利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法技术

本发明专利技术涉及利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法，步骤如下：1)将水稻秸秆在350-450℃热解炭化成水稻秸秆生物质炭，粉碎至50-80目；2)水稻播种前1-2周翻耕土壤，翻耕深度为10-25cm，施加硫酸钾复合肥25kg/亩，硫酸钾复合肥中N:P2O5:K2O=15:15:15，然后将水稻秸秆生物质炭施于土壤表层，翻耕使生物质炭和土壤充分混匀，施用量按重量份计：土壤1份，秸秆生物质炭0.4-1.5份。该方法成本低廉，无二次污染，可以改良土壤理化性质，提高土壤肥力，增加田地生产力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改良水稻田土壤的方法，尤其是利用水稻秸秆炭化得到的生物质炭改良水稻田土壤的方法。
技术介绍
我国土地资源总量丰富，耕地面积约18亿亩，但中低产田占77. 5%(亩产150千克为一个台阶)，严重影响土地生产力。以浙江省为例，作为主要的蔬菜和粮食生产区，浙江省水稻田面积一百多万公顷，而目前已开发的水稻田中低产水稻田占很大比例。这些稻田土壤有机质含量低，土壤酸化严重，养分持留能力差，生产力低下，严重影响水稻标准化作业，并成为限制水稻产量提高的重要因素之一。为了改良中低产地土壤，国家大力推广秸秆直接还田技术。通过秸秆直接还田可以在一定程度上提高土壤有机质含量，改善土壤结构，达到保水保肥目的。然而，秸秆直接还田存在光合有机碳降解矿化迅速，土壤有机质含量提升有限，碳氮比失调，土壤生产力改善不明显以及温室气体甲烷排放量猛增等一系列问题。水稻秸秆生物质炭是一类由水稻秸秆生物质在300°C -700°C低温条件下热解炭化形成的一类高度芳香化难熔性固态物质。研究表明生物质炭能够调节土壤PH，提高土壤的盐基饱和度，增强土壤保水性能，提高土壤孔隙度和通气性，促进土壤团聚体的形成，从而改善土壤物理化学性质。另一方面，生物质炭孔隙结构发达，具有巨大的比表面积、大量的表面负电荷以及很高的电荷密度，对土壤中以可交换态形式存在的养分物质具有较强的吸附能力，可以有效防止土壤养分淋滤流失，达到保肥效果。此外，生物质炭含有丰富的矿物元素，可有效改善稻田土壤矿物营养。最近的研究还表明，生物质炭人为施入可显著降低稻田土壤CH4和NOx等温室气体的排放量。因此，水稻秸秆生物质炭可以作为一种中低产稻田土壤改良剂。通过提供和贮存营养元素以及改善土壤的理化性质来实现中低产稻田地力提升，促进水稻生长，提高水稻产量，同时达到碳储存和碳减排的目标，具有广阔的应用前景。然而，水稻生物质秸秆低温炭还田改良中低产地技术研究尚处于起步阶段，应用水稻秸秆生物质低温热解制备的生物质炭在我国水稻中低产地改良中的应用尚未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以实现提升水稻田土壤肥力，提高水稻产量。本专利技术的，其步骤如下1)将水稻秸秆在350-450°C热解炭化成水稻秸秆生物质炭，粉碎至50-80目；2)水稻播种前1-2周翻耕土壤，翻耕深度为10-25cm，施加硫酸钾复合肥25kg/亩，硫酸钾复合肥中N: P205 K2O = 15: 15: 15，然后将水稻秸秆生物质炭施于土壤表层，翻耕使生物质炭和土壤充分混勻，施用量按重量份计土壤1份，秸秆生物质炭0. 4-1. 5份。上述的将水稻秸秆在350-450°C热解炭化成水稻秸秆生物质炭，可采用中国专利 CN101984017A《用于还田的生物质炭制取及燃气余热回收利用装置》公开的装置。该装置可以连续出炭，同时也无需外加能源，在加工过程中，不需添加任何助燃剂，靠消耗部分秸秆热能就能炭化。本专利技术中，对于低产田优选水稻秸秆生物质炭施用量为按重量份计，土壤1份， 秸秆生物质炭0. 8-1. 5份。本专利技术中，对于中产田优选水稻秸秆生物质炭施用量为按重量份计，土壤1份， 秸秆生物质炭0. 4-0. 8份。中低产田划分标准根据0834/1109-1995，产量限定值4.0-5.5为中产田1级；产量限定值5. 