CN103497771A - 一种基于生物质电厂灰的酸性土壤复合改良剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于生物质电厂灰的酸性土壤复合改良剂，其特征是由生物质电厂灰、磷灰石、石灰和粉煤灰配制而成。本发明工艺简单，无污染，容易实施，不仅适合工厂化生产，也适合个体农户制作，能显著提升土壤pH和阳离子交换量，改善土壤盐基离子组成，增加土壤养分，提供土地生产力。

Description

一种基于生物质电厂灰的酸性土壤复合改良剂

技术领域

本发明属于土壤改良和土壤调节材料的制备技术领域，涉及利用工业废弃物生物质电厂灰制备土壤改良剂的技术。

技术背景

由于人类活动的影响，当前我国土壤酸化面积业已达到耕地面积的40%以上，酸化趋势明显，威胁到我国18 亿亩耕地的红线，土壤酸化导致土壤具有较低的pH值和较高的铝活性，大幅减低作物产量及其品质，制约区域农业的可持续发展。改良酸性土壤的传统方法是加入石灰等碱性物质以中和土壤酸度、提高土壤pH，但这多需要消耗额外的矿产资源及由于其传统的生产工艺而对生态环境造成破坏。此外，单一石灰的长期和大量使用会造成土壤板结等问题。此外，广泛分布在我国南方的红壤，还具有“酸、廋、粘、板结”的特点。因此，如何低成本、综合地改良酸性土壤是一项前沿科学技术。

在世界各国开发可再生能源应对全球性能源危机与环境污染问题的今天，特别是哥本哈根世界气候大会之后，生物质能源因具有良好的碳平衡性而独树一帜，发展潜力巨大，被全球视为继煤炭、石油、天然气后的第四大能源。由于生物质能的清洁、环保特性，我国政府已将其作为大力鼓励发展的新兴产业，在可再生能源的长期发展规划中提出：到2020年，生物能源替代石油1000万吨；《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》也提出，“十二五”期间，我国生物质能发电装机容量规模确定在1300万千瓦，这意味着，“十二五”末要增加500至700个生物质能发电厂。随之而来的生物质电厂灰的量也将迅速增加，如不能及时资源化利用，不但污染环境，也将因电厂灰的积压问题影响生物质电厂正常的生产。

目前，我国生物质发电主要利用农林废弃物直接燃烧发电，发电后灰分富含钾、硅、锌及一些微量元素等作物生长所需的养分，常被当作肥料进行利用。然而，生物质电厂灰pH8-12，在加工过程中需用酸度调节剂（中国专利号200610069650.7、2006100669649.4和201110223811.4），不但耗费酸资源和能量，而且使其失去对了酸性土壤改良的作用，这无疑是一种资源浪费。 中国专利号201110272829.3提供了一种以生物质电厂灰为主要原料的土壤改良剂，该改良剂只添加了锯末，在调节土壤酸性的同时改善土壤板结，也可添加普通化肥补充酸性土壤氮、磷、钾元素的缺失，但较难解决酸性土壤钙、镁和锌等元素的缺失。

发明内容

本发明的目的是提供一种酸性土壤的复合改良剂。该改良剂能调理酸性红壤酸度，改善因施石灰造成的土壤板结及为作物提供客观的磷、钾、活性硅和锌等营养元素，提高酸性土壤的综合生产力，减少生物质电厂灰对环境的污染。本发明的目的可通过以下方案来实现：一种基于生物质电厂灰的酸性土壤复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成：生物质电厂灰45-60、磷灰石15-18、石灰9-25、粉煤灰7-15；本发明所述酸性土壤复合改良剂的制备方法如下：

