[0001] 本申请涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种土壤改良方法。

[0002] 土壤是农作物赖以生存的基质，土壤中水分的多少及土壤的透气性的强弱对植物生长尤其重要。随着世界各国对农业可持续发展的日益重视，对土壤的生产能力的可持续性提出了更高的要求，特别是人口多、耕地少、面临粮食安全的严峻形势下，充分保障土壤的可持续发展能力显得尤为重要。而土壤板结是土壤退化的重要表现之一，目前，土壤板结已成为阻碍我国农业进一步发展的一大障碍。土壤板结，是指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使土面变硬，不适于农作物等生长的现象。

[0003] 在常规技术中，可以通过聚丙烯酰胺进行土壤改良；即通过聚丙烯酰胺高分子主链上共聚的阴离子官能团和土壤中的无机矿物质之间的静电作用相互吸引，从而提高土壤中团聚体的稳定性。但受土壤带电情况的影响，聚丙烯酰胺对团聚体稳定性提升有限，并且作用时间较短。

[0004] 上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

[0030] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0031] 以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的土壤改良方法的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。

[0032] 本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60～120和80～110的范围，理解为60～110和80～120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1～3、1～4、1～5、2～3、2～4和2～5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0～5”表示本文中已经全部列出了“0～5”之间的全部实数，“0～5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。

[0033] 如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

[0034] 如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。

[0035] 如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

[0036] 如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。

[0037] 如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。

[0038] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例进一步说明本申请的技术方案。但是本申请不限于所列出的实施例，还应包括在本申请所要求的权利范围内其他任何公知的改变。

[0039] 此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0040] 为了更好的理解本申请的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式进行详细的说明。

[0041] 在常规添加高分子材料进行土壤改良的技术中，多通过在土壤中加入聚丙烯胺进行土壤改良。聚丙烯酰胺是通过其高分子主链上共聚的阴离子官能团与土壤中的无机矿物质之间的静电作用相互吸引，从而提高土壤中团聚体的稳定性。但是，聚丙烯酰胺的静电作用受到无机矿物质所带电荷的限制，其只能通过部分带负电的侧链和带正电的无机矿物质相互作用，或者额外加入多价阳离子进行桥连，才可实现与带负电的无机矿物质相互作用；因此，对团聚体稳定性的提升很有限。除此之外，聚丙烯酰胺未被土壤吸附的高分子链是高度亲水的，在水中高度溶胀，其分子链构象高度伸展，因此容易断裂，进而在长时间使用的情况下，对土壤的改良效果容易失效。

[0042] 本申请实施例提供一种解决方案，通过提供包含多羟基聚合物的土壤改良剂，将土壤改良剂与待改良土壤混合，得到混合土壤；进而对混合土壤进行干燥，得到改良土壤。多羟基聚合物是一种水溶性物质，安全性高，对环境影响低；其在与待改良土壤混合后，能够与土壤中的无机矿物质(例如，粘粒和/或粉粒)形成氢键，以粘附土壤中的粘粒和/或粉粒。而直接混合后的土壤中可能存在大量的水分，这使得多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒的接触面积较少，形成的氢键数量较少。因此，本申请实施例通过干燥去除混合土壤中的水分，缩短了多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒之间的距离，增加了多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒之间的接触面积，并促进氢键个数增加，从而强化了多羟基聚合物与土壤中粘粒和/或粉粒的结合能力。进一步地，由于结合能力的提升，多羟基聚合物能够粘附大量的粘粒和/或粉粒，进而在混合土壤中形成大尺寸的复合物。而这些复合物又进一步包裹粘粒和/或粉粒形成更大的团聚体。大团聚体之间具有较大的孔隙，使得改良土壤具有高孔隙率；而高孔隙率又降低了待改良土壤的容重，并提高了待改良土壤的渗透性和透气性；同时，这些团聚体又具有水稳定性，在水中也不会散开，因此，就算在雨水冲击下，改良土壤依旧能够保持长时间的稳定，避免板结和水土流失的发生。

[0043] 基于此，本申请实施例提供了一种土壤改良方法，参照图1，图1为本申请土壤改良方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，土壤改良方法包括：

[0044] 步骤S10，提供土壤改良剂，其中，土壤改良剂包括多羟基聚合物；

[0045] 在一可行实施例中，提供包含多羟基聚合物的土壤改良剂。

[0046] 可选地，土壤改良剂可以为将多羟基聚合物与水混合后配置的多羟基聚合物溶液。

[0047] 可选地，多羟基聚合物包括天然多糖高分子。

[0048] 在一可行实施例中，多羟基聚合物包括：聚多巴胺、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸羟乙酯和淀粉中的至少一种。

