一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业污染防控技术领域，具体涉及一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物及其制备方法。

背景技术

草莓营养价值丰富，被誉为是“水果皇后”，含有丰富的维生素C、维生素A、维生素E、维生素PP、维生素B1、维生素B2、胡萝卜素、鞣酸、天冬氨酸、铜、草莓胺、果胶、纤维素、叶酸、铁、钙、鞣花酸和花青素等营养物质。随着农业的快速发展，设施草莓已成为一种首选种植模式，草莓设施草莓即草莓立体栽培，是指充分利用大棚、温室内的空间，在地面栽培的同时，使用上层空间再进行栽培的方式，主要有层架式立体栽培和柱状立体栽培，是传统草莓种植的方法的一种新突破。草莓喜肥，在生长过程中需要氮磷钾及硼、镁、锌、铁、钙等多种微量元素，不同生育期草莓需肥特点不同，生长早期需磷，早中期大量需氮，整个生长期需钾。土壤磷的充足供应有利于作物生长，然而，磷肥的过量投入会导致设施草莓田磷的积累和随后的农业损失，同时，还会引起周围环境磷元素的提高，最显著的是引起周围水体磷元素的超标。虽然，近年来人们的环保意识加强，对治理磷元素污染加大了投资力度，取得了显著成效，但由于土壤中的过量施肥基数太大，在短期内无法彻底消除过量的磷元素。因此，针对设施草莓磷淋溶，如何将磷元素固定于土体中，避免向地下水的淋溶损失，保护地下水质量安全，对于促进资源高效和环境保护具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物及其制备方法，以解决现有技术中磷淋溶阻隔效率低和原料复杂的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物，包括以下重量份原料：改性生物炭40-50份、改性沸石50-70份、蒙脱石-壳聚糖复合物10-20份、香菇菌渣酶解物15-25份和轻钙5-10份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，该组合物包括以下重量份原料：改性生物炭45份、改性沸石60份、蒙脱石-壳聚糖复合物15份、香菇菌渣酶解物20份和轻钙8份。

进一步，改性生物炭通过以下方法制得：

(1)将水稻秸秆、花生秸秆、花生壳和椰子壳采用去离子水清洗，干燥，粉碎，制得生物质固体；

(2)将步骤(1)制得的生物质固体于惰性气体氛围和400-700℃条件下进行碳化，制得生物炭；

(3)将步骤(2)制得的生物炭加入FeCl

进一步，步骤(1)中，粉碎至80-100目。

进一步，步骤(1)中，水稻秸秆、花生秸秆、花生壳和椰子壳的质量比为2-5：1-3：1-4：1-2。

进一步，步骤(2)中，以11-15℃/min的升温速度升温至碳化温度。

进一步，步骤(2)中，碳化1-3h。

进一步，步骤(2)中，惰性气体为氮气。

进一步，步骤(3)中，生物炭在FeCl

进一步，步骤(3)中，FeCl

进一步，步骤(3)中，FeCl

进一步，改性沸石通过以下方法制得：将沸石于500-700℃条件下焙烧1-2h，然后置于CTAB溶液中，微波处理20-30min，再洗涤，干燥，制得改性沸石。

进一步，CTAB溶液的浓度为0.2-0.5mol/L。

进一步，沸石和CTAB溶液的质量体积比为1：70-80mL。

进一步，蒙脱石-壳聚糖复合物通过以下方法制得：将蒙脱石粉和壳聚糖混合均匀，加水配置成悬浊液，然后进行辐照，制得蒙脱石-壳聚糖复合物。

进一步，采用

进一步，蒙脱石粉和壳聚糖的质量比为12-15：1-3。

进一步，悬浊液的浓度为80-100g/L。

进一步，香菇菌渣酶解物通过以下方法制得：将香菇菌渣高温高压处理，加入复合酶于50-60℃条件下酶解3-5h，然后干燥，制得香菇菌渣酶解物。

进一步，于100-110℃和0.2-0.5MPa条件下进行高温高压处理。

进一步，复合酶为纤维束酶和木聚糖酶的混合物。

进一步，香菇菌渣中，纤维束酶为800-1000U/g，木聚糖酶为1000-1500U/g。

本发明还提供上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物的制备方法，包括以下步骤：将香菇菌渣酶解物和轻钙粉碎，过100-200目筛，然后加入改性生物炭、改性沸石和蒙脱石-壳聚糖复合物，混合均匀，制得设施草莓田阻控磷淋溶的组合物。

