CN105175176A

CN105175176A - 一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥及其制备方法和施用方法

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Publication number: CN105175176A
Application number: CN201510420822.XA
Authority: CN
Inventors: 丁效东; 张士荣; 王凯荣; 刘君; 曾路生
Original assignee: Qingdao Agricultural University
Current assignee: QINGDAO HONGRUN FOREST BIOMASS ENERGY CO., LTD.
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2035-07-16
Also published as: CN105175176B

Abstract

本发明提供了一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥及其制备方法和施用方法。其是将木醋与生物炭按照体积/重量比＝0.5～2.5ml/1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比5～10：1的比例添加硫酸钙，混合均匀，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。本发明能够有效降低盐碱地土壤pH，降低盐碱地土壤对农作物的伤害，提高土壤磷素的利用效率，不但解决了农林废弃物变废为宝，且解决了滨海盐碱地农业生产中作物抗盐及其磷肥利用效率的问题，同时提高盐碱地高效利用，革新了滨海盐碱地土壤在农业上的利用途径。本发明提供的方法操作简便、易行，可广泛用于盐碱地土壤的农业生产。

Description

一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥及其制备方法和施用方法

技术领域

本发明属于农林业废物资源化利用、肥料安全使用技术领域，具体涉及一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥及其制备方法和施用方法。

背景技术：

资源和环境问题是当代人类面临的重大问题。而生产力高度发达的现代工业产生的数量巨大、种类繁多的固体废物，特别是农业、林业废弃物。中国是以秸秆、木材等废弃物生产的大国，而且在今后相当长的时期内不会改变。利用农业、林业废弃物生产生物炭，降低所造成的环境污染，同时提高土壤肥力引起了人们的普遍关注。

目前磷素资源已成为我国农业生产面临的重大问题；为了提高磷素资源利用效率，前人在应用技术方面开展了大量的研发，这些技术可以归纳为以下四种类型：其一、通过常规的育种或通过转基因的分子育种途径培育磷素高吸收的作物新品种或种质。目前，常规育种(包括筛选与驯化结合、杂交与化学或辐射诱变相结合等)获得了很多磷高效吸收的新品种。其二、通过研发土壤磷素活化剂，提高土壤有效磷含量方法。例如，中国科学院沈阳应用生态研究所研制了一种土壤磷素活化剂及应用方法，通过使用络合剂、腐殖酸、填充剂，可活化土壤磷，保持土壤磷肥长时期高水平，降低磷肥投入量，对环境安全(专利申请号：200610046170.9)。中国科学院新疆生物土壤沙漠研究所研制了一种活化根际土壤磷的菌剂及其制备方法(专利申请号：94105175.7)，通过根际土壤中分离出的假单孢菌属研制具有磷活化的菌剂。第三、通过在盐碱地土壤施用微生物或生物改良盐碱地。一种利用蚯蚓改良盐碱地应用方法(专利申请号：201310338880)，通过利用蚯蚓对进行土壤疏松，提高了土壤的通气行和排水功能。第四、目前盐碱地土壤利用形成了通过物理改良、水利改良、生物改良和化学改良为核心的四大治理体系。

我国目前粮食缺口很大，需要大量进口，耕地资源不足，制约了我国粮食可持续发展。而我国盐碱地土壤面积较大，是重要的后备耕地资源，开发利用盐碱地土壤资源已成为保障我国粮食安全的重要途径。目前我国盐碱地土壤资源利用中存在问题较多，特别是土壤pH较高，水资源利用效率较低；同时我国磷肥投入较大，而且利用效率较低，特别是在盐碱地土壤中。盐碱地最主要的特点是含有较多水溶性盐碱成分，具有pH值高、透气性和透水性差、表层易板结、有机质和养分含量低、富含有害盐分等特点。在我国滨海盐碱地资源利用过程中，由于水盐运移频繁，而且碱度和pH较高，对磷素淋洗和固定较为强烈，导致作物种植过程中需要施用较高的磷肥量，施肥后大量淋洗，导致磷素资源利用效率较低。

