CN106116935A - 改良旱地酸性土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种改良旱地酸性土壤的方法，主要为了克服现有酸性土壤存在的土壤肥力退化和酸度较高的问题进行的设计。本发明改良旱地酸性土壤的方法的实现方式为：利用农林剩余物制备生物质炭、制备细粒径菇渣；将制备好的所述生物质炭、菇渣与尿素、钙镁磷肥、氯化钾混合并搅拌均匀，获得生物炭基混合物；将生物炭基混合物与酸性旱地土壤充分混合获得土壤混合物；将土壤混合物进行生化培养。本发明利用农林剩余物制备生物质炭与菇渣、传统无机肥料形成生物炭基混合物，用于改善酸性土壤的性质；其制备工艺和使用简单，生产成本低且效果明显。

Description

改良旱地酸性土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种改良旱地酸性土壤的方法。

背景技术

据国土资源部2015年发布的《中国耕地地球化学调查报告》数据显示，我国大部分地区的耕地有机质含量下降，并出现土壤酸化和碱化加剧问题。尤其在我国的南方，随着大量农药和氮素化肥的施用，土壤的酸化面积和程度逐渐趋于严峻。因而，寻找和施用合适的改良剂以中和土壤酸度，提高土壤肥力、恢复酸性土壤的生产力对农业的持续发展和生态环境保护具有双重意义。

我国是传统农业大国，据统计，中国农业每年可产生各类作物秸秆生物量8亿多吨。但目前我国农业剩余物的利用率仍然较低，每年有高达50％的秸秆被露天焚烧，焚烧的浓烟严重影响大气环境质量，对人体健康将会产生不良影响。因此，如何实现大规模秸秆剩余物的资源化利用，成为亟待解决的问题，也促使研究者开始关注更为稳固有效的废弃物转化利用技术。随着近年来食用菌产业的发展，每年食用菌产地有大量的食用菌废料产生，若处理不当，不仅造成资源的严重浪费，而且会给环境带来极大的危害，造成病虫害的蔓延。国内外研究者对食用菌废料生产菇渣栽培基质进行了大量的研究，通过研究菇渣和其它基质混配形成复合基质的理化性状、及对土壤肥力和作物生长效果，为菇渣废弃物的循环利用提供理论和现实依据。

农业的高产和增产离不开无机化肥的施用，但作物对化肥的吸收利用率有限；片面为追求高产而过量使用化肥，往往会造成化肥流失、土壤板结和水体污染等问题。生物炭与化肥掺混使用，可以减少化肥的流失，缓释肥效，从而提高化肥的利用率。为寻找更为高效节约的生物炭和无机肥配合使用方式，有必要研究不同性质生物炭材料与不同无机肥施用量的配合效果，以确定酸化旱地土壤的有效改良方式，保障土壤肥力质量。

发明内容

本发明针对我国南方酸性土壤肥力退化和酸度较高，以及大规模农业剩余物的资源化利用问题，提供一种基于秸秆炭化产品、食用菌剩余菇渣产品、掺杂无机肥料的高效、环保改良旱地酸性土壤的方法。

为达到上述目的，本发明一种改良旱地酸性土壤的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：利用农林剩余物制备生物质炭、制备细粒径菇渣；

步骤2：将制备好的所述生物质炭、菇渣与尿素、钙镁磷肥、氯化钾混合并搅拌均匀，获得生物炭基混合物；其中生物质炭、菇渣、尿素、钙镁磷肥、氯化钾的重量分数分别为20～50份、35～65份、3～10份，4～10份，3～5份；

步骤3：将生物炭基混合物与酸性旱地土壤充分混合获得土壤混合物；

步骤4：将土壤混合物进行生化培养。

进一步地，所述利用农林剩余物制备生物质炭是通过下述方法实现的：

收集农林剩余物，将农林剩余物剪成0.5～3cm小段，用水和盐酸清洗干净，于80℃恒温下烘干；

将经上述处理的农林剩余物置入炭化炉的填装箱体中，密封绝氧并通保护气体处理，在热解温度为300℃～700℃条件下热解5～6小时；

将炭化产品冷却至室温，球磨机研磨1-2min，过2～0.1mm不锈钢筛，得生物质炭。

进一步地，所述制备细粒径菇渣是通过下述方法实现的：

将粗菇渣风干后，磨细，过1～0.25mm不锈钢筛处理，得到细粒径菇渣样品。

进一步地，所述酸性土旱地壤是将土壤预先过2mm不锈钢筛处理获得，所述生物炭基混合物以1％-3％的质量比，施加到酸性旱地土壤中，充分混匀；

所述的生物炭基混合物，含水率低于3％。

进一步地，所述土壤混合物进行生化培养是通过下述方法实现的：

将混合均匀后的生物质炭和土壤在25℃～28℃下恒温培养4～5个月，定期搅动生物质炭和土壤混合物以使生物质炭和土壤混合物之间氧气充足，并为土壤混合物补充去离子水以维持土壤混合物的饱和含水量为40％～70％。

