一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂及其制备方法技术

技术编号:25081530 阅读:98 留言:0更新日期:2020-07-31 23:24
本发明专利技术提供一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂的制备方法,是用玉米秸秆制备生物炭,然后用HNO

【技术实现步骤摘要】
一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂及其制备方法
本专利技术属于土壤改良
,具体涉及一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂及其制备方法。
技术介绍
锌是植物必需的营养元素,植物所需的锌主要来自土壤。全世界有大范围的缺锌土壤,亚洲有200万公顷缺锌稻田,我国也有40%的缺锌土壤,主要分布在北方石灰性土壤上,绿洲盐化潮土也是典型区域之一。我们的研究表明,绿洲盐化潮土上玉米缺锌有两方面原因,一是盐分离子参与了不同形态锌的转化,从而导致土壤中活性锌含量显著减少和外源锌被迅速转化为不被作物吸收的形态。另一方面,也有可能是土壤盐分浓度或盐分离子抑制了锌的吸收,造成虽然土壤中有效锌含量较高,却仍然不能被作物吸收利用。我国玉米秸秆资源丰富,用玉米秸秆制备的生物炭由于富含稳定的碳元素、具有较大的比表面积和微孔结构,能够大幅度提高土壤有机质含量、改良土壤理化性状、改善土壤肥力而备受关注,在盐碱地改良方面也有应用,但争议较大。一方面是它能有效降低土壤碱化度和水溶性盐分含量,提高土壤持水力、有机碳含量和微生物活性;另一方面是它本身呈碱性,对盐碱土pH值的降低效果不显著,甚至有增加土壤pH值的报道。因此,开发研制一种既保留生物炭本身特性,又能降低土壤pH值,还能为土壤和作物提供活性锌源的专用型改良剂非常有必要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题,本专利技术提供了一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂及其制备方法。本专利技术主要针对绿洲盐化潮土区土壤含盐量高、有效锌含量低、玉米缺锌症状非常普遍的问题,充分利用该区丰富的玉米秸秆资源,提供一种既能降低土壤含盐量和pH值,又能改善土壤缺锌状况,矫治玉米缺锌症状的改良剂。该改良剂制备过程中充分考虑了盐渍化土壤特点和玉米缺锌机理,对玉米秸秆热解温度、时间、产出率,改性剂类型、浓度和ZnSO4加载浓度等参数进行了优化。本专利技术的改良剂虽然是针对绿洲盐化潮土缺锌而研制,但也可广泛应用于北方石灰性土壤(这些土壤都是缺锌或潜在缺锌土壤),尤其是盐碱地。因为,我国有40%的缺锌土壤,主要分布在北方石灰性土壤中,河西走廊的绿洲盐化潮土只是典型缺锌区域之一。另外,我们在该地区的调查结果也显示,非盐化土壤耕层有效锌含量平均为0.74mg/kg,有90.9%的样本高于土壤缺锌临界值(0.5mg/kg);盐化土壤耕层有效锌平均含量只有0.34mg/kg,玉米缺锌症状非常普遍。我们经过多年系统研究,也得出了盐渍化环境加重玉米缺锌的机理有两条:一是土壤高pH和高盐分浓度抑制了锌的吸收,造成虽然土壤中有效锌含量较高,却仍然不能被作物吸收利用;二是土壤中的Mg2+、HCO3–和Na+等盐分离子参与了不同形态锌的转化,从而导致土壤中活性锌含量显著减少和外源锌被迅速转化为不被作物吸收的形态。由表2~表4也可看出,本专利技术的改良剂能够用于盐碱地中的缺锌改良,能有效降低其中的盐分和pH值。为了解决上述技术问题,本专利技术提供了如下的技术方案:一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂的制备方法,是用玉米秸秆制备生物炭,然后用HNO3对生物炭进行改性、最后加载ZnSO4制备而成的。作为优选方案,所述生物炭的制备方法为:以玉米秸秆为原料,在缺氧条件下进行热解,热解温度为200~400℃,热解时间为2~12h,然后在600~700℃条件下水蒸气活化25~35min,得到生物炭。作为优选方案,所述热解时,从室温升温至热解温度时的升温速度为4~6℃/min。作为优选方案,所述热解温度为300℃;和/或所述热解时间为4h。作为优选方案,所述将生物炭进行改性的具体方法为:将生物炭浸泡在10~50wt%的HNO3溶液中,70~80℃水浴条件下回流1.5~2.5h,过滤恒温干燥。作为优选方案,所述HNO3溶液的浓度为30wt%。作为优选方案,所述加载ZnSO4的具体方法为:将15~25wt%ZnSO4溶液喷在改性生物炭表面,固液重量比为1:3,搅拌均匀,晾干后粉碎过筛。