技术领域
[0001] 本发明涉及一种调理土壤板结的土壤调理剂及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 长期的不合理施肥造成了土壤板结，传统的改造方法是施加有机肥，但效果不能令人满意。
[0003] 造纸废液是造纸过程的副产物，其含有较高的盐和有机质，因此，其排放具有很严格的标准，这就需要造纸企业进行生化处理，使其满足排放标准进行排放，造成了大量有机质的浪费，同时，有机质生化降解产生的二氧化碳排空，也会影响环境，如温室效应。
[0004] 植物生长所需的营养分为大量元素、中量元素和微量元素，其中大量元素是碳、氢、氧、氮、磷、钾，而有机质的成分即碳氢氧，因此，有机质不仅可以调理土壤，还可以补充植物生长所需的营养。
[0005] 土壤根据粘性分为砂质土、壤土和黏质土，其中砂质土含砂较多，颗粒大，保水性差，透气性好，黏性小，壤土含砂和黏土差不多，颗粒、渗水、保水、透气和黏性居中，黏质土含黏土较多，颗粒小，渗水慢，保水性好，透气性差，黏性大，不同的土壤形成板结的原因也不尽相同，以粘性土壤为例，黏性土是最易板结的，向黏性土中施加有机质，有时不仅不能缓解板结，还会加速板结。因此，解决黏性土板结问题成为了行业的一大难题。
[0006] 如何将含有大量有机质的造纸废液变废为宝，使其服务于农业，既可以很好的改善粘性土壤板结问题，又可以提高作物产量。
[0007] 在解决粘性土壤板结的基础上进一步改善土壤环境，更适宜作物生长。
具体实施方式
[0051] 为了更好的理解上述技术方案，下面结合优选实例对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0052] 实施例1
[0053] 一种调理土壤板结的土壤调理剂，由改性造纸废液、黄腐酸钾和水按照质量比15:17:68组成；
[0054] 所述改性造纸废液按照以下步骤进行
[0055] 1)将造纸废液调pH至3，过滤，得滤液1和滤渣；
[0056] 2)将滤渣加入到水中，调节pH至9.5，至滤渣溶解，得滤渣液；
[0057] 3)将滤渣液调pH至6，加入Mn‑Fe催化剂和双氧水进行反应，过滤得滤液2；
[0058] 4)将滤液1和滤液2合并，浓缩至固含量为50％，得改性造纸废液；
[0059] 所述Mn‑Fe催化剂是将硝酸锰和硝酸铁通过浸泡法固定于载体之上；
[0060] 所述载体是具有吸附功能的多孔物质。
[0061] 所述具有吸附功能的多孔物质是分子筛。
[0062] 步骤1)中所述造纸废液是经过滤除去杂质的造纸废液。
[0063] 步骤2)中滤渣和水的质量比是1:3；滤渣溶解温度为65℃。
[0064] 步骤3)中滤渣液、Mn‑Fe催化剂和双氧水的质量比为995:2:3；步骤3)中所述反应条件是温度为40℃，时间为60min。
[0065] 所述Mn‑Fe催化剂浸泡法是将硝酸铁和硝酸锰分别配成1mol/L的溶液，溶液按照质量比1:1混匀，得混合液；将具有吸附功能的多孔物质加入到混合液中，搅拌8h，过滤分离出固体，经去离子水洗至中性，经烘干，焙烧和破碎，即得浸泡法Mn‑Fe催化剂；
[0066] 所述具有吸附功能的多孔物质和混合液的质量比是5:95；
[0067] 所述烘干是烘干至水分低于2％；
[0068] 所述焙烧是焙烧温度300℃，时间3h；
[0069] 所述破碎是破碎至100目。
[0070] 一种调理土壤板结的土壤调理剂的制备方法，按照以下步骤进行：
[0071] 将黄腐酸钾加入到水中溶解，得溶解液；
[0072] 将改性造纸废液加入到溶解液中，即得调理土壤板结的土壤调理剂。
[0073] 实施例2
