CN110149833A - 一种施用生物炭改良土壤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种施用生物炭改良土壤的方法，属于土壤改良技术领域。该改良方法包括以下步骤：将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得生物炭C；生物炭A、B和C按照质量比3‑5：2‑7：2‑7进行混合得到生物炭混合料；生物炭混合料总质量的20％‑35％进行活化处理，得到活性炭混合料；活性炭混合料与生物炭混合料混合得生物炭改良剂；农作物种植前2‑3个月，开沟施用生物炭改良剂，施用量为60‑150kg/hm2。本发明的改良方法具有施用量少，对汞的吸附效果明显，且能够提高土壤的保水保肥能力，缓解土壤板结和调节土壤PH。

Description

一种施用生物炭改良土壤的方法
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种施用生物炭改良土壤的方法。
背景技术
生物炭(biochar)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炭的、稳定的、高度芳香化的固态物质。生物炭具有高度芳香化的结构，含有大量酚羟基、羧基和羰基，这些基本性质使生物炭具备了良好的吸附特性及稳定性；生物炭的施用，降低了土壤重金属的生物有效性，使其固定在土壤中，对重金属污染严重的土壤进行了改良；现有技术中施用生物炭改良土壤的方法比较简单，只是采用常规的方式制备得到生物炭，然后采用普通施肥方式将生物炭施加在待改良的土壤中，存在生物炭施用量大且对于重金属污染严重的土壤改良效果差的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种施用生物炭改良土壤的方法。
本发明提供了一种施用生物炭改良土壤的方法，包括以下步骤：
S1、准备银杏木材、污泥和稻壳，将银杏木材、污泥和稻壳经自然风干，然后将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得到生物炭C；
S2、将步骤S1中的生物炭A、生物炭B和生物炭C按照质量比3-5：2-7：2-7进行混合得到生物炭混合料；
S3、将步骤S2中的生物炭混合料总质量的20％-35％进行活化处理，得到活性炭混合料；
S4、将步骤步骤S3得到的活性炭混合料与步骤S2中的生物炭混合料混合得到生物炭改良剂；
S5、农作物种植前2-3个月，在待改良的土壤地上开沟施用步骤S4中的生物炭改良剂，生物炭混合料的施用量为60-150kg/hm2；
S6、农作物种植时对改良地进行翻耕。
较佳地，步骤S1中银杏木材的炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至500-550℃，炭化2-8h。
较佳地，步骤S1中污泥的炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至650-700℃，炭化时间5-10h。
较佳地，步骤S1中稻壳炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至500-550℃，炭化2-8h。
较佳地，步骤S5中开沟深度为20-30cm。
较佳地，步骤S3中活化温度为800-850℃，活化时间40-60min，水蒸气用量100-120ml/g
较佳地，步骤S1中银杏木材切割成3×3×3cm的小块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将银杏木材、污泥和稻壳分别经碳化处理制成生物炭A、生物炭B和生物炭C，生物炭A、生物炭B和生物炭C具有不同的物理化学性质和结构，三者共同作用对重金属汞表现出良好的吸附效果；本发明中的生物炭改良剂中有20％-35％经过了活化处理，再次提高了生物炭改良剂对汞的吸附能力；本发明施用生物炭改良土壤的方法通过将制备的生物炭改良剂在作物种植前采用开沟施撒的方式，将生物炭改良剂施撒在地表下20-30cm处，能够对重金属污染的作物根际土壤进行有效修复，尤其对汞污染超标的土壤修复效果最佳，本发明生物炭修复剂的施用量为60-150kg/hm2，具有施用量少，改良效果好的特点，本发明在修复重金属土壤的同时还能够提高土壤的保水保肥能力，缓解土壤板结和调节土壤PH。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种施用生物炭改良土壤的方法，包括以下步骤：
S1、准备银杏木材、污泥和稻壳，将银杏木材、污泥和稻壳经自然风干，银杏木材切割成3×3×3cm的小块，污泥粉碎过筛，然后将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得到生物炭C，银杏木材的炭化处理时，以5℃/min的速度升温至500℃，炭化3h，污泥的炭化处理时，以5℃/min的速度升温至680℃，炭化时间8h；稻壳炭化处理时，以8℃/min的速度升温至500℃，炭化3h；
S2、将步骤S1中的生物炭A和生物炭B按照质量比4：5：6进行混合得到生物炭混合料；
S3、将步骤S2中的生物炭混合料总质量的30％进行活化处理，活化温度为850℃，活化时间60min，水蒸气用量110ml/g，得到活性炭混合料；
S4、将步骤步骤S3得到的活性炭混合料与步骤S2中的生物炭混合料混合得到生物炭改良剂；
S5、农作物种植前3个月，在待改良的土壤地上开沟施用步骤S4中的生物炭改良剂，开沟深度为25cm，生物炭混合料的施用量为100kg/hm2；