本专利技术还提供一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂,是应用上述的方法制备而成的。本专利技术还提供上述改良剂的使用方法,每亩施用100~400kg;作为优选,每亩施用200kg。本专利技术还提供上述改良剂在有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状、盐碱地玉米缺锌症状、北方石灰性土壤玉米缺锌症状或盐渍化玉米缺锌症状中的应用。本专利技术用玉米秸秆制备生物炭,原材料资源丰富、操作方法简便易行,用HNO3改性增加了生物炭表面酸性羧基官能团、增强了对Zn2+的固持能力、降低了产品pH值,表面喷洒ZnSO4溶液使得改性生物炭加载大量Zn2+,施入土壤后有效降低作物根区土壤含盐量,调节土壤pH值,增加土壤通透性,提高土壤保水保肥性能,显著改善玉米缺锌状况,使玉米缺锌率降低15%以上。本专利技术具有以下有益效果:(1)改良土壤结构、提高土壤保水保肥性能;(2)明显降低土壤全盐量和pH值;(3)迅速提升土壤缓冲能力和土壤—作物系统锌营养水平;(4)原料来源丰富、制备工艺简单:本专利技术的主要原料是玉米秸秆,绿洲盐化潮土主要分布在甘肃河西走廊,而该区域是我国最大的制种玉米生产基地,年制种面积在100万亩以上,秸秆资源丰富。利用作物秸秆生产生物炭的技术已经很成熟,本专利技术只是根据绿洲盐化潮土特点,对热解温度和时间做了调整,再通过HNO3改性和ZnSO4加载,制备能改善玉米缺锌症状的改良剂,制备工艺非常简单,在加工过程中无污染排放。通过对玉米秸秆的资源化利用,不仅减少了路边堆放和焚烧对环境造成的污染,而且改良了盐碱地、改善了生态环境、增加了作物产量,具有明显的经济和生态效益。具体实施方式以下的实施例便于更好地理解本专利技术,但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为市售。在本专利技术中,“wt%”表示重量百分比。本专利技术的一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂的制备方法如下:(1)制备生物炭将风干的玉米秸秆粉碎、过筛,筛分颗粒直径≤15mm,将筛下的玉米秸秆粉置于管式炭化炉中在缺氧条件下进行热解,热解温度为200~400℃,从室温升温至热解温度时的升温速度为4~6℃/min,热解时间为2~12h,之后升温至600~700℃,用水蒸气对热解的生物炭活化25~35min,自然冷却至室温即得生物炭,产出率为14.5~62.4%。(2)生物炭改性将步骤(1)制得的生物炭浸泡在10~50wt%HNO3溶液中,70~80℃水浴条件下回流2h,过滤后在105℃下恒温干燥12h,即得改性生物炭。(3)ZnSO4加载将3重量份15~25wt%ZnSO4溶液喷到步骤(2)制备的1重量份改性生物炭表面,搅拌均匀,晾干后粉碎、过筛80目(0.178mm)筛子,即得改良剂。经测定:本专利技术的改良剂中,C含量≥40wt%,Zn2+含量≥3wt%本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂的制备方法,其特征在于:是用玉米秸秆制备生物炭,然后用HNO

【技术特征摘要】
1.一种有效改善绿洲盐化潮土玉米缺锌症状的改良剂的制备方法,其特征在于:是用玉米秸秆制备生物炭,然后用HNO3对生物炭进行改性、最后加载ZnSO4制备而成的。


2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述生物炭的制备方法为:以玉米秸秆为原料,在缺氧条件下进行热解,热解温度为200~400℃,热解时间为2~12h,然后在600~700℃条件下水蒸气活化25~35min,得到生物炭。


3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述热解时,从室温升温至热解温度时的升温速度为4~6℃/min。


4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述热解温度为300℃;和/或
所述热解时间为4h。


5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述将生物炭进行改性的具体方法为:将生物炭浸泡在10~50w...

【专利技术属性】
技术研发人员:王成宝霍琳杨思存温美娟王建成姜万礼黄涛李伟绮
申请(专利权)人:甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所
类型:发明
国别省市:甘肃;62

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