CN108584910A - 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用 - Google Patents

梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108584910A
CN108584910A CN201810650531.3A CN201810650531A CN108584910A CN 108584910 A CN108584910 A CN 108584910A CN 201810650531 A CN201810650531 A CN 201810650531A CN 108584910 A CN108584910 A CN 108584910A
Authority
CN
China
Prior art keywords
charcoal
soil
chinese parasol
parasol tree
wadding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810650531.3A
Other languages
English (en)
Inventor
孙秀云
王雅伦
王连军
沈锦优
韩卫清
李健生
刘晓东
周江玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201810650531.3A priority Critical patent/CN108584910A/zh
Publication of CN108584910A publication Critical patent/CN108584910A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2101/00—Agricultural use
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2109/00—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE pH regulation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Abstract

本发明公开了一种梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用。所述梧桐絮生物炭提供将梧桐絮自然风干后，在氮气气氛下升温至300℃～600℃，炭化2～3h制得。本发明的梧桐絮生物炭施入到土壤中，不仅能够改善土壤的理化性质，增强土壤肥力，提高土壤的酶活性，还能促进作物的生长；同时实现了梧桐絮的资源化利用，提高生物质资源的利用效率。

Description

梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用
技术领域
本发明属于生物质处理技术领域，具体涉及一种梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用。
背景技术
生物炭是将农作物秸秆、木质物质、禽畜粪便等有机物原料在缺氧条件下经过高温热解产生的一类富碳、高芳香度、高稳定性的有机物质。近年来生物炭作为新型环境功能材料，以其独特的物理化学性质、优良的环境效应和生态效应成为环境科学领域的研究热点。生物炭一般呈碱性，具有比表面积大、含碳量高、孔隙度高、热稳定性高和抗分解能力强等优点。众多研究结果表明，将生物炭施入土壤中，可以改善土壤结构，提高土壤的pH、阳离子交换量、有机质含量等，还能够增强土壤酶的活性，调控土壤微生物环境，进而达到改良土壤、促进作物生长的目的。
梧桐树的成年植株每到春夏之交，开花结果后球果开裂产生的果毛称为梧桐絮。梧桐絮的大量堆积不仅影响交通，还会给行人带来过敏、呼吸道感染等危害。经调查发现，目前对于梧桐絮这一固体废物一般采用焚烧或堆肥的处理处置方式，但由于产生量极大，处置相当困难。
