一种炭沼协同改良酸性土壤的方法与流程

专利2022-06-29  83


本发明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。



背景技术:

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。



技术实现要素:

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。本发明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。

本发明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。

本发明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,本发明的优点在于:

1、与纯施用沼液相比,本发明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,本发明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,本发明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、本发明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、本发明具有经济适用的优点,利于推广。本发明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。若采用本发明技术,则是通过协同生物质炭,生态消纳转化为作物营养物质。

4、本发明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、本发明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 ,提高土壤肥力和作物产量。

与已有技术相比,本发明利用生物质炭和沼液联用协同改良酸性土壤,汲取了生物质炭和沼液两者优点,弥补了两者天然缺陷,兼具增加土壤肥力、缓解土壤酸化的多重功效,优势突出。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为玉米秸秆生物质炭(简称玉米秸秆炭,下同)与沼液的添加对土壤ph值的影响对比曲线;

图2为玉米秸秆炭与沼液的添加对土壤交换性h 的影响对比曲线;

图3为玉米秸秆炭与沼液的添加对土壤交换性al3 的影响对比曲线;

图4为玉米秸秆炭与沼液的添加对玉米产量的影响对比曲线;

图5为玉米秸秆炭与沼液的添加对土壤肥力指标的影响对比曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。

下述实施例中所用的试剂,如无特殊说明,可以从常规生化试剂商店购买得到。

下述试验例中,0.5%的玉米秸秆炭对应大田用量750kg/亩,1%的玉米秸秆炭对应大田用量1.5t/亩,1.5%的玉米秸秆炭对应大田用量2.25t/亩,2%的玉米秸秆炭对应大田用量3t/亩。

试验例1

浙江衢州红壤盆栽试验改良效果:采用裂区试验设计进行试验,主区为沼液用量(施用沼液、不施用沼液),副区为玉米秸秆生物质炭(以下简称为玉米秸秆炭)添加量(0、0.5%、1%、1.5%和2%)共10个处理,3次重复。

第1个处理(ck处理):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),不添加玉米秸秆炭和沼液;

第2个处理(s):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),只添加沼液,不添加玉米秸秆炭;

第3个处理(b0.5%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加50g的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第4个处理(sb0.5%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加沼液和50g的玉米秸秆炭;

第5个处理(b1%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加100g的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第6个处理(sb1%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加沼液和100g的玉米秸秆炭;

第7个处理(b1.5%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加150g的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第8个处理(sb1.5%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加沼液和150g的玉米秸秆炭;

第9个处理(b2%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加200g的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第10个处理(sb2%):称取10kg过2mm筛的红壤(风干土),添加沼液和200g的玉米秸秆炭。

依据玉米全生育期对氮素的需求(225kg/hm2)及沼液平均含氮量(0.1%),确定沼液添加量为1.0l,由于沼液中磷含量相对较低,故施用沼液的处理均添加过磷酸钙(12%p2o5)量为4g。玉米秸秆炭和过磷酸钙与土壤充分混合均匀后放入盆中,添加去离子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,并在其中间留一个小孔,以便气体交换并减少水分损失。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。在玉米整个生育期结束后,取出新鲜土样,测定土壤ph值、交换性h 和交换性al3 的含量。

测定结果见图1(注:不同的小写字母代表同一生物炭添加量,施用沼液和不施用沼液处理间的差异达显著水平(p<0.05);不同大写字母代表同施用沼液或不施用沼液不同生物炭用量间的差异达显著水平(p<0.05)。下同),实验结果表明,与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了土壤ph值(p<0.05),提高的幅度在18.6%-21.7%之间,其中,b2%处理提高的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用对土壤ph值的影响不显著(p>0.05);与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤ph值均显著高于单施玉米秸秆炭处理。

图2和图3是玉米秸秆炭和沼液复配联用对土壤交换性h 和al3 的影响。与ck处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著降低了土壤交换性h p<0.05),降低的幅度在17.0%-45.5%之间,其中,b2%处理降低的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用同样显著降低土壤交换性h 含量13.7%-29.2%(p<0.05),其中,sb2%处理降低的幅度最大,而sb1.5%与sb2%处理间的差异不显著。与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤交换性h 均显著低于单施玉米秸秆炭处理(图2)。