进一步地，所述的保护气体为氮气，通气时间为30min；

所述热解温度为300℃、400℃或450℃；

所述的热解温度通过升温速率5～10℃/min的条件下加热而达到。

进一步地，所述步骤2中生物质混合物中还添加有微生物菌，所述微生物菌的重量份数为3～5份，所述微生物菌的组分为酵母菌1.5～1.8重量份、黑曲霉菌1.2～1.4重量份、枯草芽孢菌0.8～1份、假单胞菌0.6～0.8份、嗜热芽孢杆菌1.2～1.4重量份、康宁木霉菌0.8～1重量份、光合细菌0.8～1重量份。

进一步地，所述利用农林剩余物制备生物质炭还包括将获得的生物质炭表面吸附偏硅酸钠的步骤：

将获得生物质炭加入到水中充分拌匀，然后加入粉状偏硅酸钠再次充分搅拌，将混匀后的混合物晾晒至含水量为20％，得最终用于土壤中的生物质炭。

进一步地，所述利用农林剩余物制备生物质炭还包括将获得的生物质炭进行活化处理的步骤：

将获得的生物质炭与活化剂混合，在惰性气氛中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物采用稀盐酸清洗，再用水洗至中性后干燥，获得最终用于土壤中的生物质炭；

其中，所述活化剂为碳酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、醋酸铵中的至少一种。

进一步地，所述农林剩余物为作物秸秆和/或林业剩余物，所述作物秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆和/或花生秸秆，所述林业剩余物包括马尾松枝和/或竹片。

农业废弃生物质热解炭化后以稳定固态物质的形式存在，产生的生物炭材料具有比表面大，孔隙结构发达、高度稳定和较强吸附能力等特性。生物炭加入土壤后，其含有的碱性物质可中和部分土壤酸度，使土壤pH值升高；提高土壤对营养元素的固持能力、改善土壤团聚结构、为土壤微生物提供易分解物质和适宜栖息场所，从而促进土壤生态系统物质循环和作物生长。同时，菇渣的施用能改变土壤有机质含量、腐殖质含量，改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成，提高土壤的肥力。在柑桔、苹果、梨、葡萄等水果园内将菌渣深施后掩埋，可起到改良果园土壤，提高水果品质的作用，而且肥效持久，经济实惠。同时也可作为蔬菜基肥。

本发明改良旱地酸性土壤的方法通过对农业废弃的作物秸秆热解炭化，配合食用菌生产剩余菇渣产品、掺混配合传统无机肥料，将其制备成混合土壤改良物质，用于改善酸性旱地土壤的肥力质量。该土壤改良方法制备工艺和使用简单，生产成本低且效果明显，具有环保、低碳、资源循环利用等优点，为改良酸性旱地土壤提供了新途径，还具有良好的社会经济效益和推广应用价值。

附图说明

图1是实施例1改良旱地酸性土壤的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

本发明所述农林剩余物为作物秸秆和/或林业剩余物，所述作物秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆和/或花生秸秆等，所述林业剩余物包括马尾松枝和/或竹片等。

实施例1

如图1所示，本实施例改良旱地酸性土壤的方法包括如下步骤：

步骤1：利用农林剩余物制备生物质炭、制备细粒径菇渣。

其中，利用农林剩余物制备生物质炭通过下述方法实现：

收集不同来源的农林剩余物，将农林剩余物剪成0.5～3cm小段，用水和盐酸清洗干净，于80℃恒温下烘干，；

将经上述处理的农林剩余物置入炭化炉的填装箱体中，密封绝氧并通氮气30min达到绝氧，在升温速率5℃～10℃/min的条件下，加热至300℃～700℃条件下，保持恒定温度热解5～6小时；

将炭化产品冷却至室温，球磨机研磨1-2min，过2～0.1mm不锈钢筛，得到供试的不同粒径生物炭样品。

所述制备细粒径菇渣是通过下述方法实现的：

将生产剩余粗菇渣适量风干后，磨细，过1～0.25mm不锈钢筛，得到细粒径菇渣。

步骤2：将制备好的所述生物质炭、菇渣与尿素、钙镁磷肥、氯化钾混合并搅拌均匀，获得生物炭基混合物；其中生物质炭、菇渣、尿素、钙镁磷肥、氯化钾的重量分数分别为20～50份、35～65份、3～10份，4～10份，3～5份；所述的生物炭基混合物，含水率低于3％。

步骤3：将生物炭基混合物与酸性旱地土壤充分混合获得土壤混合物。

预先将土壤过2mm不锈钢筛处理获得供试酸性旱地土壤，所述生物炭基混合物以1％-3％的质量比，施加到酸性旱地土壤中，充分混匀；

步骤4：将土壤混合物进行生化培养。

将混合均匀后的生物质炭和土壤在25℃～28℃下恒温培养4～5个月，定期搅动生物质炭和土壤混合物以使生物质炭和土壤混合物之间氧气充足，并为土壤混合物补充去离子水以维持土壤混合物的饱和含水量为40％～70％。

