一种土地综合整治用土壤生态修复剂及其制备方法与流程

本发明涉及土壤生态修复剂领域，尤其是涉及一种土地综合整治用土壤生态修复剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着农业种植技术的不断发展，现有的果蔬栽培通常是在温室大棚等半封闭环境中进行规模化、产业化的栽培，具有温度高、湿度高、水分蒸发量高、无雨水自然淋洗、长期连作、肥料及农药施用频繁等特点，其导致土壤环境出现恶化，土壤生产能力呈现较为明显的衰减。具体表现为土壤中重金属元素累积、土壤养分不平衡、土壤结构劣化、土壤酸化、病原菌逐渐增多等问题。

2、现有的土壤生态修复剂是用于改良、调节、修复土壤生态环境的一类特定物质或产品，通过通过物理、化学或生物方法，使土壤完全恢复或恢复至接近于未遭受破坏前的状态。土壤生态修复剂一般具有改良土壤结构、提高土壤保水保肥能力、恢复土壤中微生物群落多样性、改善土壤微生态环境等功效，进而促进土壤种植作物对水分和养分的吸收，促进其作物生长和发育，提高作物存活率及生产性能，以及抑制土壤中有害菌的生长繁殖。

3、常规的土壤生态修复剂主要包括有：物理性土壤修复剂、化学性土壤修复剂、生物性土壤修复剂及复合土壤修复剂。近年来，土壤修复领域内对土地综合整治提出更高的要求，为适应土地综合整治的效果，复合土壤修复剂逐渐成为主流的土壤生态修复剂产品。其一般结合了土壤修复的物理、化学和生物的多种方法，通过多重修复机制实现对土壤的生态修复，具有更好的适用性及修复效果。

4、但是，现有的土壤生态修复剂对同一地块内的连作障碍问题的改善效果有限。其中，连作障碍问题形成的原因，主要是由于同一种或近缘种作物（如黄瓜、茄子、番茄等）的长期连作过程中，肥料及农药施用频繁、重金属元素累积、土壤养分不平衡、土壤结构劣化等因素综合导致，连作障碍导致土地无法获得充分的循环利用，限制农业种植的进一步发展。

5、同时，现有的土壤生态修复剂无法在有效改善连作障碍问题的同时，改良土壤结构，调节土壤养分平衡，调节土壤ph，抑制有害病原菌生长，并进一步实现对土壤中重金属的稳定、长效处理。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种土地综合整治用土壤生态修复剂及其制备方法，能够在有效改善连作障碍问题的同时，改良土壤结构，调节土壤养分平衡，调节土壤ph，抑制有害病原菌生长，并进一步实现对土壤中重金属的稳定、长效处理。

2、为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

3、一种土地综合整治用土壤生态修复剂的制备方法，由以下步骤组成：制备复合基料、制备活性复合基料、包覆处理、增强改性处理、混合制剂。

4、所述制备复合基料的方法为，将纳米海泡石、纳米凹凸棒土、去离子水投入至球磨机内，控制球料比为4-5:1，球磨转速为80-120rpm，进行一次球磨15-30min后，继续投入基料处理液，控制球磨温度为50-60℃进行二次球磨60-90min后，获得球磨复合物；采用去离子水洗涤球磨复合物至中性，置于真空干燥机内，控制真空干燥的真空度为0.06-0.08mpa，真空干燥温度为80-85℃，真空干燥至恒重，制得复合基料。

5、所述制备复合基料中，基料处理液为，将三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠、氯化钠投入至摩尔浓度为0.1-0.12mol/l盐酸溶液中，分散均匀制得。基料处理液中，三聚磷酸钠含量为0.7-0.8wt%，十二烷基硫酸钠的含量为0.9-1.2wt%，氯化钠的含量为6-7.5wt%；

