本发明专利技术属于土壤改良与修复技术领域，涉及一种改性生物质碳/腐殖质/化肥调理红壤的协同施用方法，本发明专利技术首先提供一种壳聚糖改性生物质碳，通过对生物质碳源进行热解气化、碱改性和壳聚糖改性，制备得到该壳聚糖改性生物质碳。改性后，其具有提升氮素含量、稳定重金属、调节土壤团聚体等作用。进一步地，本发明专利技术针对红壤中重金属背景值高、氮磷元素比例失调、土壤肥力不足等问题，基于壳聚糖改性生物质碳，构建改性生物质碳、腐殖质和化肥三者协同施用方法，实现稳定重金属、调节氮磷比、增加土壤肥力、提升农作物产量的目的。提升农作物产量的目的。提升农作物产量的目的。
【技术实现步骤摘要】
改性生物质碳/腐殖质/化肥调理红壤的协同施用方法
[0001]本专利技术涉及土壤改良与修复
，具体涉及一种改性生物质碳/腐殖质/化肥调理红壤的协同施用方法。
技术介绍
[0002]我国江西、湖南、湖北等省份土壤以红壤为主，存在酸化严重(pH<6)、重金属含量高、土壤有机质含量低(<20g/kg)、氮磷等营养元素流失严重等问题，已成为限制我国农业高效生产和可持续发展的重要因素之一。因此，对红壤进行调理具有重要的现实意义。
[0003]添加土壤调理剂被认为是一种有效提升土壤质量的技术方法。土壤调理剂是指具有改善土壤物理、化学和生物特性的一类化合物，主要包括石灰类、矿物和工业副产品、有机物料等。研究表明，土壤调理剂具有调节土壤pH、减少化肥用量，稳定土壤重金属、增强土壤生物活性、提高养分有效性、优化微生物种群结构等功能。生物质碳因其比表面积大、表面官能团丰富、来源广、成本低等优势，被广泛用于酸性土壤、盐碱地、重金属和有机物污染土壤的改良。生物质碳在控氮、重金属稳定等方面具有明显优势，但无法快速提升土壤有机质含量。
[0004]本领域技术人员希望进一步改善生物质碳的性质，并研发新的土壤调理剂，以达到同时改善氮、磷含量、稳定重金属、提高有机质含量的技术效果。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种改性生物质碳/腐殖质/化肥调理红壤的协同施用方法，通过该方法能够在红壤改良过程中稳定重金属、控氮、释磷、提升红壤肥力、降低化肥施用量。
[0006]为此，第一方面，本专利技术提供一种壳聚糖改性生物质碳，所述壳聚糖改性生物质碳的制备方法包括：
[0007]S1：提供生物质碳源，在惰性气氛或氮气气氛条件下进行热解气化，制备得到生物质碳；
[0008]S2：用碱溶液浸泡所述生物质碳，烘干后制备得到碱改性生物质碳；
[0009]S3：向乙酸溶液中加入壳聚糖、所述碱改性生物质碳和戊二醇，进行交联反应，然后调节pH为9.5～10.5后静置，制备得到反应物，将所述反应物用乙酸和水润洗后进行烘干，即制备得到壳聚糖改性生物质碳。
[0010]进一步，步骤S1中，所述生物质碳源的制备方法包括：按重量份数将30～45份玉米秸秆、15～30份稻壳、20～30份牛粪、15～45份发酵废渣和10～15份沼渣混合均匀，即为生物质碳的原料；将所述生物质碳的原料用水浸泡1～3h，然后依次经过滤、烘干，即制备得到所述生物质碳源。
[0011]进一步，所述过滤采用0.22μm滤纸进行过滤。
[0012]进一步，所述烘干的温度为55～65℃，例如55℃、60℃、65℃等。
[0013]在某实施方式中，所述生物质碳的原料按重量份数计包括：30份玉米秸秆、20份稻壳、25份牛粪、30份发酵废渣和15份沼渣。
[0014]进一步，步骤S1中，所述热解气化的温度为400～900℃，例如400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃等；升温速率为1～5℃/min，例如1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min。
[0015]进一步，步骤S1中，所述热解气化的时间为1～5h，例如1h、2h、3h、4h、5h等。
[0016]进一步，步骤S2中，所述碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化剂溶液中的一种或两种的组合。
[0017]进一步，所述碱溶液的浓度为0.5～2.5M，例如0.5M、1M、1.5M、2M、2.5M等。
[0018]进一步，步骤S2中，所述浸泡的过程中还包括以下处理：搅拌。
[0019]进一步，步骤S2中，所述浸泡的时间为1～3h，例如1h、2h、3h等。
[0020]进一步，步骤S2中，所述烘干的温度为55～65℃，例如55℃、60℃、65℃等。
[0021]进一步，步骤S3中，所述乙酸溶液的浓度为1％～4％，例如1％、2％、3％、4％等。
[0022]进一步，步骤S3中，所述壳聚糖、碱改性生物质碳和戊二醇的质量之比为1～2:4～6:2～3；优选为1:5:3。
[0023]进一步，所述壳聚糖、碱改性生物质碳和戊二醇的质量之和与所述乙酸溶液的体积之比为15g/100mL～20g/100mL。
