專利名稱：一種降低熏蒸劑向大氣中散發(fā)的方法及環(huán)境保護(hù)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種降低熏蒸劑向大氣中散發(fā)的方法和環(huán)境保護(hù)劑。
背景技術(shù)：
土壤熏蒸劑能有效的控制土傳病蟲害，廣泛應(yīng)用于草莓、番茄、黃瓜及生姜等作物上。由于土壤熏蒸劑是揮發(fā)性的有機(jī)化合物，所以導(dǎo)致了一些環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生，譬如溴甲烷，一種被廣泛應(yīng)用的熏蒸劑，由于消耗臭氧層而將被禁用，根據(jù)《蒙特利爾議定書哥本哈根修正案》，發(fā)展中國(guó)家將于2015年全面淘汰甲基溴?，F(xiàn)在常用的熏蒸劑有1，3- 二氯丙烯， 氯化苦，異硫氰酸甲酯、棉隆、威百畝、碘甲烷等。然而，這些替代品與溴甲烷相比對(duì)土傳病蟲害的控制效果較低，所以常將一種或幾種熏蒸劑混合應(yīng)用來(lái)獲得與溴甲烷相同的防治效果，但這也導(dǎo)致熏蒸劑向大氣中的散發(fā)量增加。近期田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，土壤熏蒸劑的散發(fā)約占施用總量的20%-90%。在陽(yáng)光照射下，散發(fā)到大氣中的某些熏蒸劑會(huì)與大氣中的氮氧化合物結(jié)合形成地面臭氧，會(huì)對(duì)地球上的生命包括人類、動(dòng)物、植物和微生物等產(chǎn)生嚴(yán)重危害。
目前有效減少熏蒸劑散發(fā)的策略有三類方法(I)添加化學(xué)肥料如硫代硫酸鹽或者有機(jī)肥增加熏蒸劑在土壤中的降解速率；(2)通過(guò)增加土壤密度或土壤含水量減少土壤孔隙中的氣體濃度；(3) 土壤表面覆蓋塑料薄膜如高密度聚乙烯膜、不滲透膜(三層結(jié)構(gòu)， 中間為聚酰胺、兩邊為普通聚乙烯材料)或者完全不滲透膜(三層或五層結(jié)構(gòu)，中間為乙烯-乙烯醇、兩邊普通聚乙烯材料交替疊放)，或者在土壤表面采用水封閉處理。
生物碳，是生物有機(jī)材料(生物質(zhì))在缺氧及低氧環(huán)境中經(jīng)熱裂解后的固體產(chǎn)物， 大多為粉狀顆粒，是活性碳的生產(chǎn)原料之一，屬于黑碳。鑒于其高含碳量和多孔的特性，作為農(nóng)業(yè)肥料能改善土壤環(huán)境質(zhì)量、持留土壤養(yǎng)分、提高糧食產(chǎn)量。在應(yīng)對(duì)由于人類活動(dòng)而加劇的全球變暖和因土壤質(zhì)量惡化導(dǎo)致的糧食產(chǎn)量不足等問(wèn)題上顯示出巨大的潛力，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。由于其眾多優(yōu)點(diǎn)，很多科學(xué)家冠以生物碳“黑色黃金”的美譽(yù)。
目前，尚未有利用生物碳添加以減少熏蒸劑散發(fā)的報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在施用熏蒸劑(主要包括1，3-二氯丙烯、氯化苦、棉隆、威百畝、碘甲烷、二甲基二硫)后的土壤表層添加生物碳能顯著降低這些熏蒸劑向大氣中的散發(fā)量，有效保護(hù)大氣環(huán)境免受熏蒸劑污染，技術(shù)方案如下
一種降低土壤熏蒸劑向大氣中散發(fā)的方法，其特征在于向施用熏蒸劑后的土壤表層添加土壤質(zhì)量O. 1%-5%的生物碳，所述土壤質(zhì)量指施用熏蒸劑范圍內(nèi)的深度為5cm的土壤所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量。
所述生物碳指 由農(nóng)作物秸桿、林木采伐廢枝或/和菌菇栽培廢基質(zhì)為原料，在無(wú)氧、400° C-500。C條件下熱裂解后粉碎而得的產(chǎn)物。
所述熏蒸劑指1，3-二氯丙烯、氯化苦、棉隆、威百畝、碘甲烷或二甲基二硫。
一種降低土壤熏蒸劑向大氣中散發(fā)的環(huán)境保護(hù)劑，其主要成分為生物碳。
本發(fā)明在施用熏蒸劑后的土壤表層添加生物碳，試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明能有效降低熏蒸劑向大氣中的散發(fā)。本發(fā)明在施用熏蒸劑后的土壤表層添加生物碳，試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明能有效降低熏蒸劑向大氣中的散發(fā)。本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選40(Γ500攝氏度條件下制備而得的生物碳作為土壤熏蒸劑抑制劑，并優(yōu)選施加量不高于5%。實(shí)驗(yàn)證明，這個(gè)條件下的生物碳既能夠有效吸附揮發(fā)到空氣中的土壤熏蒸劑，又不會(huì)嚴(yán)重影響土壤中的熏蒸劑向土壤中逸散從而削減熏蒸劑藥效的發(fā)揮。
具體實(shí)施方式