[0074] 一种调理土壤板结的土壤调理剂，由改性造纸废液、黄腐酸钾、赤霉素、氮、磷和水按照质量比15:17:0.01:2:1:64.99组成；
[0075] 所述氮是尿素；所述磷是磷酸二氢钾；
[0076] 所述改性造纸废液按照以下步骤进行
[0077] 1)将造纸废液调pH至3，过滤，得滤液1和滤渣；
[0078] 2)将滤渣加入到水中，调节pH至9.5，至滤渣溶解，得滤渣液；
[0079] 3)将滤渣液调pH至6，加入Mn‑Fe催化剂和双氧水进行反应，过滤得滤液2；
[0080] 4)将滤液1和滤液2合并，浓缩至固含量为50％，得改性造纸废液；
[0081] 所述Mn‑Fe催化剂是将硝酸锰和硝酸铁通过浸泡法固定于载体之上；
[0082] 所述载体是具有吸附功能的多孔物质。
[0083] 所述具有吸附功能的多孔物质是分子筛。
[0084] 步骤1)中所述造纸废液是经过滤除去杂质的造纸废液。
[0085] 步骤2)中滤渣和水的质量比是1:3；滤渣溶解温度为65℃。
[0086] 步骤3)中滤渣液、Mn‑Fe催化剂和双氧水的质量比为995:2:3；步骤3)中所述反应条件是温度为40℃，时间为60min。
[0087] 所述Mn‑Fe催化剂浸泡法是将硝酸铁和硝酸锰分别配成1mol/L的溶液，溶液按照质量比1:1混匀，得混合液；将具有吸附功能的多孔物质加入到混合液中，搅拌8h，过滤分离出固体，经去离子水洗至中性，经烘干，焙烧和破碎，即得浸泡法Mn‑Fe催化剂；
[0088] 所述具有吸附功能的多孔物质和混合液的质量比是5:95；
[0089] 所述烘干是烘干至水分低于2％；
[0090] 所述焙烧是焙烧温度300℃，时间3h；
[0091] 所述破碎是破碎至100目。
[0092] 一种调理土壤板结的土壤调理剂的制备方法，按照以下步骤进行：
[0093] 将改性造纸粉、黄腐酸钾、赤霉素、氮和磷加入到水中溶解，即得溶解液；将改性造纸废液加入到溶解液中，即得调理土壤板结的土壤调理剂。
[0094] 实施例3
[0095] 一种调理土壤板结的土壤调理剂，由改性造纸废液、黄腐酸钾和水按照质量比15:17:68组成；
[0096] 所述改性造纸废液按照以下步骤进行
[0097] 1)将造纸废液调pH至3，过滤，得滤液1和滤渣；
[0098] 2)将滤渣加入到水中，调节pH至9.5，至滤渣溶解，得滤渣液；
[0099] 3)将滤渣液调pH至6，加入Mn‑Fe催化剂和双氧水进行反应，过滤得滤液2；
[0100] 4)将滤液1和滤液2合并，浓缩至固含量为48％，得改性造纸废液；
[0101] 所述Mn‑Fe催化剂是将硝酸锰和硝酸铁通过共沉淀法固定于载体之上；
[0102] 所述载体是具有吸附功能的多孔物质。
[0103] 所述具有吸附功能的多孔物质是分子筛。
[0104] 步骤1)中所述造纸废液是经过滤除去杂质的造纸废液。
[0105] 步骤2)中滤渣和水的质量比是1:3；滤渣溶解温度为65℃。
[0106] 步骤3)中滤渣液、Mn‑Fe催化剂和双氧水的质量比为995:2:3；步骤3)中所述反应条件是温度为40℃，时间为60min。
[0107] 所述Mn‑Fe催化剂共沉淀法是将将硝酸铁和硝酸锰分别配成1mol/L的溶液，溶液按照质量比1:1混匀，得混合液；将具有吸附功能的多孔物质加入到混合液中，搅拌条件下调节pH至8.2，持续搅拌8h，静置18h，过滤分离出固体，经去离子水洗至中性，经烘干，焙烧和破碎，即得共沉淀法Mn‑Fe催化剂；
[0108] 所述具有吸附功能的多孔物质和混合液的质量比是5:95；
[0109] 所述烘干是烘干至水分低于2％；
[0110] 所述焙烧是焙烧温度300℃，时间3h；
[0111] 所述破碎是破碎至100目。
