专利名称：沙化土地用有机高分子胶体及改善沙化土地的方法
技术领域：
本发明属于农、林业水土保持技术领域，涉及对沙化土地治理的办法，特别是一种 用线性分子结构高分子制备的有机高分子胶体及改善沙化地的方法。主要用于沙化土地抗 旱蓄水、土壤改良进而从事农作物种植。
背景技术：
众所周知，由于沙化地耕作层对水分和氮素吸附量低，故在沙化地上种植的农作 物难以存活。对沙地土壤的改良和合理利用，一直是区域环境整治和农业发展的重要研究 内容。已往的研究表明，对沙质土壤的改良，是以大量的有机物质投入为基础，通过有机物 质的增加来提高土壤的结构性能和持水性能，促进团粒结构的形成，达到改善土壤物理性 状，提高抗风蚀能力的目的；同时通过有机质的增加，提高土壤保蓄养分的能力，以提高土 地生产能力。世界各国在沙化地的治理工作中采取了多种多样的办法，但至今没有一项治沙技 术能够解决治沙的根本问题。治理沙化地的初衷和目的，是使在沙化地种植的植物得以生 存，而治沙的真正关键在于保持沙土中的水分和植物必需的养分，使植物得以存活成长。近年来，沙化地区域的农民为了提高种植效益，采取的主要措施有衬膜造田、去 沙造田和掺沙修田等工程方法。衬膜造田是在沙层较厚的沙地中挖去80 IOOcm的地表沙层，衬覆塑料薄膜后进 行回填，以期达到阻滞水分下渗的目的。此种技术方法在阻滞水分下渗的同时，也隔断了土 层间的水、气交换，在较短的几年内便出现了沙层有害气体增多，严重损伤了农作物根系， 影响了作物的正常生长，种植效益回落，因此这种方法已经停止推广应用。去沙造田是在沙层厚度较薄的地块中，采用工程方法去除粘土层以上的沙层，然 后在粘土地进行种植。因裸露出的粘土层贫瘠，普遍用肥量较大，该地区的粘土容重偏高、 土壤粘性较强，地表层粘土很容易产生板结。因此应运而生、出现了第三种方法掺沙修田。掺沙修田是在秋冬季节，对去沙造田后已板结的地块表面进行掺沙处理，显而易 见，此方法劳动强度大、费时费工，难以推广。目前，尚无对沙化地处理后，当年能够达到或接近土质较好地块种植效果的沙化 土地治理方法。
发明内容
针对沙化地其耕作层对水分和氮素吸附量低的问题，本发明的目的是提供一种沙 化土地有机高分子胶体；本发明的另一目的是提供一种改善沙化土地的方法。本发明提供的一种沙化土地有机高分子胶体，其液体中广泛分散有凝胶微粒，能 解决单纯水溶胶在沙层中随水下移的问题；施用量小，能使农作物正常生长；本发明提供的改善沙化土地的方法，能有效提高土壤保持氮和水分的能力；劳动 强度小、省时省工，有利于推广应用。
本发明目的是通过以下技术方案实现的。一种沙化土地有机高分子胶体；其特征在于每IOOOkg水中配制有下述原料粘均 分子量1500万左右的线性分子结构的聚丙烯酸钾0. 3 0. 6kg或粘均分子量2000万左右 的线性分子结构的聚丙烯酰铵0. 2 0. 5kg，工业纯硫酸锌0. 1 0. 3kg或工业纯硫酸钾 0. 1 0. 3kg或硫酸钙0. 5 1. 5kg。其制备方法是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸锌或0. 1 0. 3kg硫酸钾或