发明内容
为了解决梧桐絮的处理处置问题，以及有效利用废弃的梧桐絮生物质资源，本发明提供一种梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用。
本发明的技术方案如下：
梧桐絮生物炭的制备方法，具体步骤如下：将梧桐絮自然风干后，在氮气气氛下升温至300℃～600℃，炭化2～3h，随后自然降温，制得梧桐絮生物炭。
优选地，所述的升温速率为2～5℃/min。
优选地，所述的炭化温度为300～400℃。
本发明还提供上述制备方法制得的梧桐絮生物炭。
进一步地，本发明提供上述梧桐絮生物炭在土壤改良中的应用。
优选地，梧桐絮生物炭施入量为土壤质量的1％～3％。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明的梧桐絮生物炭的pH为11左右，碱性较强；含碳量高达80％～90％；营养元素P和K含量高，热解温度为400℃时P和K分别为10.22和12.8g/kg；
(2)本发明的梧桐絮生物炭可有效改善土壤理化性质，增强土壤肥力。梧桐絮生物炭对酸性土壤有明显的改善作用；能够提高土壤中有机质的含量，最高增加量达109.2％；提高土壤阳离子交换量，最高增加量达485.6％；增强土壤盐基饱和度，最高增加量达51.9％；提高土壤中速效磷和速效钾的含量，最高分别提高62.1％和260.5％；增强土壤脲酶和转化酶的活性，最高比原土中增强了21.5％、34.8％；
(4)本发明的梧桐絮生物炭施入土壤能够改善作物生长的条件和环境，增加营养元素的含量，促进作物生长，小麦的株高和根长增加了12％和18％；根冠比提高了65.26％；作物中营养元素P和K的含量均有所上升，作物地上部分P和K最高分别比对照组提高了22％和10.8％，地下部分P和K最高分别比对照组提高了22％和10.8％。
附图说明
图1为梧桐絮生物炭的实物图。
图2为不同热解温度下所得梧桐絮生物炭的表征结构图，倍率为×1500。
图3为土壤培养实验的实物图。
图4为生物炭对土壤pH值的影响结果图。
图5为生物炭对土壤阳离子交换量的影响结果图。
图6为生物炭对土壤有机质含量的影响结果图。
图7为生物炭对土壤盐基饱和度的影响结果图。
图8为生物炭对土壤中速效磷和速效钾含量的影响结果图。
图9为生物炭对土壤酶活性的影响结果图，图a为转化酶活性，图b为脲酶活性。
图10为作物培育实验的实物图，其中图a为第9天作物长势图，图b为第30天长势图。
图11为生物炭对作物根长和株高的影响结果图。
图12为生物炭对作物根冠比的影响结果图。
图13为生物炭对作物地上部分和地下部分中磷和钾含量的影响结果图。
具体实施方式
下面结合实例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：梧桐絮生物炭的制备及表征
本应用试验采用的梧桐絮取自南京理工大学道路两旁。分别将自然风干的梧桐絮在氮气气氛下升温至300℃、400℃、500℃、600℃，于各个温度下炭化3h，随后自然降温，制得梧桐絮生物炭。图1为梧桐絮生物炭的实物图。分别称量梧桐絮的质量和各热解温度下所得生物炭的质量，计算产率。对不同热解温度下的梧桐絮生物炭进行性质表征和对比，相关结果如表1所示。采用扫描电镜观察其结构，如图2所示。
表1不同热解温度所得梧桐絮生物炭理化性质的特征相关参数
实施例2：土壤培养实验
实验所用土壤取自江苏省扬州市某果园，将土壤自然风干，过2mm筛。将800g均匀土样与一定质量比例的生物炭(0％、1％、3％、6％)于塑料花盆中充分混合，并设平行样。置于环境温度为25℃下培养1个月，期间控制含水量在其田间持水能力的60％左右。图3为土壤培养实验实物图。1个月后取样分析各土样的基本理化参数(土壤pH值、土壤有机质含量(OM)、盐基饱和度(BS)、速效P和速效K的含量)及土壤酶(脲酶、蔗糖酶)的活性。