為了更好地說(shuō)明本發(fā)明，下面通過(guò)實(shí)施例予以進(jìn)一步說(shuō)明。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，本申請(qǐng)并不僅僅限定在下述實(shí)施例的范圍。
實(shí)驗(yàn)材料
生物碳由北京市昌平區(qū)李家場(chǎng)制氣站提供。由農(nóng)作物秸桿、林木采伐廢枝、或菌菇栽培廢基質(zhì)為原料，在無(wú)氧、400-500° C條件下熱裂解后粉碎而成，這個(gè)溫度范圍內(nèi)制備而得的生物碳的比表面積在3nTl0m2/g_之間。
實(shí)施例1、在土壤表層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低1，3 二氯丙稀向大氣中的散發(fā)。
生物碳400° C-500° C條件下生產(chǎn)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的注射方法向土壤中施用1，3_ 二氯丙稀后，稱取土壤表層 0cm-5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)1，3_ 二氯丙稀向大氣中的散發(fā)量為施用量的 35. 68%,在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后1，3- 二氯丙稀向大氣中的散發(fā)量為施用量的O. 26%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的0%。土壤中熏蒸劑留存率41. 23%，對(duì)照是 80. 23%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
測(cè)定土壤中熏蒸劑留存率的方法稱取0cm_5cm深處施加有生物碳的土壤8g、無(wú)水硫酸鈉Sg于20ml頂空進(jìn)樣瓶中，加入丙酮8ml，室溫下震蕩提取lh，取上清液過(guò)濾膜后采用氣相色譜測(cè)定土壤中熏蒸劑留存率。
測(cè)定散發(fā)率的方法采用土柱系統(tǒng)測(cè)定1，3- 二氯丙稀散發(fā)量，具體如下不銹鋼管(高72cm，內(nèi)徑15cm)作為土柱主體、上面置放散發(fā)流量 箱(高5cm，內(nèi)徑15cm)，散發(fā)流量箱裝有一進(jìn)口、一出口。在土柱中按1.3g/cm3容重裝填土壤，在0cm-5cm深處裝填混有生物碳的土壤后覆蓋聚乙烯膜(厚度O. 04mm),當(dāng)整個(gè)土柱裝配完畢并且在預(yù)留的施藥口向 5^20厘米深處的土壤施入I，3- 二氯丙稀。在散發(fā)流量箱的出口處依次連接流量計(jì)、活性炭管和一個(gè)穩(wěn)定的真空源，向散發(fā)流量箱的入口持續(xù)吹入100± IOmlmirT1的空氣，吹掃揮發(fā)的1，3-二氯丙稀經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入活性炭管。采用丙酮提取活性炭管中的熏蒸劑后，采用帶有頂空進(jìn)樣器的氣相色譜測(cè)量1，3- 二氯丙稀散發(fā)量。
實(shí)施例2、在土壤表層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低氯化苦向大氣中的散發(fā)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的注射方法向土壤中施用氯化苦后，稱取土壤表層0cm_5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)氯化苦向大氣中的散發(fā)量為施用量的31. 47%，在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后1，3-二氯丙稀向大氣中的散發(fā)量為施用量的5.22%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的O. 12%。土壤中熏蒸劑留存率14. 24%，對(duì)照是76. 98%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
實(shí)施例3、在土壤表層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低棉隆向大氣中的散發(fā)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的混土方法向土壤中施用棉隆后，稱取土壤表層0cm_5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)棉隆降解后的有效成分異硫氰酸甲酯向大氣中的散發(fā)量為施用量的38. 42%，在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后棉隆降解后的有效成分異硫氰酸甲酯向大氣中散發(fā)量為施用量的O. 51%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的0%。土壤中異硫氰酸甲酯留存率36. 23%，對(duì)照是86. 93%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