6-7. 0为中产田2级；产量限定值7. 1-8. 5为低产田1级；产量限定值8. 6-10 为低产田2级；产量限定值> 10为低产田3级。与现有的秸秆直接还田技术相比，水稻秸秆生物质炭化还田技术有如下显著优占.^ \\\ ·(1)改善土壤理化性质水稻秸秆生物质炭可以改良土壤理化性质，研究表明秸秆炭颗粒可以降低土壤密度， 增进土壤养分离子的吸附和保持，改善土壤通透性，提高土壤中的营养元素，促进作物生长，提高产量。350-450°C温度下烧制的水稻秸秆生物质炭孔隙丰富，比表面积大，吸附能力强，能有效减少有效养分的流失，提高土壤肥力，增加田地生产力。(2)水稻增产明显在养分含量相同的情况下，经炭化还田改造的稻田与施用一般复合肥的稻田相比，产量有明显增加，增产范围可达10-15%。(3)实现固碳减排350-450°C温度下烧制的水稻秸秆生物质炭，相比于普通炭来说，性质更加稳定，可以将二氧化碳以稳定态碳的形式储存在土壤中，实现碳沉降，减少碳排放。(4)将水稻秸秆生物质资源炭化还田，成本低廉，无二次污染，克服了秸秆直接还田存在的光合有机碳矿化迅速，土壤有机质增加有限，碳氮比失调，土壤肥力提升不明显， 温室气体排放急剧增加等缺陷。具体实施方式实施例1 本实施例试验田为低产田1级，试验选用水稻品种为杂交梗稻秀优5号，种植面积约2 亩，具体操作包括以下步骤1)将水稻秸秆在350-450°C热解炭化成水稻秸秆生物质炭，用粉碎机粉碎至70目；2)水稻播种前2周翻耕土壤，翻耕深度为15cm，施加硫酸钾复合肥25kg/亩，硫酸钾复合肥中N: P2O5: K2O = 15: 15: 15，然后将水稻秸秆生物质炭施于土壤表层，再次翻耕使生物质炭和土壤充分混勻，施用量按重量份计土壤1份，秸秆生物质炭1份。在上述改良的稻田种植水稻，水稻移栽10天后施加追肥。稻田水分采用常规管理方式。在水田土壤中，通过本专利技术的实施，相比不添加水稻秸秆生物质炭的对照稻田，添加秸秆炭的土壤PH从6. 2-6. 5提升至6. 9-7. 2，土壤容重、电导率和CEC等均有改善，地上部分生物量相比对照土壤增加24. 0%，水稻产量比对照增加14. 4%，增产效果显著，达到中低产田改良目的。第二年在同一试验田再次进行水稻种植，在不进一步添加水稻秸秆生物质炭的情况下，相比不添加水稻秸秆生物质炭的常规施肥对照稻田，添加水稻秸秆生物质炭的稻田水稻仍可增产13. 8%，表明水稻秸秆生物质炭人为输入稻田能达到持续改良中低产水稻田的目的。实施例2:本实施例试验田为中产田2级，试验选用水稻品种为杂交梗稻秀优5号，种植面积约2 亩，具体操作包括以下步骤1)将水稻秸秆在350-450°C热解炭化成水稻秸秆生物质炭，用粉碎机粉碎至80目；2)水稻播种前2周翻耕土壤，翻耕深度为15cm，施加硫酸钾复合肥25kg/亩，硫酸钾复合肥中N: P2O5: K2O = 15: 15: 15，然后将水稻秸秆生物质炭施于土壤表层，再次翻耕使生物质炭和土壤充分混勻，施用量按重量份计土壤1份，秸秆生物质炭0. 5份。施用生物质炭后栽植水稻，水稻移栽10天后按照不同处理施加追肥。在水田土壤中，通过本专利技术的实施，相比不添加秸秆生物质炭的对照稻田，添加秸秆炭的土壤PH从5. 9-6. 3提升至6. 7-7. 2，水稻长势明显优于空白处理，水稻增产效果显著，水稻产量比对照增加13. 5%。通过实施例1和例2，可以得出采用本专利技术方法，添加水稻秸秆生物质炭可使中低产水稻田土壤理化性质得到改善(表1):酸性土壤调节至中性，微生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(SOC)等土壤性质均有不同程度的改善。此外，生物质炭对养分截留有一定效果(表 2)，水稻产量有较大提高。实施例充分表明本专利技术方法科学有效、切实可行，对中低产水稻田改良工程具有重要意义。表1 实施例土壤pH、微生物量碳及可溶性有机碳变化情况表2 实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟祥，周旻旻，冯琪波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：