通过数据分析可知，原土壤pH为5.703，呈酸性，经生物炭改良后，各土样的pH值均有所升高，并且在生物炭投加量为1％时，土壤pH值为7.07，最适于作物的生长，由此可知梧桐絮生物炭能够改善酸性土壤，如图4。土壤OM的含量也随生物炭投加量的增加而增加，可能是生物炭含碳量较高，掺入到土壤中，提高了土壤有机质的含量。土壤BS是指土壤胶体上所吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数，是土壤矿质养分含量的指标之一，可用作直接评价土壤改良效果的指标。实验数据表明，生物炭的加入能够有效提高土壤中交换性盐基离子的浓度，如K+、Na+、Mg2+、Ca2+，从而提高土壤BS。经计算原土的BS为0.397，当生物炭投加比例为6％时，土壤BS最大达0.604。此外，土壤的速效P和速效K的含量也有显著的提高，当生物炭投加比例为6％，速效P和速效K浓度均达到最大，分别比对照组增加了120.97％和52.51％，原因可能是生物炭中总P和总K的含量较高。
与对照组相比，添加了生物炭的土壤中脲酶、转化酶的活性都有一定的提高。当生物炭投加比例为1％时，土壤转化酶的活性达到最高为2.84mL/g，这是由于生物炭的孔状结构为微生物提供了更多的栖息环境和反映场所，从而促进了氮素的代谢，提高了脲酶的活性。当生物炭投加比例为3％时，土壤脲酶活性达到最高为0.268mg/g﹒24h，这是由于生物炭的孔状结构，为微生物的活性提供了场所，促进了有机质的分解，这个过程需要消耗大量的糖类，因此提高了蔗糖酶的活性。
实验结果表明，梧桐絮生物炭掺入到土壤中，不仅可以提高土壤的pH值，改良酸性土壤；还能提高土壤OM、土壤BS以及土壤中速效K和速效P的含量，同时也能够增强土壤的酶活性。
实验例3：作物培育实验
实验所用土壤取自江苏省扬州市某果园，将土壤自然风干，并过2mm筛。将1200g均匀土样与一定质量比例的生物炭(0％、1％、2％、3％)于塑料花盆中充分混合，并设平行样。每盆播种小麦50颗，置于环境温度为25℃下培养1个月，期间控制含水量在其田间持水能力的60％左右。图4为作物培育实物图。1个月后收获小麦，测定小麦的发芽率、平均根长、平均株高、根冠比及小麦中P和K营养元素的含量。
实验结果表明，生物炭的掺入对土壤中小麦的发芽率有一定的改善作用，原土中小麦发芽率为58％，当生物炭投加量为2％时，发芽率最高达到74％。测量小麦的株高和根长可知，生物炭添加后小麦的平均株高和平均根长均有所增加，当生物炭投加量为2％时，平均株高和根长均达到最大，分别为29.17cm和6.14cm，相比对照组分别高出12.02％和18.08％。通过小麦根冠比(根冠比是作物地下部分与地上部分干重或湿重的比值，可用来反映作物根系机能的活性，以此判定作物的生长情况)的计算可知，生物炭的掺入可提高小麦的根冠比，原土样中小麦的根冠比为0.084，当生物炭投加比例为2％时，根冠比最大为0.14。实验结果表明，在土壤中施加生物炭，不仅可以改良土壤，还能够促进作物的生长，提高发芽率、根长、株高及根冠比，并且在生物炭投加量为2％时效果最佳。
分别将小麦的(根部)地下部分和地上部分(茎)用微波消解仪进行消解，测定其根部和叶子中的P和K元素的含量。结果表明，添加了生物炭的土壤中小麦的根和茎中营养元素的含量均有所提高。对照组中小麦根部P和K的含量为16.58mg/g和5.28mg/g，当生物炭投加量为2％时，P和K的含量分别增加了13.70％和98.30％。类似地，对照组中小麦茎部分中P和K的含量为26.73mg/g和26.38mg/g，当生物炭投加量为2％时，P和K的含量分别增加至22.18％和10.77％。因此，在土壤中施加生物炭能够有效提高所种植物中营养元素的含量。
实验结果表明，梧桐絮生物炭掺入到土壤中，不仅可以实现对土壤的改良，改善土壤理化性质，增强土壤肥力，提高土壤质量，还能改善作物生长的环境，促进作物的生长。

