一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤化肥领域，具体涉及一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂及其制备方法。


背景技术：

2.盐碱土是各类盐化土、碱化土的统称。盐碱地是现今全球农业所面临严峻生态环境难题之一，给农业可持续发展造成严重影响，如何妥善解决土壤盐碱化问题是一项艰巨任务。由于土体中含有大量盐碱成分，并具有不良理化性质，致使植物生长受到抑制，甚至不能生长。由于盐碱地土壤中可溶性盐分大多数是钠盐，使土壤粘重，土壤胶体分散乳化，通气性差，遇水膨胀泥泞，失水收缩坚硬，严重影响农作物种子发芽和作物正常发育，另外，土壤钠离子过多呈碱性反应，直接破坏植物组织，作物根系也易腐烂，影响养分转化，使磷肥和微量元素等不能溶解而失效。
3.现有的市场中关于改良土壤的调理剂作用单一，多采用增施有机肥或者菌肥的方法实现土壤改良，不能从根本上改变作物生长环境，造成盐碱反复发生，其改良盐碱地效果也不明显，不能满足农业种植需求。


技术实现要素：

4.针对现有的市场中关于改良土壤的调理剂作用单一，多采用增施有机肥或者菌肥的方法实现土壤改良，不能从根本上改变作物生长环境，造成盐碱反复发生，其改良盐碱地效果也不明显，不能满足农业种植需求的问题，本发明的目的是提供一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂及其制备方法。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
6.第一方面，本发明提供一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
7.改性磷石膏粉45～78份、硫磺粉12～18份、腐殖酸1～8份、黄腐酸2～5份和木质素磺酸钙10～20份。
8.优选地，所述中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
9.改性磷石膏粉65份、硫磺粉15份、腐殖酸3份、黄腐酸4份和木质素磺酸钙14份。
10.优选地，所述改性磷石膏粉的粒径为150～180μm。
11.优选地，所述腐殖酸包括土壤腐植酸、水体腐植酸、霉菌腐植酸中的至少一种。
12.优选地，所述改性磷石膏粉的制备方法为：
13.步骤1，使用二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝将磷石膏粉进行晶相转化，得到石膏粉晶相转化物；
14.步骤2，使用甲磺酸、三甲氧苄氨嘧啶结合反应生成改性剂对石膏粉晶相转化物进行改性包覆，得到改性磷石膏粉。
15.优选地，所述步骤1具体为：
16.s1.称取磷石膏粉置于硫酸溶液中，升温至65～75℃，搅拌处理2～3h后，过滤并将收集的固态产物使用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，然后置于100℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉前处理物；其中，磷石膏粉与硫酸溶液的质量比为1:5～10；
17.s2.称取二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝混合至去离子水中，充分搅拌后，加入磷石膏粉前处理物，再次充分搅拌后，形成均匀的浑浊液，之后升温至65～85℃，以200rpm的速度搅拌处理2～3h，过滤并将收集的固态产物先后使用沸水和乙醇各冲洗三次，然后置于80℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉晶相转化物；其中，二乙撑三胺五乙酸、硝酸铝、磷石膏粉前处理物与去离子水的质量比为0.37～0.42:0.21～0.33:1:5～10。
18.优选地，所述硫酸溶液为硫酸水溶液，质量分数为10％～20％。
19.优选地，所述步骤2具体为：
20.p1.称取甲磺酸与二氯甲烷混合至反应容器内，将反应容器置于冰水浴中保温至少0.5h后，先后加入1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺和n
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羟基丁二酰亚胺，然后将反应容器从冰水浴中取出置于室温下自然升温，待升至室温后，加入三甲氧苄氨嘧啶并搅拌10～12h，然后依次经过旋蒸、提纯和干燥后，得到改性剂；其中，甲磺酸、二氯甲烷、1
