专利名称：一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法
技术领域：
本发明涉及土壌生态修复技术领域，具体来讲涉及ー种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法。
背景技术：
随着社会经济和农业的发展，由于长期氮肥过量施用等原因，致使我国北方酸化性土壌的面积和酸化程度呈逐渐増加趋势。氮肥过量施用是导致农田土壌酸化的主要原 因，过去20多年来高达90%的北方农田土壤均发生不同程度的酸化现象。其中，以大棚蔬菜和果园为主的经济作物土壌酸化程度更为严重。土壌酸化不仅使土壌中营养元素流失，而且使土壌中各种金属和重金属化合物的溶解度増加，导致土壌的加大重金属元素对环境的危害，污染致使土壤质量持续恶化，成为我国农业生产能力的隐患。另外，土壌酸化过程中氮肥的大量淋失，在増加了农业成本的同时，也引起了诸如水体富营养化、地下水污染等严重的环境问题。现有的酸化土壤改良剂大多是ー些エ业副产品，虽然比较廉价，但是这些改良剂中的大多数含有一定量的有毒金属元素，对环境存在潜在的污染风险。因此建立和研发安全、环保、高效的土壌改良技术及其产品，成为酸化土壤环境修复的关键。花生是我国主要的油料作物和传统的出口农产品，其总产量和出口量均居世界首位。2005年我国花生年总产量达1450万吨以上，占世界花生总产量的42%，每年约可产450万吨花生売。然而目前还有相当多的花生壳未被利用，已经利用的也多是粗放的低水平利用，这就造成了这些农业残留物的综合利用经济性差、商品化和产业化程度低。
发明内容
本发明的目的是针对北方果园和农田土壌酸化程度不断加剧的问题，通过多次试验提供一种在资源化利用农产品残留物的基础上，高效、环保地改良酸化土壌的方法。本发明的技术方案是将花生在无氧条件下热解得到生物碳，再将生物碳施入酸
化土壌。为达到更好的效果，本发明的技术方案可以采取以下措施
I、所述花生壳粉碎成直径为O. Icm 2cm的小片。这样可以使花生壳充分地进行反应。2、所述花生壳粉碎后在60°C恒温下烘干。这样烘干效果较好。3、所述无氧条件通过以下方式完成在真空管式炉体中以流速500ml/min向花生壳通N2,而后排净炉体中气体。4、所述通入N2的时间为30分钟。5、所述热解温度为400°C。6、所述热解时间为加热I 2小时。
7、所述热解温度是通过在升温速率5 10°C /min的条件下加热而达到。8、所述生物碳需要与土壤以I 5%的质量比混合后再一起施入酸化土壌。9、所述生物碳与土壤混合前需粉碎成直径小于2_的粉末。本发明通过对花生壳热解制备生物炭，将农业废料制备成土壌改良剂，明显改善了土壤质量，提高了土壤养分利用率。该土壤改性方法使用简单，效果明显持久，具有环保、低碳、资源循环利用的优点，为改良北方酸化土壌提供了新途径；同时该方法在高效、资源化利用农产品残留物的基础上，开发了适宜北方酸化土壌改良的高效生物炭材料，为实现资源的保护性开发提供一种新模式。
具体实施例方式花生壳制备生物碳改良酸化果园和农田的详细方法如下，包括两大步骤
一、制备生物炭，包括以下步骤
1、将花生壳粉碎成直径为O.Icm 2cm的小片；
2、在60°C恒温下烘干；
3、放入真空管式炉中，以500ml/min的流速向花生壳通N2半小时后排净炉体中的气
体；
4、在升温速率5 10°C/min的条件下加热至400°C ；
5、保持400°C热解I 2小时；
6、冷却至室温，得到黑色物质，即为生物碳。ニ、生物炭施用，包括以下步骤
1、将生物炭粉碎成直径小于2_的粉末；
2、按照生物炭与土壤为1% 5%的质量比施入到待修复的果园土壤或农田中。下面通过实施例来进ー步说明本发明。实施例I
将花生壳粉碎成直径为O. Icm的小片，60°C烘干后放入真空管式炉中，以500ml/min的流速通N230分钟，排净炉体中的气体，在升温速率5°C /min的条件下加热至400°C，保持4000C I小吋，随后冷却至室温，得到黒色生物碳。将生物炭粉碎成直径小于2mm的粉末，按照生物炭土壌=1:100的质量比例施入到待修复的果园土壌中。施入生物炭49天后，土壤PH提高了 O. 5个单位，土壤容重由I. 23g/ml降低为I. 17g/ml,有机质含量由14. 2g/kg提高到16. 8g/kg, 土壤品质得到改善。实施例2
