本发明公开了一种可以提高土壤fda水解酶活性的秸秆生物炭制备方法，属于农业废弃物循环利用技术领域。
背景技术：
近年来，农业逐渐成为我国的国民基础产业，我国每年粮食产量约9亿t，其中秸秆总量高达7亿t，但秸秆利用率仅达到33.3％，由于国家的快速发展，农村劳动力逐渐减少，导致大部分废弃或直接烧掉，这不仅浪费资源，还对环境造成了严重的污染。
生物炭是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经过热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质，多为粉状颗粒。由于生物炭具有发达的多孔结构和较大的比表面积，施入土壤后能够改善土壤理化性质，增加土壤微生物数量和酶活性，从而能够促进土壤多种元素的循环。有研究表明，生物炭可以改善重金属污染土壤，同时可以减少ch4、co2和no2温室气体的排放，增加土壤碳库储量，将碳封存在土壤中有效地减少co2的释放。因此生物质炭为全球的可持续农业生态系统发展提供了一个前所未有的绿色革命的契机。
土壤微生物是土壤碳库中最为活跃的组分，对环境的变化最为敏感，而土壤酶活性反映土壤微生物的活性。土壤酶是由微生物和动植物活体及其残骸分解释放到土壤中的一类参与循环反应的催化剂，而fda水解酶可以被土壤中许多酶催化水解，发生酶促反应，生成相对稳定的荧光素，用此反应的是微生物活性和土壤质量。fda水解酶与微生物活性之间的相关性比其他酶活性更显著，因此应用其活性来评价土壤微生物的总体活性。
本研究拟采用水稻和玉米秸秆制备而成的生物炭施用于水稻田中，研究300℃-700℃温度下制备的生物炭对土壤fda水解酶的变化，通过测定水稻生长时期土壤fda水解酶的含量，分析不同裂解温度下的生物炭对土壤fda水解酶活性的影响，从而筛选更好地生物炭种类。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种秸秆生物炭的制备方法，以提高土壤fda水解酶活性，主要解决的技术问题：我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，带来极为严重的大气污染，如增加空气中co2含量和可吸入颗粒，降低空气能见度，并对人类健康和安全造成了严重危害，提出了一种以废弃秸秆为原料，通过马弗炉制备成生物炭，施用于水稻田提高土壤fda水解酶活性。本发明具有具有原料易得、工艺简单、能耗少等优点，解决了秸秆难降解、再利用的问题，应用前景广阔。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：
(1)取1～2kg回收的的水稻和玉米秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用0.5～1.5mol/l的naoh溶液浸泡3～6h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5～8％；
(2)利用电动夯实机将第(1)步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至200～300℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化30～90min，进一步去除秸秆中的挥发分；
(3)继续在马弗炉中裂解，温度设为300℃～700℃，待温度达到以后先通入5～10s氮气，接着以30～50ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3～4h；
(4)待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速300～500r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；
(5)将第(4)步处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在100～120℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
作为优选的技术方案：过滤时采用0.8μm滤膜。采用较细的孔径，可以滤除绝大部分杂质，利于生物炭有更好的性质。
本发明的应用方法：在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到10～15cm，播撒种子，待种植20～40天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米0.8～1.2kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用提高了土壤fda水解酶活性，充分利用了废弃的水稻秸秆，实现了废物利用，有利于农作物的生长。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用废弃的水稻秸秆为原料，充分实现资源循环利用，节约资源，降低成本；
(2)本操作简单易行，易于生产，不会造成附加的环境危害，提高秸秆的利用率，具有极其深远的社会意义和经济价值；
(3)制成的水稻和玉米秸秆生物炭使土壤fda水解酶较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了26.4～31.7％、25～65.7％、17.3～24.2％、2.8～9.5％，同时水稻产量提高10.7～25％。
具体实施方式
取1～2kg回收的的水稻和玉米秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用0.5～1.5mol/l的naoh溶液浸泡3～6h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5～8％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至200～300℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化30～90min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为300～700℃，待温度达到以后先通入5～10s氮气，接着以30～50ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3～4h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速300～500r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在100～120℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到10～15cm，播撒种子，待种植20～40天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米0.8～1.2kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了26.4～31.7％、25～65.7％、17.3～24.2％、2.8～9.5％，同时水稻产量提高10.7～25％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例1：
取1kg回收的的玉米秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用0.5mol/l的naoh溶液浸泡3h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为8％；利用电动夯实机将处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至200℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化30min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为500℃，待温度达到以后先通入5s氮气，接着以30ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速300r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在100℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到10cm，播撒种子，待种植20天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米0.8kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了26.4％、25％、17.3％、2.8％，同时水稻产量提高10.7％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例2：
首先取1kg回收的的水稻秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用0.5mol/l的naoh溶液浸泡3h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为8％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至200℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化30min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为300℃，待温度达到以后先通入5s氮气，接着以30ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速300r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在100℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到10cm，播撒种子，待种植20天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米0.8～1.2kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了26.9％、31.3％、17.9％、3.1％，同时水稻产量提高11.6％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例3
取2kg回收的的水稻秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用1.0mol/l的naoh溶液浸泡4h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为7％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至250℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化60min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为400℃，待温度达到以后先通入7s氮气，接着以40ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为4h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速400r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在110℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到12cm，播撒种子，待种植30天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米1kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了30.2％、54.9％、22.5％、8.1％，同时水稻产量提高20.4％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例4
取2kg回收的的水稻秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用1.5mol/l的naoh溶液浸泡6h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至300℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化90min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为500℃，待温度达到以后先通入10s氮气，接着以50ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为4h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速500r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在120℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到15cm，播撒种子，待种植40天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米1kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了31.7％、65.7％、24.2％、9.5％，同时水稻产量提高25％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例5
取1kg回收的的水稻秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用1mol/l的naoh溶液浸泡5h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为6％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至250℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化60min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为600℃，待温度达到以后先通入8s氮气，接着以40ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速400r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在110℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到13cm，播撒种子，待种植30天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米1.0kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了28.2％、42.8％、20.3％、6.4％，同时水稻产量提高16.7％％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
实施例6
取2kg回收的的水稻和玉米秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用1.5mol/l的naoh溶液浸泡6h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5％；利用电动夯实机将上一步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至300℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化90min，进一步去除秸秆中的挥发分；继续在马弗炉中裂解，温度设为700℃，待温度达到以后先通入9s氮气，接着以50ml/min的速度通入氮气，在热解结束前30min停止通入氮气，设置热解时间为3～4h；待热解结束，冷却至室温后取出秸秆，放入粉碎机中粉碎，设置转速500r/min，过0.1mm目筛，用配置的500ml1.5mol/l的nacl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；将处理的秸秆粉末用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，过滤后在120℃烘箱中烘干至恒重即可得到秸秆生物炭。
在种子播种前将土地进行翻耕，使其深度达到14cm，播撒种子，待种植30天后将本发明制得的秸秆生物炭均匀撒入，其中撒入量为每平方米1.2kg，施撒之后对土壤进行翻耕，即可。在水稻生长各个时期，生物炭的施用较未施用生物炭有明显的提高，在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了29.1％、51.7％、21.9％、7.3％，同时水稻产量提高19.2％，充分利用了废弃的秸秆，实现了废物利用，节约了资源，有利于农作物的生长。另外，该法成本较低，具有很好的经济效应。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定。在不脱离本发明的设计精神的前提下，本领域普通工程的技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。