本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)林廢物制備生物炭修復(fù)溫室退化土壤的方法 ，屬于溫室土壤的再利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

土壤是人類生存與發(fā)展的重要自然資源和整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)賴以存在的基礎(chǔ)，又是重要的環(huán)境要素之一。近年來(lái)，溫室土壤退化比較嚴(yán)重， 主要原因是灌溉水量過(guò)大， 造成地下水位升高, 導(dǎo)致土壤板結(jié)、發(fā)生次生鹽漬化，施肥量過(guò)大，造成化肥殘留量及土壤中硝酸鹽含量增加，使作物品質(zhì)下降，受小氣候的影響, 病蟲害發(fā)生頻繁, 用藥量大, 殘留量多，加之重金屬等有害物質(zhì)的長(zhǎng)期累積, 致使土壤受到嚴(yán)重污染, 有害物質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo)。為改變這種現(xiàn)象,需要對(duì)溫室退化的土壤進(jìn)行修復(fù)，以便節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)地、高產(chǎn)的目的。

目前，較為常見的土壤修復(fù)技術(shù)一般采用生物炭進(jìn)行修復(fù)。生物炭是生物質(zhì)在完全或部分缺氧、低溫或相對(duì)低溫的條件下（<700 ℃）熱分解所產(chǎn)生的一種高碳固體殘?jiān)?。自?HILTON等在 1963 年觀察到生物黑炭對(duì)土壤中非草隆等有機(jī)農(nóng)藥具有良好吸附效果之后，生物炭就作為一種有效的土壤改良劑而被廣泛應(yīng)用于溫室氣體減排、污染土壤修復(fù)以及生物有效性調(diào)控等方面。許多研究表明，生物炭不僅能夠通過(guò)提高土壤的 pH 值來(lái)降低重金屬生物有效性，還可以通過(guò)陽(yáng)離子吸附作用降低土壤重金屬遷移率，同時(shí)生物炭會(huì)通過(guò)改善和提高土壤肥力降低重金屬對(duì)于植物的毒害。但由于生物炭的性質(zhì)、施用量、土壤質(zhì)地、土壤肥力以及重金屬種類等因素的差異，有關(guān)生物炭修復(fù)重金屬的效果研究結(jié)果并不一致。生物炭的性能對(duì)于土壤修復(fù)的效果具有極其大的影響。

因此，需要研究一種效果更佳的生物炭修復(fù)溫室退化土壤的方法，以便提高土壤的修復(fù)效率與效果，提高溫室內(nèi)農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低重金屬對(duì)農(nóng)作物的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提供一種利用農(nóng)林廢物制備生物炭修復(fù)溫室退化土壤的方法 ，目的是提高土壤的修復(fù)效果，擬解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種利用農(nóng)林廢物制備生物炭修復(fù)溫室退化土壤的方法 ，其特征在于，其包括以下步驟：

（1）制備生物炭；

（2）將所述步驟（1）制備的生物炭研磨碎，制成粉末，將一定量的粉末與待修復(fù)的溫室退化土壤進(jìn)行均勻混合；

（3）采用檸檬酸溶液將待修復(fù)的土壤的PH值調(diào)節(jié)為4.8-5.5；

（4）對(duì)所述步驟（3）中得到的土壤使用γ射線進(jìn)行輻射處理，輻射量為8-10kGy；

（5）將在80-90℃下烘干的雞糞與所述步驟（4）的土壤進(jìn)行混合，翻耕，即可完成對(duì)溫室退化土壤的修復(fù)。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，在所述步驟（1）中，制備生物炭的具體步驟如下：

（）準(zhǔn)備原材料：稱取2-5份質(zhì)量的大豆秸、2-4份質(zhì)量的米糠、1-3份質(zhì)量的榆樹皮、2-5份質(zhì)量的棉籽殼、2-6份質(zhì)量的柏樹皮、0.8-1.5份質(zhì)量的小蘇打和1-2份質(zhì)量的葡萄糖；

