CN111646859A - 一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用及土壤修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属土壤修复技术领域，涉及一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用及土壤修复方法，将通式(Ⅰ)所示的化合物应用于肥料中作为土壤中作为离子捕捉剂和离子活化剂。本发明的有益效果在于：可以活化土壤中难溶的钙镁等营养元素，促进植物的吸收；可以改善金属盐的添加导致土壤的板结；可降解，对土壤无二次伤害；改善土壤板结的同时，给土壤补充氮元素，起到多重功效；有利于对于土壤肥力的修复和改善。使用方法简单，直接施用于土壤即可。
Description
技术领域
本发明属土壤修复技术领域，尤其涉及一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用及土壤修复方法。
背景技术
土壤和水的盐化和碱化，常常是土壤开发利用的限制性因素，也是许多国家尤其是干旱和半干旱地区、若干河流三角洲以及出流不畅的平原地区需要迫切解决的问题。
全球盐渍土总面积约达9.5×108hm2，占地球陆地面积的7.26％，我国盐渍土总面积为3.6×107hm2，其中北方土壤盐渍化问题及碱化问题明显。
钙、镁、锌、锰、铁、铜等元素是植物生长所必须的微量元素。这些元素虽然在自然界并不缺乏，然而可供植物体直接吸收利用的却普遍较少，其原因是这些元素极易在土壤环境中沉积为不溶性的盐类，或被土壤胶粒吸附而不可移动，导致无法被植物吸收利用。为了给植物补充微量元素，目前常用的方法有两种：一是土施含相应微量元素的无机矿物质，二是叶面喷施螯合肥。
无机矿物质价格较低，直接土施或水溶后土施都可以，其用量大、肥效期长，市场还可以接受。但是无机矿物质中的金属离子无法避免被土壤固定，利用率低，在环境中沉淀容易造成污染，或者因过量施肥造成无机盐中毒。
目前市场上所有的给植物补充微量元素的方法都是施用含有相应金属元素的肥料，长期施用会使土壤中的金属离子沉积过多，造成土壤的板结硬化，从而影响后季作物的生长发育。
如何有效的治理土壤中过量的金属离子成为目前广泛的研究课题。现有技术中，通常会采用灌溉的方法和添加脱硫石膏等化学方法。
干旱区进行灌溉势必会增加土壤中的含盐程度(灌溉水中矿质元素在土壤表层积累)，除非具有良好的排水系统；但是即便具备良好的灌排系统，土壤脱盐过程却常常伴随土壤碱化过程。
添加脱硫石膏等化学方法，该方法除了造成土壤盐分增加外，其改良成本也较高。
中国专利“一种北方滨海盐碱地快速培肥方法”(申请号201611177213.7) 公开了一种使用微波照射盐水进行盐碱地改良的方法，该方法虽然解决了降低土壤中盐碱含量的问题，但是对于土壤中残存的难溶性阳离子无法有效去除。
现有技术中没有一种能够在活化土壤的同时有效利用土壤中存在的大量的难溶性金属元素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用及土壤修复方法，以解决现有技术中的问题。
一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，将通式 (II)所示的化合物及其所有可能的异构体、或甲基甘氨酸二乙酸及其所有可能的异构体的水合物，应用于土壤中作为离子捕捉剂；
其中：M可以是H+、NH4 +、Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、 Mn2+、Fe3+中的一种或几种。
优选的，所述甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，所述甲基甘氨酸二乙酸的盐，采用钠、钾、氨中至少一种或几种盐的混合物。
进一步地，所述甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，将通式(II)所示的化合物及其所有可能的异构体、或通式(II)所示的化合物及其所有可能的异构体的水合物中任意几种的混合物作为土壤离子捕捉剂。
进一步地，所述甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，使用加载了将通式(II)所示的化合物及其所有可能的异构体、或通式(II) 所示的化合物及其所有可能的异构体的水合物中一种或几种的高分子树脂作为土壤离子捕捉剂。
进一步地，所述甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，用于华北平原的黄潮土和褐土、云贵地区的黄壤、东北地区的黑钙土以及西北地区的栗钙土土壤中。
进一步地，所述甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，用于长期使用传统肥料已经板结化的土壤中。
本发明还公开了土壤修复方法，包括如下步骤：
步骤1，所述土壤离子捕捉剂铺洒在需要修复的土壤表面，铺撒密度为每亩铺洒所述通式(II)所示的化合物0.1-10mol；
步骤2，在步骤1铺洒后的土壤上种植植物和/或洒水。
进一步地，所述土壤修复方法，在处理盐碱化程度强的土壤时，在步骤1 之前还包括预处理步骤：
预处理步骤1，使用咸水灌溉盐碱地并等待冻结成咸水冰；
预处理步骤2，对所述咸水冰进行辐射加热；使所述咸水冰融化并入渗。
进一步地，所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水矿化度小于等于 35g/L。
进一步地，所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水灌溉量大于等于 20m3/亩。