0.5 1. 5kg的硫酸钙；硫酸锌或硫酸钾溶于水后或硫酸钙达到饱合状态后，在搅拌条件下 缓慢加入聚丙烯酸钾0. 3 0. 6kg ；间歇式搅拌30分钟后，得含大量凝胶微粒的有机高分 子胶体。其制备方法或者是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸锌或0. 1 0. 3kg硫酸 钾或0. 5 1. 5kg的硫酸钙；硫酸锌或硫酸钾溶于水后或硫酸钙达到饱合状态后，在搅拌条 件下缓慢加入聚丙烯酰铵0. 2 0. 5kg ；间歇式搅拌30分钟后，得含大量凝胶微粒的聚丙 烯酰铵有机高分子胶体。本发明的聚丙烯酸钾有机高分子胶体是聚丙烯酸钾与硫酸锌及水配制，或是聚丙 烯酸钾与硫酸钙及水配制，或是聚丙烯酸钾与硫酸钾及水配制；本发明的聚丙烯酰铵有机 高分子胶体是聚丙烯酰铵与硫酸锌及水配制，或是聚丙烯酰铵与硫酸钙及水配制，或是聚 丙烯酰铵与硫酸钾及水配制。硫酸钙达到饱合状态后，是指硫酸钙达到最大溶解量。因为IOOOkg水不能将1.5kg硫酸钙全部溶解，对于贫瘠的沙化地而言，植物生长所需的各种元素大多缺乏，达饱 合状态所剩余的硫酸钙，仍然加入，作为肥料使用。本发明使用硫酸锌水溶液或硫酸钙水溶液或硫酸钾水溶液，是作为线性分子结构 高分子聚合物-聚丙烯酸钾/聚丙烯烯酰的分散介质。由于分散介质性质的改变，线性分 子结构的高分子聚合物将发生交联反应，使其分散后的溶胶粘度降低，且含大量的小颗粒 凝胶。本发明的聚丙烯酸钾有机高分子胶体与单纯使用聚丙烯酸钾的水溶胶比较，其粘 度明显降低；本发明的两种有机高分子胶体均是溶胶状的有机高分子胶体，且溶胶体中广 泛分散有大量的凝胶微粒；通过常规水泵加压即能将本发明的有机高分子胶体喷出。本发明提供的胶体状有机高分子胶体，为保证性能稳定，应在5天内使用。本发明提供的改善沙化土地的方法两种。第一种方法一种改善沙化土地的方法，其特征在于将聚丙烯酸钾有机高分子胶体或聚丙烯酰 铵有机高分子胶体均勻分散施于0 20cm深度范围内，聚丙烯酸钾有机高分子胶体或聚丙 烯酰铵有机高分子胶体与土地面积的比例为28 33吨/667m2 ；操作方法是采用步犁将 15 20cm的沙层翻开，水泵入口端经进料管接有机高分子胶体，水泵出口端接出料管，开 启水泵，手持出料管将聚丙烯酸钾有机高分子胶体或聚丙烯酰铵有机高分子胶体均勻喷洒 于翻开的沙土之中，使胶体状有机高分子胶体充分分散于翻开的沙土中；向同侧翻犁重复 上述过程，犁地间隔为8 12cm。第二种方法一种改善沙化土地的方法，其特征在于按每667m2灌溉面积使用线性分子结构的聚丙烯酸钾12 15kg或聚丙烯酰铵6 8kg，硫酸锌8 15kg或硫酸钾8 15kg或硫 酸钙32 45kg的用量备料；根据灌溉用斗渠来水流量，按每667m2沙化地灌溉水量190 230m3所需的时间，在距处理地块48至53m处，缓慢均勻加入硫酸钙或硫酸锌或硫酸钾；再 在距硫酸钙或硫酸锌或硫酸钾加入点28至33m处，缓慢均勻加入线性分子结构聚丙烯酸钾 或聚丙烯酰铵；利用流速较高的斗渠水使聚丙烯酸钾或聚丙烯酰铵进行分散并完成对水分 的吸收，灌溉水以含大量小颗粒凝胶的溶胶形式进入处理地块；当处理地块的地表灌溉水 完成下渗后，对形成有胶层的地表进行翻犁，胶层碎裂后均勻在分布耕作层中。所述线性分子结构的聚丙烯酸钾粘均分子量为1500万左右；所述线性分子结构 的聚丙烯酰铵粘均分子量为2000万左右。本发明提供的改善沙化土地的两种方法所使用的硫酸锌是工业纯硫酸锌，硫酸钾 是工业纯硫酸钾。本发明所提供的改良沙化地的方法，用含硫酸钙或硫酸锌液体作为线性分子结构 高分子聚合物分散介质，所形成的胶体均勻施入沙化地耕作层后，对水解氮和水分的持有 能力明显提高。通过增加沙化地耕作层有机胶体含量，达到提高其对氮素和水分吸附能力 的目的。