本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，具體的是一種對(duì)秸稈的資源化利用及其在減緩?fù)寥冷X毒，提高作物產(chǎn)量中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

紅壤是我國(guó)南方最重要的土地資源，在我國(guó)農(nóng)業(yè)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中占有重要地位和作用。但是，由于長(zhǎng)期對(duì)紅壤資源的不合理開(kāi)發(fā)利用，加上南方紅壤區(qū)高溫多雨的自然條件，紅壤出現(xiàn)酸化并引起土壤鋁的活化，產(chǎn)生毒害。工業(yè)的發(fā)展造成so2和氮氧化物等酸性氣體大量排放，酸沉降頻發(fā)，使土壤中的難溶性鋁在酸性流體的沖刷浸漬下溶解，并以自由態(tài)al³⁺+進(jìn)入土壤溶液，使根際環(huán)境中的活性鋁不斷積累。同時(shí)，化學(xué)肥料的不合理施用尤其是生理酸性肥料的施用打破了土壤原有的物質(zhì)平衡與循環(huán)，導(dǎo)致鹽基飽和度降低，酸性離子大量累積。前期報(bào)道指出微摩爾濃度的鋁便可破壞植物根尖結(jié)構(gòu)，抑制根系的伸長(zhǎng)和影響根系吸收功能-對(duì)農(nóng)作物的高產(chǎn)豐收產(chǎn)生極大的危害。如何減輕鋁毒障礙、提高這一地區(qū)的ph是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。在當(dāng)?shù)兀a(chǎn)實(shí)踐中會(huì)利用石灰來(lái)改良酸性土壤。因?yàn)槭业耐度肽茱@著緩解土壤酸性，但是長(zhǎng)期施用又容易引起土壤板結(jié)、微生物多樣性下降等問(wèn)題。另外，大量施用石灰也會(huì)增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、消耗寶貴的礦產(chǎn)資源。

作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各類秸稈生物量是很可觀的，約達(dá)7億多噸。現(xiàn)有的秸稈處理的方式主要是露天焚燒和直接還田。秸稈露天焚燒的方式產(chǎn)生大量濃煙嚴(yán)重危害大氣環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的co、co2和so2等有害氣體，嚴(yán)重影響人體健康。露天焚燒不能做到對(duì)秸稈的資源化利用，滿足不了綠色發(fā)展的需求。秸稈直接還田的方式能夠減少焚燒過(guò)程出現(xiàn)的污染問(wèn)題，并且秸稈作為有機(jī)肥能提高土壤有機(jī)質(zhì)水平，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。但是，直接還田容易帶來(lái)有害的病菌和蟲(chóng)卵，引起土壤微生物污染，引發(fā)病蟲(chóng)害，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。針對(duì)上述問(wèn)題，研究合理、高效的農(nóng)田秸稈利用途徑是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的重要課題。

黑炭是生物殘?bào)w在完全或部分缺氧情況下，經(jīng)高溫裂解產(chǎn)生的一類難熔、穩(wěn)定、富含碳素及高度芳香化的物質(zhì)?，F(xiàn)有研究表明，黑炭添加到土壤中不僅能提高土壤ph、cec、增加土壤養(yǎng)分、改善土壤結(jié)構(gòu)和微生物多樣性，而且能增加土壤碳庫(kù)、減少溫室氣體的排放，是一種雙贏的選擇。由此，黑炭越來(lái)越多的引起重視，并廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用秸稈制黑炭減緩?fù)寥冷X毒的方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種利用秸稈制黑炭減緩鋁毒的方法，包括如下步驟：

步驟1：對(duì)秸稈進(jìn)行晾曬，將晾曬后的秸稈粉碎，得到預(yù)定長(zhǎng)度的備用秸稈；

步驟2：對(duì)步驟1中獲得的秸稈置于厭氧環(huán)境中進(jìn)行炭化處理，得到黑炭；

步驟3：將步驟2中得到的黑炭按照預(yù)定的質(zhì)量比例施入到土壤中。

進(jìn)一步地，所述備用秸稈的長(zhǎng)度范圍為0.1-2cm。

進(jìn)一步地，所述步驟2中，對(duì)步驟1獲得的秸稈進(jìn)行炭化處理，得到黑炭的具體方法為：在將秸稈放入馬弗爐中在氮?dú)猸h(huán)境下焚燒炭化，然后進(jìn)行冷卻得到黑炭；

