一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法

本发明涉及土壤治理，具体是涉及一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法。

背景技术：

1、土壤的酸碱度对植物生长至关重要的，然而，为了追求产量，施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施一点点的缺失，使耕地土壤养分失衡，长期大量施用化肥更是造成土壤酸化的重要原因。酸化是土壤风化成土过程的重要方面，导致ph值降低，形成酸性土壤，影响土壤中生物的活性，改变土壤中养分的形态，降低养分的有效性，促使游离的锰、铝离子溶入土壤溶液中，对作物产生毒害作用。

2、传统的酸化土壤治理措施有施用石灰，调酸补钙，可以增加养分的有效性。但是，考虑到酸化土壤中具有大量其他污染物，因此，传统方法往往存在一些弊端。例如，随着土壤酸性增强，土壤中重金属铬、镉等的富集量会大大增加，而传统的方法则无法对重金属进行很好的抑制。

3、煤矸石自身组成较为复杂，由多种岩石和矿物组成，它的碳含量较低。通常情况下，煤矸石的热值随着碳质量分数的增加而增加，而挥发物则随着灰分的增加而减少。由于其中sio2、al2o3和fe2o3的总含量高，煤矸石的灰熔点在1050～1800℃，因此可用作耐火材料。煤矸石主要包括石英、粘土矿物和碳质物质等矿物成分，与天然沸石极为相似，它可以用作制备铝硅和碳基化学产品、用作吸附剂。

4、目前，有些学者研究了就爱那个煤矸石或者其改性物质施加在土壤中作为改良剂使用，但还很少有针对酸化土壤提供一套系统的改良剂制备以及施用方法。

技术实现思路

1、针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，包括以下步骤：

4、s1、煤矸石预处理：将煤矸石原材料进行球磨后筛分过100～140目筛，得到煤矸石颗粒，将煤矸石颗粒在-10～-6℃下冷冻4～5h，取出后在230～240℃下加热10～15min，得到活化煤矸石颗粒；

5、s2、腐殖酸制备：将步骤s1中制备得到的活化煤矸石颗粒与硝酸溶液混合，搅拌反应0.5～1h，得到预氧化煤矸石颗粒，取出预氧化煤矸石颗粒后将其与强碱溶液混合，其中预氧化煤矸石颗粒的质量浓度为12～15g/l，控制反应温度为100±5℃，搅拌反应1.5～2h，冷却至室温后离心收集上清液，向上清液中加入盐酸溶液定容并依次经沉淀、离心、洗涤、干燥后得到腐殖酸粉末；

6、s3、土壤初步处理：将步骤s2中制备得到的腐殖酸粉末与生物质炭以1:1的重量比混合，得到初步土壤改良剂，将初步土壤改良剂加入到待处理的酸化土壤中，加入量为80～120kg/亩，控制土壤含水率为30～35％，保持7～10天；

7、s4、回用处理：回收步骤s3中的初步土壤改良剂以及部分酸化土壤的混合物，作为回用土壤改良剂；

8、s5、制浆：将步骤s1中制备得到的活化煤矸石颗粒与粉煤灰、水泥、淀粉黏结剂、铝粉以及步骤s4中的回用土壤改良剂混合，加入水，持续超声搅拌混合1～2h，得到初步浆体，其中，活化煤矸石颗粒与水、粉煤灰、水泥、淀粉黏结剂、铝粉以及回用土壤改良剂的重量比为：1000：600～800：20～30：40～50：5～8：0.5～1：400～500，其中，回用土壤改良剂为全部步骤s4中所回收到的回用土壤改良剂；

9、s6、养护：将步骤s5中制备得到的初步浆体置于模具中恒温养护10～12h，脱模后烘干粉碎得到缓释型酸化土壤改良剂；

10、s7、土壤深度处理：将步骤s6中的缓释型酸化土壤改良剂全部平均分配施加到步骤s3中进行过初步处理的酸化土壤中。

11、进一步地，所述步骤s2中硝酸溶液的质量分数为10％，硝酸溶液与活化煤矸石颗粒的重量比为1：4～5。

12、说明：通过硝酸溶液能够对煤矸石进行活化，提高其活性。

13、进一步地，所述步骤s2中强碱溶液的质量分数为10％，强碱溶液的溶质为焦磷酸钠与氢氧化钠以1:1的重量比混合而成。

14、说明：通过强碱溶液能够对煤矸石进行溶解从而进行腐殖酸提取。

15、进一步地，所述步骤s2中搅拌速率为60～80rpm，室温温度为25～27℃，离心转速为5000～8000rpm，盐酸溶液的物质的量浓度为1～2mol/l，盐酸溶液的加入量为预氧化煤矸石颗粒与强碱溶液总量的100～150％，洗涤是采用无水乙醇洗涤三遍，干燥温度为60～70℃，干燥时间为1～2h。