与未曾处理的沙化地比较，处理层中的水解氮含量提高了 80%左右、绝对含水量提 高了 13%左右。本发明的两种方法，是在沙层厚度40至80cm的沙化地完成实验的，同时也适用于 沙层厚度较浅的沙化地。本发明所提供的改良沙化地的方法，能明显改善沙地的土壤团粒结构的持水性 能，并可增加沙层的水解氮的能力，进而提高作物产量。本发明的方法，由于仅对沙化地的耕作层进行处理，施用量较少；与已有的沙化地 改良方法相比，用工量明显减少。经试验田种植证明，对沙层厚度超过60cm的沙化地处理 后的当年，所种植的油葵产量达到150kg以上，马铃薯产量达到2000kg左右，接近沙壤土质 地块产量，具有良好的社会和经济效益。
具体实施例方式产品实施例1一种沙化土地有机高分子胶体；IOOt水中配制有线性分子结构的聚丙烯酸钾 30kg，硫酸锌20kg。其制备方法是先在水中加入硫酸锌；待硫酸锌溶于水后，在搅拌条件 下缓慢加入粘均分子量1500万左右的线性分子结构的聚丙烯酸钾；每搅拌2 3分钟，停 止1 2分钟，间歇式搅拌30分钟后，聚丙烯酸钾均勻分散，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酸 钾有机高分子胶体。产品实施例2一种沙化土地有机高分子胶体；IOOOkg水中配制有线性分子结构的聚丙烯酸钾 0. 6kg，硫酸锌0. 3kg。其制备方法同实施例1，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酸钾有机高分子 胶体。产品实施例3一种沙化土地有机高分子胶体；IOOOkg水中配制有线性分子结构的聚丙烯酸钾 0. 45kg，硫酸钙1. 5kg。其制备方法是在IOOOkg水中加入1. 5kg硫酸钙；待硫酸钙达到最
5大溶解量后，即硫酸钙的水溶液中有未溶解的硫酸钙，在搅拌条件下缓慢加入粘均分子量 1500万左右的线性分子结构的聚丙烯酸钾0. 45kg ；每搅拌2 3分钟，停止1 2分钟，间 歇式搅拌30分钟后，聚丙烯酸钾均勻分散，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酸钾有机高分子胶 体。未溶解的硫酸钙以肥料的形式对沙地补充养分。产品实施例4一种沙化土地有机高分子胶体；IOOOkg水中配制有线性分子结构的聚丙烯酸钾 0. 5kg，硫酸钙1kg，其制备方法同实施例3，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酸钾有机高分子胶 体。产品实施例5一种沙化土地有机高分子胶体；IOOOkg水中配制有聚丙烯酰铵0. 5kg，硫酸锌 0. 3kg ；其制备方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸锌；硫酸锌溶于水后，在搅拌条件下 缓慢加入粘均分子量2000万左右的线性分子结构的聚丙烯酰铵0. 5kg，每搅拌2 3分钟， 停止1 2分钟，间歇式搅拌30分钟后，聚丙烯酰铵均勻分散；得含大量凝胶微粒的聚丙烯 酰铵有机高分子胶体。产品实施例6一种沙化土地有机高分子胶体；IOOOkg水中配制有聚丙烯酰铵0. 3kg，硫酸锌 0. 2kg ；其制备方法同实施例5，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酰铵有机高分子胶体。