本發(fā)明涉及土壤調(diào)理，具體涉及一種土壤調(diào)理劑及其制備與提升土壤質(zhì)量的方法。

背景技術(shù)：

1、土壤環(huán)境質(zhì)量直接影響農(nóng)產(chǎn)品的安全。近年來，土壤環(huán)境面臨土壤酸化、肥力下降、重金屬污染等多重問題。這些問題不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還對生態(tài)環(huán)境和食品安全構(gòu)成威脅。通過土壤調(diào)理可以排除或防治影響農(nóng)作物生育和引起土壤退化等不利因素，改善土壤性狀，提高土壤肥力，為農(nóng)作物創(chuàng)造良好土壤環(huán)境條件，使其更適宜于植物生長。

2、目前國內(nèi)外專家學(xué)者針對土壤調(diào)節(jié)問題開展了相關(guān)研究工作，形成了一系列技術(shù)產(chǎn)品。如：現(xiàn)有中國專利文獻(xiàn)cn?113667482?a公開一種炭基復(fù)合材料，該方案通過將改性生物質(zhì)炭、煉鐵水洗爐渣和赤泥按一定比例混合后得到炭基復(fù)合材料對重金屬鎘、砷復(fù)合污染土壤進(jìn)行修復(fù)。cn105131963?a公開一種土壤調(diào)理劑，該方案所提供的土壤調(diào)理劑按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，含有農(nóng)作物秸稈低溫厭氧碳化物45%~70%，有機(jī)肥20%~35%，腐殖酸5%~20%，粘土5%~10%，em菌劑5-10%等組分，主要解決受除草劑污染的土壤上具有消減殘留藥害，修復(fù)污染土壤的作用。cn116621169a公開一種礦物型多孔吸附礦基生物炭，通過將非金屬尾礦、作物秸稈、釀造糟渣和碳酸鈣為原料制得礦物型多孔吸附礦基生物炭；該礦物型多孔吸附礦基生物炭具有吸水、保水的作用，同時能夠吸附氨氮、全磷等養(yǎng)分，具備吸附和鈍化重金屬的作用，能夠改善土壤物理、生物學(xué)和養(yǎng)分性狀且有效修復(fù)酸化土壤。cn118307373a公開一種抑砷鎘生物質(zhì)炭基土壤調(diào)理劑，采用生物炭基與碳酸鹽礦化菌和硫酸鹽還原菌結(jié)合的方式對土壤中重金屬砷鎘進(jìn)行固定，能夠有效抑制砷鎘復(fù)合污染土壤中砷鎘的移動。

3、但，上述這些用于土壤調(diào)理或修復(fù)的產(chǎn)品普遍存在著功能單一、原料來源（工業(yè)廢棄物、生物質(zhì)材料、微生物菌劑等）復(fù)雜，可能存在二次污染、用量大、效果一般等多重問題。為更好的節(jié)約成本、有效的治理多種污染類型土壤，亟需開發(fā)出功能多樣化、成本低、效果好的土壤調(diào)理劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種土壤調(diào)理劑及其制備與提升土壤質(zhì)量的方法。本發(fā)明提供的土壤調(diào)理劑具有調(diào)節(jié)土壤酸堿度、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量及降低土壤中重金屬鎘、砷等污染物含量、增加作物產(chǎn)量等多重功效，且每畝用量低于100kg（行業(yè)平均水平用量200~300kg/畝），無二次污染，能夠解決現(xiàn)有的土壤調(diào)理劑存在的產(chǎn)品功能單一、原料來源復(fù)雜、用量大、效果一般等多重問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種土壤調(diào)理劑，由以下重量份的原料制得：

