利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及低产田改良技术领域，具体利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方 法。
【背景技术】
[0002] 我国土壤的酸化程度非常严重，酸化趋势正在加剧，且近年来酸化现象甚至出现 在我国南方部分稻田土壤中。黄泥田是我国南方红黄壤地区的一种中低产水稻土，主要是 由各种岩石风化物及第四纪红土上的红壤荒地或旱地开垦种植水稻后发育而成的，主要包 括红泥田、黄泥田、黄泥沙田、灰黄泥田、乌黄泥田等土种（彭嘉桂，1986)。其土壤质地粘 重、迹水點糊、干燥板结，俗称"干时一把刀，湿时一团糟"，主要分布于江西、湖南、浙江、福 建、湖北、江苏等地。
[0003] 生物炭是生物质如木材、农作物废弃物、植物组织或动物骨骼等在缺氧 和相对温度"较低"（〈700°C)条件下热解而形成的产物，一般含有60 %以上的碳 [Demirbas,A. , 2004.Effectsoftemperatureandparticlesizeonbio-charyield frompyrolysisofagriculturalresidues.JournalofAnalyticalandApplied Pyrolysis72,243-248.]。生物炭的元素组成除了含有大量的碳和部分氢、氧之外， 还有一定含量的灰分（包括钾、钙、镁、钠、硅等）。生物炭因碳组分的高度芳香化而 具有生物化学和热稳定性[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 壤中难以被矿 化，能够长期贮存于土壤中。生物炭的离子交换能力受热解温度的影响，在一定温度范围 内，生物炭的比表面积最大，相应的离子交换能力也达到最大。而生物炭特性的最主要 影响因素为生物质原料和热解的条件[Verheijen,F.，Jeffery,S.，Bastos,A.，vander Velde,M. ,Diafas,I. , 2010.Biocharapplicationtosoils.InstituteforEnvironment andSustainability,Luxembourg. ]〇
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种将猪粪制备成生物炭并用来改良酸化低产 黄泥田的方法。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的 方法，按照每亩配用1400?1600kg(较佳为1500kg)猪粪生物炭的用量比，向酸化低产黄 泥田中添加猪粪生物炭；从而实现改良土壤性状，并促进水稻的生长，提高水稻产量。
[0006] 作为本发明的利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法的改进：猪粪生物炭是 由风干的猪粪（水分含量< 12%，该％为重量％ )在500?550°C无氧条件下烧制L8? 2. 2小时（较佳为2小时）而成。备注说明：升温速率为15?20°C/min。
[0007] 本发明的利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法，先在酸化低产黄泥田中投 放猪粪生物炭，在20cm深度内的耕层混合均匀，然后按照农作物的常规种植方式进行施 月巴、移栽（种植）、灌溉等。
[0008] 本发明适宜于改良酸化低产黄泥田，所述方法适用于我国南方红黄壤地区的酸化 低产黄泥田。本发明具备如下有益效果：能够明显提高土壤PH、速效P含量、盐基离子含量， 影响NH4+-N、N03_-N、DOC、DON水平，提高土壤缓冲性能，降低可溶性铝、交换性酸和交换性 H离子含量，并能够通过影响和调控水稻根系生长土壤环境中的微生物群落结构，提高提高 根际土和非根际土的土壤微生物丰富度，提高拟杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门的相对丰 度，降低酸杆菌门的相对丰度；在生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根际土细菌群落结 构与非根际土的差异，最终缓解黄泥田的酸障碍而促进水稻的生长，提高水稻的产量；用于 制备生物炭的猪粪容易大量获得，方法简单易懂，易于被接受。
【附图说明】
[0009] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0010] 图1为本发明利用1%施用水平猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的关于水稻的效 果图；
[0011] 图2为本发明利用1%施用水平猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的关于水稻根系 周围的根际土和非根际土的效果图；