‑
乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺、n
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羟基丁二酰亚胺与三甲氧苄氨嘧啶的质量比为0.96～1.08:10:1.91～2.05:1.15～1.32:2.92～3.16；
21.p2.称取改性剂与n,n
‑
二甲基甲酰胺混合，超声均匀后，加入磷石膏粉晶相转化物，再次超声均匀，然后倒入反应釜内，升温至110～130℃，以300rpm的速度搅拌处理5～8h后，降至室温并静置处理3～4h，过滤并干燥处理，得到改性磷石膏粉；其中，改性剂、磷石膏粉晶相转化物与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量比为1:3.2～5.5:10～20。
22.第二方面，本发明提供一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
23.m1.按量称取所述改性磷石膏粉、所述硫磺粉、所述腐殖酸、所述黄腐酸和所述木质素磺酸钙，干燥后粉碎至粉末状，置于搅拌混合器内混合均匀，得到混合粉末；
24.m2.将混合粉末加入至挤出机中进行挤出造粒，然后经过干燥和筛选，得到所述中轻度盐碱地专用土壤调理剂。
25.优选地，所述m1中，混合粉末的粒径小于300～500目。
26.优选地，所述m2中，干燥和筛选是使用红外处理。
27.本发明的有益效果为：
28.本发明制备的土壤调理剂中，包括短期强烈功效类成分、长期缓释类成分和营养根系类成分。其中，短期强烈功效类成分包括硫磺粉，通过添加硫磺粉，降低土壤ph，土壤中的硫磺细菌通过分解硫磺转化为硫酸后进一步降低土壤碱性，持续调酸。营养根系类成分包括木质素磺酸钙、腐殖酸和黄腐酸，木质素磺酸钙能够结合大量腐殖酸和黄腐酸，可以促进根系生长，提高养分吸收效率；同时木质素磺酸钙还有利于肥料成粒，溶水后促进崩解。长期缓释类成分包括改性磷石膏粉，该改性磷石膏粉能够作为一个缓释的载体，逐渐降低土壤的ph和碱化度，从而起到缓慢改善土壤盐碱性的效果。
29.磷石膏粉的成分主要是二水硫酸钙，杂质成分较为复杂，主要有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等，本发明使用硫酸对磷石膏粉进行处理，能够除去磷石膏粉中的部分杂质与有机质等，该过程不会改变磷石膏粉的结构特征，之后通过
使用二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝的复合作用对磷石膏粉进行晶相改性，其中，由于晶体具有各向异性，晶体生长时，晶体上不同品面的比表面能不同，而网中质点的种类与分布也有差异，二乙撑三胺五乙酸作为晶相形貌导向剂，硝酸铝作为晶习改变剂，使二水硫酸钙逐渐转变为半水硫酸钙，且整体的结构形貌由一维转变成了三维的球状结构。
30.此外，本发明在晶相转变后的磷石膏粉表面包覆了一层含有大量磺胺基团的有机材料，形成了改性磷石膏粉。该包覆材料是甲磺酸与三甲氧苄氨嘧啶在缩合剂(1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺和n
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羟基丁二酰亚胺)的作用下反应，缩合形成含有磺胺基团的改性剂。由于磺胺基团本身的性质，该改性剂具有一定的弱酸性，能够起到降低土壤ph的作用，此外其本身是由酸性较强的甲磺酸和具有抗菌增效作用的三甲氧苄氨嘧啶反应得到，因此在其逐渐分解的过程中能够同时具有降低土壤ph和抗菌的功效，从而改善了土壤的碱化度和菌群的聚集，且此过程是缓慢进行的，能够长期作用于土壤，与短期强烈功效类成分配合降低土壤的ph和碱化度。
31.碱性土壤主要是含碳酸钠、碳酸氢钠等物质,这些物质由于水解呈现一定的碱性。磷石膏粉本身具有一定的酸性，本发明通过将其晶体化改性成半水硫酸钙后，进一步地包覆处理，从而制成了一种缓释改善土壤碱性的材料。在后期降解的过程中，被包覆的半水硫酸钙随着包覆膜的降解而逐渐显露，从而溶于土壤的水中，还能为土壤提供足量的钙，而不至于造成污染或浪费。
具体实施方式
32.为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
