CN100595260C

CN100595260C - 水田土壤防渗保水剂

Info

Publication number: CN100595260C
Application number: CN200710055335A
Authority: CN
Inventors: 崔湘浩; 赵渊
Original assignee: XINSHIJI AGRICULTURE SCIENCE-TECHNOLOGY Co Ltd JILIN
Current assignee: Diao Yuan
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2027-02-12
Also published as: CN101024771A

Abstract

本发明属于节水农业中的化控制剂技术领域。成份及按重量百分比是粘土80～90%，土壤颗粒活化剂7～12%，为腐殖酸K、Ca(OH)₂·3Ca₃(PO₄)₂、Mg(OH)₂·MgCO₃的一种或两种复合使用；土壤层形成助剂2%～6%，为丙烯酸钙、水解聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸的共聚物的一种或两种复合使用；肥料添加剂1.0～2.0%。本发明实施简便、投入少、见效快、易推广；在水田经泡田耙地施工后，可在耕层底部形成粘土防渗层，起到防渗保水、保肥，提高水温，活化水田微生物的作用，既可节水又可增产；用于沙地、干旱、半干旱等地的水田土壤防渗保水，具有可观的经济效益和生态效益。

Description

水田土壤防渗保水剂

技术领域

本发明属于节水农业中的化控制剂技术领域，涉及一种用于沙地、干旱、半干旱等地的水田土壤防渗保水的制剂。

技术背景

我国是干旱缺水严重的国家，已被列于世界人均水资源13个贫水国家之一。所以为了指导节水技术开发和推广，提高水资源的有效利用率，促进水资源的可持续利用，国家发改委、科技部会同水利部、建设部和农业部联合於2004年4月颁发了《中国节水技术大纲》。总论里指出：“水资源供需矛盾突出。全国正常年份缺水量400亿m³，水危机严重制约我国经济社会发展。由于水资源短缺，部分地区工业与城市生活、农业生产及生态环境争水矛盾突出。部分地区江河断流，地下水位持续下降，生态环境日益恶化。”大纲又指出：“农业用水量的90％用于种植业灌溉。农业是第一用水大户，发展高效节水型农业是国家的基本战略”。大纲中又明确指出：“节约用水，高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。节约用水的核心是提高用水效率和效益。”我国政府根据水稻田既是农业中的用水大户，又是节水潜力很大的情况下，为提高水资源有效利用率和解决水田土壤渗漏严重的难题，投入了大量的人力物力和财力，进行了长期的大量研发工作，取得了一定的成效，但是始终还没有大的根本性突破。在国际上，各国也采用不同的方法，进行了大量的试验和开发性研究，但是，到目前为止还没出现有效的实用性产品。例如，专利JP86-250085，USP87-4690589等，这些专利利用水溶性高分子的水溶胶，浇洒于土壤表层，渗透的高分子液体同土壤中的可溶性Ca⁺⁺、Mg⁺⁺等多价阳离子跟高分子发生交联反应而形成高分子溶胶的凝胶化成膜，我国专利ZL89109070.2也用了溶胶-凝胶原理，且在配方中又添加了天然纳米材料，使高分子易形成凝胶并增强成膜强度作用。这些专利其理论性和技术方面应该说是肯定的。但是，它们利用了土壤中的多价阳离子做为交联剂，整个技术严重受土壤中的可溶性阳离子含量的影响，而且也受野外水质矿化度的影响，加上合成高分子的成本不低，这些缺点是该技术的致命弱点，这些弱点决定了这些专利无法大面积推广应用的结局。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，利用土壤成分粘土的金属氧化物配合土壤颗粒活化剂，土层形成助剂等，在水田经泡田耙地施工后，可在耕层底部形成粘土防渗层，可起到防渗保水、保肥、提高水温、活化水田微生物的作用，即可节水又可增产。

