一种炭沼协同改良酸性土壤的方法技术

本发明专利技术涉及一种土壤改良的方法，特别涉及一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，属于农业资源保护及农业废弃物资源循环利用技术领域。本发明专利技术的一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，该方法包括利用玉米秸秆制备生物质炭；利用养殖场厌氧发酵后产生的沼液；再根据玉米各生育期的营养需求，将生物质炭和沼液联用，达到协同改良酸性土壤。玉米秸秆生物质炭和沼液两者大多呈弱碱性这一特性，联合施用对酸性土壤进行调理，酸性土壤改良效果十分明显，发挥了炭沼协同土壤酸性改良的优势。本发明专利技术利用养殖固废和玉米秸秆，制备生物质炭或产生沼液，变废为宝。

A method of improving acid soil by carbon biogas

【技术实现步骤摘要】
一种炭沼协同改良酸性土壤的方法
本专利技术涉及一种土壤改良的方法，特别涉及一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，属于农业资源保护及农业废弃物资源循环利用

技术介绍
畜禽粪污厌氧发酵会产生大量沼液，不能直接排放至环境中，通过建设无害化处理设施进行达标处理又导致建设运行费用大大增加，因此存在严重的消纳问题，然而沼液中含有丰富的氮，磷，钾，氨基酸，丰富的微量元素，B族维生素，各种水解酶，有机酸和腐植酸等生物活性物质，是很好的有机肥料，促进作物生长，增强作物抗逆性，改善产品品质。沼液作为有机肥使用可实现资源的二次利用。沼液消纳难也直接限制了沼气工程的推广及长期高效稳定运行。沼液的施用既可有效处置污染物，又能将其中的有用营养成分循环利用于土壤—植物生态系统中，最大限度地实现资源化，可减少化肥、农药的施用量，提高土壤肥力。利用沼液弱碱性的特性，还可以用于酸性土壤改良。生物质炭是指由富含碳的生物质在无氧或缺氧条件下经过高温裂解生成的一种具有高度芳香化、富含碳素的多孔固体颗粒物质。它含有大量的碳和植物营养物质，具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，是一种多功能材料。它不仅可以改良土壤、增加肥力，吸附土壤或污水中的重金属及有机污染物，而且对碳氮具有较好的固定作用，施加于土壤中，可以减少CO2、N2O、CH4等温室气体的排放，减缓全球变暖。利用种养废弃生物质制备的生物质炭，通常呈弱碱性。据统计，我国年均化肥消耗量近6000万吨，已成为世界化肥生产和消费的第一大国。施用化肥虽然可以快速提高农作物产量，但长期施用化肥会造成土壤酸化板结、养分流失、环境污染等问题。以化肥为主的农业生产模式显然已不满足我国生态循环农业可持续发展的需要，开发绿色环保的新型肥料已成为生态农业增产增收的首要任务。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，该方法将玉米生物质炭和沼液复配联用，协同改良酸性土壤，提高酸性土壤pH值，降低土壤交换性H+和Al3+，增加土壤营养物质，达到酸性土壤酸碱度调理和肥力提升的目的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，该方法包括如下步骤：（1）玉米秸秆生物质炭的制备选用玉米秸秆为原料，在室温下自然风干，粉碎，密封放置在热解设备在无氧条件下加热到400-450℃，得到玉米秸秆生物质炭；（2）沼液的制备取产气沼气池内，厌氧消化完全的新鲜沼液或隔绝空气放置不超过1周的沼液；（3）炭沼复配施用进行玉米种植采集由第四纪红土母质发育多年耕作的酸性红壤作为供试用土，土壤经风干、研磨过筛后贮存并分析其理化性质；根据土壤理化性质和玉米氮素需求的安全控制限量，确定沼液施用量以及化肥添加量；根据土壤干重的0.5-2%添加玉米秸秆生物质炭并作为基肥施用，沼液依据玉米不同生育期需肥量配合化肥进行追施。本专利技术的一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，该方法包括利用玉米秸秆制备生物质炭；利用养殖场厌氧发酵后产生的沼液；再根据玉米各生育期的营养需求，将生物质炭和沼液联用，达到协同改良酸性土壤。本专利技术将玉米秸秆生物质炭和沼液两者营养物质互补施用，克服了长期单一施用生物质炭而造成作物营养不全面、氮素严重不足等问题，也克服了长期单一施用沼液而造成土壤盐碱化、养分流失、环境污染等问题。玉米秸秆生物质炭和沼液两者大多呈弱碱性这一特性，联合施用对酸性土壤进行调理，酸性土壤改良效果十分明显，发挥了炭沼协同土壤酸性改良的优势。本专利技术利用养殖固废和玉米秸秆，制备生物质炭或产生沼液，变废为宝。本专利技术制得的玉米秸秆生物质炭进入土壤，能提高土壤pH值，主要是因为生物质炭具有丰富的磷酸根与碳酸根阴离子、盐基阳离子、碳酸钙、金属（氢）氧化物等矿物成分可降低可交换性H+和Al3+含量。本专利技术的关键在于根据玉米在酸性土壤种植过程中，不同生长季节对养分的需求，选用玉米秸秆生物质炭和规模化沼气池产生的沼液为原料，提出生物质炭沼联合施用技术，探究炭沼联用对农作物增产效应，明确炭沼部分或者全部替代化肥施用方法，提出炭沼联合施用的最佳技术模式，达到酸性土壤酸碱度调理和肥力提升的目的。作为优选，步骤（1）中，粉碎后的玉米秸秆过1-3mm筛，过筛后的原料进行热解。作为优选，所述的化肥为过磷酸钙，过磷酸钙的施用量为50-60kg/亩。最佳施用量为57.8kg/亩。作为优选，步骤（3）中玉米种植的具体步骤是，施基肥：玉米秸秆生物质炭和化肥作为基肥一次性翻耕入土后，播种玉米；追肥：分别在玉米生长的苗期、拔节期和大喇叭口期施用沼液，施用量为沼液总施用量的50%±5%，30%±5%，20%±5%；沼液根据玉米对养分的需求安排在傍晚时施用，避免高温下或雨天施用，以免营养成分挥发或流失。作为优选，所述沼液平均含氮量在0.08%-0.1%时，沼液的总施用量为12-15t/亩。作为优选，所述玉米秸秆生物质炭用量为0.75-3.0t/亩。作为优选，所述玉米秸秆生物质炭施用量为2.0-2.5t/亩。最佳施用量为2.25t/亩。作为优选，步骤（3）中施基肥的具体步骤是，玉米秸秆生物质炭和化肥与土壤充分混合均匀后放入盆中，添加水将土壤含水量调节至土壤田间持水量的70%wt，进行玉米播种，并在装土的盆子中间留一个小孔，以便气体交换并减少水分损失。作为优选，沼液分别在玉米的苗期、拔节期和大喇叭口期以5：3：2的比例进行添加。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、与纯施用沼液相比，本专利技术利用的生物质炭和沼液联用协同改良酸性土壤的方法，克服了长期施用沼液而产生土壤盐碱化、养分流失、环境二次污染等问题；与纯施用生物质炭相比，本专利技术利用的生物质炭和沼液联用协同改良酸性土壤的方法，克服了长期施用生物质炭而产生作物营养不全面、氮素严重不足等问题；与施用化肥相比，本专利技术利用的生物质炭和沼液联用协同改良酸性土壤的方法，克服了长期施用化肥而造成土壤酸化板结、养分流失、环境污染等问题。2、本专利技术利用养殖固废和农作物秸秆，制备生物质炭，创新了以生物质炭为纽带的循环农业模式；同时，还促进了沼液的利用，为解决沼液的无害化消纳、保障沼气工程的正常运行，对促进我国养殖业发展和秸秆综合利用具有积极意义。3、本专利技术具有经济适用的优点，利于推广。本专利技术通过选用废弃种养废弃生物质制备的生物质炭，原料量多、操作简单、投资较少。规模化养殖场产生大量沼液，若进行处理，需要大量投入。若采用本专利技术技术，则是通过协同生物质炭，生态消纳转化为作物营养物质。4、本专利技术所述的玉米秸秆生物质炭和沼液，均偏碱性，两者复配联合施用是一种极佳酸性土壤调理措施，酸性土壤改良效果十分明显。发挥了炭沼协同红壤酸性改良的优势，是专用于酸性红壤改良，尤其适用于我国南方酸雨区酸化土壤改良，针对性强。5、本专利技术方法在提高酸性土壤pH的同时，还有效降低土壤交换性H+和Al3+，提高土壤肥力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：/n（1）玉米秸秆生物质炭的制备/n选用玉米秸秆为原料，在室温下自然风干，粉碎，密封放置于热解设备，在无氧条件下加热到400-450℃，得到玉米秸秆生物质炭；/n（2）沼液的制备/n取产气沼气池内，厌氧消化完全的新鲜沼液或隔绝空气放置不超过 1 周的沼液；/n（3）炭沼复配施用进行玉米种植/n采集由第四纪红土母质发育多年耕作的酸性红壤作为供试用土，土壤经风干、研磨过筛后贮存并分析其理化性质；根据土壤理化性质和玉米氮素需求的安全控制限量，确定沼液施用量以及化肥添加量；/n根据土壤干重的0.5-2%添加玉米秸秆生物质炭并作为基肥施用，沼液依据玉米不同生育期需肥量配合化肥进行追施。/n

