一种秸秆源烟水制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种秸秆源烟水制备方法及其应用。所述秸秆源烟水的制备包括以下步骤：(1)以农作物秸秆为原料，在缺氧条件下以低于5℃/min的升温速率升温至200

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆源烟水制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及烟水热解制备
，具体涉及一种秸秆源烟水制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。我国年产秸秆约8亿吨，秸秆综合利用率达到86％，但每年仍有1亿多吨秸秆被废弃，造成严重的资源浪费。
[0003]烟水是由植物燃烧/热解产生的烟溶于水中制备而成。烟水成分复杂，含有5000余种化合物，其中，Karrikins(简称KARs)和氰醇可有效促进种子萌发，而三甲基丁烯内酯(trimethylbutenolide，简称TMB)可抑制种子萌发。KARs由纤维素和半纤维素燃烧/热解产生，而木质素燃烧/热解可产生种子萌发抑制物质。由于植物原料及制备方法不同，不同来源烟水的效果经常不同，限制了烟水的应用。
[0004]纤维素、半纤维素和木质素的三种成分的热解参数不同。胡亿明(2013)研究认为，半纤维素的热稳定性最差，在约220℃开始热解；纤维素热解温度范围较窄，在300
‑
375℃分解，而升温速率低于2℃/min可使纤维素热解主要热解区间下移至230
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280℃；木质素结构最复杂，热解温度较宽，在250
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500℃分解，在310
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420℃分解较快。Kilzer(1965)提出纤维素热解存在两条竞争性途径，低加热速率可使纤维素在200
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280℃范围内热解，随着升温速率的增大，热解向高温区推移。可以利用热分解参数的差异，通过准确控温热解的方法生产高质量烟水。
[0005]杂草对农业生产危害巨大，每年造成全球作物减产约10％。以除草剂为核心的化学防治是当今杂草治理的主要手段，但其给环境带来了严重危害。杂草防除困难与土壤种子库的复杂性有关，土壤中长期积累了种类繁多、数量庞大的种子，且种子休眠程度不同，导致出苗分散，不利于防治(强胜，2010)。农田杂草种子库是一个动态系统，同时存在输入和输出，输入主要靠成熟杂草结实，而输出主要通过种子萌发和死亡。当输入量大于输出量时，种子库就增大，杂草危害增加，反之，种子库缩小，危害降低。在输入稳定的情况下，采取措施促进土壤种子库中种子的萌发，减少土壤种子库中杂草活种子数量，可降低除草成本，减少环境污染，具有重要经济社会价值。
[0006]种子处理技术在农业生产中应用广泛。种子处理可改善种子品质，提高播种质量，防控种传或土传病害，促使种子迅速发芽并且出苗整齐健壮，减少种子以及农药、化肥的用量(张静等，2012)。种子处理技术主要有化学法、物理法、生物法等。化学处理是目前常用的种子处理方法，主要指用杀虫剂、杀菌剂和植物生长调节剂等处理种子(张静等，2012)。李志飞等(2014)研究发现，GA3和水杨酸处理均能提高北柴胡种子的种子活力，促进种子的萌发，提高出苗率，提高根系活力，保证了较高的幼苗存活率。何丽等(2018)研究发现，用不同浓度GA3处理番茄种子，可以提高幼苗的株高、茎粗和地上部分鲜重，促进幼苗生长。
[0007]由于烟水中促进种子萌发的物质是由纤维素、半纤维素燃烧/热解生成，木质素燃
烧/热解会产生抑制物质，而农作物秸秆中均含有纤维素、半纤维素和木质素三种成分，因此，目前通过燃烧秸秆生产的烟水效果不好且不稳定，限制了秸秆源烟水在农业领域中的应用。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种秸秆源烟水及其制备方法与应用。本专利技术采用双低热解法(低升温速率+低热解温度)制备秸秆源烟水，增加了秸秆中纤维素和半纤维素的热解，减少了木质素的热解，从而制备得到效果好且效果稳定的高质量烟水。本专利技术的秸秆源烟水具有显著促进种子休眠释放与萌发和促进作物对氮磷元素吸收的作用；可以用于通过“耗竭”土壤种子库的策略防治农田杂草；还可以用于蔬菜、中草药等育苗及小麦、玉米等大田作物生产中的种子处理。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术的第一方面，提供一种秸秆源烟水的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)以农作物秸秆为原料，在缺氧条件下升温至设定温度200