如图3所示,与ck处理相比,单独添加玉米秸秆炭降低了土壤交换性al3 含量5.4%-15.4%,其中,b2%处理降低的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用同样显著降低土壤交换性al3 含量,同样sb2%处理降低的幅度最大,而sb1.5%与sb2%处理间的差异不显著。与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤交换性al3 均显著低于单施玉米秸秆炭处理。

因此,1.5%的玉米秸秆炭与沼液联用和2%的玉米秸秆炭与沼液联用对酸性土壤的改良效果较为明显。而从生物质炭应用的经济角度而言,1.5%的玉米秸秆炭与沼液联用是酸性土壤的改良最佳复配形式。

试验例2

浙江衢州红壤大田试验改良效果:采用裂区试验设计进行试验,主区为沼液用量(s0:不施用沼液、s0.2:0.1l/kg沼液),副区为玉米秸秆炭添加量(b0:占土壤干重0、b0.5%:占土壤干重0.5%、b1%:占土壤干重1%、b1.5%:占土壤干重1.5%和b2%:占土壤干重2%)共10个处理,三次重复,小区面积30m2(5m×6m)。

第1个处理(ck处理):每小区不添加玉米秸秆炭和沼液;

第2个处理(s):每小区只添加沼液,不添加玉米秸秆炭;

第3个处理(b0.5%):每小区添加34kg的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第4个处理(sb0.5%):每小区添加沼液和34kg的玉米秸秆炭;

第5个处理(b1%):每小区添加68kg的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第6个处理(sb1%):每小区添加沼液和68kg的玉米秸秆炭;

第7个处理(b1.5%):每小区添加102kg的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第8个处理(sb1.5%):每小区添加沼液和102kg的玉米秸秆炭;

第9个处理(b2%):每小区添加136kg的玉米秸秆炭,不添加沼液;

第10个处理(sb2%):每小区添加沼液和136kg的玉米秸秆炭。

依据玉米全生育期对氮素的需求(225kg/hm2)及沼液平均含氮量(0.1%),确定沼液添加量为15t/亩,由于沼液中磷含量相对较低,故施用沼液的处理均添加过磷酸钙(12%p2o5)量为57.7kg/亩。玉米秸秆炭和过磷酸钙作为基肥一次性翻耕入土,后进行玉米播种。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,即苗期每亩沼液施用7.5t,拔节期每亩4.5t,大喇叭口期每亩3t。在玉米整个生育期结束后,测定玉米产量;在各小区以s型取样法,采取新鲜土样,室内常温风干后测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾。

测定结果见图4,试验结果表明,与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了玉米产量(p<0.05),提高的幅度在4.7倍-7.4倍之间,其中,b2%处理提高的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用显著提高玉米产量12.3%-29.7%,其中,b1.5%处理提高的幅度最大;与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用后玉米产量均显著高于单施玉米秸秆炭处理。

图5为玉米秸秆炭与沼液复配对土壤肥力指标的影响,与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了土壤有机质的含量(p<0.05),提高的幅度在97.4%-132.6%之间,其中,b2%处理提高的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用显著提高土壤有机质含量32.6%-87.1%(p<0.05);与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤有机质含量均显著高于单施玉米秸秆炭处理(图5a)。

与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了土壤全氮含量(p<0.05),其中,b2%处理提高的幅度最大,而b1%、b1.5%与b2%处理间的差异不显著。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用显著提高土壤全氮含量7.7%-18.6%(p<0.05);与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤有机质含量均显著高于单施玉米秸秆炭处理(图5b)。

与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了土壤全磷含量(p<0.05)。与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用显著提高土壤全磷含量12.3%-19.7%(p<0.05),其中,b2%处理提高的幅度最大,而b1%、b1.5%与b2%处理间的差异不显著;与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤有机质含量均显著高于单施玉米秸秆炭处理(图5c)。