实施例2

本实施例改良旱地酸性土壤的方法是在实施例1的基础上将步骤1中获得的生物质炭进行进一步处理后再加入到酸性土壤中。

步骤1中获得的生物质炭还包括进行活化处理的步骤：

将获得的生物质炭与活化剂混合，在惰性气氛中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物采用稀盐酸清洗，再用水洗至中性后干燥，获得用于土壤中的生物质炭；

其中，所述活化剂为碳酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、醋酸铵中的至少一种。

实施例3

本实施例改良旱地酸性土壤的方法是在实施例1或实施例2的基础上将步骤1中获得的生物质炭进行进一步处理后再加入到酸性土壤中。

步骤1中获得的生物质炭在加入土壤中之前还包括将获得的生物质炭表面吸附偏硅酸钠的步骤：

将获得生物质炭加入到水中充分拌匀，然后加入粉状偏硅酸钠再次充分搅拌，将混匀后的混合物晾晒至含水量为20％，得最终用于土壤中的生物质炭。

实施例4

本实施例改良旱地酸性土壤的方法，是在以上各实施例的基础上在步骤2制取生物炭基混合物中还添加有微生物菌，所述微生物菌的重量份数为3～5份，所述微生物菌的组分为酵母菌1.5～1.8重量份、黑曲霉菌1.2～1.4重量份、枯草芽孢菌0.8～1份、假单胞菌0.6～0.8份、嗜热芽孢杆菌1.2～1.4重量份、康宁木霉菌0.8～1重量份、光合细菌0.8～1重量份。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：利用农林剩余物制备生物质炭、制备细粒径菇渣；

步骤2：将制备好的所述生物质炭、菇渣与尿素、钙镁磷肥、氯化钾混合并搅拌均匀，获得生物炭基混合物；其中生物质炭、菇渣、尿素、钙镁磷肥、氯化钾的重量分数分别为20～50份、35～65份、3～10份，4～10份，3～5份；

步骤3：将生物炭基混合物与酸性旱地土壤充分混合获得土壤混合物；

步骤4：将土壤混合物进行生化培养。

2.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述利用农林剩余物制备生物质炭是通过下述方法实现的：

收集农林剩余物，将农林剩余物剪成0.5～3cm小段，用水和盐酸清洗干净，于80℃恒温下烘干；

将经上述处理的农林剩余物置入炭化炉的填装箱体中，密封绝氧并通保护气体处理，在热解温度为300℃～700℃条件下热解5～6小时；

将炭化产品冷却至室温，球磨机研磨1-2min，过2～0.1mm不锈钢筛，得生物质炭。

3.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述制备细粒径菇渣是通过下述方法实现的：

将粗菇渣风干后，磨细，过1～0.25mm不锈钢筛处理，得到细粒径菇渣样品。

4.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述酸性土旱地壤是将土壤预先过2mm不锈钢筛处理获得，所述生物炭基混合物以1％-3％的质量比，施加到酸性旱地土壤中，充分混匀；

所述的生物炭基混合物，含水率低于3％。

5.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述土壤混合物进行生化培养是通过下述方法实现的：

将混合均匀后的生物质炭和土壤在25℃～28℃下恒温培养4～5个月，定期搅动生物质炭和土壤混合物以使生物质炭和土壤混合物之间氧气充足，并为土壤混合物补充去离子水以维持土壤混合物的饱和含水量为40％～70％。

6.根据权利要求2所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述的保护气体为氮气，通气时间为30min；

所述热解温度为300℃、400℃或450℃；

所述的热解温度通过升温速率5～10℃/min的条件下加热而达到。

7.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述步骤2中生物质混合物中还添加有微生物菌，所述微生物菌的重量份数为3～5份，所述微生物菌的组分为酵母菌1.5～1.8重量份、黑曲霉菌1.2～1.4重量份、枯草芽孢菌0.8～1份、假单胞菌0.6～0.8份、嗜热芽孢杆菌1.2～1.4重量份、康宁木霉菌0.8～1重量份、光合细菌0.8～1重量份。

8.根据权利要求2所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述利用农林剩余物制备生物质炭还包括将获得的生物质炭表面吸附偏硅酸钠的步骤：

将获得生物质炭加入到水中充分拌匀，然后加入粉状偏硅酸钠再次充分搅拌，将混匀后的混合物晾晒至含水量为20％，得最终用于土壤中的生物质炭。

9.根据权利要求2所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述利用农林剩余物制备生物质炭还包括将获得的生物质炭进行活化处理的步骤：

将获得的生物质炭与活化剂混合，在惰性气氛中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物采用稀盐酸清洗，再用水洗至中性后干燥，获得最终用于土壤中的生物质炭；

其中，所述活化剂为碳酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、醋酸铵中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的改良旱地酸性土壤的方法，其特征在于：所述农林剩余物为作物秸秆和/或林业剩余物，所述作物秸秆包括水稻秸秆、玉米秸秆和/或花生秸秆，所述林业剩余物包括马尾松枝和/或竹片。