33.磷石膏是一种细粉状固体，主要化学成分是氧化钙和三氧化硫，还含有一定量的结晶水以及二氧化硫、磷、氟和有机物等杂质。磷石膏最大的优点就是强度高、韧性好；磷石膏与聚合物具有非常强的亲和力，这使得磷石膏容易用聚合物进行表面处理，也能与聚合物加工生成复合材料。目前，磷石膏可以用来制混凝土外加剂，如制混凝土膨胀剂、水泥缓凝剂及水泥矿化剂。磷石膏利用前需要进行水洗、煅烧去除杂质，目前工艺耗能高、效率低。
34.下面结合以下实施例对本发明作进一步描述。
35.实施例1
36.一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
37.改性磷石膏粉65份、硫磺粉15份、土壤腐植酸3份、黄腐酸4份和木质素磺酸钙14份。
38.改性磷石膏粉的粒径为150～180μm。
39.改性磷石膏粉的制备方法为：
40.步骤1，制备石膏粉晶相转化物：
41.s1.称取磷石膏粉置于质量分数为10％～20％的硫酸溶液中，升温至65～75℃，搅拌处理2～3h后，过滤并将收集的固态产物使用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，然后置于100℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉前处理物；其中，磷石膏粉与硫酸溶液的质量比为1:8；
42.s2.称取二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝混合至去离子水中，充分搅拌后，加入磷石膏
粉前处理物，再次充分搅拌后，形成均匀的浑浊液，之后升温至65～85℃，以200rpm的速度搅拌处理2～3h，过滤并将收集的固态产物先后使用沸水和乙醇各冲洗三次，然后置于80℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉晶相转化物；其中，二乙撑三胺五乙酸、硝酸铝、磷石膏粉前处理物与去离子水的质量比为0.39:0.28:1:7。
43.步骤2，制备改性磷石膏粉：
44.p1.称取甲磺酸与二氯甲烷混合至反应容器内，将反应容器置于冰水浴中保温至少0.5h后，先后加入1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺和n
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羟基丁二酰亚胺，然后将反应容器从冰水浴中取出置于室温下自然升温，待升至室温后，加入三甲氧苄氨嘧啶并搅拌10～12h，然后依次经过旋蒸、提纯和干燥后，得到改性剂；其中，甲磺酸、二氯甲烷、1
‑
乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺、n
‑
羟基丁二酰亚胺与三甲氧苄氨嘧啶的质量比为1.02:10:1.98:1.24:3.12；
45.p2.称取改性剂与n,n
‑
二甲基甲酰胺混合，超声均匀后，加入磷石膏粉晶相转化物，再次超声均匀，然后倒入反应釜内，升温至110～130℃，以300rpm的速度搅拌处理5～8h后，降至室温并静置处理3～4h，过滤并干燥处理，得到改性磷石膏粉；其中，改性剂、磷石膏粉晶相转化物与n,n
‑
二甲基甲酰胺的质量比为1:4.6:15。
46.上述中轻度盐碱地专用土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
47.m1.按量称取改性磷石膏粉、硫磺粉、土壤腐植酸、黄腐酸和木质素磺酸钙，干燥后粉碎至粒径小于300～500目粉末状，置于搅拌混合器内混合均匀，得到混合粉末；
48.m2.将混合粉末加入至挤出机中进行挤出造粒，然后经过红外处理干燥和筛选，得到中轻度盐碱地专用土壤调理剂。
49.实施例2
50.一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
51.改性磷石膏粉45份、硫磺粉12份、水体腐植酸1份、黄腐酸2份和木质素磺酸钙10份。
52.改性磷石膏粉的粒径为150～180μm。
53.改性磷石膏粉的制备方法为：
54.步骤1，制备石膏粉晶相转化物：
55.s1.称取磷石膏粉置于质量分数为10％～20％的硫酸溶液中，升温至65～75℃，搅拌处理2～3h后，过滤并将收集的固态产物使用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，然后置于100℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉前处理物；其中，磷石膏粉与硫酸溶液的质量比为1:10；
