1.本发明属于矿山生态环境恢复与治理土壤修复技术领域，具体涉及一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
2.土地资源和生态环境是人类赖以生存和发展的重要基础，随着人口的增长、工业的发展和城市的不断扩张，2000年之后，我国耕地总面积逐渐减少。目前我国的能源结构仍以煤炭为主，大规模的煤炭资源开采在推动经济发展以及人类进步的同时，对矿区及其周边的土地也造成了严重影响。煤矿开采引起的土地环境问题包括矿区固体废物堆放占用土地资源，地表沉陷，土地用途改变及重金属污染等。
3.煤炭开采造成的开采沉陷区土壤养分流失是煤炭开采与当地生态环境发展的主要土壤问题之一，土壤是植物生长的基底，是营养元素重要的来源库。氮素作为土壤中一种重要的营养元素，土壤氮素含量的失调会造成土壤酸化等问题；大量的氮等营养物质进入河流、湖泊和海洋，引起藻类大量繁殖，水体溶解养下降，鱼类大量死亡；土壤施用的氮肥在转化过程中存在氨的挥发和氮氧化物的产生，其中一氧化二氮是温室效应的主要污染气体；如果土壤中的氮以硝态氮的形式流失，在饮用水中硝酸盐浓度过高时，它易转化为亚硝酸盐，造成人体缺氧而患血红蛋白征等，其对人体健康造成危害。因此，对于研发煤矿沉陷区土壤理化性质的土壤改良剂具有重大意义。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂，配方易得、材料来源广泛且能够有效对煤矿沉陷区土壤养分、土壤有机质等土壤理化性质起到改善作用。
5.本发明采用如下技术方案：一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂，包括如下组分：煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒、高分子吸水保水颗粒，煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒的重量比为1:1:2，添加到土壤中的重量比为2g/kg。
6.进一步地，所述煤基活化腐殖酸包括从褐煤或风化煤中提取的有机质。
7.进一步地，所述硅氧四面体沸石颗粒为人造沸石，粒径为60~80目。
8.进一步地，所述高分子吸水保水颗粒包括聚丙烯酸钠盐型，粒径为60~80目。
9.一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂的制备方法，包括如下步骤：第一步，根据煤矿开采沉陷区土壤养分流失特性选择煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒；第二步，煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒含水量低于20%，粒径60
‑
80目；
第三步，将煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒按照重量比1:1:2的比例掺混均匀；第四步，将第三步配制的改良剂按照2g/kg的比例，添加到土壤中。
10.本发明的有益效果如下：本发明利用配制的土壤改良剂材料复杂的分子结构、大比表面积、亲水性基团、高活性等功能影响氮元素在土壤中的存在形态，使土壤中的氮素主要以铵态氮的形式存在，并延长铵态氮转化为硝态氮的时间，达到吸附氮素和缓释氮素的功效，减少氮素流失量，同时，材料间的协同作用，有利于提高土壤含水率，调节土壤电导率，达到改善土壤理化性质的目的，保持土壤营养物质，促进植被生长，混于土壤中的改良剂可以反复利用，且不会对于环境造成危害，最终实现煤矿沉陷区土壤的修复。
附图说明
11.图1 为本发明的土壤改良剂对植被株高的影响；图2为本发明的土壤改良剂对土壤氮素利用效率的影响；图3为本发明的土壤改良剂对土壤ph值的影响；图4为本发明的土壤改良剂对土壤有机质含量的影响；图5为本发明的土壤改良剂对淋溶液总氮含量的影响。
具体实施方式
12.一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂，包括如下组分：煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒、高分子吸水保水颗粒，煤基活化腐殖酸、硅氧四面体沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒的重量比为1:1:2，添加到土壤中的重量比为2g/kg。
13.实施例1植被盆栽实例试验目的：利用盆栽实验，以油菜为指示植被，研究配制的土壤改良剂对植被生长和土壤氮元素吸附利用的影响。
