利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及低產(chǎn)田改良技術(shù)領(lǐng)域，具體利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)土壤的酸化程度非常嚴(yán)重，酸化趨勢(shì)正在加劇，且近年來(lái)酸化現(xiàn)象甚至出現(xiàn) 在我國(guó)南方部分稻田土壤中。黃泥田是我國(guó)南方紅黃壤地區(qū)的一種中低產(chǎn)水稻土，主要是 由各種巖石風(fēng)化物及第四紀(jì)紅土上的紅壤荒地或旱地開墾種植水稻后發(fā)育而成的，主要包 括紅泥田、黃泥田、黃泥沙田、灰黃泥田、烏黃泥田等土種（彭嘉桂，1986)。其土壤質(zhì)地粘 重、跡水點(diǎn)糊、干燥板結(jié)，俗稱"干時(shí)一把刀，濕時(shí)一團(tuán)糟"，主要分布于江西、湖南、浙江、福 建、湖北、江蘇等地。
[0003] 生物炭是生物質(zhì)如木材、農(nóng)作物廢棄物、植物組織或動(dòng)物骨骼等在缺氧 和相對(duì)溫度"較低"（〈700°C)條件下熱解而形成的產(chǎn)物，一般含有60 %以上的碳 [Demirbas,A. , 2004.Effectsoftemperatureandparticlesizeonbio-charyield frompyrolysisofagriculturalresidues.JournalofAnalyticalandApplied Pyrolysis72,243-248.]。生物炭的元素組成除了含有大量的碳和部分氫、氧之外， 還有一定含量的灰分（包括鉀、鈣、鎂、鈉、硅等）。生物炭因碳組分的高度芳香化而 具有生物化學(xué)和熱穩(wěn)定性[Braida,W.J.，Pignatello,J.J.，Lu,Y.，Ravikovitch,P. I.,Neimark,A.V. ,Xing,B. , 2003.Sorptionhysteresisofbenzeneincharcoal particles.EnvironmentalScience&Technology37, 409-417.]，施入土 壤中難以被礦 化，能夠長(zhǎng)期貯存于土壤中。生物炭的離子交換能力受熱解溫度的影響，在一定溫度范圍 內(nèi)，生物炭的比表面積最大，相應(yīng)的離子交換能力也達(dá)到最大。而生物炭特性的最主要 影響因素為生物質(zhì)原料和熱解的條件[Verheijen,F.，Jeffery,S.，Bastos,A.，vander Velde,M. ,Diafas,I. , 2010.Biocharapplicationtosoils.InstituteforEnvironment andSustainability,Luxembourg. ]〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種將豬糞制備成生物炭并用來(lái)改良酸化低產(chǎn) 黃泥田的方法。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的 方法，按照每畝配用1400?1600kg(較佳為1500kg)豬糞生物炭的用量比，向酸化低產(chǎn)黃 泥田中添加豬糞生物炭；從而實(shí)現(xiàn)改良土壤性狀，并促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻產(chǎn)量。
[0006] 作為本發(fā)明的利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法的改進(jìn)：豬糞生物炭是 由風(fēng)干的豬糞（水分含量< 12%，該％為重量％ )在500?550°C無(wú)氧條件下燒制L8? 2. 2小時(shí)（較佳為2小時(shí)）而成。備注說(shuō)明：升溫速率為15?20°C/min。
[0007] 本發(fā)明的利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法，先在酸化低產(chǎn)黃泥田中投 放豬糞生物炭，在20cm深度內(nèi)的耕層混合均勻，然后按照農(nóng)作物的常規(guī)種植方式進(jìn)行施 月巴、移栽（種植）、灌溉等。
[0008] 本發(fā)明適宜于改良酸化低產(chǎn)黃泥田，所述方法適用于我國(guó)南方紅黃壤地區(qū)的酸化 低產(chǎn)黃泥田。本發(fā)明具備如下有益效果：能夠明顯提高土壤PH、速效P含量、鹽基離子含量， 影響NH4+-N、N03_-N、DOC、DON水平，提高土壤緩沖性能，降低可溶性鋁、交換性酸和交換性 H離子含量，并能夠通過(guò)影響和調(diào)控水稻根系生長(zhǎng)土壤環(huán)境中的微生物群落結(jié)構(gòu)，提高提高 根際土和非根際土的土壤微生物豐富度，提高擬桿菌門、放線菌門和芽單胞菌門的相對(duì)豐 度，降低酸桿菌門的相對(duì)豐度；在生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根際土細(xì)菌群落結(jié) 構(gòu)與非根際土的差異，最終緩解黃泥田的酸障礙而促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻的產(chǎn)量；用于 制備生物炭的豬糞容易大量獲得，方法簡(jiǎn)單易懂，易于被接受。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0010] 圖1為本發(fā)明利用1%施用水平豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的關(guān)于水稻的效 果圖；
[0011] 圖2為本發(fā)明利用1%施用水平豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的關(guān)于水稻根系 周圍的根際土和非根際土的效果圖；
[0012] 圖1、圖2中，每列從上至下依次為：其他菌門、疣微菌門、變形菌門、浮霉菌門、ODl 菌門、芽單胞菌門、厚壁菌門、藍(lán)菌門、綠彎菌門、綠菌門、擬桿菌門、放線菌門、酸桿菌門。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限 定本發(fā)明的范圍。
[0014] 將收集到的豬糞和水稻秸桿分別進(jìn)行如下處理：