56.s2.称取二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝混合至去离子水中，充分搅拌后，加入磷石膏粉前处理物，再次充分搅拌后，形成均匀的浑浊液，之后升温至65～85℃，以200rpm的速度搅拌处理2～3h，过滤并将收集的固态产物先后使用沸水和乙醇各冲洗三次，然后置于80℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉晶相转化物；其中，二乙撑三胺五乙酸、硝酸铝、磷石膏粉前处理物与去离子水的质量比为0.42:0.33:1:10。
57.步骤2，制备改性磷石膏粉：
58.p1.称取甲磺酸与二氯甲烷混合至反应容器内，将反应容器置于冰水浴中保温至少0.5h后，先后加入1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺和n
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羟基丁二酰亚胺，然后将反应容器从冰水浴中取出置于室温下自然升温，待升至室温后，加入三甲氧苄氨嘧啶并搅拌10
～12h，然后依次经过旋蒸、提纯和干燥后，得到改性剂；其中，甲磺酸、二氯甲烷、1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺、n
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羟基丁二酰亚胺与三甲氧苄氨嘧啶的质量比为1.08:10:2.05:1.32:3.16；
59.p2.称取改性剂与n,n
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二甲基甲酰胺混合，超声均匀后，加入磷石膏粉晶相转化物，再次超声均匀，然后倒入反应釜内，升温至110～130℃，以300rpm的速度搅拌处理5～8h后，降至室温并静置处理3～4h，过滤并干燥处理，得到改性磷石膏粉；其中，改性剂、磷石膏粉晶相转化物与n,n
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二甲基甲酰胺的质量比为1:5.5:20。
60.上述中轻度盐碱地专用土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
61.m1.按量称取改性磷石膏粉、硫磺粉、水体腐植酸、黄腐酸和木质素磺酸钙，干燥后粉碎至粒径小于300～500目粉末状，置于搅拌混合器内混合均匀，得到混合粉末；
62.m2.将混合粉末加入至挤出机中进行挤出造粒，然后经过红外处理干燥和筛选，得到中轻度盐碱地专用土壤调理剂。
63.实施例3
64.一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
65.改性磷石膏粉78份、硫磺粉18份、霉菌腐植酸8份、黄腐酸5份和木质素磺酸钙20份。
66.改性磷石膏粉的粒径为150～180μm。
67.改性磷石膏粉的制备方法为：
68.步骤1，制备石膏粉晶相转化物：
69.s1.称取磷石膏粉置于质量分数为10％～20％的硫酸溶液中，升温至65～75℃，搅拌处理2～3h后，过滤并将收集的固态产物使用蒸馏水洗涤至洗涤液呈中性，然后置于100℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉前处理物；其中，磷石膏粉与硫酸溶液的质量比为1:5；
70.s2.称取二乙撑三胺五乙酸与硝酸铝混合至去离子水中，充分搅拌后，加入磷石膏粉前处理物，再次充分搅拌后，形成均匀的浑浊液，之后升温至65～85℃，以200rpm的速度搅拌处理2～3h，过滤并将收集的固态产物先后使用沸水和乙醇各冲洗三次，然后置于80℃烘箱中干燥，得到磷石膏粉晶相转化物；其中，二乙撑三胺五乙酸、硝酸铝、磷石膏粉前处理物与去离子水的质量比为0.37:0.21:1:5。
71.步骤2，制备改性磷石膏粉：
72.p1.称取甲磺酸与二氯甲烷混合至反应容器内，将反应容器置于冰水浴中保温至少0.5h后，先后加入1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺和n