Claims (6)

1.梧桐絮生物炭的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将梧桐絮自然风干后，在氮气气氛下升温至300℃～600℃，炭化2～3h，随后自然降温，制得梧桐絮生物炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的升温速率为2～5℃/min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的炭化温度为300～400℃。
4.根据权利要求1至3任一所述的制备方法制得的梧桐絮生物炭。
5.根据权利要求4所述的梧桐絮生物炭在土壤改良中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，梧桐絮生物炭施入量为土壤质量的1％～3％。
CN201810650531.3A 2018-06-22 2018-06-22 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用 Pending CN108584910A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810650531.3A CN108584910A (zh) 2018-06-22 2018-06-22 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810650531.3A CN108584910A (zh) 2018-06-22 2018-06-22 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108584910A true CN108584910A (zh) 2018-09-28

Family

ID=63628883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810650531.3A Pending CN108584910A (zh) 2018-06-22 2018-06-22 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108584910A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111785535A (zh) * 2020-08-04 2020-10-16 山东理工大学 一种自活化高比电容碳微米管电极的制备方法
CN113926439A (zh) * 2021-11-10 2022-01-14 河海大学 一种基于梧桐絮制备除磷吸附剂的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103394505A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 中国科学院城市环境研究所 一种利用植物控制修复土壤并产生生物燃料的方法
CN106381150A (zh) * 2016-08-16 2017-02-08 中国海洋大学 一种改良盐碱土的酸性生物炭改良剂及其制备方法
CN106984268A (zh) * 2017-04-05 2017-07-28 华南农业大学 一种皇竹草生物炭及其应用
CN108109853A (zh) * 2017-12-25 2018-06-01 武汉大学 超高比表面多孔碳生物质电极材料的制备方法及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103394505A (zh) * 2013-08-05 2013-11-20 中国科学院城市环境研究所 一种利用植物控制修复土壤并产生生物燃料的方法
CN106381150A (zh) * 2016-08-16 2017-02-08 中国海洋大学 一种改良盐碱土的酸性生物炭改良剂及其制备方法
CN106984268A (zh) * 2017-04-05 2017-07-28 华南农业大学 一种皇竹草生物炭及其应用
CN108109853A (zh) * 2017-12-25 2018-06-01 武汉大学 超高比表面多孔碳生物质电极材料的制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
涂仕华等: "用于改良酸洗土壤的生物炭基本性质的表征", 《面向未来的土壤科学 上中下》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111785535A (zh) * 2020-08-04 2020-10-16 山东理工大学 一种自活化高比电容碳微米管电极的制备方法
CN111785535B (zh) * 2020-08-04 2022-03-11 山东理工大学 一种自活化高比电容碳微米管电极的制备方法
CN113926439A (zh) * 2021-11-10 2022-01-14 河海大学 一种基于梧桐絮制备除磷吸附剂的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103214315B (zh) 一种含采石场渣土、畜粪、秸秆和木炭粉的绿化基质及其制备方法
CN100356841C (zh) 一种有机栽培基质及其制造方法
CN103168668A (zh) 一种利用农业废弃物制备瓜果类蔬菜育苗基质
CN104365460B (zh) 一种有机烟育苗基质及其制备方法和应用
CN102617239A (zh) 一种复合型植物栽培基质及其制备方法
CN105316249A (zh) 一种枯草芽孢杆菌及微生物菌剂和它们在发酵腐熟中的应用
CN102167631B (zh) 穴盘育苗基质及其应用
CN109400372A (zh) 一种生物炭土壤改良有机肥及其制备方法
CN103039337A (zh) 一种孔雀草育苗基质及其制备方法
CN105439689B (zh) 一种利用竹屑生产的植物培养基质
CN104860738A (zh) 一种生物质炭基育苗基质及其制备方法
CN109824459A (zh) 一种玉米专用有机肥及其制备方法和应用
CN111972254A (zh) 一种利用蔬菜秸秆堆肥生产育苗基质的方法
CN108584910A (zh) 梧桐絮生物炭及其在土壤改良中的应用
CN114600732A (zh) 一种铁改性生物炭水稻育秧基质、基质板及制备方法
CN110122271A (zh) 一种秸秆生物炭基蔬菜盆钵栽培基质及其系统
CN112166731B (zh) 一种改善土壤理化性质的方法
CN110054528A (zh) 一种多功能性生物有机肥及其制备方法与应用
CN106489694A (zh) 一种水稻无土育秧木耳菌渣基质板及制备方法
CN109777442A (zh) 一种利用园林垃圾制备土壤改良剂的方法
CN104871971A (zh) 一种香蕉组培苗栽培基质及其制备方法与应用
CN106508639A (zh) 一种植物无土栽培基质及其制备方法
CN110393144A (zh) 一种利用平菇菌渣进行番茄育苗的方法
CN106083295A (zh) 一种基于番茄秸秆和醋糟共利用的有机基质及其制备方法
CN106900194B (zh) 一种土壤改良方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928