【技术特征摘要】
1.一种炭沼协同改良酸性土壤的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
（1）玉米秸秆生物质炭的制备
选用玉米秸秆为原料，在室温下自然风干，粉碎，密封放置于热解设备，在无氧条件下加热到400-450℃，得到玉米秸秆生物质炭；
（2）沼液的制备
取产气沼气池内，厌氧消化完全的新鲜沼液或隔绝空气放置不超过1周的沼液；
（3）炭沼复配施用进行玉米种植
采集由第四纪红土母质发育多年耕作的酸性红壤作为供试用土，土壤经风干、研磨过筛后贮存并分析其理化性质；根据土壤理化性质和玉米氮素需求的安全控制限量，确定沼液施用量以及化肥添加量；
根据土壤干重的0.5-2%添加玉米秸秆生物质炭并作为基肥施用，沼液依据玉米不同生育期需肥量配合化肥进行追施。


2.根据权利要求1所述的炭沼协同改良酸性土壤的方法，其特征在于：步骤（1）中，粉碎后的玉米秸秆过1-3mm筛，过筛后的原料进行热解。


3.根据权利要求1所述的炭沼协同改良酸性土壤的方法，其特征在于：所述的化肥为过磷酸钙，过磷酸钙的施用量为50-60kg/亩。


4.根据权利要求1所述的炭沼协同改良酸性土壤的方法，其特征在于：步骤（3）中玉米种植的具体步骤是，
施基肥：玉米秸秆生物质炭和化肥作为基肥...

【专利技术属性】
技术研发人员：单胜道，柴彦君，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33