一种含有生物基磺酸盐的肥料及其在固沙改良土壤中的应用

摘要

本发明涉及一种含有生物基磺酸盐的肥料及其在固沙改良土壤中的应用，所述肥料为包含生物基磺酸盐的固沙改良土壤肥料，其包含生物基磺酸类物质和无机肥，其特征在于所述生物基磺酸类物质和无机肥的重量比为1∶0.1‑1000，所述无机肥为大量元素肥、过磷酸钙、磷矿粉或矿物质肥中的一种或多种。本发明的生物基磺酸类物质和无机肥以一定的配比制备的固沙改良土壤肥料对盐碱地和沙土地的植物的生长具有促进作用，而且能够抵抗盐碱地和沙地的不良环境，提高植物对环境的耐受度。

说明书

技术领域

本发明属于肥料产品开发领域，具体涉及一种含有生物基磺酸盐的肥料及其在固沙改良土壤中的应用。

背景技术

荒漠化是当前危及人类生存的重大环境问题和自然灾害之一，目前荒漠化、水土流失、干旱、动植物天绝、洪涝、温室效应是全球的六大生态问题，荒漠化居于位首，被称为“地球癌症”，成为了危及人类生存与发展的巨大灾难。

可替代化石类能源和资源的绿色生物质资源的开发利用是人类可持续发展的主要方向。农林业固体废弃物是最值得利用的可再生资源。生物质包括生态系统中全部的微生物和动植物。废弃生物质包括农作物残留物、林业残留和加工剩余物、禽畜粪便资源、城市有机废弃物等。中国近年来废弃的农作物秸秆日益增加，每年产生的农作物秸秆约7亿吨，秸秆资源主要以稻秸、麦秸和玉米秸为主，约占秸秆总资源量的76.70％。作物秸秆是一种来源广泛的生物质资源库，但一直存在秸秆利用率低，缺乏高效利用技术，秸秆直接还田也由于其不溶性、难降解，植物利用度低，肥效差，秸秆焚烧严重污染环境。

牧草、沙柳、柠条是荒坡、沙漠、盐碱地的生态恢复的优势植物，木质素、半纤维素、纤维素是其主要成分，柠条还含有20％左右的蛋白。资源利用率只有2％左右。加工规模小，人工、物流成本高，缺乏经济动力。生物质资源分散，缺乏大规模、高附加值全价利用技术及集成创新。

现有技术中，应用生物材料制备生物基磺酸、生物基硫酸单酯、生物基磺酸盐和生物基硫酸单酯盐等生物基磺酸类物质的工艺已经能够量产，并且开始应用于土壤改良当中。

目前研究表明，将秸秆磺酸盐肥料用水溶解喷洒到沙漠表面不但可立即形成具有很好抗风能力的沙漠结皮，而且具有节水保水、抗紫外老化和抗冻融性能等多种功能，能够有效改善盐碱地土壤理化性质和生态环境，促进固氮、释磷、释钾和生防等各种有益微生物生长繁殖，丰富土壤微生物的群落结构及多样性，可进行低成本沙漠和盐碱地修复及土壤调理，有效维持微生物和植物生长。在沙漠上喷洒以生物基磺酸盐为主要成分的多功能肥料种植高丹草和苏丹草获得高产栽培结果表明，以生物基磺酸盐为主要功能成分的沙漠修复剂比传统的草方格和换土及其它沙漠治理方法更简单经济、应用效果显著，在荒漠治理、土壤调理及生态修复等方面具有巨大的应用前景。