4、氯化鈣負(fù)載的淤泥生物質(zhì)炭：35~45份；

5、玉米芯植物提取物：5~10份；

6、聚硅硫酸鐵：5~15份；

7、納米氧化鋅：5~10份；

8、磷酸鹽礦物：10~20份；

9、聚丙烯酸鈉：3~5份。

10、進(jìn)一步地，所述氯化鈣負(fù)載的淤泥生物質(zhì)炭由如下方法制得：

11、（1）制備淤泥生物質(zhì)炭：收集淤泥，初步篩選去除其中的大塊雜質(zhì)和異物，脫水處理得到脫水污泥塊，粉碎、篩分得到污泥顆粒，惰性氣氛下，設(shè)置熱解溫度為300~700℃，熱解1~3小時，得到淤泥生物質(zhì)炭；

12、（2）制備氯化鈣負(fù)載的淤泥生物質(zhì)炭：將（1）制得的淤泥生物質(zhì)炭置于反應(yīng)容器中，按照1g:13~15ml的固液比加入氯化鈣水溶液，室溫下勻速攪拌2~3小時，離心脫水后用蒸餾水沖洗至ph=7.0±0.5，最后在80~100℃恒溫干燥至恒重，即得氯化鈣負(fù)載的淤泥生物質(zhì)炭。

13、進(jìn)一步地，收集的淤泥為湖泊或河道中的淤泥。

14、優(yōu)選地，脫水污泥塊的含水率低于60%。

15、優(yōu)選地，粉碎、篩分的污泥顆粒的粒度小于等于10mm。

16、優(yōu)選地，氯化鈣水溶液的濃度為0.4~0.6mol/l。

17、進(jìn)一步地，所述玉米芯植物提取物，由如下方法制得：

18、將晾曬好的玉米芯粉碎成粒徑2~3mm的粉末狀，按1g:8~10ml的比例（質(zhì)量體積比）加入體積百分濃度為50%~95%乙醇，在70~90℃浸泡3~4小時，過濾得到所述玉米芯植物提取物。

19、進(jìn)一步地，所述磷酸鹽礦物為羥基磷灰石或磷礦粉中的一種或兩種的混合。

20、第二方面，本發(fā)明提供一種上述土壤調(diào)理劑的制備方法，包括如下步驟：

21、（1）制備包覆型納米氧化鋅：將植物提取物與納米氧化鋅按照質(zhì)量比為1:1混合均勻，室溫下超聲分散2~4小時，使植物提取物完全包覆在納米氧化鋅上，并于80~100℃恒溫干燥至恒重，得到包覆型納米氧化鋅；

22、（2）然后將（1）制得的包覆型納米氧化鋅與所述重量份比例的氯化鈣負(fù)載的生物質(zhì)炭、聚硅硫酸鐵、磷酸鹽礦物以及聚丙烯酸鈉混合均勻，加入適量水，調(diào)節(jié)混合物至20~25℃左右，造粒、烘干即得。

23、優(yōu)選地，步驟（2）造粒后烘干至水分含量在10%以下。

24、優(yōu)選地，步驟（2）制得的土壤調(diào)理劑的粒徑為2~3mm。

25、第三方面，本發(fā)明提供一種提升土壤質(zhì)量的方法，具體將上述土壤調(diào)理劑或上述制備方法制得的土壤調(diào)理劑，在水稻移栽前3~7天，撒施50~100kg/畝，撒施后采用旋耕機(jī)進(jìn)行旋耕，使土壤與調(diào)理劑充分混勻。撒施方式采用人工或機(jī)械方法。

26、進(jìn)一步地，所述土壤調(diào)理劑的具體用量，根據(jù)土壤酸性范圍、重金屬鎘砷污染程度等確定，一般輕中度土壤重金屬污染撒施50~75?kg/畝，重度污染撒施75~100?kg/畝，污染程度根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)》（gb15618-2018），輕度污染超標(biāo)1~3倍，中度污染3~5倍，重度污染5倍以上。