16、进一步地，所述步骤s3中生物质炭为秸秆生物质炭或稻壳生物质炭。

17、说明：通过将生物质炭与煤矸石提取到的腐殖酸进行混合后对土壤进行初步处理，能够初步调节土壤ph，并络合重金属，便于后续进行二次治理时能够起到更好的效果。

18、进一步地，所述步骤s4中回用土壤改良剂的总质量为加入的初步土壤改良剂总质量的80～85％，且回用土壤改良剂中酸化土壤的占比不超过10wt％。

19、说明：通过优选初步土壤改良剂回用的比例，达到最佳经济效果，在节省用量的前提下最大化发挥两次土壤改良剂的效果。

20、进一步地，所述步骤s5中超声搅拌功率为500～800w。

21、进一步地，所述步骤s6中养护温度为55～60℃，粉碎后的缓释型酸化土壤改良剂粒径＜3mm。

22、说明：通过优化调整养护温度从而确保土壤改良剂具有良好的保水性和保温性。

23、进一步地，所述步骤s7中将步骤s6中的缓释型酸化土壤改良剂施加到酸化土壤中，施加量为200～300kg/亩。

24、说明：针对本发明方法所制备的缓释型酸化土壤改良剂我们提供了两种不同的应用方法，其中一种是应用在制备过程中已经进行过初步处理的酸化土壤，进一步加深对该区域酸化土壤的处理，一般该区域酸化土壤污染较为严重时选用；

25、而另一种则是针对初步处理的酸化土壤污染程度不高时，经过步骤s2制备的腐殖酸粉末与生物炭能够有效控制，此时制备得到的缓释型酸化土壤改良剂可以应用在任意污染程度的其他区域的酸化土壤，并根据污染程度选择合适的施加量，此时适用范围不再局限于进行过初步处理的酸化土壤，应用更加广泛。

26、本发明的有益效果是：

27、本发明的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法以煤矸石为主要原材料，分两步分别制备得到腐殖酸以及利用腐殖酸的回用最终制备得到土壤改良剂，针对酸化土壤中重金属含量高的问题，采用二次治理，能够在初步调节土壤ph后提高二次治理时的效果，解决了传统的煤矸石或其改性物质对于酸化土壤治理效果不好的问题，达到最佳经济效果，在节省用量的前提下最大化发挥两次土壤改良剂的效果。

技术特征：

1.一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s2中硝酸溶液的质量分数为10％，硝酸溶液与活化煤矸石颗粒的重量比为1：4～5。

3.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s2中强碱溶液的质量分数为10％，强碱溶液的溶质为焦磷酸钠与氢氧化钠以1:1的重量比混合而成。

4.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s2中搅拌速率为60～80rpm，室温温度为25～27℃，离心转速为5000～8000rpm，盐酸溶液的物质的量浓度为1～2mol/l，盐酸溶液的加入量为预氧化煤矸石颗粒与强碱溶液总量的100～150％，洗涤是采用无水乙醇洗涤三遍，干燥温度为60～70℃，干燥时间为1～2h。

5.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s3中生物质炭为秸秆生物质炭或稻壳生物质炭。

6.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s4中回用土壤改良剂的总质量为加入的初步土壤改良剂总质量的80～85％，且回用土壤改良剂中酸化土壤的占比不超过10wt％。

7.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s5中超声搅拌功率为500～800w。

8.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s6中养护温度为55～60℃，粉碎后的缓释型酸化土壤改良剂粒径＜3mm。

9.根据权利要求1所述的一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，其特征在于，所述步骤s7中将步骤s6中的缓释型酸化土壤改良剂施加到酸化土壤中，施加量为200～300kg/亩。

技术总结
本发明公开了一种基于缓释型改良剂改良酸化土壤的方法，包括以下步骤：S1、煤矸石预处理；S2、腐殖酸制备；S3、土壤初步处理；S4、回用处理；S5、制浆；S6、养护；S7、土壤深度处理。本发明以煤矸石为主要原材料，分两步分别制备得到腐殖酸以及利用腐殖酸的回用最终制备得到土壤改良剂，针对酸化土壤中重金属含量高的问题，采用二次治理，能够在初步调节土壤pH后提高二次治理时的效果，解决了传统的煤矸石或其改性物质对于酸化土壤治理效果不好的问题，达到最佳经济效果，在节省用量的前提下最大化发挥两次土壤改良剂的效果。

技术研发人员：陈岩贽,邓洪
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7