6、纳米海泡石、纳米凹凸棒土、去离子水、基料处理液的重量比为8-9:3-4:4-4.5:8-9。

7、所述制备活性复合基料的方法为，搅拌条件下，将紫苏提取物、芹菜提取物、木犀草提取物投入至去离子水中，搅拌10-20min后，升温至40-45℃，保温并搅拌投入复合基料，继续搅拌5-7h后，离心分离获得固体物后，采用4-5倍体积的去离子水洗涤固体物，置于真空干燥机内，控制真空干燥的真空度为0.06-0.08mpa，真空干燥温度为80-85℃，真空干燥至恒重，制得活性复合基料。

8、所述制备活性复合基料中，紫苏提取物、芹菜提取物、木犀草提取物、去离子水、复合基料的重量比为4-5:4-5:0.6-0.9:150-170:30-35；

9、所述包覆处理的方法为，将壳聚糖投入至浓度为1-1.2wt%的醋酸溶液中，搅拌均匀，获得浓度为3.5-4wt%的壳聚糖醋酸溶液；将活性复合基料投入至去离子水中，搅拌均匀，获得浓度为22-26wt%的活性复合基料分散液；按3.2-3.8:1体积比，将壳聚糖醋酸溶液和活性复合基料分散液混合均匀后，喷雾至浓度为2-2.2wt%的十二烷基硫酸钠溶液中，静置40-60min后，离心分离获得固体物，将固体物转入至真空干燥机内，控制真空干燥的真空度为0.09-0.098mpa，真空干燥温度为60-65℃，真空干燥至恒重，制得活性包覆物。

10、所述增强改性处理的方法为，将活性包覆物投入至9-10倍重量的去离子水中，搅拌均匀后，升温至40-42℃，保温；以0.5-0.6ml/min的滴加速率，滴入丙二酸，至丙二酸浓度为2.5-2.8wt%后停止滴加丙二酸，继续保温搅拌50-60min，离心分离获得固体物，采用去离子水洗涤固体物至中性后，投入至5-6倍活性包覆物重量的乙醇溶液中，搅拌均匀后，升温至40-42℃，保温并同时滴入硅烷偶联剂kh-550和硅烷偶联剂kh-560，滴加完成后，继续保温搅拌4-5h后，离心分离获得固体物，将固体物转入至真空干燥机内，控制真空干燥的真空度为0.09-0.098mpa，真空干燥温度为60-65℃，真空干燥至恒重，制得复合添加剂。

11、所述增强改性处理中，乙醇溶液的体积浓度为60-70%；

12、硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-560、乙醇溶液的重量比为0.1-0.13:0.06-0.08:5-6。

13、所述混合制剂的方法为，按以下各重量份原料进行配料：23-28份复合添加剂、18-20份秸秆、13-15份腐殖酸、8-10份磷酸氢钙、7-9份泥炭、3-4份复合元素剂、1-1.5份复合菌剂；配料完成后，将各原料转入至高混机内，混合均匀，制得土地综合整治用土壤生态修复剂。

14、所述混合制剂中，复合元素剂由以下成分组成：硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜；硫酸镁、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸铜的重量比为25-30:17-20:8-10:8-10:7-9。

15、所述混合制剂中，复合菌剂由以下成分组成：枯草芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌；枯草芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、产朊假丝酵母菌的重量比为3-4:3-4:2-3:1-1.5。

16、一种土地综合整治用土壤生态修复剂，采用前述的制备方法制得。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