其中，炭化過(guò)程的升溫速率為5-10℃/min，炭化溫度為400℃，炭化時(shí)間為4h。

進(jìn)一步地，黑炭與土壤的質(zhì)量比為1：100。

進(jìn)一步地，還包括對(duì)冷卻后的黑炭進(jìn)行過(guò)篩處理，得到預(yù)定科目的黑炭。

進(jìn)一步地，所述秸稈為水稻秸稈、玉米秸稈、花生秸稈或大豆秸稈中的一種或任意幾種混合。

本發(fā)明利用秸稈制備的黑炭能夠降低土壤鋁毒，提高酸性土壤的ph，并且能夠提高土壤有機(jī)碳，提供植物所需的養(yǎng)分，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的資源化利用。

附圖說(shuō)明

圖1是黑炭施用對(duì)不同類型土壤上玉米生物量的影響；

圖2是玉米生物量與可交換性al³⁺的關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

供試土壤為不同母質(zhì)發(fā)育的酸性土壤，具體的采樣點(diǎn)和土壤類型如表1所示。表2為各供試土壤的理化性質(zhì)。

本發(fā)明減緩?fù)寥冷X毒的方法，首先對(duì)秸稈進(jìn)行晾曬，將晾曬后的秸稈粉碎，得到0.1-2cm長(zhǎng)度的備用秸稈；再將秸稈放入馬弗爐中在氮?dú)猸h(huán)境下焚燒炭化，然后進(jìn)行冷卻得到黑炭；再將黑炭按照預(yù)定的質(zhì)量比例施入到土壤中。

其中，炭化過(guò)程的升溫速率為5-10℃/min，炭化溫度為400℃，炭化時(shí)間為4h。

具體的試驗(yàn)用黑炭是由水稻秸稈晾干后粉碎成<2cm大小，在400℃馬弗爐中厭氧燃燒4h獲得。實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)對(duì)照(ck)、水稻黑炭(bc)、施肥(npk)和水稻黑炭+施肥(bc+npk)4個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)。

將2kg過(guò)篩的土壤和20g制備的黑炭充分混合，按容重1.2gcm^-3填充到塑料盆中。肥料的施入量以n：p2o5：k2o＝0.15gkg^-1：0.10gkg^-1：0.15gkg^-1計(jì)算施入，其對(duì)應(yīng)的肥料分別為硫酸銨((nh4)2so4)，過(guò)磷酸鈣(ca(h2po4)2)和氯化鉀(kcl)。肥料作基肥一次施入。玉米種子在室內(nèi)催芽?jī)商旌簏c(diǎn)播盆中，出苗后，留下長(zhǎng)勢(shì)最優(yōu)的。玉米生長(zhǎng)期每天早晚灌溉一次，用稱重法保證每次灌水后含水量為田間持水量的60％。

盆栽試驗(yàn)46d后，分別收集玉米的地上部和地下部，測(cè)定生物量。同時(shí)，采集土壤，風(fēng)干，粉碎并過(guò)2mm篩。每種土壤取少量樣品分析可交換性al³⁺、ph、堿解氮、速效磷和cec。

表3可以看出，與對(duì)照相比，秸稈制黑炭顯著降低了土壤可交換性al³⁺，提高了土壤ph?；实氖┯脤?dǎo)致了土壤的酸化和鋁毒的加深，秸稈制黑炭的配施能有效減緩化肥導(dǎo)致的酸化現(xiàn)象。另外，秸稈制黑炭能作為物質(zhì)來(lái)源提高土壤的速效養(yǎng)分水平，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。黑炭的增產(chǎn)效果在低肥力土壤上更明顯。

秸稈制黑炭的施用顯著改善了土壤環(huán)境和肥力水平促進(jìn)了玉米地上部和地下部的生長(zhǎng)。對(duì)黑炭添加后玉米生物量的變化和可交換性al³⁺的變化作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)兩者存在極好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。這說(shuō)明黑炭對(duì)作物的農(nóng)學(xué)效應(yīng)主要是由于土壤鋁毒的降低。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)秸稈的資源化利用。秸稈所制備的黑炭能夠降低土壤鋁毒，提高酸性土壤的ph，并且能夠提高土壤有機(jī)碳，提供植物所需的養(yǎng)分，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)

以上結(jié)果表明，利用秸稈制得的黑炭能有效的降低土壤鋁毒，提高土壤ph，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。這不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)秸稈的資源化利用，而且為解決土壤鋁毒問(wèn)題提供了新方法。

表1.土壤采樣點(diǎn)、母質(zhì)、土壤系統(tǒng)分類和土地利用方式

表2.土壤基本理化性質(zhì)

表3.不同處理下土壤可交換性al³⁺、ph、堿解氮、速效磷和cec

以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。