与不添加玉米秸秆炭和沼液(ck)处理相比,单独添加玉米秸秆炭显著提高了土壤全磷含量13.4%-58.8%(p<0.05);与单施沼液(s)处理相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用显著提高土壤全磷含量9.5%-42.3%(p<0.05),仍以b2%处理提高的幅度最大,而b1.5%与b2%处理间的差异不显著;与单施玉米秸秆炭相比,玉米秸秆炭与沼液混合施用土壤有机质含量均显著高于单施玉米秸秆炭处理(图5d)。

因此,1.5%的玉米秸秆炭与沼液联用和2%的玉米秸秆炭与沼液联用对红壤土壤肥力和玉米产量的提高最为显著,而从生物质炭应用的经济角度而言,1.5%的玉米秸秆炭与沼液联用是红壤肥力提升,作物产量提高的最佳复配形式。

综合上述应用试验例1和2的试验结果,可知1.5%的玉米秸秆炭与沼液联用(每亩施用玉米秸秆生物质炭2.25t,沼液用量15t,过磷酸钙57.7kg)是改良酸性红壤、提升土壤肥力、增加作物产量的最佳复配联用模式。

本发明的核心是提供一种炭沼协同改良酸性土壤的方法,称其为具体实施方式一,该方法包括以下步骤:

(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

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。

在具体实施方式一的基础上,进一步对上述炭沼协同改良酸性土壤的方法做限定,得到具体实施方式二,本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于,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。

本具体实施方式中具体限定了玉米秸秆的预处理过程,更细的粒径有利于提高热解效率,其余步骤均与上述具体实施方式相同,在此不再展开赘述。

在具体实施方式一的基础上,进一步对上述炭沼协同改良酸性土壤的方法进行改进,得到具体实施方式三,本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于,所述的化肥为过磷酸钙,过磷酸钙的施用量为50-60kg/亩。

在具体实施方式一的基础上,进一步对炭沼协同改良酸性土壤的方法进行改进,得到具体实施方式四,本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于,步骤(3)中玉米种植的具体步骤是,

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;所述玉米秸秆生物质炭用量为0.75-3.0t/亩。所述的化肥为过磷酸钙,过磷酸钙的施用量为50-60kg/亩。过磷酸钙的最佳施用量为57.8kg/亩。

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。

进一步的,为了更好的控制沼液的添加量,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。

在具体实施方式四的基础上,进一步对上述炭沼协同改良酸性土壤的方法进行改进,得到具体实施方式五,本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于,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。

在具体实施方式五的基础上,进一步对上述炭沼协同改良酸性土壤的方法进行改进,得到具体实施方式六,本具体实施方式与上述具体实施方式的不同之处在于,步骤(3)中施基肥: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;

玉米秸秆生物质炭施用量为2.25t/亩;过磷酸钙的施用量为57.8kg/亩;

追肥:沼液的总施用量为15t/亩,且分别在玉米的苗期、拔节期和大喇叭口期以5:3:2的比例进行添加(即待玉米生长到苗期施用沼液7.5t/亩,拔节期施用沼液4.5t/亩,大喇叭口期施用沼液3t/亩)。

本发明方法可消纳大量种养废弃生物质,遏制酸性土壤的不断退化,及时补充土壤部分营养物质,对于改良酸性土壤、增强土壤肥力、促进沼气工程的正常运转及农作物秸秆的资源化利用,推动农村农业污染防控等具有多重功效,且可操作性好,便于大面积大规模推广应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的炭沼协同改良酸性土壤的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。


技术特征:

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。

5.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:所述沼液平均含氮量在0.08%-0.1%时,沼液的总施用量为12-15吨/亩。

6.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:所述玉米秸秆生物质炭用量为0.75-3.0t/亩。

7.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:所述玉米秸秆生物质炭施用量为2.0-2.5t/亩。

8.根据权利要求4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。

9.根据权利要求8所述的炭沼协同改良酸性土壤的方法,其特征在于: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。

技术总结
本发明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。

技术研发人员:单胜道;柴彦君
受保护的技术使用者:浙江科技学院
技术研发日:2020.03.10
技术公布日:2020.06.05

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