[0012] 图1、图2中，每列从上至下依次为：其他菌门、疣微菌门、变形菌门、浮霉菌门、ODl 菌门、芽单胞菌门、厚壁菌门、蓝菌门、绿弯菌门、绿菌门、拟杆菌门、放线菌门、酸杆菌门。
【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限 定本发明的范围。
[0014] 将收集到的猪粪和水稻秸杆分别进行如下处理：
[0015] 风干后磨碎（风干至水分含量< 12%，猪粪磨碎至粒径约为2mm，水稻秸杆切割 至5cm长），放入到TH-Ol生物质自动炭化装置中，于500°C无氧条件下烧制，升温速率为 15°C/min，保持时间为2小时，冷却至室温后研磨至过Imm孔径筛，从而分别得猪粪生物炭 和水稻秸杆生物炭。
[0016] 实际使用时，将制成的生物炭（包括猪粪生物炭和水稻秸杆生物炭等）于20cm深 度内的耕层中混合均匀即可。
[0017] 实施例1:
[0018] 在我国南方华中稻区酸化低产黄泥田土壤中（经检测，pH为4. 96)进行实验，每 个试验区为IOm2;各自混入猪粪生物炭/水稻秸杆生物炭（用量为1500kg/亩或4500kg/ 亩），以不使用任何生物炭作为对照，因此共设定5个区域；每个区域均分别进行如下操作： 将制成的生物炭（包括猪粪生物炭和水稻秸杆生物炭）于20cm深度内的耕层中混合均匀 即可；然后浇水至田间持水量的70% ;接着取耕作层土壤（即深度为20cm内的土壤）600g 置于培养袋（8号塑料袋）内；
[0019] 将培养袋置于温度为25°C的恒温培养箱中培养，每隔3d称重1次并补充水分，以 保持土壤含水量恒定。分别在于恒温培养箱中开始培养后的第1、3、6、15、30、60、120天取 新鲜土样。每个处理重复3次，并设不加生物炭的处理作为对照。试验持续120d，结束后将 土壤样品取出风干，研磨过0. 25mm孔径筛供测定用。测定指标包括：pH、速效P、无机氮量 (NH//NCV)、盐基离子（K、Na、Ca、Mg等离子）、缓冲性能、水溶性C(DOC)、水溶性N(DON)、可 溶性铝、交换性酸和交换性H离子等。测定结果如表1所示。
[0020] 将添加生物炭的处理与CK相比，可以发现添加生物炭能够提高土壤pH、P含量、盐 基离子含量，影响NH4+-N、N03_-N、DOC、DON水平，提高土壤缓冲性能，降低可溶性铝、交换性 酸和交换性H离子含量。
[0021] 相同的添加量下猪粪生物炭与水稻秸杆生物炭相比，添加猪粪生物炭的处理pH 更高；同种生物炭不同添加量相比，随着施用水平增加，pH、速效P、盐基离子等指标仍会提 高，但改良效果的增加程度远远小于添加量的增加程度。
[0022] 在培养期间内，每个处理的pH经历了先升高后下降，最后趋于平稳的过程，说明 从长期看施加生物炭具有稳定提高PH的作用。
[0023] 表1、不同施用水平下各项生物炭改良酸化低产黄泥田的效果
【主权项】
1. 利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法，其特征是：按照每亩配用1400? 1600kg猪粪生物炭的用量比，向酸化低产黄泥田中添加猪粪生物炭；从而实现改良土壤性 状，并促进水稻的生长，提高水稻产量。
2. 根据权利要求1所述的利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法，其特征是：猪 粪生物炭是由风干的猪粪（水分含量< 12% )在500?550°C无氧条件下烧制1. 8?2. 2 小时而成。
3. 根据权利要求2所述的利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法，其特征是：将 猪粪生物炭于20cm深度内的耕层中混合均匀。
4. 根据权利要求1、2或3所述的利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法，其特征 是：影响和调控水稻根系生长土壤环境中的微生物群落结构，提高提高根际土和非根际土 的土壤微生物丰富度；在猪粪生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根际土细菌群落结构 与非根际土的差异，最终缓解黄泥田的酸障碍而促进水稻的生长，提高水稻的产量。
【专利摘要】本发明公开了一种利用猪粪生物炭改良酸化低产黄泥田的方法：按照每亩配用1400～1600kg猪粪生物炭的用量比，向酸化低产黄泥田中添加猪粪生物炭；从而实现改良土壤性状，并促进水稻的生长，提高水稻产量。本发明通过影响和调控水稻根系生长土壤环境中的微生物群落结构，提高根际土和非根际土的土壤微生物丰富度；在猪粪生物炭和水稻根系的交互作用下，造成根际土细菌群落结构与非根际土的差异，最终缓解黄泥田的酸障碍而促进水稻的生长，提高水稻的产量。
【IPC分类】A01B77-00
【公开号】CN104541640
【申请号】CN201510014045
【发明人】何艳, 胡佳杰, 徐建明, 戴中民, 徐兴坤, 张鲁鋆
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月10日