一種具有保水保肥作用的復合材料

一、基本信息

1.專利號：ZL201410489209.9。

2.發(fā)明人：宗莉、王愛勤、康玉茹、楊效和。

3.專利權人：中國科學院蘭州化學物理研究所。

4.授權時間：2016年7月13日。

5.技術領域：本發(fā)明屬土壤改良劑領域，涉及一種具有保水保肥作用的復合材料，主要用于沙化土地抗旱蓄水、土壤改良。

二、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種具有保水保肥作用的復合材料，是由黏土礦物（30%～70%）、泥炭（5%～10%）、腐植酸（15%～40%）、保水劑（2%～5%）及無機肥（8%～15%）為原料復合而成，主要用于沙化土地抗旱蓄水、土壤改良。

（一）本發(fā)明所具有的優(yōu)點

本發(fā)明的復合材料能增加沙土有機質(zhì)含量，提高保水保肥性能，有利于植物生長，從而達到生態(tài)恢復的目的；各原料成分都可自然降解，在滿足改善土壤的團粒結(jié)構、降低鹽堿含量、增加植物生長所必需的營養(yǎng)成分的前提下，不對環(huán)境造成二次污染；原料廉價易得，制備工藝簡單，成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)。

（二）本發(fā)明原料的選擇

本發(fā)明的黏土礦物可選自凹凸棒石、埃洛石、海泡石、蛭石、累托石、伊蒙混合黏土中的至少一種。黏土礦物由于具有內(nèi)部孔道多、比表面大的結(jié)構，遇水后可吸附沙土中的鈉、鈣、鎂等離子，起到降低鹽堿含量的作用。泥炭營養(yǎng)豐富，含有很高的有機質(zhì)，施入沙土后，可進一步提高沙土的肥力。腐植酸是土壤團粒結(jié)構的主要組成部分，具有刺激植物生長、提高氮肥利用率和磷肥轉(zhuǎn)化率等功能。保水劑可有效減緩水分的蒸發(fā)，同時在遇水溶脹后其三維網(wǎng)絡可吸附尿素等肥料成分，從而起到緩慢釋放的作用。保水劑的選擇，應當具有吸水倍率適中、耐鹽堿和反復使用性能。為確保復合材料的保水保肥性能，保水劑的吸水倍率應當在300%～800%之間，在純水中連續(xù)5次吸水-失水后，吸水倍率下降不大于初始吸水倍率的90%。無機肥為提供植物生長所必需的營養(yǎng)成分，選取硫酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸二氫鉀、尿素中的至少一種。

（三）多點試驗、示范結(jié)果

在高鹽堿沙土區(qū)，梭梭樹當年成活率達到了98%，次年的?；盥蔬_到了92%。經(jīng)對沙土的分析發(fā)現(xiàn)，采用該產(chǎn)品有效地遏制了沙土中鹽分的遷移，土壤的團粒結(jié)構發(fā)生了明顯的變化，施入后的土壤大于0.25 mm的穩(wěn)定性團粒占45%左右，而對照組只有11%；葡萄成活率達到95%（對照組的成活率82%），更重要的葡萄的長勢明顯好于對照組。

三、背景技術

土地沙化的大面積蔓延就是荒漠化，是最嚴重的全球環(huán)境問題之一。由于風沙土顆粒粗大，細土黏粒少，且沙層深厚，顆粒均一，保水保肥性差，有機質(zhì)含量低，十分不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和植被生長。治理沙化地的初衷和目的，是使在沙化地種植的植物得以存活生長，而治沙的真正關鍵在于保持沙土中的水分和植物必需的養(yǎng)分。

目前用于改善沙土結(jié)構的材料主要有三類。第一類是無機材料類，利用膨潤土（公開號CN1025 11213A）和粉碎沉積巖（公開號CN102405822A）等改善土壤結(jié)構，提高土壤保水性能；第二類是有機材料類，其通過加入高吸水性樹脂（公開號CN101962305A）和有機高分子膠體（公開號CN102002370A）改善缺水狀況或者土壤結(jié)構狀況，但無法解決沙土養(yǎng)分貧瘠問題。有機固體肥料（公開號CN1078343A）、泥炭土（公開號CN101077977A）和γ-聚谷氨酸（公開號CN 102515934A）可改善沙土養(yǎng)分貧瘠狀況，但由于沙土中微生物群落的缺少，影響了有機肥料肥效的發(fā)揮；第三類為有機無機復合材料，如有機高分子膠體（公開號CN102002370A）和土壤營養(yǎng)調(diào)理劑（公開號CN101081983A）這類材料主要從水肥兩個方面考慮，通過保水劑提高土壤保水持水性能，同時添加有機無機肥料，改善土壤肥力條件。

沙土中有機質(zhì)很少，而無機鹽的含量卻很高，這也是生態(tài)恢復建設中樹木成活率低和難以成林的主要原因之一。因此，如何改善土壤的團粒結(jié)構、降低鹽堿含量、增加植物生長所必需的營養(yǎng)成分，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的生態(tài)效益。在改善沙土水分和植物必需的養(yǎng)分方面，有機無機復合材料有其獨特的優(yōu)勢，但如何實現(xiàn)材料的高效利用和植物的協(xié)同生長，獲得環(huán)境友好的生態(tài)修復材料和技術，還有許多工作要做。