本發(fā)明屬于土壤改良，具體涉及一種將水溶性低共熔混合物(deepeutectic?solvents,dess)-酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑及方法。

背景技術(shù)：

1、土壤鹽堿化已成為全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重要瓶頸之一。大量可溶性鹽分與堿性物質(zhì)累積會(huì)嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)，抑制作物根系生長，導(dǎo)致土壤肥力快速下降，并進(jìn)一步引起糧食減產(chǎn)、水資源短缺和生態(tài)失衡等一系列問題。全球鹽堿地面積正在持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)糧食安全和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

2、目前常見的鹽堿土改良方式包括：

3、物理改良：如深翻、客土及灌溉洗鹽等，雖能在一定程度上降低鹽分，但工程量大、周期長，且易造成土壤結(jié)構(gòu)二次破壞或后期鹽分反彈；

4、化學(xué)改良：如施用石膏、酸性物質(zhì)等，操作相對(duì)簡便但需求量大，易引起土壤板結(jié)或次生污染；

5、生物改良：如種植耐鹽堿植物、施用微生物菌劑等，雖對(duì)環(huán)境友好，但見效較慢且受地理和作物類型限制，難以廣泛大面積推廣。

6、此外，近年研究發(fā)現(xiàn)，低共熔溶劑(dess)因具有原料易得、可設(shè)計(jì)性、低毒性與生物可降解性等特征，可在重金屬修復(fù)及土壤結(jié)構(gòu)改善等領(lǐng)域發(fā)揮一定作用。然而，當(dāng)面臨高鹽高堿的鹽堿土?xí)r，單用dess往往無法快速中和土壤堿性或有效置換鈉離子；而僅用酸性改良劑雖然能降低ph，卻會(huì)造成局部強(qiáng)酸化或微生物生態(tài)失衡等負(fù)面影響，難以兼顧降堿效率與土壤生態(tài)安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要面向高鹽高堿土壤改良過程中所面臨的效率不足、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)偏高等問題，提供了一種融合水溶性低共熔混合物(dess)與酸性改良劑的協(xié)同改良制劑，輔以精準(zhǔn)滴灌技術(shù)進(jìn)行施用。該制劑能在短期內(nèi)顯著降低土壤ph值及電導(dǎo)率(ec)，優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)與保水保肥能力。并且，優(yōu)選的，通過首先制備特定功能組分復(fù)配的水溶性低共熔混合物，接著將酸加入到該水溶性低共熔混合物中，從而得到穩(wěn)定、透明、可持續(xù)發(fā)揮作用的土壤改良制劑。

2、本發(fā)明首先提供一種水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑，所述制劑由水溶性低共熔混合物和酸性改良劑組成；其中：

3、所述水溶性低共熔混合物由第一功能組分(a)與第二功能組分(b)按1:1至1:10的摩爾比混合，在25℃至80℃的溫度范圍內(nèi)通過加熱攪拌或超聲處理，形成低共熔體系；

4、所述酸性改良劑的添加量為所述低共熔混合物質(zhì)量的0.1％至10％；

5、第一功能組分(a)選自以下一種或多種：氯化膽堿、甜菜堿、脯氨酸、賴氨酸、精氨酸或甘氨酸甜菜堿；第二功能組分(b)選自以下一種或多種：甘油、乙二醇、丙二醇、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸、葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖、山梨醇、尿素或乙酰胺。

6、優(yōu)選，所述第一功能組分(a)與第二功能組分(b)的摩爾比為1:2至1:8，并在40℃至70℃的溫度下攪拌或超聲1小時(shí)至3小時(shí)，以獲得低共熔混合物。

7、優(yōu)選，所述酸性改良劑選自以下一種或多種：鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、乙酸、丙酸或丁酸。

8、優(yōu)選，所述第一功能組分(a)優(yōu)選氯化膽堿或甜菜堿，所述第二功能組分(b)優(yōu)選甘油、乙二醇、丙二醇、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸或琥珀酸；并根據(jù)鹽堿土的不同類型而進(jìn)行以下選擇：

9、針對(duì)高堿性土壤(ph≥9.0)，所述(a)選用氯化膽堿或甜菜堿，與(b)選用乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸或其組合；

10、針對(duì)中高鹽性土壤(ec≥5ds/m)，所述(a)選用氯化膽堿或甜菜堿，與(b)選用甘油、乙二醇、丙二醇或其組合。

11、優(yōu)選，為強(qiáng)化低共熔混合物與酸性改良劑的協(xié)同效應(yīng)，所述第一功能組分(a)與第二功能組分(b)的摩爾比可進(jìn)一步限定為1:3-4，用以在強(qiáng)鹽堿土壤中獲得更顯著的“1+1>2”增益效應(yīng)。

12、本發(fā)明另外還提供一種水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的方法，其特征在于，包括以下步驟：

13、1)制備低共熔混合物：將第一功能組分(a)與第二功能組分(b)按1:1至1:10的摩爾比混合，在25℃至80℃范圍內(nèi)通過加熱攪拌或超聲處理，直至形成均勻、透明且穩(wěn)定的水溶性低共熔混合物；

14、2)酸性改良劑的選擇：根據(jù)鹽堿土的類型、ph值、鹽分組成及作物耐受性，選用無機(jī)酸或有機(jī)酸作為酸性改良劑；

15、3)水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑的制備：將步驟(2)中選定的酸性改良劑按所述低共熔混合物質(zhì)量的0.1％至10％的比例加入步驟(1)制備的低共熔混合物中，并攪拌均勻，得到水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑；