为了获得更具有针对性的土壤改良产品，本发明对生物基磺酸类物质进行深入利用，开发出具有效果更加优异的产品。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种包含生物基磺酸盐的固沙改良土壤肥料，所述固沙改良土壤肥料包含生物基磺酸类物质和无机肥，其特征在于所述生物基磺酸类物质和无机肥的重量比为1∶0.1-1000，所述无机肥为大量元素肥、过磷酸钙、磷矿粉或矿物质肥中的一种或多种。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述生物基磺酸类物质和无机肥的重量比为1∶1-100，优选的，生物基磺酸类物质和无机肥的重量比为1∶1-10。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述固沙改良土壤肥料由生物基磺酸类物质和无机肥组成。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述生物基磺酸类物质为生物基磺酸、生物基硫酸单酯、生物基磺酸盐和生物基硫酸单酯盐中的一种或多种。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述生物基磺酸类物质制备所用的生物材料为纤维素、半纤维素、淀粉、腐殖酸、甲壳素或甲壳素衍生物物质。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述生物基磺酸盐或生物基硫酸单酯盐为生物基磺酸或生物基硫酸单酯中的磺酸根离子与钙等植物需要的金属离子或铵根离子结合的化合物。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述生物基磺酸类物质为纤维素磺酸钙、纤维素磺酸铵、半纤维素磺酸钙、半纤维素磺酸铵、淀粉磺酸钙、淀粉磺酸铵、甲壳素磺酸钙、甲壳素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钾、腐殖酸磺酸钠或腐殖酸磺酸钾中的一种或多种。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述固沙改良土壤肥料为构型肥，所述构型肥中生物基磺酸类物质和无机肥的混合物为固体，所述构型肥中的大量元素肥、过磷酸钙、磷矿粉和矿物质肥为固体或膏状体。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述固沙改良土壤肥料为液体肥，所述液体肥中生物基磺酸类物质和无机肥的混合物为液体，所述无机肥中水不溶物含量小于等于10％，所述无机肥为大量元素肥，或者，无机肥为大量元素肥和中微量元素肥的混合物。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，当固沙改良土壤肥料为液体肥，无机肥为大量元素肥和中微量元素肥的混合物时，大量元素肥和中微量元素肥的重量比为10∶0.01-2.0。

所述大量元素肥为氮磷钾元素含量大于10％的肥料，所述大量元素肥为氮肥、磷肥、钾肥中的一种或多种，或者大量元素肥为包含氮磷钾的复合肥。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述氮肥为铵态氮肥，如硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、氨水和液体氨；或硝态氮肥，如硝酸钠、硝酸钙；或铵态硝态氮肥，如硝酸铵、硝酸铵钙和硫硝酸铵；酰胺态氮肥，如尿素、氰氨化钙(或称作石灰氮)。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述磷肥为水溶性磷肥，例如过磷酸钙、重过磷酸钙和磷酸铵(如磷酸一铵、磷酸二铵)，或混溶性磷肥，如硝酸磷肥，即一种氮磷二元复合肥料，或拘溶性磷肥，如钙镁磷肥、磷酸氢钙、沉淀磷肥和钢渣磷肥等，或难溶性磷肥：如磷矿粉、骨粉和磷质海鸟粪等。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述钾肥为硫酸钾、氯化钾、硝酸钾和草木灰等。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述中微量元素肥为硝酸钙、硫酸镁、硫磺、硼酸、硼砂、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜、钼酸铵中的一种或多种。

优选的，上述固沙改良土壤肥料中，所述矿物质肥为含有磷钾元素及多种中微量元素的矿藏，经技术熬合活化而成的一种新型、环保、高效肥料。其富含氮、磷、钾以及钙、镁、硫、铁、锌、锰、钼、硼、锶等15种元素。优选的，所述矿物质肥为麦饭石、方解石、黄金石、沸石等多种名贵天然矿石为主要原料，加以多种有益生物菌，运用熬合工艺形成的新型、绿色、环保、高效的多元素天然矿物肥，富含磷、钾、钙、硅、硫、铁、锌、锰、钼、硼、锶、钡、溴等50多种元素及多种有益菌。

