一种稻田甲烷排放抑制剂及减少稻田甲烷排放方法技术

本发明专利技术提供一种稻田甲烷排放抑制剂及减少稻田甲烷排放方法，属于环境治理技术领域，稻田甲烷排放抑制剂包括甲烷抑制剂、土壤调理剂和微生物菌剂；各组分的质量比为：腐殖质10

【技术实现步骤摘要】
一种稻田甲烷排放抑制剂及减少稻田甲烷排放方法


[0001]本专利技术涉及环境治理
，具体而言，涉及一种稻田甲烷排放抑制剂及减少稻田甲烷排放方法。

技术介绍

[0002]近年来，全球气候变暖是人类最关注的环境问题之一，其中，温室气体含量的逐年上升是主要原因之一。甲烷是广泛存在于自然界中的一种碳氢化合物，是仅次于二氧化碳的温室气体，此外，还能作为微生物生长的底物。甲烷的主要来源有湿地系统（沼泽、沉积物、水田等）、反刍动物消化系统、垃圾填埋场、能源生产核利用过程中泄露、污水处理系统等。其中，湿地系统每年约排放164Tg甲烷，贡献了约三分之一的全球甲烷排放量，是最主要的甲烷排放源。
[0003]工业革命至今，大气中的甲烷浓度从722μg/L上升到1830μg/L，约占16%的人为全球温室气体年排放总量，对全球变暖的贡献率达到了30%，且大气中的甲烷浓度持续以约每年1.0% ~ 1.2%的速度增长。因此，甲烷减排对控制全球变暖有重要的意义。
[0004]我国是水稻生产大国，而稻田是重要的甲烷排放源。据估算，稻田甲烷排放总量约占人为排放甲烷总量的11%，这是由于水稻生产过程中淹水灌溉所形成的无氧环境，适宜产甲烷菌的生存。稻田甲烷排放包括土壤甲烷产生、氧化与传输3个过程，主要受水稻品种、土壤特性、气候条件、农艺措施等因素影响。因此，传统技术中，在保证水稻丰产前提下，选用低排水稻品种、应用减排稻作技术、施用甲烷减排产品（例如硝酸盐和硫酸盐）等技术是减少稻田甲烷排放的有效措施。然而，采用低排水稻品种、应用减排稻作技术容易导致水稻产量降低，而传统的甲烷减排产品在稻田中的甲烷减排效果较差，且硝酸盐和硫酸盐等甲烷减排产品容易被还原后形成氧化亚氮、氮气、硫化氢等气态物质被消耗，为了实现持续的甲烷减排作用，需要多次施用。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的问题是如何提供一种在稻田中甲烷减排效果较好的甲烷排放抑制剂，具有良好的持续性。
[0006]为解决上述问题中，本专利技术提供一种稻田甲烷排放抑制剂，包括甲烷抑制剂、土壤调理剂和微生物菌剂；其中，所述甲烷抑制剂包括腐殖质和替硝唑，所述土壤调理剂包括水合氧化铁、硝酸改性生物炭、石灰和过氧化钙，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、脱氮副球菌、乳酸菌和酵母菌；各组分的质量比为：所述腐殖质10
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15份、所述替硝唑0.05
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0.12份、所述水合氧化铁8
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12份、所述硝酸改性生物炭10
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15份、所述石灰5
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10份、所述过氧化钙10
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15份、所述枯草芽孢杆菌0.2
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0.5份、所述脱氮副球菌0.1
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0.3份、所述乳酸菌0.1
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0.3份和所述酵母菌0.2
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0.4份。
[0007]优选地，各组分的质量比为：所述腐殖质12份、所述替硝唑0.1份、所述水合氧化铁10份、所述硝酸改性生物炭13份、所述石灰8份、所述过氧化钙12份、所述枯草芽孢杆菌0.4份、所述脱氮副球菌0.2份、所述乳酸菌0.2份和所述酵母菌0.3份。
[0008]优选地，所述腐殖质的pH为7.7，所述腐殖质中腐殖酸的含量在35%以上。
[0009]优选地，所述水合氧化铁通过氯化铁经过溶解、陈化、冷冻干燥后制备得到，所述水合氧化铁的pH为7.0。
[0010]优选地，所述硝酸改性生物炭的制备方法包括：通过玉米秸秆在600℃下热解得到生物炭；然后将所述生物炭和浓硝酸按照质量体积比为1：10
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15的比例混合，搅拌反应1
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3h，得到所述硝酸改性生物炭。
[0011]优选地，所述腐殖质、所述水合氧化铁、所述硝酸改性生物炭、所述石灰和所述过氧化钙的粒径均小于2mm。
[0012]优选地，所述枯草芽孢杆菌、所述脱氮副球菌、所述乳酸菌和所述酵母菌的有效活菌数分别为500亿cfu/g、200亿cfu/g、100亿cfu/g和200亿cfu/g。