滨海盐碱地资源是我国重要的后备土壤资源，加之磷矿是不可再生资源，磷肥对我国粮食安全的支撑和保障地位正遭受严峻的挑战。近半个世纪以来，我国盐碱地改良和利用技术已取得长足发展，形成了以物理改良、水利改良、生物改良和化学改良为核心的四大治理体系。但是我国盐碱地利用效率仍然较低，特别是磷肥利用效率，由于采用物理改良、水利改良及其化学改良施用技术，其效果盐碱地在理化性质上有一定差异，因此，有必要利用农林废弃物制备生物炭肥提高在盐碱地土壤改良利用，为了克服这一难题，有必要创制新的施肥技术。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥及其制备方法。

本发明的提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥，其是通过以下方法制备的：将木醋与生物炭按照体积/重量比＝0.5～2.5ml/1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比5～10：1的比例添加硫酸钙，混合均匀，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。

优选，所述的生物炭为：粒径为0.05-2.00mm；磷素理论最大吸附能力为7.2mg/g；密度0.90-1.10g/cm³；最大含水量为465g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体。该生物炭可以由农业、林业废弃物制备而成。

本发明的第二个目的是提供上述提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用方法，其特征在于，将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥作为基肥撒施于待种植的滨海盐碱地土壤中并进行深翻，然后施入氮磷钾肥，或者将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥和氮磷钾肥一起作为基肥撒施于待种植的滨海盐碱地土壤中并进行深翻，然后再栽种作物。

优选，是在作物种植前1-2周作为基肥施用。

优选，所述的深翻，其深度为5-25cm。

所述的作物可以为水稻，其提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用量为300～700kg/亩，或者所述的作物可以为青储饲料用玉米，其提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用量为300～600kg/亩。

所述的滨海盐碱地土壤为中低产盐碱地土壤，土壤含盐量小于0.5％。

本发明利用农业、林业废弃物进行资源化制备生物炭及残余物木醋，再利用该生物炭和木醋，以及硫酸钙进行资源优化制成适合在滨海盐碱地土壤利用的生物炭肥，将该提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥施用于滨海盐碱地土壤中后，其能够有效降低盐碱地土壤pH，降低盐碱地土壤对农作物的伤害，提高土壤磷素的利用效率，不但解决了农林废弃物变废为宝，且解决了滨海盐碱地农业生产中作物抗盐及其磷肥利用效率的问题，同时提高盐碱地高效利用，革新了滨海盐碱地土壤在农业上的利用途径。本发明提供的方法操作简便、易行，可广泛用于盐碱地土壤的农业生产。

附图说明：

图1是施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥对滨海盐碱地土壤有效磷含量的影响。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：

所用土壤为滨海盐碱地土壤，经测定0-20cm土壤其pH：8.7；含盐量0.4％；总磷含量441.0mg/Kg；速效磷含量21.5mg/kg。

试验作物：水稻

试验一：

生物炭：其粒径0.05mm，理论磷素最大吸附能力为7.2mg/g，密度1.03g/cm³；最大含水量为为465g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体。

将木醋与生物炭按照体积与重量比2.5ml：1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比5：1的比例添加硫酸钙至木醋与生物炭的混合物中，混合均匀后，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。放置一段时间后施用。

首先在盐碱地土壤中以300Kg/亩的量将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥施入土壤，施用方式为均匀撒在地面上，然后深翻至20cm的土层，同时施用氮磷钾肥；氮肥品种为尿素(含N46％)，施用量为40Kg/666.7m²；磷肥品种为磷酸钙(P₂O₅含量为16％)，施用量为53Kg/666.7m²；钾肥为硫酸钾(含K₂O50％)，施用量为40Kg/666.7m²。1周后在该土壤上种植水稻。

以不施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥，而施用相同量的氮磷钾肥作为对照。

研究结果表明：在施用生物炭肥90天后采集根际土壤进行测定，提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥比不施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥显著提高土壤磷肥利用效率(表1)。

试验二：

生物炭：其粒径2.0mm，磷素最大吸附能力为6.78mg/g，阳离子代换量9.20cmol/Kg；密度0.95g/cm³；最大含水量为为465g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体。

将木醋与生物炭按照体积与重量比0.5ml：1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比5：1的比例添加硫酸钙至木醋与生物炭的混合物中，混合均匀后，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。放置一段时间后施用。