产品实施例7一种沙化土地有机高分子胶体；IOOt水中配制有聚丙烯酰铵40kg，硫酸钙80kg ； 其制备方法在loot水中加入硫酸钙，在搅拌条件下缓慢加入粘均分子量2000万左右的线 性分子结构的聚丙烯酰铵，每搅拌2 3分钟，停止1 2分钟，间歇式搅拌30分钟后，聚 丙烯酰铵均勻分散；得含大量凝胶微粒的聚丙烯酰铵有机高分子胶体。产品实施例8一种沙化土地有机高分子胶体；每IOOOkg水中配制有聚丙烯酰铵0. 3kg，硫酸钙 0. 5kg ；制备方法同实施例7，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酰铵有机高分子胶体。产品实施例9一种沙化土地有机高分子胶体；每IOOOkg水中配制有线性分子结构的聚丙烯酸 钾0. 5kg，硫酸钾0. 3kg。其制备方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸钾；待硫酸钾溶于水 后，在搅拌条件下缓慢加入粘均分子量1500万左右的线性分子结构的聚丙烯酸钾0. 5kg ； 每搅拌2 3分钟，停止1 2分钟，间歇式搅拌30分钟后，聚丙烯酸钾均勻分散，得含大 量凝胶微粒的聚丙烯酸钾有机高分子胶体。产品实施例10一种沙化土地有机高分子胶体；每IOOOkg水中配制有线性分子结构的聚丙烯酰 铵0. 3kg，硫酸钾0. 2kg。其制备方法是在IOOOkg水中加入0. 3kg硫酸钾；待硫酸钾溶于水 后，在搅拌条件下缓慢加入粘均分子量1500万左右的线性分子结构的聚丙烯酰铵0. 3kg ； 每搅拌2 3分钟，停止1 2分钟，间歇式搅拌30分钟后，聚丙烯酸钾均勻分散，得含大 量凝胶微粒的聚丙烯酸钾有机高分子胶体。方法实施例1一种改善沙化土地的方法，将实施例1所得聚丙烯酸钾有机高分子胶体均勻分散施于0 20cm深度范围内，聚丙烯酸钾有机高分子胶体与土地面积的比例为30吨/667m2 ； 操作方法是在沙层厚度40cm 80cm的地块表面，采用步犁将15 20cm的沙层翻开，水 泵入口端经进料管接有机高分子胶体，水泵出口端接出料管，开启水泵，手持出料管将聚丙 烯酸钾有机高分子胶体均勻喷洒于翻开的沙土之中，使胶体状有机高分子胶体充分分散于 翻开的沙土中；向同侧翻犁重复上述过程，边犁地边喷洒，每一犁的间隔为8 10cm。方法实施例2一种改善沙化土地的方法，将实施例7所得聚丙烯酰铵有机高分子胶体均勻分散 施于0 20cm深度范围内，聚丙烯酰铵有机高分子胶体与土地面积的比例为28吨/667m2 ； 操作方法是在沙层厚度40cm 60cm的地块表面，采用步犁将15 20cm的沙层翻开，水 泵入口端经进料管接有机高分子胶体，水泵出口端接出料管，开启水泵，手持出料管将聚丙 烯酰铵有机高分子胶体均勻喷洒于翻开的沙土之中，使胶体状有机高分子胶体充分分散于 翻开的沙土中；向同侧翻犁重复上述过程，边犁地边喷洒，每一犁的间隔为10 12cm。 方法实施例3—种改善沙化土地的方法，根据灌溉用斗渠来水流量，按每667m2灌溉面积使用线 性分子结构的聚丙烯酸钾15kg，硫酸锌IOkg的用量备料；每667m2沙化地灌溉水量200m3 所需的时间是40分钟，在距离处理地块48m处，在40分钟内缓慢均勻将硫酸锌加入斗渠； 再在距离硫酸锌加入点30m处，在40分钟内缓慢均勻加入分子量为1500万左右的线性分 子结构聚丙烯酸钾；利用流速较高的斗渠水使聚丙烯酸钾进行分散并完成对水分的吸收， 灌溉水以胶体形式进入处理地块；当处理地块的地表灌溉水完成下渗后，对形成有胶层的 地表进行翻犁，胶层碎裂后均勻在分布于耕作层中。