本发明专利技术可用于沙地、干旱、半干旱等地的水田土壤防渗，且具有可观的经济效益和生态效益。本专利技术实施简便，投入少，见效快，易推广，是一般常规技术所无法替代的。下面分几个主要方面来详细的说明。

首先，本发明的指导思想是以水力学达西定律

即土壤的深透系数k(表示抗渗优劣)同土壤的总孔隙率ε与孔的水力半径(孔隙体积/孔隙表面积)平方r²乘积成正比，同液体水的粘度η成反比(c为常数)。可见，土壤的防渗要依靠①减少土壤总孔隙率和孔的水力半径或者利用总孔隙率小水力半径小的材料、材质；②要提高水田水的粘度。前者可说是较长期性措施，而后者则是表面性和短期性措施。所以，本专利取前者原理。

其次，本发明材质上利用了土壤成分的粘土，而且在耕作层底部可形成粘土防渗层。众所周知，对耕层土壤改变密度(或容重)而致密化的方式是不允许的，土壤的孔隙结构疏松的要求和防渗要求原本就是矛盾的一对，如果把这个矛盾解决不当，就会产生即破坏耕层土壤的孔隙结构又影响植被的正常成长的不利作用。所以，必须采取不破坏耕层孔隙的防渗措施。另外，水稻作物适宜土壤质为粘土和粘壤土，纯粘土的渗透系数k为6×10^-6cm/s，这相当于水稻田4cm水柱高的水，可挺住6天换一次水的标准。可见，粘土防渗层可控制防渗程度，也可保障水循环，这样可满足水稻成长所需的氧化，还原条件，也不会造成土壤的盐碱化，却可大量节水。

水稻田的渗漏量影响因素很多。如地下水位，土壤渗透性，灌溉水深浅和稻田开发年限等，都会影响渗漏量的大小。本发明主要考虑土壤渗透性对渗漏量的影响。众所周知，渗漏是丰产土壤的一项重要特性。它可以使水分向下流动，把土层水中溶解的养分和氧带入土层内部，保证根部的养分吸收和降低土壤的还原性，减少有毒物的积累。在农业生产中经过长期的生产科研实践已明确，丰产水稻田日渗量为10mm为宜。所以，本发明不仅可以提供防渗技术，而且可以提供建造一个丰产田所需的既有效又可靠的技术。野外老稻田，经过长期耕作与灌溉，在耕作层下形成防渗性犁底层，对减少渗漏起很大作用。这是自然规律，而本发明正是遵循水稻田的这个自然规律，加速和完善这一规律。经过防渗施工，促进、加快形成和加强防渗犁底层，减少渗漏。从而可以调节水稻田的渗漏量，将它达到水稻田的渗漏量。由此可见，本发明是遵循自然规律的科学技术，也是水稻提高产量的不可缺少的十分重要的措施。

本发明的水田土壤防渗保水剂的配方及化学组成是，本剂的主成份是土壤成分的粘土，其化学组成很复杂，而且地点不同化学组成也改变，其中O，Si，Al，Fe，Ca，Mg，Na，K，Ti，C等10种元素占粘土总质量的99％，如以氧化物形式表示，SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃三者之和约占75％以上。

土壤颗粒活化剂为腐殖酸K、Ca(OH)₂·3Ca₃(PO₄)₂、Mg(OH)₂·MgCO₃等，选一种或两种复合使用。

土壤层形成助剂为聚丙烯酸钙(PAA-Ca)，水解聚丙烯酰胺(HPAM)，淀粉接枝丙烯酸钠共聚物(S-PAA-Na)等，选一种或两种复合使用。

肥料添加剂为由N，P，K，Si，B，S等元素化合物组成，其中N，P，S为生命元素。

本发明水田土壤防渗保水剂配方的重量百分比为，主成份粘土为80～90％，土壤颗粒活化剂为7～12％，土层形成助剂为2～6％，肥料为1.0～2.0％。

所说的肥料添加剂可以是化肥，如硝胺、硝酸钾、磷酸二氢钾等。用量配比为常规的水田施肥的比例。

本发明的水田土壤防渗保水剂符合国家农业行业标准NY/T394-2000绿色食品肥料使用准则的有毒元素限量，经测试，镉(Cd)≤0.01％，砷(As)≤0.002％，铅(Pb)≤0.002％标准。