1）干燥：将所述生物质电厂灰、磷灰石、石灰和粉煤灰原料，干燥至其含水率小于或等于1%，以保持各组分原料的固有活性；

2）过筛：将所述各原材料分别过60目筛，以便材料能均匀混合；

3）配料：按所述重量配比，分别称量原材料，放置于搅拌器中；

4）搅拌：将配置并称量好的原材料搅拌均匀，搅拌时间为2-3分钟，然后装袋或贮存。

本发明所用原料的主要成分见表1。

本发明具有以下优点：1）本发明工艺简单，无污染，容易实施，不仅适合工厂化生产，也适合个体农户制作。2）本发明中原料充足，易于获取，所用主要原料价格低廉，生物质电厂灰和粉煤灰为工业废弃物，磷灰石是天然磷矿粉碎而成，市场价格为每吨元，石灰市场价格为每吨元。3）本发明中生物质电厂灰为工业废弃物，制成土壤改良剂可有效利用废弃资源、减少环境污染，服务农业生成。4）本发明能显著提升土壤pH和阳离子交换量，改善土壤盐基离子组成，增加土壤养分，提供土地生产力。

附图说明

图1 复合改良剂对红壤pH值和潜在酸的影响图。

图2复合改良剂对红壤交换性H⁺和交换性Al³⁺的影响图。

图3 不同调理剂对花生产量的影响图。

图4不同调理剂对耕层土壤pH和交换性铝含量的影响。

具体实施方式

实施例1：本发明的复合改良剂由下列用量为重量份的原料组成：生物质电厂灰45、磷灰石15、石灰9、粉煤灰7。

实施例2：本发明的复合改良剂由下列用量为重量份的原料组成：生物质电厂灰60、磷灰石18、石灰25、粉煤灰15。

实施例3：本发明的复合改良剂由下列用量为重量份的原料组成：生物质电厂灰51、磷灰石17、石灰23、粉煤灰9。

实施例4：本发明的复合改良剂由下列用量为重量份的原料组成：生物质电厂灰48、磷灰石16、石灰22、粉煤灰14。

改良效果实验

实验1：称取200g江西酸性红壤（风干土，过10目筛），在1kg红壤分别加入0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、1.8、2.4g生物质电厂灰，分别折算为大田每亩0、50、100、150、200、250、300kg生物质电厂灰，充分混合均匀后，放入塑料烧杯中，实验期间用去离子水保持土壤含水量为田间持水量的70%，塑料杯上覆保鲜膜并开小孔，于恒温箱中25℃恒温培养。在培养实验开始后，定期取出少量新鲜土样，测定土壤pH。测定结果见表2。实验结果表明， 土壤pH值随生物质电厂灰用量的增加而递增，35天内平均提升0.03-0.11个pH位，且用量0.4、0.8、1.2、1.6、1.8、2.4g/kg分别与用量0、0.2g/kg间pH值达显著差异水平，用量0.8、1.2、1.6g/kg分别与用量0、0.2、0.4g/kg间差异明显，而用量0.8、1.2、1.6g/kg间的差异不显著。因而，改良江西酸性红壤的生物质电厂灰的用量为0.8-1.6g/kg，折合田间用量为150-250kg/亩。

实验2：称取200g江西酸性红壤（风干土，过10目筛），按1kg红壤加入1.2g复合改良剂A和复合改良剂B，其配比分别为生物质电厂灰：磷灰石：石灰：粉煤灰重量比为51%：17%：23%：9%和生物质电厂灰：磷灰石：石灰：粉煤灰重量比为48%：16%：22%：14%，充分混合均匀后，放入塑料烧杯中，实验期间用去离子水保持土壤含水量为田间持水量的70%，塑料杯上覆保鲜膜并开小孔，于恒温箱中25℃恒温培养。在培养实验开始后，不定期取出少量新鲜土样，测定土壤pH、交换性酸、交换性H⁺、交换性Al³⁺，此外，最后一次土壤样品加测土壤阳离子交换量CEC、盐基离子（K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺）、盐基离子饱和度、速效氮、速效磷、速效钾。测定结果见图1、图2和表3。实验结果表明， 与空白相比，复合改良剂（A/B）显著提高土壤0.05-0.31个pH位，显著降低潜在酸含量0.61-2.01cmol/kg，平均分别使交换性H⁺、交换性Al³⁺降低40.3%和16.7%。土壤养分方面，培养48天时，改良剂提高阳离子交换量5.7%-6.6%，极显著提高交换性Ca²⁺、盐基饱和度、速效磷含量，显著提高交换性K⁺和速效钾含量。可见，复合改良剂不仅提高了红壤的pH值，降低了潜在酸特别是Al³⁺的活性，显著增加了土壤速效磷、速效钾及交换性Ca²⁺、K⁺的含量，整体提升了红壤的生产力。