[0049] 相较于常用的聚丙烯胺，本实施例中添加的多羟基聚合物，可以通过其含有的羟基与土壤中的无机矿物质(例如，粘粒和/或粉粒)在干燥后形成强的氢键作用；而聚丙烯酰胺只有部分阴离子侧链通过静电作用能够与带正电荷的土壤颗粒相互作用，对于带负电的土壤颗粒需要额外加入多价的阳离子。由于多羟基聚合物不受土壤所带电荷正负性的影响，作用位点多，所以对稳定性的提高更明显；同时形成的改良土壤中，未被吸附的多羟基聚合物的含量更低，因此其高分子链延展程度较低，进而不容易被机械破坏，发挥作用的持续时间也能够有效延长。

[0050] 步骤S20，将土壤改良剂与待改良土壤混合，得到混合土壤；

[0051] 在一可行实施例中，将含有多羟基聚合物的土壤改良剂与待改良土壤混合，从而得到混合土壤。

[0052] 可选地，待改良土壤包括粘质土壤和/或粉质土壤。粘质土壤主要由细小的粘土颗粒组成，这些颗粒具有很强的吸附能力和粘性。由于粘土颗粒之间的紧密结合，粘质土壤在湿润时容易形成致密的团块，在干燥时则容易硬化和板结。粉质土壤主要由粉砂颗粒组成，这些颗粒较粘土颗粒大但较砂土颗粒小。粉质土壤的通气性和渗透性通常介于粘土和砂土之间，在干燥时则可能变得紧实，从而可能出现板结问题。

[0053] 在一可行实施方式中，步骤S20，将土壤改良剂与待改良土壤混合，得到混合土壤的步骤包括：

[0054] 步骤S21，将土壤改良剂喷洒于待改良土壤上，得到混合土壤。

[0055] 在一可行实施例中，土壤改良剂与待改良土壤可以通过不同的方式混合，其中之一是直接将土壤改良剂喷洒于待改良土壤上，从而得到混合土壤；这种喷洒土壤改良剂的混合方式操作简便，并且能够尽量减少对土壤结构的扰动，有利于保持土壤的自然状态。

[0056] 可选地，喷洒于待改良土壤上的土壤改良剂的用量为1～100g/m2；例如，土壤改良2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
剂的用量为1g/m、10g/m、20g/m、30g/m 、40g/m 、50g/m 、60g/m 、70g/m 、80g/m 、90g/m 、
2
100g/m 等。若土壤改良的用量较少，则土壤改良剂的改良效果可能不明显，并造成成本效益低下；而若土壤改良的用量较多，则对土壤的改良效果难以进一步提升，反而会造成成本增加。

[0057] 优选地，喷洒于待改良土壤上的土壤改良剂的用量为10～20g/m2。

[0058] 可选地，喷洒于待改良土壤上的土壤改良剂的浓度为0.1～1％；例如，土壤改良剂的浓度为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％等。若土壤改良剂的浓度较低，则土壤改良剂的改良效果可能不明显，并造成成本效益低下；而若土壤改良剂的浓度较高，则对土壤的改良效果难以进一步提升，反而会造成成本增加。

[0059] 优选地，喷洒于待改良土壤上的土壤改良剂的浓度为0.2～0.5％。

[0060] 在一可行实施方式中，步骤S20，将土壤改良剂与待改良土壤混合，得到混合土壤的步骤包括：

[0061] 步骤S22，获取待改良土壤；

[0062] 步骤S23，将土壤改良剂、待改良土壤和水混合，并搅拌均匀，制得混合土壤。

[0063] 在一可行实施例中，土壤改良剂与待改良土壤可以还通过机械搅拌混合的方式混合；先从土地中获取待改良土壤，再将土壤改良剂、待改良土壤和水混合，并搅拌使其混合均匀，从而制得混合土壤。通过搅拌混合的方式能够对全部的土壤进行改良，即实现土壤的深层改良。

[0064] 可选地，在将土壤改良剂和待改良土壤搅拌混合的情况下，土壤改良剂中多羟基聚合物的加入量可以为待改良土壤质量的0.1～10％；例如，0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等。

[0065] 优选地，土壤改良剂中多羟基聚合物的加入量可以为待改良土壤质量的0.1～1％。

[0066] 可选地，在将土壤改良剂、水和待改良土壤搅拌混合的情况下，所加入的水的量可以为待改良土壤质量的10～50％；例如，10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％等。

[0067] 优选地，水的加入量为待改良土壤质量的15～25％。

[0068] 在一可行实施方式中，为了进一步提升对土壤的改良效果，可以进一步在待改良土壤中加入其他添加剂，包括：有机添加剂和/或无机添加剂，进而得到混合土壤；其中，有机添加剂包括：秸秆、锯末、稻壳、泥炭、椰糠、生物炭和发酵羊粪中的至少一种；无机添加剂包括：蛭石和珍珠岩中的至少一种。