本发明还提供上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层的应用。

本发明还提供一种在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层的方法，包括以下步骤：将上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物铺放于草莓田指定深度，压实，然后覆盖耕层土壤，施入的设施草莓田阻控磷淋溶的组合物构成阻控磷淋溶阻隔层。

进一步，阻隔层在草莓田的深度为18-22cm，厚度为2-3cm。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明将常见的秸秆等原料通过碳化，得到多孔疏松的生物炭，然后再负载三价铁离子，使得三价铁离子负载在生物炭的层间区域上，再经过氧化剂在碱性条件下，将三价铁离子氧化为六价铁离子，制得的生物炭，既具有高吸附性，进而吸附土壤中的磷元素，同时，还具有高铁酸盐的强氧化性，可以氧化土壤环境中的有毒有害物质。

天然沸石内部具有水合铝硅酸盐结构，因此，沸石对外显示负电性，进而能够有效吸附土壤中的磷元素，同时，本发明将沸石经过焙烧和有机物质CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)，进行一步提高沸石的吸附性，增加对污染物的吸附能力。

本发明采用壳聚糖对蒙脱石进行改性处理，能够有效改善蒙脱石的比表面积，孔容增大，吸附能力提高，同时接枝在蒙脱石表面的壳聚糖能够和沸石产生反应，从而得到拦截面更大的网络结构，有效阻值磷淋溶。

本发明采用复合酶酶解香菇菌渣酶解物，大幅度提高了香菇菌渣的降解效率，使香菇菌渣中的活性成分充分释放，进而能够改善土壤的物理结构，增加土壤的透气性，还可以避免轻钙的施入引起的土壤板结。

轻钙的施入不仅可以缓解设施草莓田因磷素累积造成有效钙缺乏的问题，还可以与磷酸根反应形成磷酸钙沉淀，使其保蓄于土壤中。

2、本发明的原料易得、成本低，安全环保，本发明构建的阻控磷淋溶阻隔层可持续发挥作用4-5年，可以有效阻控磷的淋溶污染风险。阻隔能力下降后，结合深翻整地，阻隔层与土壤充分混合，为土壤层提供有益物质，对改善土壤生物环境具有积极作用。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物，包括以下重量份原料：改性生物炭45份、改性沸石60份、蒙脱石-壳聚糖复合物15份、香菇菌渣酶解物20份和轻钙8份。

改性生物炭通过以下方法制得：

(1)将水稻秸秆、花生秸秆、花生壳和椰子壳按质量比为3：2：3：1.5采用去离子水清洗，干燥，粉碎至90目，制得生物质固体；

(2)将步骤(1)制得的生物质固体在氮气氛围中，以13℃/min的升温速度升温至600℃，进行碳化2h，制得生物炭；

(3)将步骤(2)制得的生物炭加入FeCl

改性沸石通过以下方法制得：

将沸石于600℃条件下焙烧1.5h，然后置于浓度为0.3mol/L的CTAB溶液中，微波处理25min，再洗涤，干燥，制得改性沸石；其中，沸石和CTAB溶液的质量体积比为1：75mL。

蒙脱石-壳聚糖复合物通过以下方法制得：

将蒙脱石粉和壳聚糖按质量比为13：2混合均匀，加水配置成浓度为90g/L的悬浊液，然后采用

香菇菌渣酶解物通过以下方法制得：

将香菇菌渣于105℃和0.3MPa条件下，高温高压处理，加入纤维束酶和木聚糖酶的复合酶，于55℃条件下酶解4h，然后干燥，制得香菇菌渣酶解物；香菇菌渣中，纤维束酶为9000U/g，木聚糖酶为1200U/g。

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物的制备方法，包括以下步骤：

将香菇菌渣酶解物和轻钙粉碎，过150目筛，然后加入改性生物炭、改性沸石和蒙脱石-壳聚糖复合物，混合均匀，制得设施草莓田阻控磷淋溶的组合物。

一种在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层的方法，包括以下步骤：

将上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物铺放于草莓田栽培行离地表20cm深度处，铺放厚度为2cm，压实，然后覆盖耕层土壤，施入的设施草莓田阻控磷淋溶的组合物构成阻控磷淋溶阻隔层。

实施例2：

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物，包括以下重量份原料：改性生物炭40份、改性沸石50份、蒙脱石-壳聚糖复合物10份、香菇菌渣酶解物15份和轻钙5份。

