CN107668086A - 一种防治土传病害生物炭的制备方法 - Google Patents

一种防治土传病害生物炭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种防治土传病害生物炭的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将秸秆剪成1‑3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡2‑4小时后，取出烘干；（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中，450‑550℃炭化3‑5小时；（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭。本发明制得的生物炭，保留了生物炭原有优异的吸附性和稳定性，并使得生物炭可抑制土壤中的有害微生物生长繁殖，有效的避免了土传病害的发生。

Description

一种防治土传病害生物炭的制备方法
技术领域
本发明属于生物炭制备技术领域，具体涉及一种防治土传病害生物炭的制备方法。
背景技术
土传病害是指病原体如真菌、细菌、线虫和病毒随病残体生活在土壤中，条件适宜时从作物根部或茎部侵害作物而引起的病害。侵染病原包括真菌、细菌、放线菌、线虫等。其中真菌为主，分为非专性寄生与专性寄生两类。非专性寄生是外生的根侵染真菌，如腐霉菌引起苗腐和猝倒病、丝核菌引起苗立枯病。专性寄生是植物微管束病原真菌，典型的象尖孢镰、黄萎轮枝孢等引起的萎蔫、枯死。根病的严重程度受根端分泌物成分和浓度的左右。因此，抑制根围系统病原物的活动就成为保护根系并进行土传病害防治的基础。土传病害发生的原因有：（1）连作，由于连续种植一类作物，使相应的某些病菌得以连年繁殖，在土壤中大量积累，形成病土，年年发病；（2）施肥不当，大量施用化肥尤其氮肥可刺激土传病菌中的镰刀菌、轮枝菌和丝核菌生长，从而加重了土传病害的发生；（3）线虫侵害，土壤线虫与病害有密切关系，土壤线虫可造成植物根系的伤口，有利病菌侵染而使病害加重，往往线虫与真菌病害同时发生。
生物炭也称生物质炭，是指生物质在缺氧或无氧条件下热裂解得到的一类含碳的、稳定的、
高度芳香化的固态物质。研究发现，生物炭基本保留了原有生物质的良好孔隙结构，具有较大的孔隙度和比表面积，如污泥炭化后形成的生物炭比表面积达32.24m2·g-1，是污泥比表面积的 5 倍。生物炭具有高度芳香化的结构，其表面含有羧基、酚羟基、羰基、酸酐等基团，这些结构特性使生物炭具备了良好的吸附特性及稳定性。生物炭作为一类新型环境功能材料引起广泛关注，在温室气体减排、农业土壤改良、农作物增产以及污染土壤修复等方面有着巨大的应用潜力，成为近年来的研究热点。研究表明，生物炭施入土壤，能够增大田间持水量，增加土壤肥力，提高作物产量，改善土壤性质。此外，生物炭对重金属离子有较好的吸附固定作用，可降低土壤中重金属的迁移性和有效性，从而降低植物体内重金属含量。
在农业种植过程中，施用生物炭，虽然能一定程度上的降低土传病害发生的几率，但是生物炭仅仅具有吸附作用，因此开发新功能的生物炭，使其在防治土传病害的领域发挥更加明显的优势，是目前研究的热门话题。
发明内容
本发明的目的是提供一种防治土传病害生物炭的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种防治土传病害生物炭的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）将秸秆剪成1-3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡2-4小时后，取出烘干，其中浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠1-3份、异柠檬酸三钠盐4-8份、乙二酸铵5-7份、水100-140份；
（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中，450-550℃炭化3-5小时；
（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭，其中混合添加剂由以下重量份的组分制成：椒目11-13份、沙苑子14-16份、柠檬皮13-16份、篦麻油2-4份、甲基丙烯酸甘油醚酯3-7份。
具体地，上述步骤（1）中秸秆与浸泡液的质量体积比为1:15-20份。
具体地，上述步骤（2）中，炭化时，将炭化炉抽至真空，然后向其中冲入氮气，在无氧状态下，以30℃/min的升温速率将炭化炉的升温至预定的温度。
具体地，上述步骤（3）中混合添加剂采用以下方法制成：将椒目、沙苑子、柠檬皮烘干后，粉碎至40-60目后，向其中加入篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯，混合搅拌均匀后，制得混合添加剂。
具体地，所述步骤（3）中炭化后的物质与混合添加剂的质量比为50-60:1。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明制得的生物炭，保留了生物炭原有优异的吸附性和稳定性，并使得生物炭可抑制土壤中的有害微生物生长繁殖，有效的避免了土传病害的发生。本发明提供的浸泡液，可使得秸秆的纤维结构更加紧密，使其在炭化时，避免发生粉碎而团聚在一起，降低了炭化的效果；混合添加剂中的椒目、沙苑子、柠檬皮协同作用后，可有效的抑制土壤中病虫害的生长繁殖，并且其中的抑菌成分作用效果较长，不会在土壤环境中失效；篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯协同作用后，可使得混合添加剂中的抑菌成分与生物炭紧密的结合，不易被雨水轻易的冲刷走，可使得生物炭长久有效的发挥抑菌的效果。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明。
实施例1
一种防治土传病害生物炭的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）将秸秆剪成1-3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡2小时后，取出烘干，其中浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠1份、异柠檬酸三钠盐4份、乙二酸铵5份、水100份；
（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中，450℃炭化3小时；