（）將所述步驟（1）準(zhǔn)備的原料分別逐一用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，并分別研磨成粉末狀，分別過(guò)10目篩；

（）將粉碎后的各個(gè)原料進(jìn)行振蕩均勻混合；

（）將混合物置于密閉罐中，并通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，均勻升溫至450℃，并與450℃下碳化3-5小時(shí)，以對(duì)其進(jìn)行碳化處理，得到生物炭，其中，氮?dú)獾某淙胨俾手辽贋槊糠昼?倍密閉罐體積，升溫速率為40℃每分鐘。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的步驟（3）中，檸檬酸溶液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-3%的檸檬酸溶液。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述的步驟（2）中，生物炭研磨后的粒徑小于1mm。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述步驟（5）中，要求修復(fù)后的土壤的含水率處于18-28%之間，且在翻耕后對(duì)其進(jìn)行密封發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度為25-35℃，發(fā)酵時(shí)間為3-7天。

進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述步驟（5）中的雞糞先進(jìn)行消毒處理，消毒處理方法采用蒸餾或者紫外線殺菌的方式進(jìn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)在大豆秸、米糠、榆樹皮、棉籽殼、柏樹皮中加入小蘇打和葡萄糖進(jìn)行碳化，利用葡萄糖與小蘇打碳化后多孔的效果，可以提高生物炭的孔隙率，比表面積和陽(yáng)離子交換量顯著增加，增強(qiáng)生物炭的吸附效果，同時(shí)，利用γ射線進(jìn)行輻射處理，可以將非穩(wěn)態(tài)的重金屬離子轉(zhuǎn)換為穩(wěn)態(tài)的重金屬離子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物炭對(duì)其的吸附，同時(shí)，降低活性重金屬離子對(duì)農(nóng)作物的影響，提高土壤的修復(fù)效果。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明以某溫室退化后的土壤進(jìn)行試驗(yàn)，將退化后的土壤分成三等份，分別作為實(shí)施例一、實(shí)施例二和比較例，將前兩份土壤分別采用實(shí)施例一和實(shí)施例二進(jìn)行處理修復(fù)，對(duì)于另一份，不修復(fù)處理。

實(shí)施例一

對(duì)第一份的土壤進(jìn)行采用如下步驟進(jìn)行修復(fù)，其包括以下步驟：

（1）制備生物炭，制備生物炭的具體步驟如下：

（）準(zhǔn)備原材料： 稱取3份質(zhì)量的大豆秸、2份質(zhì)量的米糠、1份質(zhì)量的榆樹皮、4份質(zhì)量的棉籽殼、2份質(zhì)量的柏樹皮、1.2份質(zhì)量的小蘇打和2份質(zhì)量的葡萄糖；

（）將所述步驟（1）準(zhǔn)備的原料分別逐一用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，并分別研磨成粉末狀，分別過(guò)10目篩；

（）將粉碎后的各個(gè)原料進(jìn)行振蕩均勻混合；

（）將混合物置于密閉罐中，并通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，均勻升溫至450℃，并與450℃下碳化4小時(shí)，以對(duì)其進(jìn)行碳化處理，得到生物炭，其中，氮?dú)獾某淙胨俾手辽贋槊糠昼?倍密閉罐體積，升溫速率為40℃每分鐘；

（2）將所述步驟（1）制備的生物炭研磨碎，制成粉末，生物炭研磨后的粒徑小于1mm，將一定量的粉末與待修復(fù)的溫室退化土壤進(jìn)行均勻混合；

（3）采用檸檬酸溶液將待修復(fù)的土壤的PH值調(diào)節(jié)為5.0，檸檬酸溶液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的檸檬酸溶液；

（4）對(duì)所述步驟（3）中得到的土壤使用γ射線進(jìn)行輻射處理，輻射量為9kGy；

（5）對(duì)雞糞先進(jìn)行消毒處理，消毒處理方法采用蒸餾或者紫外線殺菌的方式進(jìn)行，將在85℃下烘干的雞糞與所述步驟（4）的土壤進(jìn)行混合，翻耕，即可完成對(duì)溫室退化土壤的修復(fù)，要求修復(fù)后的土壤的含水率處于25%之間，且在翻耕后對(duì)其進(jìn)行密封發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間為3天，得到修復(fù)后的土壤。