改性生物炭通过以下方法制得：

(1)将水稻秸秆、花生秸秆、花生壳和椰子壳按质量比为2：1：1：1采用去离子水清洗，干燥，粉碎至80目，制得生物质固体；

(2)将步骤(1)制得的生物质固体在氮气氛围中，以11℃/min的升温速度升温至400℃，进行碳化1h，制得生物炭；

(3)将步骤(2)制得的生物炭加入FeCl

改性沸石通过以下方法制得：

将沸石于500℃条件下焙烧1h，然后置于浓度为0.2mol/L的CTAB溶液中，微波处理20min，再洗涤，干燥，制得改性沸石；其中，沸石和CTAB溶液的质量体积比为1：70mL。

蒙脱石-壳聚糖复合物通过以下方法制得：

将蒙脱石粉和壳聚糖按质量比为12：1混合均匀，加水配置成浓度为80g/L的悬浊液，然后采用

香菇菌渣酶解物通过以下方法制得：

将香菇菌渣于100℃和0.2MPa条件下，高温高压处理，加入纤维束酶和木聚糖酶的复合酶，于50℃条件下酶解3h，然后干燥，制得香菇菌渣酶解物；香菇菌渣中，纤维束酶为800U/g，木聚糖酶为1000U/g。

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物的制备方法，包括以下步骤：

将香菇菌渣酶解物和轻钙粉碎，过100目筛，然后加入改性生物炭、改性沸石和蒙脱石-壳聚糖复合物，混合均匀，制得设施草莓田阻控磷淋溶的组合物。

一种在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层的方法，包括以下步骤：

将上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物铺放于草莓田栽培行离地表18cm深度处，铺放厚度为3cm，压实，然后覆盖耕层土壤，施入的设施草莓田阻控磷淋溶的组合物构成阻控磷淋溶阻隔层。

实施例3：

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物，包括以下重量份原料：改性生物炭50份、改性沸石70份、蒙脱石-壳聚糖复合物20份、香菇菌渣酶解物25份和轻钙10份。

改性生物炭通过以下方法制得：

(1)将水稻秸秆、花生秸秆、花生壳和椰子壳按质量比为5：3：4：2采用去离子水清洗，干燥，粉碎至100目，制得生物质固体；

(2)将步骤(1)制得的生物质固体在氮气氛围中，以15℃/min的升温速度升温至700℃，进行碳化3h，制得生物炭；

(3)将步骤(2)制得的生物炭加入FeCl

改性沸石通过以下方法制得：

将沸石于700℃条件下焙烧2h，然后置于浓度为0.5mol/L的CTAB溶液中，微波处理30min，再洗涤，干燥，制得改性沸石；其中，沸石和CTAB溶液的质量体积比为1：80mL。

蒙脱石-壳聚糖复合物通过以下方法制得：

将蒙脱石粉和壳聚糖按质量比为15：3混合均匀，加水配置成浓度为100g/L的悬浊液，然后采用

香菇菌渣酶解物通过以下方法制得：

将香菇菌渣于110℃和0.5MPa条件下，高温高压处理，加入纤维束酶和木聚糖酶的复合酶，于60℃条件下酶解5h，然后干燥，制得香菇菌渣酶解物；香菇菌渣中，纤维束酶为1000U/g，木聚糖酶为1500U/g。

一种设施草莓田阻控磷淋溶的组合物的制备方法，包括以下步骤：

将香菇菌渣酶解物和轻钙粉碎，过200目筛，然后加入改性生物炭、改性沸石和蒙脱石-壳聚糖复合物，混合均匀，制得设施草莓田阻控磷淋溶的组合物。

一种在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层的方法，包括以下步骤：

将上述设施草莓田阻控磷淋溶的组合物铺放于草莓田栽培行离地表22cm深度处，铺放厚度为3cm，压实，然后覆盖耕层土壤，施入的设施草莓田阻控磷淋溶的组合物构成阻控磷淋溶阻隔层。

试验例

一、分别采用实施例1-3的方法，在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层，同时设置空白对照组(即不构建阻隔层)，以监测淋溶水中磷含量。采用过硫酸钾氧化-钼蓝比色法测定淋溶液中总磷含量；将每个草莓田每次收获的草莓称质量，将每次产量累计相加即为草莓产量；成熟期植物体内磷含量采用H

表1本发明阻隔层对磷淋溶、产量和植株磷含量的影响

由表1可知，与对比例1相比，在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层后，可以减少土壤中磷淋溶损失，增加草莓产量。

二、分别采用实施例1-3的方法，在设施草莓田中构建阻控磷淋溶阻隔层，同时设置空白对照组(即不构建阻隔层)，测量Olsen-P含量、果实钙含量和脐腐病发生率，结果见表2。

表2本发明阻隔层对Olsen-P含量的影响

由表2可知，采用本发明的方法能够有效阻隔磷淋溶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。