实验3：江西红壤大田试验效果——田间试验在赣东北的江西鹰潭市余江县境内典型的第四纪发育的酸性红壤上进行，选择地势平坦、土质比较均匀，按照长5.5m、宽5m设置试验小区，试验区周围设4m宽保护行。田间试验共设置对照、生物质电厂灰、磷灰石、石灰、复合改良剂（生物质电厂灰：磷灰石：石灰：粉煤灰重量比为51%：17%：23%：9%）共5个处理，每一个处理3次重复，按并随机排列到各试验小区。将土壤翻耕、耙平，将以上材料均匀施入各对应小区，再用耙子将土壤与以上材料混合均匀，一周后播种，按常规方式施肥，所用处理施肥量相同。生物质电厂灰、磷灰石、石灰、复合改良剂的用量相同（100kg/亩）。花生成熟后，将花生晾干，称重，计算产量。同时，按小区分别用土钻采集耕层（0-20cm）土壤样品，每小区按S形采集5点，将5点样品混合均匀，代表该小区的土壤样品。土壤样品风干、磨碎后分别测定土壤pH和交换性铝的含量。图3为各处理花生的产量，与对照相比，添加调理剂均提高了花生产量，但施用复合改良剂的效果最好，分别较单施生物质电厂灰、磷灰石、石灰增产35.6%、23.7%、41.8%。图4为花生收获后土壤pH和交换性铝的含量，添加调理剂均提高了土壤pH而降低土壤可溶性铝含量，其中复合调理剂的效果较好，较对照增加0.14个pH位而降低可溶性铝16.7%。可见，复合调理剂在调节土壤酸度的基础上，显著增加花生产量。

表1本发明原料主要成分

注：生物质电厂灰来自阜阳国祯生物质电厂，PCC为材料的质子消耗容量。

 表2 生物质电厂灰用量（g/kg土）对酸性红壤pH的影响

注：表格中数字后同一列大写字母和小写字母分别代表1%和5%的差异显著水平，下同。 

表3复合改良剂对酸性红壤肥力的影响

注：复合改良剂A为生物质电厂灰：磷灰石：石灰：粉煤灰重量比为51%：17%：23%：9%，复合改良剂B为生物质电厂灰：磷灰石：石灰：粉煤灰重量比为48%：16%：22%：14%。

Claims (5)

1.一种基于生物质电厂灰的酸性土壤复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成：生物质电厂灰45-60、磷灰石15-18、石灰9-25、粉煤灰7-15；本发明所述酸性土壤复合改良剂的制备方法如下：

1）干燥：将所述生物质电厂灰、磷灰石、石灰和粉煤灰原料，干燥至其含水率小于或等于1%，以保持各组分原料的固有活性；

2）过筛：将所述各原材料分别过60目筛，以便材料能均匀混合；

3）配料：按所述重量配比，分别称量原材料，放置于搅拌器中；

4）搅拌：将配置并称量好的原材料搅拌均匀，搅拌时间为2-3分钟，然后装袋或贮存。

2.根据权利要求1所述的复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成：生物质电厂灰45、磷灰石15、石灰9、粉煤灰7。

3.根据权利要求1所述的复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成：生物质电厂灰60、磷灰石18、石灰25、粉煤灰15。

4.根据权利要求1所述的复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料配制而成：生物质电厂灰51、磷灰石17、石灰23、粉煤灰9。

5.根据权利要求1所述的复合改良剂，其特征是由下列用量为重量份的原料而成：生物质电厂灰48、磷灰石16、石灰22、粉煤灰14。

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