27、本發(fā)明中各組成成分的作用機(jī)理如下：

28、1、淤泥制備的生物質(zhì)炭不僅含有較高的碳、氮、磷等元素以及豐富的有機(jī)質(zhì)，還具有較大的比表面積和疏松的表面結(jié)構(gòu)，對土壤中重金屬元素有較強(qiáng)的吸附能力，且能增加土壤透氣性和保水性。當(dāng)氯化鈣負(fù)載到淤泥生物質(zhì)炭上時，一方面，其表面的鈣離子能與土壤中的鎘、砷離子發(fā)生靜電吸引或表面絡(luò)合作用，從而將它們從土壤溶液中吸附到生物質(zhì)炭表面；另一方面，剩余的鈣離子與土壤中的氫離子發(fā)生交換反應(yīng)，進(jìn)而能夠中和土壤中的酸性物質(zhì)，可有效降低土壤酸性。

29、2、納米氧化鋅具有較大的比表面積和較高的吸附能力，能夠吸附土壤中的鎘和砷離子，且鋅離子和鎘發(fā)生競爭吸附，通過表面絡(luò)合、吸附、離子交換等過程將其固定化，降低其生物可利用性。同時納米氧化鋅可以增加作物的葉綠素含量，從而提高作物的光合作用效率、增加作物產(chǎn)量。

30、3、玉米芯等植物提取物含有多酚、氨基等有效成分。一方面其能包覆在納米顆粒物的表面，防止納米氧化鋅被土壤中的溶解氧等氧化、團(tuán)聚，提高其在土壤中的分散性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)納米氧化鋅對土壤重金屬的吸附；另一方面還能改善土壤土質(zhì)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、提高土壤肥力。

31、4、聚硅硫酸鐵（pfss）是一種新型無機(jī)高分子混凝劑，能夠提升土壤的ph值，使土壤環(huán)境更加偏堿性，有助于降低土壤中鎘和砷的生物有效性。同時，聚硅硫酸鐵中的鐵離子能與土壤中的砷和鎘發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的沉淀物。

32、5、磷酸鹽礦物可以釋放磷酸根離子與氫離子結(jié)合，形成不易電離的磷酸，從而中和土壤的酸性。同時，磷酸鹽礦物中的磷酸根離子會與土壤中的鎘、砷等重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶性的磷酸鹽沉淀。例如，鎘離子可以與磷酸根離子反應(yīng)生成磷酸鎘沉淀，而砷酸根離子則可以與磷酸根離子競爭土壤表面的吸附位點(diǎn)，并通過形成更難溶的化合物來減少砷的移動性。

33、6、聚丙烯酸鈉作為一種分散劑，能夠?qū)⑼寥勒{(diào)理劑顆粒包裹并黏接在一起，增加粒狀土壤調(diào)理劑的粘度。此外，它加入土壤后還可以增加土壤的孔隙度，從而提高土壤的通透性為植物根系提供更好的生長環(huán)境，促進(jìn)植物生長。

34、本發(fā)明具有如下有益效果：

35、1、本發(fā)明通過將納米氧化鋅用植物提取物進(jìn)行包膜處理，能有效的保障納米氧化鋅不被氧化、團(tuán)聚，使其充分的發(fā)揮土壤重金屬修復(fù)作用。

36、2、本發(fā)明提供的土壤調(diào)理劑的產(chǎn)品原料來源于原生礦物、植物提取物等，含有豐富的有機(jī)質(zhì)成分以及對植物生長有益的元素（如硅、鋅、鐵等），與土壤具備高度融合性、無二次污染，且在有作物種植時，還能促進(jìn)植物根系生長、增加作物產(chǎn)量。

37、3、本發(fā)明的土壤調(diào)理劑具備復(fù)合成分，經(jīng)過負(fù)載、包膜等加工工藝，能通過吸附、絡(luò)合、沉淀等多維作用，調(diào)節(jié)土壤酸堿度、降低土壤重金屬鎘、砷有效態(tài)含量，具備功能化多樣性特征。

38、4、本發(fā)明的土壤調(diào)理劑形態(tài)為顆粒狀，施用時不會造成粉塵污染，添加至土壤后能在土壤中較長時間停留，避免雨水沖刷，增加土壤調(diào)理劑穩(wěn)定性。