[0069] 可选地，可以获取待改良土壤；进而将土壤改良剂、待改良土壤和水，以及有机添加剂和/或无机添加剂混合，并搅拌均匀，制得混合土壤。

[0070] 可选地，有机添加剂的加入量可以为待改良土壤质量的1～20％。

[0071] 可选地，无机添加剂的加入量可以为待改良土壤质量的1～20％。

[0072] 可选地，有机添加剂的加入量可以为待改良土壤体积的1～70％。

[0073] 可选地，无机添加剂的加入量可以为待改良土壤体积的1～70％。

[0074] 在本实施例中，通过在土壤中进一步加入秸秆、锯末、稻壳、泥炭、椰糠、生物炭和/或发酵羊粪等有机添加剂，由于上述有机添加剂的密度较低，因此可以进一步降低土壤容重，从而有效提高待改良土壤的渗透性和透气性，并增加土壤有机质含量。而在土壤中加入蛭石和/或珍珠岩等多孔的无机添加剂，可以进一步提高土壤的孔隙率，进而有效提高待改良土壤的渗透性和透气性。

[0075] 步骤S30，对混合土壤进行干燥，得到改良土壤。

[0076] 在一可行实施例中，在得到混合土壤后，可以对混合土壤进行干燥；在干燥后高分子与粘粒和/或粉粒之间的水分子消失，高分子与粘粒和/或粉粒之间距离缩短，同时增大了高分子与粘粒和/或粉粒的接触面积，从而强化多羟基聚合物与土壤中粘粒和/或粉粒的结合能力，得到改良土壤，从而进一步提升土壤的长期稳定性。

[0077] 可选地，干燥方法可以为风干、晒干、烘干等，本实施例对此不加以限制。

[0078] 可选地，改良土壤的含水量低于5％。

[0079] 优选地，改良土壤的含水量低于1％。

[0080] 在一可行实施方式中，步骤S30，对混合土壤进行干燥，得到改良土壤的步骤包括：

[0081] 步骤S31，对混合土壤进行尺寸筛选，得到筛选后土壤，其中，筛选后土壤的尺寸为0.01～30mm；

[0082] 步骤S32，对筛选后土壤进行干燥，得到改良土壤。

[0083] 在一可行实施例中，在将土壤改良剂、待改良土壤和水混合，并搅拌均匀，制得混合土壤的情况下，可以进一步对混合土壤进行尺寸筛选，得到尺寸为0.01～30mm的筛选后土壤；进而再对筛选后土壤进行干燥，得到改良土壤。

[0084] 优选地，筛选后土壤的尺寸为0.05～2mm。

[0085] 可选地，可以通过筛网对混合土壤进行尺寸筛选，其中，筛网的孔径可以为0.01～30mm。

[0086] 优选地，筛网的孔径可以为0.05～2mm。

[0087] 在本实施例中，通过尺寸筛选，控制土壤的粒径，从而调节土壤的孔隙率、导水率、饱和含水量等性能。

[0088] 在本实施例中，通过提供包含多羟基聚合物的土壤改良剂，将土壤改良剂与待改良土壤混合，得到混合土壤；进而对混合土壤进行干燥，得到改良土壤。多羟基聚合物是一种水溶性物质，安全性高，对环境影响低；其在与待改良土壤混合后，能够与土壤中的无机矿物质(例如，粘粒和/或粉粒)形成氢键，以粘附土壤中的粘粒和/或粉粒。而直接混合后的土壤中可能存在大量的水分，这使得多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒的接触面积较少，形成的氢键数量较少。因此，本申请实施例通过干燥去除混合土壤中的水分，缩短了多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒之间的距离，增加了多羟基聚合物与粘粒和/或粉粒之间的接触面积，并促进氢键个数增加，从而强化了多羟基聚合物与土壤中粘粒和/或粉粒的结合能力。进一步地，由于结合能力的提升，多羟基聚合物能够粘附大量的粘粒和/或粉粒，进而在混合土壤中形成大尺寸的复合物。而这些复合物又进一步包裹粘粒和/或粉粒形成更大的团聚体。大团聚体之间具有较大的孔隙，使得改良土壤具有高孔隙率；而高孔隙率又降低了待改良土壤的容重，并提高了待改良土壤的渗透性和透气性；同时，这些团聚体又具有水稳定性，在水中也不会散开，因此，就算在雨水冲击下，改良土壤依旧能够保持长时间的稳定，避免板结和水土流失的发生。

[0089] 为使本申请上述实施例细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例土壤改良方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