14.实验方法与处理：将耕地的0~20cm土壤风干后过2mm筛为实验土壤，土壤基础数据为：ph =7.50，有机质为14.77 g
·
kg
‑1，铵态氮为11.91mg
·
kg
‑1、硝态氮为10/97 mg
·
kg
‑1，田间毛细管持水量为21%。实验采用内径13cm、高15cm 的底部带孔塑料盆，盆底部孔径5cm，在盆底部放一层200目的纱布，以防止土壤渗漏，采用随机区组排列试验设计，设五个处理三次重复，每试验组加1kg干土和相同的氮磷钾肥（纯氮施用量为0.5g
·
kg
‑1干土），氮、磷、钾之比为1:0.5:1。每盆播种20颗预处理菜种，播撒在均匀布置的1cm 深的小穴中，然后用土覆盖，发牙后间苗，叶子长出2片叶芽的时候进行第2次间苗，每盆留3株苗，长出3片叶时留1株苗，5片叶时收获。
15.处理1，ck：空白处理；处理2，n1：沸石颗粒（1g
·
kg
‑1）；处理3，n2：煤基活化腐殖酸（1g
·
kg
‑1）；处理4，n3：煤基活化腐殖酸和沸石颗粒（均为0.5g
·
kg
‑1）；处理5，n4：沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒（均为1g
·
kg
‑1）；
处理6，n5：煤基活化腐殖酸、沸石颗粒和高分子吸水保水颗粒（分别为0.5g
·
kg
‑1，0.5g
·
kg
‑1，1g
·
kg
‑1）。
16.实验结果：参见图1、图2和表1，本发明土壤改良剂对植被株高、植被生物量土壤改良剂能促进种植植被的生长，增加植被干物质含量，且其对土壤氮素的利用效率最为显著，比空白处理增加17.43%。
17.表1. 土壤改良剂对种植植被生物量的影响实验结论：本发明土壤改良剂能显著促进植被的生长，增加植被干物质含量，提高土壤对氮元素的吸附利用效率。
18.实施例2土壤淋溶实验试验目的：通过对是否添加土壤改良剂的土壤淋溶实验，研究配制的土壤改良剂对土壤理化性质和淋溶液特性的影响。
19.实验方法与处理：盆栽种植植被收获后对盆栽土壤进行淋溶，待淋出液中氮素含量较低时，每处理组添加等同于初始施氮量40%的氮量( 0.2g纯氮) ，将其均匀地平撒在塑料盆中，然后用一层薄土覆盖；实验中每次加200ml的高纯水作为淋溶液，在大塑料盆下放置小烧杯收集48h内的淋溶液，淋溶土壤在室温下自然蒸发，待4~5d后土壤达到田间持水量的60%时再进行第2次淋溶，并在淋溶土壤前和最后一次淋溶前取适量 5 cm 处土壤测定土壤的相应理化性质指标。
20.实验结果：（1）土壤改良剂对土壤理化性质的影响a.参见图3，土壤改良剂对土壤ph值的影响。在添加土壤改良剂的土壤中施加氮素淋溶情况下，土壤ph值较空白ck处理减低的少，可见添加改良剂的处理能防止土壤ph值减小，从土壤ph值变化范围来看，各处理土壤ph值之间无显著性差异变化。
21.b.参见表2，土壤改良剂对土壤ec值的影响。从土壤ec值来看，各处理间显著程度不同，栽种植被后的土壤ec值存在显著性差异，与ck之间差异极显著；添加土壤改良剂的实
验组土壤的ec值都得到了有效抑制，防止了土壤电导率过大现象。
22.表2. 不同时期土壤改良剂对土壤ec值的影响c.参见图4，土壤改良剂对土壤有机质的影响。在实验阶段各处理有机质含量均下降，每次平均下降1~3个单位；在不种植作物和添加氮肥的情况下，淋溶使有机质含量直线下降，有机质含量为8.87~9.79 g
·
kg
‑1，n1到n5处理有机质含量依次比对照高0.23、0.91、0.90、0.00、0.45 g
·
kg
‑1。添加氮素后，在淋溶的基础上，第三次测得的土壤有机质仍然呈下降趋势，土壤有机质含量在6.82~7.74 g
·
kg
‑1范围内；n5处理有机质含量比对照高0.23g
·
kg
‑1。
23.d.参见表3，土壤改良剂对土壤铵态氮含量的影响。植被生长期正常灌溉的情况下，不同处理土壤铵态氮含量比对照增加21.42%~141.01%，本发明配置的改良剂组n5效果最显著，不同处理与ck之间铵态氮含量的差异明显；经过一定量雨水淋溶后，各处理土壤中铵态氮含量均下降，说明被土壤改良剂吸附的铵态氮为可解吸态，能被植物吸收利用；添加氮素后土壤铵态氮含量增加，添加环境材料处理与ck相比土壤nh
4+
‑
n含量增加9.04%~350.71%，不同处理间相差较大。
24.表3.土壤改良剂对土壤铵态氮含量的影响
（2）土壤改良剂对淋溶液特性的影响参见表4，添加土壤改良剂能显著减少土壤水分淋失量，减少土壤铵态氮、硝态氮以及总氮淋失量，减少效果明显。
25.表4.土壤改良剂对土壤淋溶液各指标含量的影响实验结论：本发明土壤改良剂不仅能改善土壤的理化性质，如ph值、ec值、有机质含量、氮元素形态及含量，而且能显著减少土壤中养分流失量，提高土壤含水率。