具体生产、施工的做法如下：

水田土壤防渗保水剂的生产过程，首先把配方中的各种原料进行予处理，都要经过120℃之下干燥(水份控制在4～5％)，然后再进行粉碎(一般尺寸控制在μm级)。予处理之后的各种原料，按要求计量之后利用压缩机和螺杆速控机送入携带旋风分离器的耐压混拌罐里，使各原料得到充分混合后再利用空气压力装进储罐里，经检验测试后包装。

防渗保水剂的施工期为泡田时节，按每公顷地(10000m²)用防渗保水剂200～300kg(多少看渗漏情况)，均匀地干撒或者用水分散之后均匀浇洒在水田里，使用拖拉机或犁耙地就完成施工，过一、二天后开始防渗漏见效。这里防渗保水剂使用量相当于按标准水田耕作层深度18cm计算防渗保水剂使用量就等于6000分之一，即0.017％，类同于催化剂量。防渗保水剂首先把地里的土壤颗粒活化起来，然后同土壤一起担当防渗功能，因为1m²渗漏地不可能用30g粉料完成防渗功能。可见主要防渗源乃地里的土壤。

最后要说明本发明水田土壤防渗保水剂实际使用效果。本专利技术经水田试验，按平均计算，节水率为34.7％和47.7％，节能柴油200升/公顷(折合人民币1000元/公顷)，减少机械磨损100元/公顷，节工劳力20天/公顷(折合800元/公顷)，增收13.1％(折合1330元)。可见，农民的收支比为1∶10，(投入量200～300kg/公顷，约为300元/公顷)。农民经常把节水、节能、节工合起来叫节本，本专利可为农民大量节本。

可见，本发明的水田土壤防渗保水剂在一公顷一次性投入量为200～300kg情况下，其节水率要达到30％以上，也就是说具有可观的经济效益和生态效益。

具体实施方式

实施例1：

防渗保水剂配方：粘土，34kg(85％)，土壤颗粒活化剂腐殖酸k，4kg(10％)，土壤层形成助剂PAA-Ca，1.2kg(3％)，肥料添加剂，0.8kg(2％)。

用于双辽市东明镇老宋家3亩(3000m²)水田，砂壤质黑土，在春季5月10日，水兑40kg防渗保水剂使用。均匀分散开之后，尽量均匀浇洒于水田面上，用手扶拖拉机经40～50分钟细犁密耙，然后过一天进行插秧，记录灌水时间，测定稻田水深度，按时间变化情况统计平均。3亩地总节水量为1800m³(即6000m³/公顷)，节水率30％，到11月份挖地50cm，发现耕地层17～1Scm深处形成粘土防渗层。老宋评价试验，节水效果好，省工省时。

实施例2：

防渗保水剂配方：粘土，36kg(90％)，土壤颗粒活化剂Ca(OH)₂·3Ca₃(PO₄)₂，2.8kg(7％)，土壤层形成助剂HPAM，0.8kg(2％)，肥料添加剂，0.4kg(1％)。

用于王奔镇老付家3亩砂壤质栗钙土，投入40kg，按实施例1的施工方法，试验结果总节水量为2200m³(即7000m³/公顷)，节水率35％，老付评价试验，节水效果明显，每公顷少用了400元电费，而且水稻长势明显好于没用防渗剂的地。

实施例3：

防渗保水剂配方：粘土，25.8kg(86％)，土壤颗粒活化剂Mg(OH)₂·MgCO₃，2.1kg(7％)，土壤层形成助剂SPAA-Na，1.5kg(5％)，肥料添加剂，0.6kg(2％)。