将花生壳粉碎成直径为2cm的小片，60°C烘干后放入真空管式炉中，以500ml/min的流速通N230分钟，排净炉体中的气体，在升温速率5°C /min的条件下加热至400°C，保持400°C2小吋，随后冷却至室温，得到黒色生物碳。将生物炭粉碎成直径小于2_的粉末，按照生物炭土壌=5 :100的质量比例施入到待修复的果园土壌中。施入生物炭49天后，土壤PH提高了 I. 4个单位，土壤容重由I. 23g/ml降低为I. 13g/ml,有机质含量由14. 2g/kg提高到22. 8g/kg, 土壤品质得到极大改善。实施例3将花生壳粉碎成直径为2cm的小片，60°C烘干后放入真空管式炉中，以500ml/min的流速通N230分钟，排净炉体中的气体，在加热速率5°C /min的条件下升温至400°C，保持400°CI. 5小时，随后冷却至室温，得到黒色生物碳。将生物炭粉碎成直径小于2_的粉末，按照生物炭土壌=3 :100的质量比例施入到待修复的果园土壌中。施入生物炭49天后，土壤PH提高了 I. I个单位，土壤容重由I. 23g/ml降低为
I.18g/ml,有机质含量由14. 2g/kg提高到20. 8g/kg, 土壤品质得到较大改善。
权利要求
1.一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于将花生壳在无氧条件下热解得到生物碳，将生物碳施入酸化土壤。
2.根据权利要求I所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述花生壳粉碎成直径为0. Icm 2cm的小片。
3.根据权利要求2所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述花生壳粉碎后在60°C恒温下烘干。
4.根据权利要求I所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述无氧条件通过以下方式完成在真空管式炉体中以流速500ml/min向花生壳通N2,而后排净炉体中气体。
5.根据权利要求4所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述通入N2的时间为30分钟。
6.根据权利要求I所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述热解温度为400°C。
7.根据权利要求6所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述热解时间为加热I 2小时。
8.根据权利要求7所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述热解温度是通过在升温速率5 10°C /min的条件下加热而达到。
9.根据权利要求I至8任一所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述生物碳需要与土壤以I 5%的质量比混合后再一起施入酸化土壤中。
10.根据权利要求9所述的一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，其特征在于所述生物碳与土壤混合前需粉碎成直径小于2_的粉末。
全文摘要
一种利用生物炭改良北方酸化土壤的方法，将花生壳粉碎成直径为2cm的小片，60℃烘干后放入真空管式炉中，以500ml/min的流速通N230分钟，排净炉体中的气体，在升温速率5℃/min的条件下加热至400℃，保持400℃2小时，随后冷却至室温，得到黑色生物碳。将生物炭粉碎成直径小于2mm的粉末，按照生物炭与土壤为1%～5%的质量比施入到待修复的果园土壤或农田中；本发明优点在于在使用简单，明显改善了土壤质量，提高了土壤养分利用率，使用简单，效果明显、持久，为改良北方酸化土壤提供了新途径。
文档编号B09C1/00GK102671931SQ20121016188
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者宿兴华 申请人:青岛贝尔卡环境生物工程有限公司