一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法技术

本发明专利技术公开一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法，包括如下步骤：步骤1：对秸秆进行晾晒，将晾晒后的秸秆粉碎，得到预定长度的备用秸秆；步骤2：对步骤1中获得的秸秆置于厌氧环境中进行炭化处理，得到黑炭；步骤3：将步骤2中得到的黑炭按照预定的质量比例施入到土壤中；本发明专利技术利用秸秆制备的黑炭能够降低土壤铝毒，提高酸性土壤的pH，并且能够提高土壤有机碳，提供植物所需的养分，促进作物的生长，同时能够实现秸秆的资源化利用。

A method of using straw charcoal slow Southern soil aluminum toxicity in red soil area

The invention discloses a method for using straw charcoal slow soil aluminum toxicity in red soil region of southern China, which comprises the following steps: Step 1: drying of straw, the straw crushing after drying, get the spare straw a predetermined length; step 2: the carbonization straw under anaerobic environment in step 1 get the hair; step 3: Step 2 obtained according to the mass ratio of predetermined charcoal fertilizer to the soil; the invention uses straw prepared charcoal can reduce soil aluminum toxicity, improve the acidic soil of pH, and can improve the soil organic carbon, provide nutrients needed by the plants, promote the growth of crops, and can implementation of straw resource utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法
本专利技术属于农业领域，具体的是一种对秸秆的资源化利用及其在减缓土壤铝毒，提高作物产量中的应用。
技术介绍
红壤是我国南方最重要的土地资源，在我国农业及经济社会可持续发展中占有重要地位和作用。但是，由于长期对红壤资源的不合理开发利用，加上南方红壤区高温多雨的自然条件，红壤出现酸化并引起土壤铝的活化，产生毒害。工业的发展造成SO2和氮氧化物等酸性气体大量排放，酸沉降频发，使土壤中的难溶性铝在酸性流体的冲刷浸渍下溶解，并以自由态Al3++进入土壤溶液，使根际环境中的活性铝不断积累。同时，化学肥料的不合理施用尤其是生理酸性肥料的施用打破了土壤原有的物质平衡与循环，导致盐基饱和度降低，酸性离子大量累积。前期报道指出微摩尔浓度的铝便可破坏植物根尖结构，抑制根系的伸长和影响根系吸收功能-对农作物的高产丰收产生极大的危害。如何减轻铝毒障碍、提高这一地区的pH是一个亟需解决的问题。在当地，生产实践中会利用石灰来改良酸性土壤。因为石灰的投入能显著缓解土壤酸性，但是长期施用又容易引起土壤板结、微生物多样性下降等问题。另外，大量施用石灰也会增加农业生产成本、消耗宝贵的矿产资源。作为农业大国，我国每年农业生产的各类秸秆生物量是很可观的，约达7亿多吨。现有的秸秆处理的方式主要是露天焚烧和直接还田。秸秆露天焚烧的方式产生大量浓烟严重危害大气环境质量，同时焚烧过程中产生的CO、CO2和SO2等有害气体，严重影响人体健康。露天焚烧不能做到对秸秆的资源化利用，满足不了绿色发展的需求。秸秆直接还田的方式能够减少焚烧过程出现的污染问题，并且秸秆作为有机肥能提高土壤有机质水平，促进农作物生长。但是，直接还田容易带来有害的病菌和虫卵，引起土壤微生物污染，引发病虫害，影响农作物的生长。针对上述问题，研究合理、高效的农田秸秆利用途径是实现可持续农业的重要课题。黑炭是生物残体在完全或部分缺氧情况下，经高温裂解产生的一类难熔、稳定、富含碳素及高度芳香化的物质。现有研究表明，黑炭添加到土壤中不仅能提高土壤pH、CEC、增加土壤养分、改善土壤结构和微生物多样性，而且能增加土壤碳库、减少温室气体的排放，是一种双赢的选择。由此，黑炭越来越多的引起重视，并广泛应用到实际生产中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种利用秸秆制黑炭减缓土壤铝毒的方法。