯的异氰酸根摩尔比为1:1的比例快速混合即成为一种沙漠化土壤改良剂。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，朱榕璧，刘玉环，
申请(专利权)人：张斌，
类型：发明
国别省市：江西,36