[0024]进一步，步骤S3中，所述交联的时间为0.5～1.5h，例如0.5h、1h、1.5h等。
[0025]进一步，步骤S3中，所述静置的时间为20～30h，例如20h、24h、28h、30h等。
[0026]进一步，步骤S3中，所述烘干的温度为75～85℃，例如75℃、80℃、85℃等。
[0027]本专利技术的第二方面，提供一种复合土壤调理剂，其包括本专利技术所述的壳聚糖改性生物质碳、腐殖质和氮磷钾三元复合肥。
[0028]进一步，所述腐殖质为生活垃圾堆肥产物。
[0029]进一步，所述壳聚糖改性生物质碳和所述腐殖质的重量比为1～5:5～9；优选为3:7。
[0030]进一步，所述壳聚糖改性生物质碳和所述腐殖质的质量之和与所述氮磷钾三元复合肥的质量之比为1～9:1～9；优选为4:6。
[0031]本专利技术的第三方面，提供一种土壤调理方法，其包括向待调理土壤施用本专利技术第二方面所述的复合土壤调理剂。
[0032]进一步，所述复合土壤调理剂的用量为所述待调理土壤的0.5～5.0wt％；例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、4％等。
[0033]进一步，所述复合土壤调理剂的施用深度为待调理土壤表层0～10cm。
[0034]本专利技术首先对传统生物质碳进行了改性，从而强化了其控氮和稳定重金属的功能。在此基础上，本专利技术引入腐殖质和化肥，弥补生物质碳在有机质调节方面不足。通过三者联合施用，有效提升了在红壤改良过程中稳定重金属、控氮、释磷、提升红壤肥力、降低化肥施用量等效果，具有良好的市场应用潜力。
[0035]本专利技术的基本原理：复合土壤调理剂由改性生物质碳、腐殖质、氮磷钾三元复合肥三部分组成。其中，壳聚糖改性生物质碳由于表面具有丰富的挂能团和孔道结构，对土壤中重金属和氮素具有优异的吸附络合效果，同时改善土壤团聚体颗粒，优化微生物生存微环
境；腐殖质广泛分布与土壤中，具有高分子网状结构，具有活化磷肥、络合重金属、提升土壤有机质含量的效果；氮磷钾三元复合肥具有提升土壤有效氮、速效磷、肥力的作用。针对红壤污染特征，将改性生物质碳、腐殖质、化肥三者有机结合，调节三者比例，优化施用方法，降低化肥施用量，实现对重金属污染红壤的修复以及红壤质量的提升。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下进步：
[0037](1)本专利技术提供了壳聚糖改性生物质碳，通过改性，壳聚糖改性生物质碳形成丰富孔道结构，表面出现壳聚糖颗粒，表面官能团种类增加，进一步提升了其对氮素、重金属等物质的稳定能力。而且本专利技术所用的生物质碳和壳聚糖改性材料来源广泛，制备方法简单、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖改性生物质碳，其特征在于，所述壳聚糖改性生物质碳的制备方法包括：S1：提供生物质碳源，在惰性气氛或氮气气氛条件下进行热解气化，制备得到生物质碳；S2：用碱溶液浸泡所述生物质碳，烘干后制备得到碱改性生物质碳；S3：向乙酸溶液中加入壳聚糖、所述碱改性生物质碳和戊二醇，进行交联反应，然后调节pH为9.5～10.5后静置，制备得到反应物，将所述反应物用乙酸和水润洗后进行烘干，即制备得到壳聚糖改性生物质碳。2.如权利要求1所述的壳聚糖改性生物质碳，其特征在于，步骤S1中，所述生物质碳源的制备方法包括：按重量份数将30～45份玉米秸秆、15～30份稻壳、20～30份牛粪、15～45份发酵废渣和10～15份沼渣混合均匀，即为生物质碳源的原料；将所述生物质碳源的原料用水浸泡1～3h，然后依次经过滤、烘干，即制备得到所述生物质碳源。3.如权利要求2所述的壳聚糖改性生物质碳，其特征在于，所述过滤采用0.22μm滤纸进行过滤；优选地，所述烘干的温度为55～65℃。4.如权利要求1所述的壳聚糖改性生物质碳，其特征在于，步骤S1中，所述热解气化的温度为400～900℃；升温速率为1～5℃/min；优选地，步骤S1中，所述热解气化的时间为1～5h。5.如权利要求1所述的壳聚糖改性生物质碳，其特征在于，步骤S2中，所述碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化剂溶液中的一种或两种的组合；优选地，所述碱溶液的浓度为0.5～2.5M；优选地，步骤S2中，所述浸泡的...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔骏，刘萌，席北斗，林爱军，郑明霞，何小松，谭笑，任萌，油畅，柳榭阳，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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