本发明还提供了上述固沙改良土壤肥料用于固沙和改良土壤的用途，其特征在于将上述固沙改良土壤肥料以10-5000kg/亩的量施用于于待改良的沙质土壤或盐碱土壤。

优选的，上述用途中，所述固沙和改良土壤包括促进沙质土壤和盐碱土壤上的植物的生长，提高沙质土壤和盐碱土壤上的植物的产量。

上述用途中，所述沙质土壤为土壤中含有小颗粒砂石的重量占土壤重量的30％以上。

优选的，上述用途中，所述盐碱土壤地包括盐土地和碱土地，盐土指土壤中含盐的重量和土壤的重量比超过0.05％，碱土指土壤的pH大于7的土壤；所述盐碱地土壤盐分大于千分之一，土壤呈碱性，盐碱土的有机质含量少，土壤肥力低，理化性状差，作物长苗难。

优选的，上述用途中，所述固沙是指对沙质土壤或沙漠的结皮、抗风蚀、耐老化、抗压、抗冻融、改善微生物生存环境中的一种或多种的作用；优选的，所述固沙是指对沙质土壤或沙漠的结皮固沙、保水保肥、改善微生物生存环境、提供和促进营养元素吸收，缓释植物营养成分，助溶络合沙质土壤或沙漠中的营养成分，离子交换、降低pH、降低盐浓度作用中的一种或多种；优选的，所述固沙是指提高沙质土壤或沙漠植物的抗干旱能力、促生长能力和提高植物品质；优选的，所述固沙是指对流动沙漠的结皮固沙、保水保肥、改善微生物生存环境、提供和促进营养元素吸收的作用。

优选的，上述用途中，所述改良土壤是指对盐碱土壤地或盐碱地降低盐浓度、pH，改善微生物生存环境的一种或多种的作用；优选的，所述改良土壤是指对盐碱土壤地或盐碱地的离子交换、中和、保水、结皮、形成土壤团粒结构改善土壤透气性，提供植物和微生物营养、促进植物营养元素吸收、缓释植物营养成分，助溶络合盐碱土壤或盐碱地中的营养成分，帮助难溶的营养元素的溶出的作用中的一种或多种；优选的，所述改良土壤是指提高盐碱土壤地或盐碱地植物的抗盐碱能力、抗干旱能力、促生长能力和提高植物品质；优选的，所述改良土壤是指对盐碱土壤或盐碱地的降低盐浓度、降低pH、改善微生物生存环境、提供和促进营养元素吸收的作用。

本发明的有益效果

本发明的生物基磺酸类物质和无机肥以一定的配比制备的固沙改良土壤肥料对盐碱地和沙土地的植物的生长具有促进作用，而且能够抵抗盐碱地和沙地的不良环境，提高植物对环境的耐受度。

通过对盐碱地和沙土地改良，使得不良土壤更加适合植物生长，而且能够促进作物的生长，提高作物的产量。

具体实施方式

下述实施例中所用的原料中，生物基磺酸盐，例如纤维素硫酸铵、纤维素硫酸钙均为北京紫光英力化工股份有限公司制备，其余的原料为市场购买得到。

一、制备实施例

实施例1：包含生物基磺酸盐和大量元素肥的构型肥

将纤维素磺酸钙20kg和氮磷钾比为17-18-16的复合肥80kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥AA1。将淀粉磺酸铵20kg和氮磷钾比为17-18-16的复合肥80kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥AA2。将甲壳素磺酸钙20kg和氮磷钾比为17-18-16的复合肥80kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥AA3。将木质素磺酸钾20kg和氮磷钾比为17-18-16的复合肥80kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥AA4。将腐殖酸磺酸钾20kg和氮磷钾比为17-18-16的复合肥80kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥AA5。然后分别将纤维素磺酸钙、淀粉磺酸铵、甲壳素磺酸钙、木质素磺酸钾、腐殖酸磺酸钾和常规土壤80kg充分搅拌混合，制备得到构型肥AB1、AB2、AB3、AB4和AB5。将20kg的常规土壤和80kg的17-18-16的复合肥充分搅拌混合，制备得到AC1。