（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭，其中混合添加剂由以下重量份的组分制成：椒目11份、沙苑子14份、柠檬皮13份、篦麻油2份、甲基丙烯酸甘油醚酯3份。
具体地，上述步骤（1）中秸秆与浸泡液的质量体积比为1:15份。
具体地，上述步骤（2）中，炭化时，将炭化炉抽至真空，然后向其中冲入氮气，在无氧状态下，以30℃/min的升温速率将炭化炉的升温至预定的温度。
具体地，上述步骤（3）中混合添加剂采用以下方法制成：将椒目、沙苑子、柠檬皮烘干后，粉碎至40目后，向其中加入篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯，混合搅拌均匀后，制得混合添加剂。
具体地，所述步骤（3）中炭化后的物质与混合添加剂的质量比为50:1。
实施例2
一种防治土传病害生物炭的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）将秸秆剪成1-3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡3小时后，取出烘干，其中浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠2份、异柠檬酸三钠盐6份、乙二酸铵6份、水120份；
（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中，500℃炭化4小时；
（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭，其中混合添加剂由以下重量份的组分制成：椒目12份、沙苑子15份、柠檬皮15份、篦麻油3份、甲基丙烯酸甘油醚酯5份。
具体地，上述步骤（1）中秸秆与浸泡液的质量体积比为1:17份。
具体地，上述步骤（2）中，炭化时，将炭化炉抽至真空，然后向其中冲入氮气，在无氧状态下，以30℃/min的升温速率将炭化炉的升温至预定的温度。
具体地，上述步骤（3）中混合添加剂采用以下方法制成：将椒目、沙苑子、柠檬皮烘干后，粉碎至50目后，向其中加入篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯，混合搅拌均匀后，制得混合添加剂。
具体地，所述步骤（3）中炭化后的物质与混合添加剂的质量比为55:1。
实施例3
一种防治土传病害生物炭的制备方法，包括以下操作步骤：
（1）将秸秆剪成1-3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡4小时后，取出烘干，其中浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠3份、异柠檬酸三钠盐8份、乙二酸铵7份、水140份；
（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中， 550℃炭化5小时；
（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭，其中混合添加剂由以下重量份的组分制成：椒目13份、沙苑子16份、柠檬皮16份、篦麻油4份、甲基丙烯酸甘油醚酯7份。
具体地，上述步骤（1）中秸秆与浸泡液的质量体积比为1:20份。
具体地，上述步骤（2）中，炭化时，将炭化炉抽至真空，然后向其中冲入氮气，在无氧状态下，以30℃/min的升温速率将炭化炉的升温至预定的温度。
具体地，上述步骤（3）中混合添加剂采用以下方法制成：将椒目、沙苑子、柠檬皮烘干后，粉碎至60目后，向其中加入篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯，混合搅拌均匀后，制得混合添加剂。
具体地，所述步骤（3）中炭化后的物质与混合添加剂的质量比为60:1。
对比例1
将步骤（3）中的混合添加剂换成等量的新农大正土消50%，其余步骤与实施例1完全相同。
对比例2
步骤（3）中混合添加剂中不含有篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯成分，其余步骤与实施例2完全相同。
分别用各实施例和对比例中的方法制得具有防治土传病害效果的生物炭，其中所用秸秆均为玉米秸秆，将制得的生物炭在辣椒种植地进行试验，所述辣椒种植地连续两年均种植了长椒类辣椒，试验辣椒品种为长椒类辣椒，每平方米辣椒种植地拌入100g具有防治土传病害效果的生物炭，每块试验地的大小为2×20m，其中每组试验地中种植辣椒的密度（株距8cm，行距14cm）以及辣椒的种植管理方法完全相同，计算出每块试验地中患病的辣椒数目，试验时间为3年，试验结果如表1所示：
表1 生物炭防治土传病害的效果验证
项目 第一年患病辣椒数/株 第二年患病辣椒数/株 第三年患病辣椒数/株
实施例1 2 6 9
对比例1 15 22 23
实施例2 0 3 8
对比例2 4 17 21
实施例3 0 2 7
由表1可知，本发明制得的生物炭对土传病害的防治效果显著，且防病害的效期较长。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种防治土传病害生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
（1）将秸秆剪成1-3cm长的小段后，放入浸泡液中浸泡2-4小时后，取出烘干，其中浸泡液由以下重量份的组分制成：二水合钼酸钠1-3份、异柠檬酸三钠盐4-8份、乙二酸铵5-7份、水100-140份；
（2）将烘干后的秸秆放入炭化炉中，450-550℃炭化3-5小时；
（3）将炭化后的物质与混合添加剂混合后，制得防治土传病害的生物炭，其中混合添加剂由以下重量份的组分制成：椒目11-13份、沙苑子14-16份、柠檬皮13-16份、篦麻油2-4份、甲基丙烯酸甘油醚酯3-7份。
2.根据权利要求1中所述的一种防治土传病害生物炭的制备方法，其特征在于，上述步骤（1）中秸秆与浸泡液的质量体积比为1:15-20份。
3.根据权利要求1中所述的一种防治土传病害生物炭的制备方法，其特征在于，上述步骤（2）中，炭化时，将炭化炉抽至真空，然后向其中冲入氮气，在无氧状态下，以30℃/min的升温速率将炭化炉的升温至预定的温度。
4.根据权利要求1中所述的一种防治土传病害生物炭的制备方法，其特征在于，上述步骤（3）中混合添加剂采用以下方法制成：将椒目、沙苑子、柠檬皮烘干后，粉碎至40-60目后，向其中加入篦麻油、甲基丙烯酸甘油醚酯，混合搅拌均匀后，制得混合添加剂。
5.根据权利要求1中所述的一种防治土传病害生物炭的制备方法，其特征在于，步骤（3）中炭化后的物质与混合添加剂的质量比为50-60:1。
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