S6、农作物种植时对改良地进行翻耕。
需要说明的是银杏木材可以是废旧的银杏木材或者银杏木材产品加工后的剩余下脚料。
实施例2
S1、准备银杏木材、污泥和稻壳，将银杏木材、污泥和稻壳经自然风干，银杏木材切割成3×3×3cm的小块，污泥粉碎过筛，然后将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得到生物炭C，银杏木材的炭化处理时，以8℃/min的速度升温至550℃，炭化3h，污泥的炭化处理时，以8℃/min的速度升温至700℃，炭化时间10h，稻壳炭化处理时，以7℃/min的速度升温至520℃，炭化5h；
S2、将步骤S1中的生物炭A生物炭B和生物炭C按照质量比5：7：7进行混合得到生物炭混合料；
S3、将步骤S2中的生物炭混合料总质量的25％进行活化处理，活化温度为800℃，活化时间60min，水蒸气用量110ml/g，得到活性炭混合料；
S4、将步骤步骤S3得到的活性炭混合料与步骤S2中的生物炭混合料混合得到生物炭改良剂；
S5、农作物种植前3个月，在待改良的土壤地上开沟施用步骤S4中的生物炭改良剂，开沟深度为25cm，生物炭混合料的施用量为120kg/hm2；
S6、农作物种植时对改良地进行翻耕。
实施例3
S1、准备银杏木材、污泥和稻壳，将银杏木材、污泥和稻壳经自然风干，银杏木材切割成3×3×3cm的小块，污泥粉碎过筛，然后将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得到生物炭C，银杏木材的炭化处理时，以10℃/min的速度升温至550℃，炭化6h，污泥的炭化处理时，以10℃/min的速度升温至650℃，炭化时间10h，稻壳炭化处理时，以8℃/min的速度升温至550℃，炭化4h；
S2、将步骤S1中的生物炭A、生物炭B和生物炭C按照质量比3：5：6进行混合得到生物炭混合料；
S3、将步骤S2中的生物炭混合料总质量的35％进行活化处理，活化温度为800℃，活化时间45min，水蒸气用量120ml/g，得到活性炭混合料:；
S4、将步骤步骤S3得到的活性炭混合料与步骤S2中的生物炭混合料混合得到生物炭改良剂；
S5、农作物种植前3个月，在待改良的土壤地上开沟施用步骤S4中的生物炭改良剂，开沟深度为25cm，生物炭混合料的施用量为80kg/hm2；
S6、农作物种植时对改良地进行翻耕。
效果验证试验：
将实施例1中的生物炭改良剂的添加量分别设为80kg/hm2、100kg/hm2、120kg/hm2、150kg/hm2。供试土壤汞污染水平分别为300mg/kg、450mg/kg、800mg/kg。分别称取400g的混合土壤，装入土柱中，然后在25cm处埋设生物炭改良剂，保持7d。
结果显示，在汞污染水平为300mg/kg时，生物炭改良剂最佳添加量为100kg/hm2时，有效汞含量降低幅度最大为25.26％，汞污染水平为450mg/kg时，生物炭改良剂的最佳添加量为120kg/hm2，有效汞含量降低幅度最大可达19.31％。汞污染水平为800mg/kg时，生物炭改良剂的最佳添加量为150kg/hm2，有效汞含量降低幅度最大可达23.67％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、准备银杏木材、污泥和稻壳，将银杏木材、污泥和稻壳经自然风干，然后将银杏木材经炭化处理得生物炭A，污泥经碳化处理得生物炭B，稻壳碳化处理得到生物炭C；
S2、将步骤S1中的生物炭A、生物炭B和生物炭C按照质量比3-5：2-7：2-7进行混合得到生物炭混合料；
S3、将步骤S2中的生物炭混合料总质量的20％-35％进行活化处理，得到活性炭混合料；
S4、将步骤步骤S3得到的活性炭混合料与步骤S2中的生物炭混合料混合得到生物炭改良剂；
S5、农作物种植前2-3个月，在待改良的土壤地上开沟施用步骤S4中的生物炭改良剂，生物炭修复剂的施用量为60-150kg/hm2；
S6、农作物种植时对改良地进行翻耕。
2.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中银杏木材炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至500-550℃，炭化2-8h。
3.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中污泥炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至650-700℃，炭化时间5-10h。
4.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中稻壳炭化处理时，以5-10℃/min的速度升温至500-550℃，炭化2-8h。
5.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S5中开沟深度为20-30cm。
6.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S3中活化温度为800-850℃，活化时间40-60min，水蒸气用量100-120ml/g。
7.如权利要求1所述的施用生物炭改良土壤的方法，其特征在于，所述步骤S1中银杏木材切割成3×3×3cm的小块。
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