进一步地，所述预处理步骤1中所述地下咸水灌溉时，土壤冻土层厚度大于5cm且小于50cm。
进一步地，所述预处理步骤2所述辐射加热采用的辐射源为频率为 1MHz-24.125GHz的微波，辐射功率为1kW-20kW。
进一步地，所述预处理步骤2所述辐射加热采用的辐射源为频率为 915MHz-2450MHz的微波。
进一步地，所述咸水选自海水、地下咸水、地表咸水、人工配置咸水中的任意一种或几种的任意比例混合。
本发明的有益效果为：
1、可以活化土壤中难溶的钙镁等营养元素，促进植物的吸收；
2、可以改善金属盐的添加导致土壤的板结；
3、可降解，对土壤无二次伤害；
4、改善土壤板结的同时，给土壤补充氮元素，起到多重功效；有利于对于土壤肥力的修复和改善。
5、使用方法简单，直接施用于土壤即可。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用及土壤修复方法，将化合物(A1)应用于肥料中作为微量元素补充剂和氮肥补充剂：
本发明还公开了土壤修复方法，包括如下步骤：
步骤1，所述土壤离子捕捉剂铺洒在需要修复的土壤表面，铺撒密度为每亩铺洒所述化合物(A1)1mol；
步骤2，在步骤1铺洒后的土壤上种植植物和/或洒水。
本实施例所述的，所述土壤修复方法，在处理盐碱化程度强的土壤时，在步骤1之前还包括预处理步骤：
预处理步骤1，使用咸水灌溉盐碱地并等待冻结成咸水冰；
预处理步骤2，对所述咸水冰进行辐射加热；使所述咸水冰融化并入渗。
本实施例所述的，所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水矿化度小于等于35g/L。
本实施例所述的，所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水灌溉量大于等于20m3/亩。
本实施例所述的，所述预处理步骤1中所述地下咸水灌溉时，土壤冻土层厚度大于5cm且小于50cm。
本实施例所述的，所述预处理步骤2所述辐射加热采用的辐射源为频率为 1MHz-24.125GHz的微波，辐射功率为1kW-20kW。
实施例2-6
与实施例1用法相同，仅仅是甲基甘氨酸二乙酸衍生物选取不同以及用量不同。螯合剂选取及用量见表1：
表1甲基甘氨酸二乙酸衍生物选取结构式列表
Claims (10)
1.一种甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，其特征在于，将通式(Ⅰ)所示的化合物及其所有可能的异构体、或甲基甘氨酸二乙酸及其所有可能的异构体的水合物，应用于土壤中作为离子捕捉剂；
其中：M可以是H+、NH4 +、Na+、K+、Ca2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Fe3+中的一种或几种。
2.根据权利要求1述的甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，其特征在于，所述甲基甘氨酸二乙酸的盐，采用钠、钾、氨中至少一种或几种盐的混合物。
3.根据权利要求1所述的甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，其特征在于，将通式(Ⅰ)所示的化合物及其所有可能的异构体、或通式(Ⅰ)所示的化合物及其所有可能的异构体的水合物中任意几种的混合物作为土壤离子捕捉剂。
4.根据权利要求1所述的甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，其特征在于，使用加载了将通式(Ⅰ)所示的化合物及其所有可能的异构体、或通式(Ⅰ)所示的化合物及其所有可能的异构体的水合物中一种或几种的高分子树脂作为土壤离子捕捉剂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的甲基甘氨酸二乙酸及其衍生物作为土壤离子捕捉剂的应用，其特征在于，用于长期使用传统肥料已经板结化的土壤中。
6.一种土壤修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将权利要求1-4任意一项所述土壤离子捕捉剂铺洒在需要修复的土壤表面，铺撒密度为每亩铺洒所述通式(Ⅰ)所示的化合物0.1-10mol；
步骤2，在步骤1铺洒后的土壤上种植植物和/或洒水。
7.根据权利要求6所述的土壤修复方法，其特征在于，在处理盐碱化程度强的土壤时，在步骤1之前还包括预处理步骤：
预处理步骤1，使用咸水灌溉盐碱地并等待冻结成咸水冰；
预处理步骤2，对所述咸水冰进行辐射加热；使所述咸水冰融化并入渗。
8.根据权利要求7所述的土壤修复方法，其特征在于，所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水矿化度小于等于35g/L；所述预处理步骤1中使用的所述地下咸水灌溉量大于等于20m3/亩；所述预处理步骤1中所述地下咸水灌溉时，土壤冻土层厚度大于5cm且小于50cm。
9.根据权利要求7所述的土壤修复方法，其特征在于，所述预处理步骤2中所述辐射加热采用的辐射源为频率为1MHz-24.125GHz的微波，辐射功率为1kW-20kW。
10.根据权利要求6所述的土壤修复方法，其特征在于，所述咸水选自海水、地下咸水、地表咸水、人工配置咸水中的任意一种或几种的任意比例混合。
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2019
- 2019-12-31 CN CN201911424241.8A patent/CN111646859A/zh active Pending
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