一种生物质炭‑脱硫石膏土壤改良剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于盐碱地土壤改良领域，具体涉及一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂及其制备方法与应用。

背景技术：

土地盐碱化是一个世界性的难题，全球盐碱地面积约为9.5×10⁹hm²，中国约有3.7×10⁷hm²，占可耕地面积约5％，主要分布在沿海和内陆地区，严重制约本地区的农牧业生产和社会经济发展。

目前盐碱地土壤改良措施多种多样，其中脱硫石膏改良盐碱化土壤的化学措施，得到广泛的关注和研究。

专利CN103069944A中公开了一种重度苏打盐碱土快速改良方法。但脱硫石膏由于吸湿性比较强，导致其易结块、抛洒不均匀、施用较困难、与土壤混合不均匀。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂及其制备方法与应用，具体技术方案如下：

一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂，其生物质炭与脱硫石膏的质量比为(15～50):100，生物质炭粉的颗粒直径小于1mm。

一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂的制备方法，具体包括如下步骤：

1)将生物质原料粉碎成粉末；

2)将步骤1)中的生物质原料粉末置于耐高温的密闭容器中，在300～700℃、缺氧条件下进行碳化处理1～3h；

3)将步骤2)中碳化处理后的粉末冷却至室温后，粉碎，制得生物质炭粉；

4)步骤3)中生物质炭粉与脱硫石膏混合均匀，即制得生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂。

3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中生物质原料为小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、花生壳、果树剪枝、灌木枝条中的一种及以上。

步骤3)中生物质炭粉的颗粒直径小于1mm。

步骤4)中生物质炭与脱硫石膏的质量比为(15～50):100。

所述的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂在盐碱地改良方面的应用。

在盐碱地改良时，生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂的施用量为15～45t/hm²。

本发明的有益效果为：本发明通过向脱硫石膏中掺入生物质炭，制备生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂，该土壤改良剂解决了单独使用脱硫石膏时易结块、抛撒不均、效率低的问题，同时能够降低土壤pH和碱化度、改善土壤物理化学性状、加快盐渍化土壤盐分的淋洗、提高土壤肥力。本发明原料来源广泛、技术简单、成本低。

附图说明

图1为实施例1制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂。

图2为实施例2制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂。

图3为实施例3制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂。

具体实施方式

本发明提出了一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂及其制备方法与应用，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将小麦秸秆粉碎成0.5mm大小的颗粒；

(2)将步骤(1)中小麦秸秆颗粒置于马弗炉内，300℃碳化处理2h；

(3)将步骤(2)中碳化处理后的小麦秸秆颗粒冷却至室温，粉碎成直径小于0.25mm的粉末，比重为0.5～0.8g/cm³，得到生物质炭；

(4)将生物质炭掺入脱硫石膏中，两者的质量比为1:3，混合均匀，即制得生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂，记为BG1。制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂如图1。

实施例2

一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将果树剪枝粉碎成0.5mm大小的粉末；

(2)将步骤(1)中果树剪枝粉末置于马弗炉内，300℃碳化处理3h；

(3)将步骤(2)中碳化处理后的果树剪枝粉末冷却至室温，粉碎成直径小于0.25mm的颗粒，比重为1.0～1.2g/cm³，得到生物质炭；

(4)将生物质炭掺入脱硫石膏中，两者的质量比为1:5，混合均匀，即制得生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂，记为BG2。制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂如图2。

实施例3

一种生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将玉米秸秆粉碎成1mm大小的粉末；

(2)将步骤(1)中玉米秸秆粉末置于马弗炉内，700℃碳化处理1h；

(3)将步骤(2)中碳化处理后的玉米秸秆粉末冷却至室温，粉碎成直径小于0.5mm的颗粒，得到生物质炭；

(4)将生物质炭掺入脱硫石膏中，两者的质量比为1:2，混合均匀，即制得生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂。制备的生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂如图3。

实施例4

称取粒径<1mm、<0.5mm和<0.25mm的生物质炭，分别按照一定质量比与脱硫石膏混合均匀。称取一定量混合物，分别按照4g/kg、8g/kg、12g/kg的比例与盐渍化土壤混合均匀，再装填土柱约10cm，每次装填2cm，适度压实。底部先用石英砂(粒径2mm)堆制作成漏斗状，上下各加入双层纱布，一来避免石英砂漏出，二来减少石英砂与土壤界面张力。顶部同样处理，石英砂厚度约1cm厚。用医用吊瓶，按照120滴/min的速度向土柱滴加去离子水，淋出液承接于量筒内，记录淋出液首次出现时间。每10mL测定一次淋出液的电导率，直至电导率3次测定值的平均值相对偏差<5％，淋出液电导率用5:1的水土比浸提后用电导率仪(雷磁DDS-307A)测定。试验结果如表1。从表1可知生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂对盐渍化土壤盐分淋洗有明显的影响。

表1 加入不同量生物质炭与脱硫石膏土壤改良剂后土柱淋出液出流时间、EC值降低速率和EC值降低至最小值所用的淋洗液体积

实施例5

称取3kg土样(氯化钠和硫酸钠盐渍化土壤)12份，分为3组平行试验，每组的4份土样分别加入BG1 4g/kg、BG2 4g/kg、脱硫石膏(G)8g/kg和不施用任何物料(CK)，混合均匀后，装入塑料盆(宽口直径为20cm、窄口直径为15cm，高10cm)。加入自来水至约田间持水量，过夜后播种，每盘播种燕麦(Avena sativa L.)30粒，播种后盖土约2cm。出苗后留长势基本一致的幼苗20株。将盆钵放在温室中，定期浇水，约50天后，采集土壤样品，风干过筛，测定pH，EC，8大离子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-)，钠饱和度，有机质，全氮，速效磷，速效钾。

pH和EC用5:1的水土比浸提，分别用UB-7精密pH计和雷磁DDS-307A电导率仪测定(鲍士旦，2000)。

土壤8大离子：称取小于1mm风干土样40.00g于500mL三角瓶中，加入200mL无CO₂蒸馏水(水土比5:1)，充分振荡3min，滤液中的K⁺、Na⁺用火焰光度法测定，Ca²⁺、Mg²⁺用EDTA滴定法测定，SO₄^2-用EDTA间接络合滴定法测定，Cl^-用硝酸银滴定法测定，HCO₃^-、CO₃^2-用双指示剂-中和滴定法测定。

钠饱和度采用NH₄OAc-NH₄OH火焰光度法测定；速效P采用NaHCO₃浸提，钼锑抗比色法测定；速效K采用NH₄OAC浸提，火焰光度法测；有机碳采用重铬酸钾外加热容量法测定；全氮采用凯式定氮法测定。

表2为施用不同生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂并种植燕麦后土壤pH、EC值、碱化度和盐分离子含量

从表2可知，施用脱硫石膏与生物质炭土壤改良剂(BG1，BG2)，提高了土壤EC、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-含量，降低了pH、碱化度和HCO₃^-含量。

表2 施用不同生物质炭-脱硫石膏混合物并种植燕麦后土壤pH、EC值、碱化度和盐分离子含量

*:同一列不同字母表示处理之间的显著性差异(P<0.05)。

表3为施用不同生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂并种植燕麦后土壤养分含量。从表3可知，施用脱硫石膏与生物质炭土壤改良剂(BG1，BG2)，提高了盐渍化土壤肥力。

表3 施用不同生物质炭-脱硫石膏土壤改良剂并种植燕麦后土壤养分含量

*:同一列不同字母表示处理之间的显著性差异(P<0.05)。