本发明涉及一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，属于生物质炭化技术领域。
背景技术：
当前，随着我国城镇化推进和工业快速发展，农林耕地的管理和投入日益弱化，大量的农林固体废物如农作物秸秆等未得到有效利用，长期堆放占用土地，甚至大量进行焚烧，极大的增加了环境压力，加剧了环境污染。但是，现如今，随着环境问题愈发严重，低碳、循环、可持续已经成为我国农业发展的客观需求。农业发展的可持续，归根到底是耕地的可持续，既要保证土地面积、又要改善土壤质量，特别是要提高土壤中有机质的含量。长期以来，我国的农林耕地由于粗放的经营方式以及长时间的连续耕作，导致良田持续退化，有机质含量降低，地力明显下降。
连作障碍是指连续在同一土壤上栽培同种作物或近缘作物引起的作物生长发育异常。连作障碍的发生有多种原因，包括养分过度消耗、土壤理化性质恶化、病虫害增加和有害物质的累积等。长期以来，为了追求经济利益，土壤被连续栽培高价格的农作物的情况普遍存在，再加上土壤得不到科学合理的物质添加，土地质量不断下降，作物生长发育不良，产量下降等种种难题不断涌现，急待解决。
技术实现要素：
针对目前农林固体废弃物有效利用率低、焚烧污染严重，土壤有机质含量低、连作障碍严重，生物质炭化工艺复杂等问题，本发明提供一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，本发明可有效处理土地中的农林固体废物，避免环境污染，增加土壤有机碳含量，提高土壤肥力，杀灭土壤和生物质中的有害致病微生物，改善土壤的连作障碍。
一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，具体步骤如下：
（1）将农林固体废物干燥至含水率≤12%，粉碎至长度≤20cm得到生物质段；其中农林固体废物为农作物秸秆、杂草、稻壳、糠皮、灌木枝、枯树叶、木屑的一种或多种；
（2）将土壤翻耕至耕作层，耕耙至土壤粒径≤10cm，再将耕耙后的土壤干燥得到土壤颗粒；
（3）将步骤（2）土壤颗粒筛分得到粒径≥3cm的土壤颗粒a和粒径＜3cm的土壤颗粒b，土壤颗粒a与步骤（1）的生物质段混合均匀并堆成若干个均匀分布的锥形土堆，将土壤颗粒b均匀覆盖在锥形土堆上；
（4）步骤（3）锥形土堆的上风向位置点燃锥形土堆，在温度为250~400℃条件下，锥形土堆中的生物质低温热解碳化反应并加热土壤；
（5）步骤（4）的锥形土堆冷却至环境温度后将其摊平即得耕作土壤；
所述步骤（2）中土壤干燥至含水率≤15%；
所述步骤（3）中锥形土堆的底部直径为1~2m，高为50~80cm；
所述步骤（3）中每15~30m2的土地堆砌一个锥形土堆；
所述步骤（3）锥形土堆中土壤颗粒a与生物质段的质量比为1:(2~8)；
所述步骤（3）的低温热解碳化反应的发生过程中可以加入辅助热源；
所述辅助热源为碳化硅加热棒。
本发明的有益效果是：
（1）本发明低温热解生物质炭化在隔绝空气或通入少量空气的条件下，利用热能切断生物质大分子中的化学键，使生物质大分子转变为低分子物质，得到富碳产物；与高温制炭技术不同，农林业废弃物在相对较低温度下的炭化过程中，生物质原料的孔隙结构将被很好的保留，增加土壤有机质，实现固碳减排；
（2）本发明方法的生物质在半密闭条件下的低温热解反应，同时锥形堆被细颗粒土壤覆盖可避免直接焚烧导致的空气污染等问题；
（3）本发明方法中生物质低温热解产生的生物炭直接与土壤混合，可增加土壤有机碳含量，提高土壤肥力，提高农作物产量；
（4）本发明方法低温热解过程产生的较高温度，可有效杀灭土壤和生物质中的有害致病微生物；
（5）本发明有机碳含量提高、有害致病微生物高效杀灭后，可改善土壤的连作障碍。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：某地块连续种植旱稻3年，耕种施肥条件一致的情况下，本地块第1年旱稻产量240kg/亩，第2年旱稻产量210kg/亩，第3年旱稻产量170kg/亩；在第3年旱稻采收后，采用农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法对该地块的土壤进行处理；
一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，具体步骤如下：
（1）将农林固体废物（水稻秸秆）干燥至含水率≤12%，粉碎至长度≤20cm得到生物质段；
（2）将土壤翻耕至耕作层，耕耙至土壤粒径≤10cm，再将耕耙后的土壤干燥至含水率≤15%得到土壤颗粒；