[0090] 实施例1

[0091] (1)提供土壤改良剂，其中，土壤改良剂为：将分子量250000的3kg聚丙烯酸溶解于97kg的水中制成浓度3％的聚丙烯酸溶液；

[0092] (2)将500kg黄土、100kg土壤改良剂和100kg水混合，通过水泥搅拌机以50r/min的速度搅拌20min，得到混合土壤，其中，黄土的质地为：黏粒级0.002mm(2％)，粉砂粒级0.02‑0.002(68％)，砂粒(30％)；

[0093] (3)将混合土壤通过2mm的筛网，再进行干燥，得到改良土壤，其中，改良土壤的含水量低于5％；

[0094] (4)将改良土壤替换地里表层5‑10cm的土壤后进行种植。

[0095] 实施例1的性能：容重1.1g/cm3，孔隙率58％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为82％(一周)和77％(一年)；其中，0.25mm水稳定性团聚体所占比例是指：将样品置于0.25mm的筛网上，在水中进行竖直方向的上下振荡，频率30次/min，时间15min，留在筛网上的样品与测试前样品的质量比。

[0096] 实施例2

[0097] (1)提供土壤改良剂，其中，土壤改良剂为：将聚合度1700，水解度99％的2kg聚乙烯醇溶解于98kg的水中制成的聚乙烯醇溶液；

[0098] (2)将750kg黄土、100kg土壤改良剂和150kg水混合，通过水泥搅拌机以60r/min的速度搅拌1h，得到混合土壤，其中，黄土的质地为：黏粒级0.002mm(2％)，粉砂粒级0.02‑0.002(68％)，砂粒(30％)；

[0099] (3)将混合土壤通过4mm的筛网，再进行干燥，得到改良土壤，其中，改良土壤的含水量低于5％；

[0100] (4)将改良土壤替换地里表层5‑10cm的土壤后进行种植。

[0101] 实施例2的性能：容重0.9g/cm3，孔隙率64％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为94％(一周)和92％(一年)。

[0102] 实施例3

[0103] (1)提供土壤改良剂，其中，土壤改良剂为：将聚合度1000，部分水解的5kg聚乙烯醇溶解于95kg的水中制成的聚乙烯醇溶液；

[0104] (2)将1000kg红土、100kg土壤改良剂和200kg水混合，通过水泥搅拌机以100r/min的速度搅拌1h，得到混合土壤，其中，红土的质地为：黏粒6％，粉粒66％，砂粒28％；

[0105] (3)将混合土壤通过3mm的筛网，再进行干燥，得到改良土壤，其中，改良土壤的含水量低于5％；

[0106] (4)将改良土壤替换地里表层5‑10cm的土壤后进行种植。

[0107] 实施例3的性能：容重0.86g/cm3，孔隙率68％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为93％(一周)和91％(一年)。

[0108] 实施例4

[0109] (1)在地里翻耕田地修整表层的待改良土壤；

[0110] (2)将1kg聚丙烯酸羟乙酯溶解于99kg的水中，配置成土壤改良剂；

[0111] (3)按200g/m2的用量将土壤改良剂喷洒于待改良土壤表面，得到混合土壤；

[0112] (4)对混合土壤进行晒干和/或风干，得到改良土壤，并在改良土壤上进行种植。

[0113] 实施例4(表层0‑5cm土壤)的性能：容重1.1g/cm3，孔隙率58％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为47％；在累计约100mm降雨后，容重1.2g/cm3，孔隙率54％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为39％。

[0114] 对比例1

[0115] 实验步骤和原料配比均与实施例1相同，不同之处在于：未在土壤中加入土壤改良剂。

[0116] 对比例1的性能：容重1.3g/cm，孔隙率60％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为24％(一周)和18％(一年)。

[0117] 对比例2

[0118] 实验步骤和原料配比均与实施例2相同，不同之处在于：将聚乙烯醇替换为聚丙烯酰胺。

[0119] 对比例2的性能：容重0.9g/cm3，孔隙率68％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为52％(一周)和26％(一年)。

[0120] 对比例3

[0121] 实验步骤和原料配比均与实施例4相同，不同之处在于：未在土壤表面喷洒土壤改良剂。

[0122] 对比例3(表层0‑5cm土壤)的性能：容重1.1g/cm3，孔隙率58％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为29％；在累计约100mm降雨后，容重1.4g/cm3，孔隙率47％，0.25mm水稳定性团聚体所占比例为18％。

[0123] 通过上述实施例1‑4和对比例1‑3可以发现，通过在土壤中加入包含多羟基聚合物的土壤改良剂对土壤的孔隙率和水稳定性团聚体比例，均有明显的提升，特别是在降雨之后，稳定性提升更为显著。而喷洒土壤改良剂的混合方法操作更为便捷，搅拌混合土壤改良剂的方法，稳定性提升更为显著。

[0124] 以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的专利保护范围。