用于双山镇老李家3亩砂壤质黑土地，投入30kg防渗保水剂按实施例1方法施工，试验结果总节水量1300m³(即4000m³/公顷)，节水率20％，老李评价为保水效果不错，投入量应加大，连续使用效果会更好。

实施例4：

防渗保水剂配方：粘土，35.2kg(88％)，土壤颗粒活化剂腐殖酸K和Ca(OH)₂·3Ca₃(PO₄)₂，3.2kg(8％)，土壤层形成助剂PAA-Ca和HPAM1.2kg(3％)，肥料添加剂，0.4kg(1％)。

用于柳条乡老郭家3亩砂壤质栗钙土地投放40kg防渗保水剂。按实施例1的方法施工，试验结果总节水量2300m³(即6500m³/公顷)，节水率35％，老郭说节水效果明显，往年一天一遍灌水，用后三天灌一次水。

实施例5：

防渗保水剂配方：粘土，63kg(84％)，土壤颗粒活化剂腐殖酸K和Mg(OH)₂·MgCO₃，7.5kg(10％)，土壤层形成助剂PAA-Ca和SPAA-Na，3kg(4％)，肥料添加剂，1.5kg(2％)。

用于新立乡老薛家4.5亩砂壤质栗钙土，投入75kg防渗保水剂。按实施例1的方法施工，试验结果总节水量3150m³(即7000m³/公顷)，节水率为35％，老薛说节水效果明显，4.5亩省300元电费，省工，增产明显。

实施例6：

防渗保水剂配方：粘土，49.2kg(82％)，土壤颗粒活化剂Ca(OH)₂·Ca₃(PO₄)₂和Mg(OH)₂·Mg CO₃，3.6kg(6％)，土壤层形成助剂HPAM和SPAA-Na，3.6kg(6％)，肥料添加剂，1.2kg(2％)。

用于那木乡老左家4.5亩砂壤质地，投入60kg防渗保水剂。按实施例1的方法施工，试验表明总节水率3200m³(即7500m³/公顷)，节水率35％，老左说试验保水效果很好，省工省时，还增产。

实施例7：

防渗保水剂配方：粘土，24kg(80％)，土壤颗粒活化剂腐殖酸K和Ca₃(OH)₂·Ca₃(PO₄)₂，3.6kg(12％)，土壤层形成助剂SPAA-Na，1.8kg(6％)，肥料添加剂，0.6kg(2％)。

用于柳条乡老刘家3亩砂壤质黑土地，投入30公斤防渗保水剂。按实施例1的方法施工，试验表明总节水率1900m³(即6500m³/公顷)，节水率30％，老刘说节水效果好，电机井全年比对少用电费300元左右，到11月挖土深60cm进行观察，也在18～19cm处有粘土防渗层形成。

Claims

1、一种水田土壤防渗保水剂，其特征在于：成份是土壤成分的粘土；土壤颗粒活化剂为腐殖酸K、Ca(OH)₂·3Ca₃(PO₄)₂、Mg(OH)₂·MgCO₃的一种或两种复合使用；土壤层形成助剂为丙烯酸钙、水解聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸的共聚物的一种或两种复合使用；肥料添加剂包括N、P、K元素化合物；

成份按重量百分比为，粘土为80～90％，土壤颗粒活化剂为7～12％，土层形成助剂为2％～6％，肥料添加剂为1.0～2.0％。

2、如权利要求1所述的水田土壤防渗保水剂，其特征在于，每公顷一次性投入量为200～300kg。

3、如权利要求1所述的水田土壤防渗保水剂，其特征在于，水田土壤防渗保水剂符合国家农业行业标准NY/T394-2000绿色食品肥料使用准则的有毒元素限量，有毒元素限量为镉≤0.01％，砷≤0.002％，铅≤0.002％。