实施例2：包含半纤维素磺酸钙和过磷酸钙的构型肥

将半纤维素磺酸钙30kg和过磷酸钙70kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥BA1。将半纤维素磺酸钙30kg和常规土壤70kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥BB1。将常规土壤30kg和过磷酸钙70kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥BC1。

实施例3：包含淀粉磺酸铵和磷矿粉的构型肥

将淀粉磺酸铵40kg和磷矿粉60kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥CA1。将淀粉磺酸铵40kg和常规土壤进行充分搅拌混合，制备得到构型肥CB1。将常规土壤40kg和磷矿粉60kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥CC1。

实施例4：包含甲壳素磺酸铵和矿物质肥的构型肥

将甲壳素磺酸铵50kg和矿物质肥50kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥DA1。将甲壳素磺酸铵50kg和常规土壤50kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥DR1。将常规土壤50kg和矿物质肥50kg进行充分搅拌混合，制备得到构型肥DC1。

实施例5：包含生物基磺酸盐和无机肥的液体肥

将生物基磺酸钙10kg和硝酸铵30kg，磷酸铵30kg，硝酸钾25kg、硫酸镁2kg、硫酸锰2kg、钼酸铵1kg进行充分搅拌，并加入100kg的水，制备得到液体肥EA1。将硝酸铵30kg，磷酸铵30kg，硝酸钾25kg、硫酸镁2kg、硫酸锰2kg、钼酸铵1kg进行充分搅拌，并加入110kg的水，制备得到液体肥EB1。将生物基磺酸钙10kg加入190kg的水，制备得到液体肥EC1。

二、生物实施例

生物实施例1：沙地林木种植的营养及保水试验

应用实施例1中的构型肥对白蜡树进行处理，每株白蜡树使用构型肥和液体肥100g，分别施肥于数的根部，每个月浇水一次，每种肥料处理设置三个平行，每个平行设置5株，处理的白蜡树的苗木高度、冠径和胸径的差异比例相对于平均值相差小于5％。白蜡树的树龄为1-1.5年。施肥3个月后进行测量，具体结果如下表1所示。

表1：含有生物基磺酸类物质的肥料对树木的促生长试验结果

从如上表1能够看出，构型肥AA1-AA5含有不同种类的生物基磺酸类物质，其与大量元素肥混合后均能够提高树木的长势，而且都高于大量元素肥本身和生物基磺酸类物质本身，通过两种肥料合理的配比配肥，实现了对沙土上的植物生长的促进作用。而且单一使用大量元素肥难以抵抗干旱环境对树木的不良影响，单一应用生物基磺酸盐虽然能够抵抗不良影响，但是在促生长方面却效果不如两者混合效果更佳。

生物实施例1：盐碱地葵花促生长和提高产量试验

对盐碱地的葵花施用实施例2-5的肥料，施用时期为底肥和追肥时期，底肥施用肥料量为50kg每亩，追肥使用肥料量为30kg每亩，每个肥料处理设置三个平行，每个平行30平方米，采收时对葵花盘进行测量，并统计亩产量。具体结果如下表2。

表2：盐碱地葵花的肥料处理的结果

从上述表2能够看出，生物基磺酸类物质和不同的无机肥料混合，其效果具有一定的差异，但是总体上看，无机肥中添加生物基磺酸类物质能够实现对盐碱地作物产量的提升，而且明显能够看出，生物基磺酸类物质单一的作用和无机肥单一的作用都不明显，两者混合使用对产量的提升是非常明显的。

从产量提升的结果分析，含有生物基磺酸类物质的肥料能够改变盐碱地的土壤环境，通过实际检测，也发现通过使用含有生物基磺酸类物质的土壤微生物含量提高，而且生物基磺酸类物质和无机肥的混合肥料的土壤的微生物群更加丰富，含量也更高。