[0015] 風(fēng)干后磨碎（風(fēng)干至水分含量< 12%，豬糞磨碎至粒徑約為2mm，水稻秸桿切割 至5cm長(zhǎng)），放入到TH-Ol生物質(zhì)自動(dòng)炭化裝置中，于500°C無(wú)氧條件下燒制，升溫速率為 15°C/min，保持時(shí)間為2小時(shí)，冷卻至室溫后研磨至過(guò)Imm孔徑篩，從而分別得豬糞生物炭 和水稻秸桿生物炭。
[0016] 實(shí)際使用時(shí)，將制成的生物炭（包括豬糞生物炭和水稻秸桿生物炭等）于20cm深 度內(nèi)的耕層中混合均勻即可。
[0017] 實(shí)施例1:
[0018] 在我國(guó)南方華中稻區(qū)酸化低產(chǎn)黃泥田土壤中（經(jīng)檢測(cè)，pH為4. 96)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每 個(gè)試驗(yàn)區(qū)為IOm2;各自混入豬糞生物炭/水稻秸桿生物炭（用量為1500kg/畝或4500kg/ 畝），以不使用任何生物炭作為對(duì)照，因此共設(shè)定5個(gè)區(qū)域；每個(gè)區(qū)域均分別進(jìn)行如下操作： 將制成的生物炭（包括豬糞生物炭和水稻秸桿生物炭）于20cm深度內(nèi)的耕層中混合均勻 即可；然后澆水至田間持水量的70% ;接著取耕作層土壤（即深度為20cm內(nèi)的土壤）600g 置于培養(yǎng)袋（8號(hào)塑料袋）內(nèi)；
[0019] 將培養(yǎng)袋置于溫度為25°C的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔3d稱重1次并補(bǔ)充水分，以 保持土壤含水量恒定。分別在于恒溫培養(yǎng)箱中開始培養(yǎng)后的第1、3、6、15、30、60、120天取 新鮮土樣。每個(gè)處理重復(fù)3次，并設(shè)不加生物炭的處理作為對(duì)照。試驗(yàn)持續(xù)120d，結(jié)束后將 土壤樣品取出風(fēng)干，研磨過(guò)0. 25mm孔徑篩供測(cè)定用。測(cè)定指標(biāo)包括：pH、速效P、無(wú)機(jī)氮量 (NH//NCV)、鹽基離子（K、Na、Ca、Mg等離子）、緩沖性能、水溶性C(DOC)、水溶性N(DON)、可 溶性鋁、交換性酸和交換性H離子等。測(cè)定結(jié)果如表1所示。
[0020] 將添加生物炭的處理與CK相比，可以發(fā)現(xiàn)添加生物炭能夠提高土壤pH、P含量、鹽 基離子含量，影響NH4+-N、N03_-N、DOC、DON水平，提高土壤緩沖性能，降低可溶性鋁、交換性 酸和交換性H離子含量。
[0021] 相同的添加量下豬糞生物炭與水稻秸桿生物炭相比，添加豬糞生物炭的處理pH 更高；同種生物炭不同添加量相比，隨著施用水平增加，pH、速效P、鹽基離子等指標(biāo)仍會(huì)提 高，但改良效果的增加程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于添加量的增加程度。
[0022] 在培養(yǎng)期間內(nèi)，每個(gè)處理的pH經(jīng)歷了先升高后下降，最后趨于平穩(wěn)的過(guò)程，說(shuō)明 從長(zhǎng)期看施加生物炭具有穩(wěn)定提高PH的作用。
[0023] 表1、不同施用水平下各項(xiàng)生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的效果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法，其特征是：按照每畝配用1400? 1600kg豬糞生物炭的用量比，向酸化低產(chǎn)黃泥田中添加豬糞生物炭；從而實(shí)現(xiàn)改良土壤性 狀，并促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻產(chǎn)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法，其特征是：豬 糞生物炭是由風(fēng)干的豬糞（水分含量< 12% )在500?550°C無(wú)氧條件下燒制1. 8?2. 2 小時(shí)而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法，其特征是：將 豬糞生物炭于20cm深度內(nèi)的耕層中混合均勻。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法，其特征 是：影響和調(diào)控水稻根系生長(zhǎng)土壤環(huán)境中的微生物群落結(jié)構(gòu)，提高提高根際土和非根際土 的土壤微生物豐富度；在豬糞生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu) 與非根際土的差異，最終緩解黃泥田的酸障礙而促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻的產(chǎn)量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用豬糞生物炭改良酸化低產(chǎn)黃泥田的方法：按照每畝配用1400～1600kg豬糞生物炭的用量比，向酸化低產(chǎn)黃泥田中添加豬糞生物炭；從而實(shí)現(xiàn)改良土壤性狀，并促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻產(chǎn)量。本發(fā)明通過(guò)影響和調(diào)控水稻根系生長(zhǎng)土壤環(huán)境中的微生物群落結(jié)構(gòu)，提高根際土和非根際土的土壤微生物豐富度；在豬糞生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根際土細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與非根際土的差異，最終緩解黃泥田的酸障礙而促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)，提高水稻的產(chǎn)量。
【IPC分類】A01B77-00
【公開號(hào)】CN104541640
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510014045
【發(fā)明人】何艷, 胡佳杰, 徐建明, 戴中民, 徐興坤, 張魯鋆
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月10日