[发明专利]一种土壤生物电化学修复剂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤生物电化学修复剂、其制备方法及其应用。

背景技术

中国人口众多，粮食战略安全一直是头号国策。同时伴随着的是耕地面积有限，种植效率低下，很难实现轮作。为了保证水稻增产，不得不逐年增加化肥用量。但现有化肥容易导致土壤板结、在土壤内的有效性很低，长期使用化肥导致水稻田内的土壤板结，土壤透气性下降，有机质匮乏，肥力衰退，土壤次生盐渍化及酸化。营养元素失衡造成农作物生育受阻，生育状况变差，产量降低，品质变劣。再加之工业三废的随意排放，某些地区重金属严重超标，使得土壤与地下水资源质量不断下降。而且在酸性条件下，土壤中重金属的溶解度增大，有效性提高，对农产品与水资源产生污染，使得作物产量和品质大大降低，甚至在某些地区发生了大米镉超标事件。

发明内容

为解决现有技术中土地污染、退化，重金属超标，农作物产量和品质降低等技术问题，本发明提供一种土壤生物电化学修复剂、其制备方法及其应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种土壤生物电化学修复剂，其原料包括：冀首草10-20份，菊吉5-15份，茶多酚粉剂5-15份，枣精10-20份和偏硅酸钠45-55份，所述份数为质量分数；土壤生物电化学修复剂包括水剂土壤生物电化学修复剂和粉剂土壤生物电化学修复剂。

采用本申请土壤生物电化学修复剂可恢复土壤健康，提高农作物产品和品质，所得作物的重金属含量均低于国际标准，具体原理如下：(1)在自然环境下土壤生物电化学修复剂通过与土壤中的硅酸盐发生电化学反应，从而改变土壤中的晶体结构，活化营养元素的结晶态形成游离态，与土壤中多种营养元素进行化学反应形成新的化合物，矫正土壤的酸碱平衡度，提高土壤盐基，促进有机肥分解，抑制土壤病菌，增加土壤中的多种营养元素及有效硅的含量，达到改良土性的目的，恢复土壤健康性；(2)土壤生物电化学修复剂通过与土壤中的硅酸盐发生电化学反应，活化土壤中结晶态的多种营养元素形成游离态，能够减轻或消除土壤中重金属污染，(A)这是因为土壤中活化出的硅酸根离子与镉、汞、铅等重金属发生化学反应，形成新的不易被植物吸收的硅酸化合物而沉淀下来，(B)在水稻田土壤中活化出的有效硅增加了作物根系氧化能力，氧化了镉等重金属，减少了它们的溶解度，从而抑制了水稻作物对它们的吸收，有效地防止了重金属镉对水稻作物的污染；(3)在自然环境下通过土壤生物电化学修复剂与土壤中的硅酸盐发生电化学反应，从而改变土壤中的晶体结构，活化土壤中结晶态的多种营养元素形成游离态，并与土壤中的团粒结合形成新的土壤团粒，提高化肥的有效性，减少化肥用量，根据作物不同生长时间的需要，控制释放土壤中的营养成分，使作物得到合理充分的营养吸收，提高农作物品质与产量。

为了进一步提高修复剂的修复能力，优选，土壤生物电化学修复剂的原料还包括：黄芪5-10份和麦冬5-10份，所述份数为质量分数；菊吉的纯度为35-45％，枣精的纯度为35-45％。

为了进一步提高修复剂的修复能力，水剂土壤生物电化学修复剂中无机组分包括：SiO₂、23-25份，CaO、0.004-0.007份，K₂O、0.01-0.013份，Na₂O、11-15份，ZnO、0.002份，P₂O₅、0.002-0.003份，Fe₂O₃、0.01份，MgO、0.02份和水分56-60份，所述份数为质量分数；粉剂土壤生物电化学修复剂中无机组分包括：SiO₂、60-70份，CaO、0.14-0.18份，K₂O、0.02-0.04份，Na₂O、18-22份，ZnO、0.005份，P₂O₅、0.004-0.006份，Fe₂O₃、0.027份和MgO、0.054份，粉剂土壤生物电化学修复剂的灼烧减量为16-18％。

本申请修复剂可采用现有技术中的常用方法，但为了进一步提高修复剂的修复能力，优选，土壤生物电化学修复剂的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：

a、将冀首草10-20份、菊吉5-15份、茶多酚粉剂5-15份、枣精10-20份、偏硅酸钠45-55份和水加入反应釜内，在95-105℃下，反应2.5-3.5h，然后冷却至室温，浸泡45-55h后，再加温至95-105℃，反应10-12h，其中，水的用量为冀首草、菊吉、茶多酚粉剂、枣精和偏硅酸钠质量和的0.4-0.6倍；