[0013]本专利技术通过甲烷抑制剂、土壤调理剂和微生物相互结合得到稻田甲烷排放抑制剂，其中甲烷抑制剂包括腐殖质和替硝唑，腐殖质能够抑制蛋白质酶、脂肪酶和纤维素酶的活性，从而导致消化水解效率降低，从而抑制甲烷的产生，替硝唑能够抑制产甲烷菌厌氧产甲烷的途径，土壤调理剂包括水合氧化铁、硝酸改性生物炭、石灰和过氧化钙，水合氧化铁能够作为电子受体，降低甲烷厌氧氧化过程中甲烷底物的浓度，经过硝酸改性后的生物炭含有丰富的含氧官能团，能够作为电子受体，与产甲烷菌争夺电子，抑制产甲烷菌的活性，而且硝酸改性活性炭含有较多孔隙，能够提升土壤的孔隙度和甲烷氧化菌的活性，石灰能够调节土壤酸碱度，并有助于降低土壤中甲烷产生菌的丰度，过氧化钙施入稻田后能够与水发生反应生成氧气，抑制甲烷产生菌的活性并增强甲烷氧化菌的活性，枯草芽孢杆菌能够降解稻田中的纤维素和木质素等，降解后的物质能够被水稻吸收利用，减少纤维素和木质素被产甲烷菌利用后产生甲烷，脱氮副球菌能够氧化氢气，减少氢气作为底物产生甲烷，乳酸菌为厌氧菌，酵母菌为兼性菌，两者均可在厌氧条件下将稻田中的有机物进行转化，其中，乳酸菌能够将有机物转换为乳酸，减少底物的同时，乳酸也能对产甲烷菌产生抑制作用，酵母菌在厌氧条件下发酵也能够抑制产甲烷菌的活性。本专利技术通过甲烷抑制剂、土壤调理剂和微生物菌剂的相互配合和相互促进，从多个维度对稻田甲烷产生进行抑制，且多个组分之间能够相互促进，产生协同作用，能够显著降低稻田中甲烷的排放，并实现了良好的可持续性，在保证水稻产量稳定的同时，抑制稻田甲烷的产生，实现水稻的低碳生产。
[0014]本专利技术还提供一种减少稻田甲烷排放方法，基于如上所述的稻田甲烷排放抑制剂实现，包括以下步骤：步骤S1、将腐殖质和替硝唑按照比例混合，得到第一混合物；步骤S2、将枯草芽孢杆菌、脱氮副球菌、乳酸菌和酵母菌加入复苏溶液中进行复苏，得到复苏菌液，然后向所述复苏菌液中加入硝酸改性活性炭孵育2
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8h，得到孵育溶液；步骤S3、将水合氧化铁、石灰和过氧化钙按照比例混合，得到第二混合物；步骤S4、将所述第一混合物、所述第二混合物和所述孵育溶液混合，得到甲烷排放抑制剂；步骤S5、在水稻秧苗移栽前，按照2800
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3100kg/hm2的添加比例将所述甲烷排放抑
制剂施入稻田中，然后进行水稻秧苗移栽。
[0015]优选地，所述步骤S2中，所述复苏溶液为添加了红糖和尿素的水溶液，所述复苏溶液中，所述红糖与所述复苏溶液的质量体积比为1.5
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2.5%，所述尿素与所述复苏溶液的质量体积比为0.5
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1.2%。
[0016]优选地，所述步骤S2中，将所述枯草芽孢杆菌、所述脱氮副球菌、所述乳酸菌和所述酵母菌加入所述复苏溶液中，其中，所述枯草芽孢杆菌、所述脱氮副球菌、所述乳酸菌和所述酵母菌的总量与所述复苏溶液的质量体积比为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稻田甲烷排放抑制剂，其特征在于，包括甲烷抑制剂、土壤调理剂和微生物菌剂；其中，所述甲烷抑制剂包括腐殖质和替硝唑，所述土壤调理剂包括水合氧化铁、硝酸改性生物炭、石灰和过氧化钙，所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、脱氮副球菌、乳酸菌和酵母菌；各组分的质量比为：所述腐殖质10
‑
15份、所述替硝唑0.05
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0.12份、所述水合氧化铁8
‑
12份、所述硝酸改性生物炭10
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15份、所述石灰5
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10份、所述过氧化钙10
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15份、所述枯草芽孢杆菌0.2
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0.5份、所述脱氮副球菌0.1
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0.3份、所述乳酸菌0.1
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0.3份和所述酵母菌0.2
‑
0.4份。2.根据权利要求1所述的稻田甲烷排放抑制剂，其特征在于，各组分的质量比为：所述腐殖质12份、所述替硝唑0.1份、所述水合氧化铁10份、所述硝酸改性生物炭13份、所述石灰8份、所述过氧化钙12份、所述枯草芽孢杆菌0.4份、所述脱氮副球菌0.2份、所述乳酸菌0.2份和所述酵母菌0.3份。3.根据权利要求1所述的稻田甲烷排放抑制剂，其特征在于，所述腐殖质的pH为7.7，所述腐殖质中腐殖酸的含量在35%以上。4.根据权利要求1所述的稻田甲烷排放抑制剂，其特征在于，所述水合氧化铁通过氯化铁经过溶解、陈化、冷冻干燥后制备得到，所述水合氧化铁的pH为7.0。5.根据权利要求1所述的稻田甲烷排放抑制剂，其特征在于，所述硝酸改性生物炭的制备方法包括：通过玉米秸秆在600℃下热解得到生物炭；然后将所述生物炭和浓硝酸按照质量体积比为1：10
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15的比例混合，搅拌反应1
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3h，得到所述硝酸改性生物炭。6.根据权利要求1
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5任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许永花，曲京博，刘天奇，丁欣洁，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：