[0112] 一种调理土壤板结的土壤调理剂的制备方法，按照以下步骤进行：
[0113] 将黄腐酸钾加入到水中溶解，得溶解液；
[0114] 将改性造纸废液加入到溶解液中，即得调理土壤板结的土壤调理剂。
[0115] 实施例4
[0116] 一种调理土壤板结的土壤调理剂，具体由改性造纸粉和黄腐酸钾按照质量比30:70组成；
[0117] 所述改性造纸粉按照以下步骤进行
[0118] a)将造纸废液调pH至4，过滤，得滤液1和滤渣；
[0119] b)将滤渣加入到水中，调节pH至10，至滤渣溶解，得滤渣液；
[0120] c)将滤渣液调pH至6.2，加入Mn‑Fe催化剂和双氧水进行反应，过滤得滤液2；
[0121] d)将滤液1和滤液2合并，浓缩至固含量为46％，得改性造纸废液；
[0122] e)将改性造纸废液干燥，得改性造纸粉；
[0123] 所述Mn‑Fe催化剂是将硝酸锰和硝酸铁通过浸泡法固定于载体之上；
[0124] 所述载体是具有吸附功能的多孔物质。
[0125] 所述具有吸附功能的多孔物质是沸石。
[0126] 步骤a)中所述造纸废液是经过滤除去杂质的造纸废液。
[0127] 步骤b)中滤渣和水的质量比是1:3；滤渣溶解温度为80℃。
[0128] 步骤c)中滤渣液、Mn‑Fe催化剂和双氧水的质量比为996:2:2；步骤3)中所述反应条件是温度为40℃，时间为65min。
[0129] 所述Mn‑Fe催化剂浸泡法是将硝酸铁和硝酸锰分别配成1.2mol/L的溶液，溶液按照质量比2:1混匀，得混合液；将具有吸附功能的多孔物质加入到混合液中，搅拌9h，过滤分离出固体，经去离子水洗至中性，经烘干，焙烧和破碎，即得浸泡法Mn‑Fe催化剂；
[0130] 所述具有吸附功能的多孔物质和混合液的质量比是6:94；
[0131] 所述烘干是烘干至水分低于2％；
[0132] 所述焙烧是焙烧温度280℃，时间4h；
[0133] 所述破碎是破碎至120目。
[0134] 一种调理土壤板结的土壤调理剂的制备方法，按照以下步骤进行：
[0135] 将改性造纸粉和黄腐酸钾混匀，即得调理土壤板结的土壤调理剂。
[0136] 实施例5
[0137] 一种调理土壤板结的土壤调理剂，具体由改性造纸粉、黄腐酸钾、赤霉素、氮和磷按照质量比25:65:0.1:8:2组成；
[0138] 所述氮是尿素和硫酸铵按照质量比5:3的组合物；所述磷是磷酸一铵；
[0139] 所述改性造纸粉按照以下步骤进行
[0140] a)将造纸废液调pH至3.2，过滤，得滤液1和滤渣；
[0141] b)将滤渣加入到水中，调节pH至9.5，至滤渣溶解，得滤渣液；
[0142] c)将滤渣液调pH至6.2，加入Mn‑Fe催化剂和双氧水进行反应，过滤得滤液2；
[0143] d)将滤液1和滤液2合并，浓缩至固含量为50％，得改性造纸废液；
[0144] e)将改性造纸废液干燥，得改性造纸粉；
[0145] 所述Mn‑Fe催化剂是将硝酸锰和硝酸铁通过共沉淀法固定于载体之上；
[0146] 所述载体是具有吸附功能的多孔物质。
[0147] 所述具有吸附功能的多孔物质是活性炭。
[0148] 步骤1)中所述造纸废液是经过滤除去杂质的造纸废液。
[0149] 步骤2)中滤渣和水的质量比是1:4；滤渣溶解温度为70℃。
[0150] 步骤3)中滤渣液、Mn‑Fe催化剂和双氧水的质量比为994:3:3；步骤3)中所述反应条件是温度为55℃，时间为45min。
[0151] 所述Mn‑Fe催化剂共沉淀法是将将硝酸铁和硝酸锰分别配成0.8mol/L的溶液，溶液按照质量比1.5:2混匀，得混合液；将具有吸附功能的多孔物质加入到混合液中，搅拌条件下调节pH至8.2，持续搅拌7h，静置24h，过滤分离出固体，经去离子水洗至中性，经烘干，焙烧和破碎，即得共沉淀法Mn‑Fe催化剂；