首先在盐碱地土壤中以700Kg/亩的量将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥施入土壤，施用方式为均匀撒在地面上，然后深翻至20cm的土层，同时施用氮磷钾肥；氮肥品种为尿素(含N46％)，施用量为40Kg/666.7m²；磷肥品种为磷酸钙(P₂O₅含量为16％)，施用量为53Kg/666.7m²；钾肥为硫酸钾(含K₂O50％)，施用量为40Kg/666.7m²。2周后在该土壤上种植水稻。

研究结果表明：在施用生物炭肥90天后采集根际土壤进行测定，施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥比不施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥显著提高土壤磷肥利用效率(表1)。

表1生物炭对盐碱地水稻磷素利用效率的影响

实施例2：

所用土壤为在滨海盐碱地土壤，经测定0～20cm土壤pH：8.7；含盐量0.4％；总磷含量441.0mg/Kg；速效磷含量21.5mg/kg。

试验作物：水稻。

供试提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥：

生物炭：其粒径0.05～2.0mm，理论磷素最大吸附能力为7.2mg/g，密度1.01g/cm³；最大含水量为为465g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体。

结果如图1所示，在施用生物炭肥90天后采集根际土壤进行测定，施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥比不施用提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥显著提高土壤磷肥利用效率。

实施例3：

所用土壤为在滨海盐碱地土壤，经测定0-20cm土壤pH：8.5；含盐量0.36％；总磷含量579.8mg/Kg；速效磷含量24.9mg/kg。

试验作物为玉米(青储饲料)。

供试提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥：

生物炭：粒径为0.05～2.00mm；理论磷素最大吸附能力为7.2mg/g，密度1.1g/cm³；最大含水量为为465g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体。

将木醋与生物炭按照体积与重量比2.5ml：1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比10：1的比例添加硫酸钙至木醋与生物炭的混合物中，混合均匀后，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。放置一段时间后施用。

利用盆栽试验，每盆种植玉米保留1株，重复三次；按0、2、4、6、8、10g/Kg滨海盐碱地土壤，将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥施入滨海盐碱地土壤中。施用方式为与土壤混匀，再与肥料混匀，然后装盆(30cm深)；氮肥品种为尿素(含N46％)，施用量为50Kg/666.7m²；磷肥品种为磷酸钙(P₂O₅含量为16％)，施用量为55Kg/666.7m²；钾肥为硫酸钾(含K₂O50％)，施用量为40Kg/666.7m²。1周后种植玉米。

研究结果表明：在施用生物炭肥90天后采集根际土壤进行测定，施用不同量的提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥对玉米吸收磷素吸收影响较大，在2-4g/kg时能够显著提高玉米对磷素的吸收(表2)。

表2施用不同量生物炭肥对玉米磷吸收及其土壤有效磷含量的影响

生物炭肥(g/kg)	pH(mg/Kg)	土壤有效磷含量P₂O₅(mg/Kg)	植株磷含量(mg/Plant)
				0	8.4	26.9	10.3
2	7.6	36.7	17.7
				4	7.5	37.9	21.6
6	8.1	28.1	10.3
				8	7.9	27.5	11.3
10	8.1	21.9	9.4

Claims

1.一种提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的制备方法，其特征在于，将木醋与生物炭按照体积/重量比＝0.5～2.5ml/1g的比例混合，然后再按照生物炭与硫酸钙质量比5～10：1的比例添加硫酸钙，混合均匀，得到提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的生物炭为：粒径为0.05-2.00mm；磷素理论最大吸附能力为7.2mg/g；密度0.90-1.10g/cm³；最大含水量为465g/Kg。

3.一种按照权利要求1所述的制备方法制备得到的提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥。

4.一种权利要求3所述的提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用方法，其特征在于，将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥作为基肥撒施于待种植的滨海盐碱地土壤中并进行深翻，然后施入氮磷钾肥，或者将提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥和氮磷钾肥一起作为基肥撒施于待种植的滨海盐碱地土壤中并进行深翻，然后再栽种作物。

5.根据权利要求4所述的施用方法，其特征在于，是在作物种植前1-2周作为基肥施用。

6.根据权利要求4所述的施用方法，其特征在于，所述的深翻，其深度为5-25cm。

7.根据权利要求4所述的施用方法，其特征在于，所述的作物为水稻，其提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用量为300～700kg/亩，或者所述的作物为青储饲料用玉米，其提高滨海盐碱地土壤磷素利用效率的生物炭肥的施用量为300～600kg/亩。