實(shí)施例二

對(duì)第二份的土壤進(jìn)行采用如下步驟進(jìn)行修復(fù)，

對(duì)第一份的土壤進(jìn)行采用如下步驟進(jìn)行修復(fù)，其包括以下步驟：

（1）制備生物炭，制備生物炭的具體步驟如下：

（）準(zhǔn)備原材料： 稱取5份質(zhì)量的大豆秸、3份質(zhì)量的米糠、2份質(zhì)量的榆樹皮、5份質(zhì)量的棉籽殼、3份質(zhì)量的柏樹皮、1.5份質(zhì)量的小蘇打和1.8份質(zhì)量的葡萄糖；

（）將所述步驟（1）準(zhǔn)備的原料分別逐一用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，并分別研磨成粉末狀，分別過(guò)10目篩；

（）將粉碎后的各個(gè)原料進(jìn)行振蕩均勻混合；

（）將混合物置于密閉罐中，并通入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，均勻升溫至450℃，并與450℃下碳化5小時(shí)，以對(duì)其進(jìn)行碳化處理，得到生物炭，其中，氮?dú)獾某淙胨俾手辽贋槊糠昼?倍密閉罐體積，升溫速率為40℃每分鐘；

（2）將所述步驟（1）制備的生物炭研磨碎，制成粉末，生物炭研磨后的粒徑小于1mm，將一定量的粉末與待修復(fù)的溫室退化土壤進(jìn)行均勻混合；

（3）采用檸檬酸溶液將待修復(fù)的土壤的PH值調(diào)節(jié)為5.2，檸檬酸溶液采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的檸檬酸溶液；

（4）對(duì)所述步驟（3）中得到的土壤使用γ射線進(jìn)行輻射處理，輻射量為8-10kGy；

（5）對(duì)雞糞先進(jìn)行消毒處理，消毒處理方法采用蒸餾或者紫外線殺菌的方式進(jìn)行，將在90℃下烘干的雞糞與所述步驟（4）的土壤進(jìn)行混合，翻耕，即可完成對(duì)溫室退化土壤的修復(fù)，要求修復(fù)后的土壤的含水率處于28%之間，且在翻耕后對(duì)其進(jìn)行密封發(fā)酵處理，發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵時(shí)間為5天，得到修復(fù)后的土壤。

比較例一

對(duì)第三份土壤不作任何修復(fù)處理。

對(duì)實(shí)施例一和實(shí)施例二處理后的土壤以及比較例的土壤進(jìn)行溫室盆栽實(shí)驗(yàn)，對(duì)于各個(gè)土壤分別盆栽相同數(shù)量的番茄，分別測(cè)量其半年的產(chǎn)量。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，半年后，實(shí)施例一的半年每百盆番茄產(chǎn)量為815千克, 實(shí)施例二的半年每百盆番茄產(chǎn)量為835千克, 比較例的半年每百盆番茄產(chǎn)量為382千克。抽取實(shí)施例一中的番茄進(jìn)行檢測(cè)其重金屬含量pb、Cu、Zn，其分別含量為0.022mg/Kg、0.032mg/Kg、0.025mg/Kg，抽取實(shí)施例二中的番茄進(jìn)行檢測(cè)其重金屬含量pb、Cu、Zn，其分別含量為0.031mg/Kg、0.038mg/Kg、0.021mg/Kg，抽取比較例中的番茄進(jìn)行檢測(cè)其重金屬含量pb、Cu、Zn，其分別含量為0.126mg/Kg、0.191mg/Kg、0.132mg/Kg。

由此可見，本發(fā)明的方法較實(shí)施例具有較大的改觀，土壤具有較高的修復(fù)性能，同時(shí)，本發(fā)明修復(fù)后的土壤中的重金屬含量也大大降低，提高了土壤的修復(fù)性能。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。