16、4)稀釋：將所述制劑用灌溉水稀釋至0.5wt％至10wt％的濃度；

17、5)精準(zhǔn)滴灌施用：通過滴灌方式將步驟(4)稀釋后的制劑施用于鹽堿土中，施用量為每平方米鹽堿土0.1kg至5kg，滴灌頻率為每周1至3次，每次滴灌時(shí)間為1至4小時(shí)。

18、優(yōu)選，步驟(3)中酸性改良劑的添加量為所述低共熔混合物質(zhì)量的0.5％至5％，且所述改良制劑的稀釋濃度為1wt％至5wt％。

19、優(yōu)選，所述制劑在滴灌環(huán)節(jié)的單次施用量為每平方米0.5kg至3kg；并在作物主要生長階段的連續(xù)2至4周內(nèi)分次滴灌，以實(shí)現(xiàn)快速降ph與穩(wěn)定改良效果。

20、優(yōu)選，所述第一功能組分(a)和第二功能組分(b)的組合選擇遵循以下原則：

21、對(duì)于高堿性鹽堿土：使用乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、琥珀酸或其組合作為第二功能組分(b)；

22、對(duì)于高鹽度鹽堿土：使用甘油、乙二醇、丙二醇或其組合作為第二功能組分(b)；

23、并根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)與作物需求，任選氯化膽堿或甜菜堿作為第一功能組分(a)。

24、優(yōu)選，滴灌過程中同步監(jiān)測(cè)土壤ph、電導(dǎo)率(ec)及作物生長指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)調(diào)整滴灌頻率或改良制劑濃度，確保在不造成土壤過度酸化的前提下實(shí)現(xiàn)快速且穩(wěn)定的改良效果。

25、有益效果

26、1.改良效率與速率

27、數(shù)據(jù)顯示，“dess+酸”協(xié)同組合的降ph、降ec效果比單用酸或單用dess提升10％～30％，明顯縮短改良周期。

28、2.成本與環(huán)保效益

29、相較于傳統(tǒng)單用酸，用酸總量大幅下降；制備工藝相對(duì)簡單，原料易得；整體改良過程更具經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境友好度。

30、3.持久性與生態(tài)安全

31、降ph的同時(shí)可維持或提高土壤微生物活性，顯著降低次生鹽堿化風(fēng)險(xiǎn)；作物產(chǎn)量與品質(zhì)也隨之提升。

技術(shù)特征：

1.一種水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑，其特征在于，所述制劑由水溶性低共熔混合物和酸性改良劑組成；其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，所述第一功能組分(a)與第二功能組分(b)的摩爾比為1:2至1:8，并在40℃至70℃的溫度下攪拌或超聲1小時(shí)至3小時(shí)，以獲得低共熔混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制劑，其特征在于，所述酸性改良劑選自以下一種或多種：鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、甲酸、乙酸、丙酸或丁酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制劑，其特征在于，所述第一功能組分(a)優(yōu)選氯化膽堿或甜菜堿，所述第二功能組分(b)優(yōu)選甘油、乙二醇、丙二醇、乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸或琥珀酸；并根據(jù)鹽堿土的不同類型而進(jìn)行以下選擇：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制劑，其特征在于，為強(qiáng)化低共熔混合物與酸性改良劑的協(xié)同效應(yīng)，所述第一功能組分(a)與第二功能組分(b)的摩爾比可進(jìn)一步限定為1:3-4，用以在強(qiáng)鹽堿土壤中獲得更顯著的“1+1>2”增益效應(yīng)。

6.一種水溶性低共熔混合物-酸協(xié)同改良鹽堿土的方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(3)中酸性改良劑的添加量為所述低共熔混合物質(zhì)量的0.5％至5％，且所述改良制劑的稀釋濃度為1wt％至5wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述制劑在滴灌環(huán)節(jié)的單次施用量為每平方米0.5kg至3kg；并在作物主要生長階段的連續(xù)2至4周內(nèi)分次滴灌，以實(shí)現(xiàn)快速降ph與穩(wěn)定改良效果。

9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一功能組分(a)和第二功能組分(b)的組合選擇遵循以下原則：

10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，滴灌過程中同步監(jiān)測(cè)土壤ph、電導(dǎo)率(ec)及作物生長指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)調(diào)整滴灌頻率或改良制劑濃度，確保在不造成土壤過度酸化的前提下實(shí)現(xiàn)快速且穩(wěn)定的改良效果。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種水溶性低共熔混合物?酸協(xié)同改良鹽堿土的制劑及方法，所述制劑由水溶性低共熔混合物和酸性改良劑組成；其中：所述水溶性低共熔混合物由第一功能組分(A)與第二功能組分(B)按1:1至1:10的摩爾比混合，在25℃至80℃的溫度范圍內(nèi)通過加熱攪拌或超聲處理，形成低共熔體系；所述酸性改良劑的添加量為所述低共熔混合物質(zhì)量的0.1％至10％。所制劑在0.5wt％～10wt％濃度下通過精準(zhǔn)滴灌施用于鹽堿土，可在短期內(nèi)顯著降低土壤pH值與電導(dǎo)率(EC)，并通過置換和排除過量鈉離子來改善土壤結(jié)構(gòu)及微生物活性。

技術(shù)研發(fā)人員：胡樹文,高海翔,潘校成,苗叢,阿布都沙拉木·依馬木,王穎,馬帥,馮日寧,魯?shù)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8