方法实施例4一种改善沙化土地的方法，根据灌溉用斗渠来水流量，按每667m2灌溉面积使用线 性分子结构的2000万左右的线性分子结构的聚丙烯酰铵7kg，硫酸钙40kg的用量备料；每 667m2沙化地灌溉水量200m3需35分钟，在距处理地块50m处，在35分钟内，缓慢均勻地将 硫酸钙加入斗渠；再在距硫酸钙或硫酸锌加入点33m处，缓慢均勻将聚丙烯酰铵加入斗渠； 灌溉水以胶体形式进入处理地块；当处理地块的地表灌溉水完成下渗后，对形成有胶层的 地表进行翻犁，胶层碎裂后均勻在分布于耕作层中。产品与方法结合实施例1在70m3水池中，在向水池注水的同时加入IOOkg硫酸钙，并在搅拌条件下缓慢加 入线性分子结构分子量1500万左右的聚丙烯酸钾25kg，经间歇搅拌30分钟，形成胶体后备用。在沙层厚度40至80cm的地块表面，按每667m2均勻扬撒尿素20kg、磷酸二铵20kg 和20%含量的硫酸钾40kg ；而后用步犁以15 20cm深度，向一侧翻犁，用常规水泵将池中 胶体抽出喷洒于所翻犁的沙土，并使胶体充分分散在翻出的沙土中；其后以间隔9 Ilem 的距离，向同侧继续翻犁并喷洒胶体，直至完成该地块的处理。每处理667m2地块需胶体量 为 30m3。在处理后的地块，采用常规种植方法种植马铃薯。种植方法不起垄、不覆膜，马铃 薯种植密度为4500株/667m2左右，生育期为120 150天，其产量达到2000kg/667m2。产品与方法结合实施例2
根据斗渠来水流量，按每667m2沙化地灌溉水量200m3所需时间，在距离处理地块 50m处的斗渠中，缓慢均勻加入硫酸锌12kg、在距离处理地块30m处的斗渠中，每处理667m2 沙化地，缓慢加入线性分子结构的分子量1500万左右的聚丙烯酸钾15kg，使灌溉水以溶胶 形式进入处理地块。当地表液体完成下渗后，每667m2地块均勻扬撒尿素20kg、磷酸二铵 20kg, 20%含量的硫酸钾40kg，而后进行翻犁，使不同分子量的有机胶体及所施化肥在耕作 层中形成较均勻的分散。在处理后的地块，采用常规种植方法种植油葵。种植方法不起垄、 不覆膜，油葵的种植密度为5000株/667m2左右，生育期为100 120天，其产量达到150kg 左右 /667m2。产品与方法结合实施例3根据斗渠来水流量，按每667m2沙化地灌溉水量200m3所需时间，在距离处理地块 50m处的斗渠中，缓慢加入硫酸钾15kg、在距离处理地块30m处的斗渠中每处理667m2沙化 地，缓慢加入线性分子结构的分子量1500万左右的聚丙烯酸钾12kg，使灌溉水以溶胶形式 进入处理地块。当地表液体完成下渗后，每667m2地块均勻扬撒尿素20kg、磷酸二铵20kg， 而后进行翻犁，使不同分子量的有机胶体及所施化肥在耕作层中形成较均勻的分散。在处理后的地块，采用常规种植方法种植油葵。种植方法不起垄、不覆膜，油葵的 种植密度为5000株/667m2左右，生育期为100 120天，其产量达到150kg/667m2。
权利要求
