一种土壤改良剂及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种土壤改良剂及其制备与应用。所述土壤改良剂由生物质炭、氧化剂、含铁无机物、粘结剂按比例，通过配料、氧化剂颗粒制备、生物质炭‑含铁无机物包裹、烘干等步骤制备而成。所述土壤改良剂可有效去除连作土壤中化感自毒物质，改善土壤理化性质，调控土壤微生物结构，减轻土传病害，提高番茄、黄瓜等蔬菜作物的产量和品质，为绿色农业可持续发展提供有效的技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤改良剂及制备方法与应用
本专利技术属于农业生态与土壤改良
，涉及土壤改良，具体涉及一种蔬菜连作土壤改良剂。本专利技术还给出了该土壤改良剂的制备方法与应用。
技术介绍
连作障碍是指在同一地块连续种植同一种或近缘作物之后，即使釆用正常的栽培管理措施，也会出现植株生长发育状况不良、产量下降、品质变差的现象。近年来，随着农业产业化、规模化水平的不断发展，一些耕种区域连作障碍问题日益突显。目前，我国连作障碍危害程度较高的土地面积占总耕地面积的10％以上，已造成巨大的经济损失，严重制约了农业经济的可持续性发展，成为我国乃至全世界范围内农业生产亟待解决的一大技术问题。作物连作障碍的机理非常复杂，是作物与土壤内部诸多因素和外部因素综合作用的结果。目前已有的研究表明，连作障碍机理可概括为植物的化感自毒作用、土壤生物学环境恶化、土壤理化性状劣化等三个方面，而三者之间又是相互关联的。其中，根系分泌物和植物残株腐解物产生的化感自毒物质是导致植物产生连作障碍的主要原因，而土壤生物学环境恶化和土壤性质劣化是连作障碍的次生危害。因此，研究开发去除连作土壤中化感自毒物质的技术是从根源上解决连作障碍的有效措施之一。连作障碍是设施蔬菜，特别是茄果类蔬菜栽培中存在的普遍问题，传统的处理措施有客土法、药剂处理和轮作倒茬。客土法通过更换耕作土壤可较好地解决连作障碍问题，但存在换土工作量大且操作成本高昂的缺点。药剂处理对防治土传病害具有一定效果，但易造成药剂残留、土壤板结，且对自毒化感物质无明显去除效果。而轮作倒茬方法，适用范围有限，不适用于专业化和产业化程度较高的蔬菜栽培。为了实现连作土壤的原位修复，近年来，国内外学者尝试了多种新举措。研究表明，向土壤中添加有益功能性微生物，比如施用有益微生物菌剂能一定程度地缓解酚酸类的化感毒害作用，但是目前该类菌剂在实际大田试验中往往存在菌种存活率较低，功能发挥效果不稳定的问题。国内外学者开展了将通过高温碳化制备出的生物质炭材料应用于连作土壤修复的研究。由于生物炭具有较大的比表面积、丰富的孔隙度和很强的吸附性能，对连作土壤理化性质改良、微生物调控及农作物增产提质均表现出良好的效果。但生物炭吸附并不能彻底去除化感自毒物质，只是将其从栽培介质中转移到生物质炭材料中，其对作物正常生长和土壤中的微生物仍存在一定威胁。过氧化物是一类兼具释氧性和氧化性的环境友好型材料，被广泛应用于土壤及地下水原位修复、种植、水产养殖、食品和医疗等领域。过氧化物的作用机理，其与水反应生成H2O2，H2O2可分解出氧气；当溶液中存在Fe2+时，生成的H2O2则可通过Fenton反应释放出高活性、氧化性极强的羟基自由基(·OH)，进而氧化去除环境中难生物降解的有机物。目前，已有多件专利技术涉及过氧化物的应用。比如，专利CN200910094636.6公开了一种增氧型烟草包衣丸化种子及其制备方法，其采用过氧化钙对烟草种子进行包衣丸化；专利CN201410599271.3公开了一种刀鲚养殖池塘水质调节剂，其组分包括过氧化钙；这两件专利均涉及过氧化物的缓释氧特性。专利CN201410561933.8公开了一种过硫酸盐-过氧化钙双氧化剂去除多环芳烃类物质甲基萘的方法，专利CN201610854023.8公开了一种利用污泥裂解液和亚微米过氧化钙修复有机污染土壤的方法，均一定程度地借助过氧化物的氧化性实现有机污染物的去除。但是，目前关于过氧化物在连作土壤改良方面的相关研究及应用还未见报道。
技术实现思路
为了解决上述连作障碍的技术问题，克服连作土壤传统防治方法的局限性，本专利技术提出一种土壤改良剂及该土壤改良剂的制备方法。本专利技术的土壤改良剂通过将多孔生物炭与化学氧化剂相耦造粒而得，原料易得，制备方法简便易行。本专利技术的土壤改良剂表现出优良的田间应用效果，可实现对连作土壤中化感自毒物质的原位快速去除，改善连作土壤理化性质和微生物群落多样性，有效缓解作物连作障碍。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种土壤改良剂，其组分按质量百分比计，包括生物质炭70-85％、氧化剂10-20％、含铁无机物4-10％和粘结剂1-5％。作为本专利技术的优选实施方式之一，所述生物质炭由废弃生物质经高温热解制备而成；所述废弃生物质选用木屑、花生壳、椰壳、核桃壳、水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆或玉米芯中的至少一种，热解温度为500-800℃，热解时间为1.5-2.5h。生物质炭是由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。生物质炭含有大量的碳和植物营养物质、具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，是一种多功能材料。本专利技术所选用的制备所述生物质炭的原料为农用废弃生物质，经高温裂解生成生物质炭，为废弃生物质资源的有效利用提供了途径。作为本专利技术的优选实施方式之一，所述氧化剂选用过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌或过氧化尿素中的至少一种。本专利技术选用的氧化剂为过氧化物，其与水反应生成H2O2。本领域普通技术人员，基于本专利技术的技术启示，还可以选用其它种类的并实现本专利技术意图的氧化剂。为了与含铁无机物构成氧化体系，实现所述化感自毒物质的有效去除，本专利技术所述土壤改良剂中的氧化剂有效含量为10％以上。作为本专利技术的优选实施方式之一，所述含铁无机物选用四氧化三铁、氧化铁或羟基氧化铁中的至少一种。如上所述，所述含铁无机物提供铁离子，与氧化剂构成氧化体系，氧化去除土壤中的化感自毒物质。作为本专利技术的优选实施方式之一，所述粘结剂选用高岭土、蒙脱石、凹凸棒石、淀粉、壳聚糖、聚乙烯醇、海藻酸钠、羧甲基纤维素及其衍生物中的至少一种。在本专利技术中，所述粘结剂至少具有两方面的功用，一是实现氧化剂的挤压造粒；二是使得生物质炭、含铁无机物的混合物包覆在氧化剂颗粒的表面。本领域普通技术人员，基于本专利技术的技术启示，还可以选用其它种类的并实现本专利技术意图的粘结剂。另外，本专利技术还提供所述土壤改良剂的制备方法，其包括，将适宜粒度的生物质炭、含铁无机物充分混合；将粘结剂均匀分散于水中，形成1.5-8.0wt.％的粘结剂分散体系，按氧化剂质量与生物质炭、含铁无机物质量之和的比值，将粘结剂分散体系分成A、B两份；将氧化剂与A份粘结剂分散体系混合，制成直径为2-3mm的氧化剂颗粒；将氧化剂颗粒置入包衣机中，包衣机圆盘转速控制在30-60r/min，倾斜角控制在45-65°；将生物质炭、含铁无机物的混合物以10-40g/min投入包衣机圆盘中，将B份粘结剂分散体系喷洒至转动的氧化剂颗粒表面，使得生物质炭、含铁无机物的混合物在氧化剂颗粒表面形成包膜，完成包裹后，继续转动15-20min，制成直径为4-7mm的预制复合颗粒；将预制复合颗粒置入40-55℃流化床内干燥30-90min，之后冷却至室温，即得所述土壤改良剂。采用上述方法制备的所述土壤改良剂，其外形大致为圆形或椭圆形的颗粒。所述土壤改良剂是以氧化剂为内核，生物质炭、含铁无机物的混合物为壳层的核壳结构，其氧化剂含量不低于10％。基于本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤改良剂，其组分按质量百分比计，包括生物质炭70-85％、氧化剂10-20％、含铁无机物4-10％和粘结剂1-5％。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤改良剂，其组分按质量百分比计，包括生物质炭70-85％、氧化剂10-20％、含铁无机物4-10％和粘结剂1-5％。