[0152] 所述具有吸附功能的多孔物质和混合液的质量比是7:93；
[0153] 所述烘干是烘干至水分低于2％；
[0154] 所述焙烧是焙烧温度320℃，时间3.5h；
[0155] 所述破碎是破碎至90目。
[0156] 一种调理土壤板结的土壤调理剂的制备方法，按照以下步骤进行：
[0157] 将改性造纸粉、黄腐酸钾、赤霉素、氮和磷混匀，即得调理土壤板结的土壤调理剂。
[0158] 下面结合试验数据进一步说明本发明的有益效果：
[0159] 供试材料
[0160] 1.1试验地点：甘肃智慧农业工程技术研究中心。
[0161] 1.2实验检测：容重(g/cm3)、脲酶(mg/g)、中性磷酸酶(mg/g)、转化酶(mg/g)和多酚氧化酶(mg/g)。
[0162] 1.3试验样品：空白(仅为土)、对比1(除实施例1中的改性造纸废液和黄腐酸钾均由实施例1中步骤1)的造纸废液替代外，其它均与实施例1一致)、对比2(除实施例1中的改性造纸废液由黄腐酸钾替代外，其它均与实施例1一致)、对比3(除将实施例1中的改性造纸废液换成步骤1)中的造纸废液，其它均与实施例1一致)、对比4(将实施例1中的黄腐酸钾换成腐植酸钾，其它均与实施例1一致)、实施例1和实施例2。
[0163] 1.4实验方法：从地质为黏土的板结地中取土壤样品，风干后过5mm的筛，分为14份，随机分为7组，分别对应空白(仅为土)、对比1(除实施例1中的黄腐酸钾由实施例1中的改性造纸废液替代外，其它均与实施例1一致)、对比2(除实施例1中的改性造纸废液由黄腐酸钾替代外，其它均与实施例1一致)、对比3(除将实施例1中的改性造纸废液换成步骤1)中的造纸废液外，其它均与实施例1一致)、对比4(将实施例1中的黄腐酸钾换成腐植酸钾，其它均与实施例1一致)、实施例1和实施例2，做平行，每份土壤样品重20kg并加入调理土壤板结的土壤调理剂0.8kg，混匀，装入容器中保存6个月，试验期间保持70％的田间持水量，温度为20‑35℃。试验结束后，对土壤进行检测。
[0164] 1.5检测方法：土壤容重用容重圈直接取样测定；脲酶采用靛酚蓝比色法测定；中性磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法测定；转化酶采用3,5‑二硝基水杨酸比色法测定；多酚氧化酶采用邻苯三酚比色法测定。
[0165] 本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。
[0166] 2结果与分析
[0167] 容重(g/cm3)、脲酶(mg/g)、中性磷酸酶(mg/g)、转化酶(mg/g)和多酚氧化酶(mg/g)，取平均值，见表1，
[0168] 表1
[0169]
[0170] 其中，容重越大说明土壤的透气性越差，板结越严重，容重越小土壤透气性越好，越疏松。
[0171] 由表1中空白、对比3和实施例1的数据比较可以看出，对比3的容重显然大于空白，即使用未改性的造纸废液，不仅不能解决粘性土壤板结的问题，还会使板结加重；而使用改性造纸废液是可以解决粘性土壤板结问题。可能原因是未改性造纸废液是具有粘性的，加入到粘性板结土壤中，进一步增加了粘性土壤的粘性，因此加重了板结，而改性造纸废液分子量小，更容易渗透，在微裂缝处发挥“劈楔作用”，从而防止板结。
[0172] 由对比4和实施例1数据比较可以看出，分子量较大的腐植酸钾在疏松土壤方面优于分子量小的黄腐酸钾，这又与对比3和实施例1的数据相反，发明人认为可能是由于腐植酸钾和造纸废液中有机质的不同，造成了解决板结的机理不同，腐植酸钾是多孔的有机质，具有吸附功能，通过吸附解决土壤板结，而改性造纸废液可能是是通过“劈楔作用”解决土壤板结。