（3）将步骤（2）土壤颗粒筛分得到粒径≥3cm的土壤颗粒a和粒径＜3cm的土壤颗粒b，土壤颗粒a与步骤（1）的生物质段混合均匀并堆成若干个均匀分布的锥形土堆，将土壤颗粒b均匀覆盖在锥形土堆上；其中锥形土堆的底部直径为1m，高为50cm；每15m2的土地堆砌一个锥形土堆；锥形土堆中土壤颗粒a与生物质段的质量比为1:2；
（4）步骤（3）锥形土堆的上风向位置点燃锥形土堆，在温度为250~380℃条件下，锥形土堆中的生物质低温热解碳化反应并加热土壤；
（5）步骤（4）的锥形土堆冷却至环境温度后将其摊平即得耕作土壤；
耕种施肥条件与前三年一致，第四年旱稻产量为330kg/亩。
实施例2：某地块连续种植玉米3年，耕种施肥条件一致的情况下，本地块第1年玉米产量800kg/亩，第2年玉米产量720kg/亩；在第2年玉米采收后，采用农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法对该地块的土壤进行处理；
一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，具体步骤如下：
（1）将农林固体废物（玉米秸秆）干燥至含水率≤10%，粉碎至长度≤18cm得到生物质段；
（2）将土壤翻耕至耕作层，耕耙至土壤粒径≤9cm，再将耕耙后的土壤干燥至含水率≤14%得到土壤颗粒；
（3）将步骤（2）土壤颗粒筛分得到粒径≥3cm的土壤颗粒a和粒径＜3cm的土壤颗粒b，土壤颗粒a与步骤（1）的生物质段混合均匀并堆成若干个均匀分布的锥形土堆，将土壤颗粒b均匀覆盖在锥形土堆上；其中锥形土堆的底部直径为2m，高为80cm；每30m2的土地堆砌一个锥形土堆；锥形土堆中土壤颗粒a与生物质段的质量比为1:8；
（4）步骤（3）锥形土堆的上风向位置点燃锥形土堆，在温度为270~400℃条件下，锥形土堆中的生物质低温热解碳化反应并加热土壤；
（5）步骤（4）的锥形土堆冷却至环境温度后将其摊平即得耕作土壤；
耕种施肥条件与前两年一致，第三年玉米产量为1300kg/亩。
实施例3：某地块连续种植油菜4年，耕种施肥条件一致的情况下，本地块第1年油菜产量420kg/亩，第2年油菜产量400kg/亩，第3年油菜产量350kg/亩，第4年油菜产量280kg/亩；在第4年油菜采收后，采用农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法对该地块的土壤进行处理；
一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，具体步骤如下：
（1）将农林固体废物（油菜秸秆）干燥至含水率≤11%，粉碎至长度≤16cm得到生物质段；
（2）将土壤翻耕至耕作层，耕耙至土壤粒径≤9cm，再将耕耙后的土壤干燥至含水率≤12%得到土壤颗粒；
（3）将步骤（2）土壤颗粒筛分得到粒径≥3cm的土壤颗粒a和粒径＜3cm的土壤颗粒b，土壤颗粒a与步骤（1）的生物质段混合均匀并堆成若干个均匀分布的锥形土堆，将土壤颗粒b均匀覆盖在锥形土堆上；其中锥形土堆的底部直径为1.2m，高为60cm；每18m2的土地堆砌一个锥形土堆；锥形土堆中土壤颗粒a与生物质段的质量比为1:4；
（4）步骤（3）锥形土堆的上风向位置点燃锥形土堆，在温度为250~360℃条件下，锥形土堆中的生物质低温热解碳化反应并加热土壤；
（5）步骤（4）的锥形土堆冷却至环境温度后将其摊平即得耕作土壤；
耕种施肥条件与前四年一致，第五年油菜产量为610kg/亩。
实施例4：某地块连续种植烤烟2年，耕种施肥条件一致的情况下，本地块第1年烤烟产量150kg/亩，第2年烤烟产量110kg/亩；在第2年烤烟采收后，采用农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法对该地块的土壤进行处理；
一种农林固体废物就地碳化还田并改善土壤连作障碍的方法，具体步骤如下：
（1）将农林固体废物（烤烟秸秆）干燥至含水率≤10%，粉碎至长度≤14cm得到生物质段；
（2）将土壤翻耕至耕作层，耕耙至土壤粒径≤10cm，再将耕耙后的土壤干燥至含水率≤10%得到土壤颗粒；
（3）将步骤（2）土壤颗粒筛分得到粒径≥3cm的土壤颗粒a和粒径＜3cm的土壤颗粒b，土壤颗粒a与步骤（1）的生物质段混合均匀并堆成若干个均匀分布的锥形土堆，将土壤颗粒b均匀覆盖在锥形土堆上；其中锥形土堆的底部直径为1.6m，高为70cm；每25m2的土地堆砌一个锥形土堆；锥形土堆中土壤颗粒a与生物质段的质量比为1:6；
（4）步骤（3）锥形土堆的上风向位置点燃锥形土堆，在温度为300~400℃条件下，锥形土堆中的生物质低温热解碳化反应并加热土壤；
（5）步骤（4）的锥形土堆冷却至环境温度后将其摊平即得耕作土壤；
耕种施肥条件与前两年一致，第三年烤烟产量为210kg/亩。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。