2.根据权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于，所述生物质炭由废弃生物质经高温热解制备而成；所述废弃生物质选用木屑、花生壳、椰壳、核桃壳、水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆或玉米芯中的至少一种，热解温度为500-800℃，热解时间为1.5-2.5h。


3.根据权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于，所述氧化剂选用过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌或过氧化尿素中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于，所述含铁无机物选用四氧化三铁、氧化铁或羟基氧化铁中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的土壤改良剂，其特征在于，所述粘结剂选用高岭土、蒙脱石、凹凸棒石、淀粉、壳聚糖、聚乙烯醇、海藻酸钠、羧甲基纤维素及其衍生物中的至少一种。


6.制备权利要求1至5任一项所述土壤改良剂的方法，其特征在于，包括，
将适宜粒度的生物质炭、含铁无机物充分混合；
将粘结剂均匀分散于水中，形成1.5-8.0wt.％的粘结剂分散体系，按氧化剂质量与生物质炭、含铁无机物质量之和的比值，将粘结剂分散体系分成A、B两份；
将氧化剂与A份粘结剂分散体系混合，制成直径为2-3mm的氧化剂颗粒；
将氧化剂颗粒置入包衣机中，包衣机圆盘转速控制在30-60...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂玉婷，黄继川，彭智平，吴雪娜，廖伟杰，
申请(专利权)人：广东省农业科学院农业资源与环境研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44