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220℃，持续热解1.5
‑
2.5h；
[0012](2)将热解过程中产生的烟气通过淋洗溶于水中，即制备得到秸秆源烟水。
[0013]优选的，步骤(1)中，升温速率低于5℃/min；更优选的，升温速率为2
‑
4℃/min。
[0014]优选的，步骤(1)中，持续热解的时间为2h。
[0015]优选的，步骤(1)中的农作物秸秆与步骤(2)中水的质量比为1:1。
[0016]本专利技术的第二方面，提供上述方法制备的秸秆源烟水。
[0017]本专利技术的第三方面，提供上述秸秆源烟水在如下(1)
‑
(4)至少一项中的应用：
[0018](1)打破种子休眠；
[0019](2)促进种子萌发；
[0020](3)促进植物生长；
[0021](4)提高植物对氮、磷元素的吸收。
[0022]本专利技术的第四方面，提供上述秸秆源烟水在杂草防治中的应用。
[0023]上述应用中，所述秸秆源烟水通过促进土壤种子库中杂草种子的萌发、减少土壤种子库中杂草活种子的数量实现杂草的防治。
[0024]本专利技术的第五方面，提供一种防治田间杂草的方法，包括以下步骤：
[0025]将上述秸秆源烟水稀释2000
‑
3000倍后，通过灌溉均匀施入待处理的农田中，促进杂草种子萌发，并在杂草结实前完成除草。
[0026]本专利技术的第六方面，提供一种作物种子处理方法，包括以下步骤：
[0027]将上述秸秆源烟水稀释500
‑
1000倍后，作为引发溶液对作物种子引发处理10
‑
12h，秸秆源烟水与作物种子的重量比为1:6
‑
1:7。
[0028]采用上述种子处理方法，能够有效打破作物种子休眠，促进种子萌发。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030](1)本专利技术根据纤维素、半纤维素和木质素热解特性的差异，专利技术了通过双低热解法(低升温速率+低温热解)制备秸秆源烟水，增加秸秆中纤维素和半纤维素的热解，减少木质素的热解，从而制备效果好且效果稳定的高质量烟水。
[0031](2)以本专利技术制备的秸秆源烟水稀释500～1000倍作为种子吸胀溶液或种子引发剂，可打破种子休眠，显著促进种子萌发和幼苗生长，并能显著提高作物植株对氮、磷元素的吸收，增加全株生物量和产量。
[0032](3)以本专利技术制备的秸秆源烟水稀释2000
‑
3000倍均匀施于土壤中，能够促进土壤种子库中种子的萌发，减少土壤种子库中杂草活种子数量，实现了通过“耗竭”土壤种子库的策略来防治农田杂草，可降低除草成本，减少环境污染，具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种秸秆源烟水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以农作物秸秆为原料，在缺氧条件下升温至设定温度200
‑
220℃，持续热解1.5
‑
2.5h；(2)将热解过程中产生的烟气通过淋洗溶于水中，即制备得到秸秆源烟水。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，升温速率低于5℃/min；优选的，升温速率为2
‑
4℃/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，持续热解的时间为2h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的农作物秸秆与步骤(2)中水的质量比为1:1。5.由权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法制备的秸秆源烟水。6.权利要求5所述的秸秆源烟水在如下(1)
‑
(4)至少一项中的应用...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，张文豪，许佳成，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：