18、（1）本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂的制备方法，在制备复合基料过程中，选取具有土壤ph调节作用的纳米海泡石、纳米凹凸棒土进行一次球磨后，采用含盐酸及阳离子钠盐的基料处理液，在对纳米海泡石、纳米凹凸棒土进行分散的同时，进行离子交换改性处理，使获得的复合基料能够同时提供土壤ph调节及土壤中重金属污染物的吸附性能；在制备活性复合基料步骤中，选取具有降低作物连作障碍及土传病害发生的复合植物活性成分，与复合基料结合；在包覆处理步骤中，采用壳聚糖对活性复合基料进行包覆成膜处理，能够将活性复合基料包封至壳聚糖微胶囊内，在土壤酸化严重时，土壤酸性环境溶解壳聚糖包覆膜，释放活性复合基料，在对土壤ph进行调节的同时，结合复合植物活性成分及壳聚糖，实现对作物连作障碍的改善；并实现对土壤中重金属的长效、稳定处理；在增强改性处理步骤中，依次采用丙二酸、硅烷偶联剂kh-550和硅烷偶联剂kh-560对活性包覆物进行表面改性处理，获得复合添加剂，通过增强改性处理后的复合添加剂表面羧基、氨基及环氧基团，与土壤中重金属离子发生配位、络合，进一步实现对土壤重金属的快速有效处理；在混合制剂步骤中，将复合添加剂与磷酸氢钙、腐殖酸、复合菌剂、复合元素剂等原料配合，制得土地综合整治用土壤生态修复剂，能够在有效改善连作障碍问题的同时，改良土壤结构，调节土壤养分平衡，调节土壤ph，抑制有害病原菌生长，并进一步实现对土壤中重金属的稳定、长效处理。

19、（2）采用本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂，对以下定量指标的土壤：土壤容重1.43g/cm3，土壤孔隙度为40.4%，土壤ph为5.5，有机质含量为13.1g/kg，有效氮含量为132mg/kg，有效钾含量91.7mg/kg，有效磷含量33.9mg/kg，每克干土中的有益微生物量为2.14×106个，土壤中＞0.25mm的水稳性团聚体含量为36.9wt%，土壤中＞2mm的水稳性团聚体含量为5.7wt%，采用100n的力将木棍（木棍直径1cm）垂直插入土壤的深度为7.2cm，进行修复处理后，修复后土壤的各项定量指标为：土壤容重1.06-1.10g/cm3，土壤孔隙度为58.1-58.7%，土壤ph为6.7-6.8，有机质含量为20.5-21.1g/kg，有效氮含量为166-170g/kg，有效钾含量135-136mg/kg，有效磷含量136-141mg/kg，每克干土中的有益微生物量为（6.06-6.12）×106个，土壤中＞0.25mm的水稳性团聚体含量为59.9-60.5wt%，土壤中＞2mm的水稳性团聚体含量为6.4-6.6wt%，采用100n的力将木棍（木棍直径1cm）垂直插入土壤的深度为16.3-17.0cm。

20、（3）采用本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂，对以下重金属含量的土壤：铅pb 137.85mg/l，铬cr 183.57mg/l，汞hg2.71mg/l，镉cd 0.94mg/l，进行修复处理，施用120天后土壤的重金属含量为：铅pb 3.41-3.60mg/l，铬cr 7.70-7.79mg/l，汞hg 0.14-0.15mg/l，镉cd 0.028-0.032mg/l。

21、（4）采用本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂，对以下重金属含量的土壤：铅pb 137.85mg/l，铬cr 183.57mg/l，汞hg2.71mg/l，镉cd 0.94mg/l，进行修复处理，施用360天后土壤的重金属含量为：铅pb 3.57-4.12mg/l，铬cr 8.32-8.44mg/l，汞hg 0.15-0.17mg/l，镉cd 0.030-0.036mg/l，土壤ph为6.6-6.7。

22、（5）采用本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂对土壤进行修复后，进行番茄种植试验，番茄幼株成活率达100%，番茄亩产量7007-7053kg，土传病害发生率可达0%，维生素c含量为620-629mg/kg，番茄红素含量为0.521-0.536μg/ml。

23、（6）采用本发明的土地综合整治用土壤生态修复剂对土壤进行修复后，连续进行三茬番茄种植，在第三茬的番茄种植中，番茄幼株成活率达100%，番茄亩产量6862-6906kg，土传病害发生率可达0%，维生素c含量为599-610mg/kg，番茄红素含量为0.501-0.517μg/ml。