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羟基丁二酰亚胺，然后将反应容器从冰水浴中取出置于室温下自然升温，待升至室温后，加入三甲氧苄氨嘧啶并搅拌10～12h，然后依次经过旋蒸、提纯和干燥后，得到改性剂；其中，甲磺酸、二氯甲烷、1
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乙基
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3(3
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二甲基丙胺)碳二亚胺、n
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羟基丁二酰亚胺与三甲氧苄氨嘧啶的质量比为0.96:10:1.91:1.15:2.92；
73.p2.称取改性剂与n,n
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二甲基甲酰胺混合，超声均匀后，加入磷石膏粉晶相转化物，再次超声均匀，然后倒入反应釜内，升温至110～130℃，以300rpm的速度搅拌处理5～8h后，降至室温并静置处理3～4h，过滤并干燥处理，得到改性磷石膏粉；其中，改性剂、磷石膏粉晶相转化物与n,n
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二甲基甲酰胺的质量比为1:3.2～5.5:10～20。
74.上述中轻度盐碱地专用土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
75.m1.按量称取改性磷石膏粉、硫磺粉、霉菌腐植酸、黄腐酸和木质素磺酸钙，干燥后粉碎至粒径小于300～500目粉末状，置于搅拌混合器内混合均匀，得到混合粉末；
76.m2.将混合粉末加入至挤出机中进行挤出造粒，然后经过红外处理干燥和筛选，得到中轻度盐碱地专用土壤调理剂。
77.对比例
78.一种中轻度盐碱地专用土壤调理剂，按照重量份计算，包括以下成分：
79.磷石膏粉65份、硫磺粉15份、土壤腐植酸3份、黄腐酸4份和木质素磺酸钙14份。
80.磷石膏粉的粒径为150～180μm。
81.上述中轻度盐碱地专用土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
82.m1.按量称取磷石膏粉、硫磺粉、土壤腐植酸、黄腐酸和木质素磺酸钙，干燥后粉碎至粒径小于300～500目粉末状，置于搅拌混合器内混合均匀，得到混合粉末；
83.m2.将混合粉末加入至挤出机中进行挤出造粒，然后经过红外处理干燥和筛选，得到中轻度盐碱地专用土壤调理剂。
84.为了更加清楚的对本发明进行说明，将本发明实施例1～3以及对比例中所制备的土壤调理剂进行性能上的检测比较，结果如下表所示。
85.在湖北省荆门市的某处中轻度盐碱地试验田进行实验，分别采用实施例1～3以及对比例中所制备的土壤调理剂对土壤进行调节，即将四处中轻度盐碱地试验田均进行深耕，然后分别将实施例1～3以及对比例中所制备的土壤调理剂均匀地施用在土壤中，土壤调理剂施用量为50kg/亩，土壤调理剂施用一个月之后再在四处盐碱地试验田上分别种植玉米，实验时间：2019.4～2019.8，玉米品种：鄂玉24，种植规格：玉米行距60cm，株距20cm，播种深度5cm。种子与肥料的行数比为1:1，种肥水平距离15cm，施肥深度15cm；肥料使用：4000kg/亩有机肥，8～10kg/亩氮肥，6kg/亩磷肥，6kg/亩钾肥，1～2kg/亩硫酸锌，且除草打药均按照相同规格进行。
86.结果如表1所示。
87.表1不同土壤调节剂的ph和产量
[0088] 实施例1实施例2实施例3对比例土壤调节剂使用前ph8.458.438.518.45玉米种植前检测ph7.267.327.287.57玉米种植后检测ph6.636.756.697.14玉米产量(kg/亩)574.2568.7578.0484.2
[0089]
由表1能够看出本发明实施例1～3所制备的土壤调节剂使用后，盐碱地的ph降低幅度较大，能够达到7.26，载种上玉米后产量也比对比例的土壤调理剂高出15％，且玉米栽种后土壤的ph仍然持续降低至6.63，说明本发明实施例1～3所制备的土壤调节剂在中轻度盐碱地上具有较好的修复效果，且修复后也更加适合作为的生长。
[0090]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。