[0173] 由对比1、对比2和实施例1比较可以看出，改性造纸废液和黄腐酸钾组合可以更好的解决粘性土壤板结，同时，增加土壤中脲酶、中性磷酸酶、转化酶和多酚氧化酶的含量。
[0174] 由实施例1和实施例2的数据比较可以看出，赤霉素、氮和磷的加入虽然不能影响粘性土壤的容重，但是可以提高土壤中脲酶、中性磷酸酶、转化酶和多酚氧化酶的含量。
[0175] 实验二
[0176] 供试材料
[0177] 1.1试验地点：烟台市栖霞市蛇窝泊镇，土壤为粘质棕壤。
[0178] 1.2实验检测：花生的产量(kg/亩)。
[0179] 1.3试验样品：空白(未施用调理土壤板结的土壤调理剂)；对比1(除实施例1中的黄腐酸钾由实施例1中的改性造纸废液替代外，其它均与实施例1一致)、对比2(除实施例1中的改性造纸废液由黄腐酸钾替代外，其它均与实施例1一致)、对比3(除将实施例1中的改性造纸废液换成步骤1)中的造纸废液外，其它均与实施例1一致)、对比4(将实施例1中的黄腐酸钾换成腐植酸钾，其它均与实施例1一致)、实施例1和实施例2制备的调理土壤板结的土壤调理剂；试验花生品种为山花9号。
[0180] 1.4实验方法：取地块相似的7亩地，分为7个小区，每个小区1亩，随机分别对应空白(未施用调理土壤板结的土壤调理剂)；使用方法为：玉米收获后，于2022年10月10日将调理土壤板结的土壤调理剂施入土壤中，地块处于休田状态，于2023年4月26日播种花生，播种前施入底肥，配比为15‑15‑15；其中对比1(除实施例1中的黄腐酸钾由实施例1中的改性造纸废液替代外，其它均与实施例1一致)、对比2(除实施例1中的改性造纸废液由黄腐酸钾替代外，其它均与实施例1一致)、对比3(除将实施例1中的改性造纸废液换成步骤1)中的造纸废液外，其它均与实施例1一致)、对比4(将实施例1中的黄腐酸钾换成腐植酸钾，其它均与实施例1一致)、实施例1随底肥施入的还有赤霉素、氮和磷，且赤霉素、氮和磷加入量与实施例2中的相当。
[0181] 1.5检测方法：称量法。
[0182] 本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。
[0183] 2结果与分析
[0184] 花生产量(kg/亩)见表2
[0185] 表2
[0186] 产量(kg/亩)空白 267.3
对比1 307.9
对比2 326.1
对比3 289.5
对比4 312.4
实施例1 346.9
实施例2 357.2
[0187] 由表1和表2的数据可以看出，对比4虽然具有较好的松土效果，但是在提高产量方面并无显著效果，而本申请的实施例1和实施例2，虽然在松土方面不如对比4，但是从最终的产量表现上，实施例1和实施例2显然是高于对比4的，即本申请既可以很好地解决粘性土壤板结，又可以提高作物产量。由表1和表2中对比1、对比2和实施例1的数据比较可以发现，改性造纸废液和黄腐酸钾配合可以更好的疏松土壤，提高作物产量。
[0188] 由表1和表2中实施例1和实施例2的数据比较可以看出，土壤调理剂中加入赤霉素、氮和磷不进可以增加土壤中酶的数量，还可以增加作物的产量，而选择后期即使加入与实施例2同样量的赤霉素、氮和磷的实施例1，其效果远不如实施例2。
[0189] 本实验并未对大田土壤进行检测，这是因为处理面积比较大，且采用的是机械翻地，无法保证翻地的深度一致，因此测土的误差要比实验室试验大很多，调理土壤的最终目的是尽快满足生长要求，最终反应在作物的产量上，因此产量可以直接反应土的调理情况。