實(shí)施例4、在土壤表 層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低威百畝向大氣中的散發(fā)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的注射方法向土壤中施用威百畝后，稱取土壤表層0cm_5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)威百畝降解后的有效成分異硫氰酸甲酯向大氣中的散發(fā)量為施用量的35. 61%，在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后威百畝降解后的有效成分異硫氰酸甲酯向大氣中散發(fā)量為施用量的O. 42%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的0%。 土壤中異硫氰酸甲酯留存率28. 36%，對(duì)照是79. 63%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
實(shí)施例5、在土壤表層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低碘甲烷向大氣中的散發(fā)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的注射方法向土壤中施用碘甲烷后，稱取土壤表層0cm-5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)碘甲烷向大氣中的散發(fā)量為施用量的64. 31%，在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后碘甲燒向大氣中的散發(fā)量為施用量的4. 23%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的1. 23%。土壤中熏蒸劑留存率19. 63%，對(duì)照是68. 32%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
實(shí)施例6、在土壤表層0cm_5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳降低二甲基二硫向大氣中的散發(fā)。
采用農(nóng)業(yè)上常用的注射方法向土壤中施用二甲基二硫后，稱取土壤表層0cm_5cm 土壤質(zhì)量1%的生物碳與0cm-5cm 土壤混拌均勻后撒施到土壤表面。
測(cè)定散發(fā)率和土壤中熏蒸劑留存率。
對(duì)照試驗(yàn)生物碳550° (T650° C條件下生產(chǎn)。
經(jīng)測(cè)定，未添加生物碳處理區(qū)二甲基二硫向大氣中的散發(fā)量為施用量的41. 36%， 在土壤表層0cm-5cm添加土壤質(zhì)量1%的生物碳后二甲基二硫向大氣中的散發(fā)量為施用量的1. 33%。對(duì)照散發(fā)量為使用量的0%。土壤中熏蒸劑留存率47. 83%，對(duì)照是78. 26%。對(duì)照土壤中熏蒸劑留存率太高，顯著影響熏蒸劑防治病蟲害的效果。
權(quán)利要求
1.一種降低土壤熏蒸劑向大氣中散發(fā)的方法，其特征在于向施用熏蒸劑后的土壤表層添加土壤質(zhì)量O. 1%-5%的生物碳,所述土壤質(zhì)量指施用熏蒸劑范圍內(nèi)的深度為5cm的土壤所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述生物碳指由農(nóng)作物秸桿、林木采伐廢枝或/和菌菇栽培廢基質(zhì)為原料，在無(wú)氧、400-500° C條件下熱裂解后粉碎而得的產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述熏蒸劑指1，3-二氯丙烯、氯化苦、棉隆、威百畝、碘甲烷或二甲基二硫。
4.一種降低土壤熏蒸劑向大氣中散發(fā)的環(huán)境保護(hù)劑，其主要成分為生物碳。
全文摘要
本發(fā)明一種降低熏蒸劑向大氣中散發(fā)的方法及環(huán)境保護(hù)劑，屬于環(huán)保領(lǐng)域。其特征在于向施用熏蒸劑后的土壤表層添加土壤質(zhì)量0.1%-5%的生物碳，所述土壤質(zhì)量指施用熏蒸劑范圍內(nèi)的深度為5cm的土壤所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，能有效降低熏蒸劑向大氣中揮發(fā)，是一種低成本高效率的農(nóng)業(yè)環(huán)保方法。
文檔編號(hào)A01B79/00GK103039148SQ20131002284
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者王秋霞, 曹坳程, 郭美霞, 顏冬冬, 毛連綱, 馬濤濤, 劉鵬飛 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所