1.一种沙化土地用有机高分子胶体，其特征在于每IOOOkg水中配制有下述原料粘均 分子量1500万左右的聚丙烯酸钾0. 3 0. 6kg或粘均分子量2000万左右的聚丙烯酰铵0.2 0. 5kg，工业纯硫酸锌0. 1 0. 3kg或工业纯硫酸钾0. 1 0. 3kg或硫酸钙0. 5 1.5kg ；其制备方法是在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸锌或0. 1 0. 3kg硫酸钾或 0. 5 1. 5kg的硫酸钙；硫酸锌或硫酸钾溶于水后或硫酸钙达到饱合状态后，在搅拌条件下 缓慢加入聚丙烯酸钾0. 3 0. 6kg ；间歇式搅拌30分钟后，得含大量凝胶微粒的有机高分 子胶体；或者在IOOOkg水中加入0. 1 0. 3kg硫酸锌或0. 1 0. 3kg硫酸钾或0. 5 1. 5kg的硫 酸钙；硫酸锌或硫酸钾溶于水后或硫酸钙达到饱合状态后，在搅拌条件下缓慢加入聚丙烯 酰铵0. 2 0. 5kg ；间歇式搅拌30分钟后，得含大量凝胶微粒的聚丙烯酰铵有机高分子胶 体。
2.一种改善沙化土地的方法，其特征在于将聚丙烯酸钾有机高分子胶体或聚丙烯酰铵 有机高分子胶体均勻分散施于0 20cm深度范围内的沙层之中，聚丙烯酸钾有机高分子胶 体或聚丙烯酰铵有机高分子胶体与土地面积的比例为28 33吨/667m2 ；操作方法是采 用步犁将15 20cm的沙层翻开，水泵入口端经进料管接有机高分子胶体，水泵出口端接出 料管，开启水泵，手持出料管将聚丙烯酸钾有机高分子胶体或聚丙烯酰铵有机高分子胶体 均勻喷洒于翻开的沙土之中，使胶体状有机高分子胶体充分分散于翻开的沙土中；向同侧 翻犁重复上述过程，犁地间隔为8 12cm。
3.一种改善沙化土地的方法，其特征在于按每667m2灌溉面积使用线性分子结构的粘 均分子量1500万左右的聚丙烯酸钾12 15kg或线性分子结构的粘均分子量2000万左右 的聚丙烯酰铵8 12kg，工业纯硫酸锌8 15kg或硫酸钙32 45kg或工业纯硫酸钾8 15kg的用量备料；根据灌溉用斗渠来水流量，按每667m2沙化地灌溉水量190 230m3所需 的时间，在距处理地块48至53m处，缓慢均勻加入硫酸钙或硫酸锌或硫酸钾；再在距硫酸钙 或硫酸锌或硫酸钾加入点28至33m处，缓慢均勻加入线性分子结构聚丙烯酸钾或聚丙烯酰 铵；利用流速较高的斗渠水使聚丙烯酸钾或聚丙烯酰铵进行分散并完成对液体的吸收，灌 溉水以溶胶形式进入处理地块；当处理地块的地表灌溉水完成下渗后，对形成有胶层的地 表进行翻犁，胶层碎裂后均勻在分布耕作层。
全文摘要
本发明涉及用线性分子结构高分子聚合物制作的有机高分子胶体及改善沙化地的方法。用于沙化土地的改良进而从事农作物种植。沙化土地有机高分子胶体是在每1000kg水中配制有下述原料线性分子结构的聚丙烯酸钾0.3～0.6kg或聚丙烯酰铵0.2～0.4kg，硫酸锌或硫酸钾0.1～0，3kg或硫酸钙0.8～2.5kg；水中加入硫酸锌或钙或钾；待其充分溶于水后，在搅拌条件下缓慢加入聚丙烯酸钾或聚丙烯酰铵；间歇式搅拌30分钟后，得含大量凝胶微粒的有机高分子胶体。改善沙化土地方法是用步犁将15～20cm沙层翻开，将有机高分子胶体经水泵均匀分散施于翻开的沙土中，胶体与土地面积比例28～33吨/667m2；犁地间隔8～12cm。它能改善沙地的土壤团粒结构和持水性能。
文档编号A01B79/00GK102002370SQ20091011744
公开日2011年4月6日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者宋宝兴, 杨效和, 汪琴, 王爱勤 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所, 白银市技术开发服务中心