为达到上述目的，本专利技术一种利用秸秆制黑炭减缓铝毒的方法，包括如下步骤：步骤1：对秸秆进行晾晒，将晾晒后的秸秆粉碎，得到预定长度的备用秸秆；步骤2：对步骤1中获得的秸秆置于厌氧环境中进行炭化处理，得到黑炭；步骤3：将步骤2中得到的黑炭按照预定的质量比例施入到土壤中。进一步地，所述备用秸秆的长度范围为0.1-2cm。进一步地，所述步骤2中，对步骤1获得的秸秆进行炭化处理，得到黑炭的具体方法为：在将秸秆放入马弗炉中在氮气环境下焚烧炭化，然后进行冷却得到黑炭；其中，炭化过程的升温速率为5-10℃/min，炭化温度为400℃，炭化时间为4h。进一步地，黑炭与土壤的质量比为1：100。进一步地，还包括对冷却后的黑炭进行过筛处理，得到预定科目的黑炭。进一步地，所述秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、花生秸秆或大豆秸秆中的一种或任意几种混合。本专利技术利用秸秆制备的黑炭能够降低土壤铝毒，提高酸性土壤的pH，并且能够提高土壤有机碳，提供植物所需的养分，促进作物的生长，同时能够实现秸秆的资源化利用。附图说明图1是黑炭施用对不同类型土壤上玉米生物量的影响；图2是玉米生物量与可交换性Al3+的关系图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。供试土壤为不同母质发育的酸性土壤，具体的采样点和土壤类型如表1所示。表2为各供试土壤的理化性质。本专利技术减缓土壤铝毒的方法，首先对秸秆进行晾晒，将晾晒后的秸秆粉碎，得到0.1-2cm长度的备用秸秆；再将秸秆放入马弗炉中在氮气环境下焚烧炭化，然后进行冷却得到黑炭；再将黑炭按照预定的质量比例施入到土壤中。其中，炭化过程的升温速率为5-10℃/min，炭化温度为400℃，炭化时间为4h。具体的试验用黑炭是由水稻秸秆晾干后粉碎成<2cm大小，在400℃马弗炉中厌氧燃烧4h获得。实验共设计对照(CK)、水稻黑炭(BC)、施肥(NPK)和水稻黑炭+施肥(BC+NPK)4个处理，每个处理4个重复。将2kg过筛的土壤和20g制备的黑炭充分混合，按容重1.2gcm-3填充到塑料盆中。肥料的施入量以N：P2O5：K2O＝0.15gkg-1：0.10gkg-1：0.15gkg-1计算施入，其对应的肥料分别为硫酸铵((NH4)2SO4)，过磷酸钙(Ca(H2PO4)2)和氯化钾(KCl)。肥料作基肥一次施入。玉米种子在室内催芽两天后点播盆中，出苗后，留下长势最优的。玉米生长期每天早晚灌溉一次，用称重法保证每次灌水后含水量为田间持水量的60％。盆栽试验46d后，分别收集玉米的地上部和地下部，测定生物量。同时，采集土壤，风干，粉碎并过2mm筛。每种土壤取少量样品分析可交换性Al3+、pH、碱解氮、速效磷和CEC。表3可以看出，与对照相比，秸秆制黑炭显著降低了土壤可交换性Al3+，提高了土壤pH。化肥的施用导致了土壤的酸化和铝毒的加深，秸秆制黑炭的配施能有效减缓化肥导致的酸化现象。另外，秸秆制黑炭能作为物质来源提高土壤的速效养分水平，促进作物生长。黑炭的增产效果在低肥力土壤上更明显。秸秆制黑炭的施用显著改善了土壤环境和肥力水平促进了玉米地上部和地下部的生长。对黑炭添加后玉米生物量的变化和可交换性Al3+的变化作相关分析发现两者存在极好的负相关关系。这说明黑炭对作物的农学效应主要是由于土壤铝毒的降低。本专利技术能够实现秸秆的资源化利用。秸秆所制备的黑炭能够降低土壤铝毒，提高酸性土壤的pH，并且能够提高土壤有机碳，提供植物所需的养分，促进作物的生长以上结果表明，利用秸秆制得的黑炭能有效的降低土壤铝毒，提高土壤pH，进而提高作物产量。这不仅实现了对秸秆的资源化利用，而且为解决土壤铝毒问题提供了新方法。表1.土壤采样点、母质、土壤系统分类和土地利用方式表2.土壤基本理化性质表3.不同处理下土壤可交换性Al3+、pH、碱解氮、速效磷和CEC以上，仅为本专利技术的较佳实施例，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对秸秆进行晾晒，将晾晒后的秸秆粉碎，得到预定长度的备用秸秆；步骤2：对步骤1中获得的秸秆置于厌氧环境中进行炭化处理，得到黑炭；步骤3：将步骤2中得到的黑炭按照预定的质量比例施入到土壤中。

【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：对秸秆进行晾晒，将晾晒后的秸秆粉碎，得到预定长度的备用秸秆；步骤2：对步骤1中获得的秸秆置于厌氧环境中进行炭化处理，得到黑炭；步骤3：将步骤2中得到的黑炭按照预定的质量比例施入到土壤中。2.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法，其特征在于：所述备用秸秆的长度范围为0.1-2cm。3.根据权利要求1所述的一种利用秸秆制黑炭减缓南方红壤区土壤铝毒的方法，其特征在于，所述步骤2中，对步骤1获得的秸秆进行炭化处理，得到黑炭的具体方法为：将备...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱巧红，
申请(专利权)人：中冶华天工程技术有限公司，中冶华天安徽节能环保研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34