一种基于水蓼的富磷生物炭及其制备方法与应用

本发明涉及障碍土壤改良，特别涉及一种基于水蓼的富磷生物炭及其制备方法与应用。

背景技术：

1、土壤磷素供给及生物有效性是影响陆地生态系统作物生长的重要因素。植物所能利用的磷素主要来源于土壤，而土壤中的磷素极易被固定，尤其在酸性土壤中，磷多与铁、铝结合，形成难溶化合物，有效性较低，较难被植物直接吸收利用。因此，为了满足作物生长发育需求，对于酸性紫色土应进一步增加磷素供给和提高磷素有效性。

2、施用磷肥可以满足作物对磷素的需求，但大量施磷会导致土壤中磷的积累，土壤多余的磷素易通过地表径流、渗漏等途径进入水环境，造成水体富营养化等环境问题。此外，由于磷肥的大量生产和精细磷化工的飞速发展，高品位的磷矿资源也在日益减少。因此，降低磷肥投入，寻找农业生态系统内部磷素循环利用的新途径，以此缓解全球“磷枯竭”危机，已成为农业资源环境领域的研究热点。

3、磷富集植物多为水陆两生植物，具有磷提取能力强、生物量大、生长周期快、环境适应性强等优点，在我国大部分地区均有分布。目前，对该类植物的研究主要集中于磷积累特性、植物生理表现、根际磷素特征与磷去除效果等方面。而用于环境修复后的磷富集植物并未得到合理利用，废弃堆积、就地焚烧等常规手段，不仅造成了资源浪费，还增加了环境二次污染的风险。因此在环境面源污染控制和非可再生磷矿资源耗竭日益突出的形势下，结合磷富集植物的自身特性开展无害化、资源化、循环利用研究十分必要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种基于水蓼的富磷生物炭及其制备方法与应用。

2、本发明的技术方案如下：

3、一方面，提供一种基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，包括以下步骤：获取磷含量大于等于4g kg-1的水蓼，对其进行除杂、干燥、粉碎，获得磷富集植物生物质原材料；将所述磷富集植物生物质原材料在保护气氛条件下进行热解炭化，冷却至室温后即可获得所述富磷生物炭。

4、作为优选，对所述水蓼进行干燥时，干燥温度采用75℃。

5、作为优选，进行热解炭化时，采用的热解温度为300～600℃，热解时间为1～2h。

6、作为优选，采用的热解温度为500℃。

7、作为优选，所述富磷生物炭的ph为10.84～11.43，灰分含量为23.98～25.87％，含碳量为51.98～56.13％；总磷含量为11.46～14.77g kg-1，有效磷含量为4.81～5.38g kg-1，固相磷回收率在95.99～100％。

8、另一方面，还提供一种上述任意一项所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法制备而成的富磷生物炭及其在土壤改良中的应用。

9、作为优选，所述富磷生物炭用于对酸性紫色土进行磷素增效。

10、作为优选，所述富磷生物炭的添加量为所述酸性紫色土土重的1～2％，混合均匀后即可实现对所述酸性紫色土的磷素增效。

11、本发明的有益效果是：

12、1、本发明利用热解炭化技术对高磷环境下的修复植物进行资源化利用，能够有效地避免磷素含量较高的植物残体返回到土壤与水体而导致的二次污染，为磷富集植物规模化产出后的后端处置问题提供了技术支撑。

13、2、本发明在实现资源化处理磷富集植物废弃生物质的同时，着重对其富含的磷素进行了资源化回收，制备了高值化的富磷生物炭，较常见农林废弃物生物炭具有更高的磷含量，更高的磷回收率，优良的孔隙结构，具备对磷素的缓释能力。少量施用即可显著提高酸性紫色土的磷素有效性，提高土壤肥力，改善土壤性质，并且具有明显的促生作用，为酸性紫色土生长的作物提供充足的磷素养分。

技术特征：

1.一种基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，其特征在于，对所述水蓼进行干燥时，干燥温度采用75℃。

3.根据权利要求1所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，其特征在于，进行热解炭化时，采用的热解温度为300～600℃，热解时间为1～2h。

4.根据权利要求3所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，其特征在于，采用的热解温度为500℃。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法，其特征在于，所述富磷生物炭的ph为10.84～11.43，灰分含量为23.98～25.87％，含碳量为51.98～56.13％；总磷含量为11.46～14.77g kg-1，有效磷含量为4.81～5.38g kg-1，固相磷回收率在95.99～100％。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的基于水蓼的富磷生物炭的制备方法制备而成的富磷生物炭。

7.如权利要求6所述的富磷生物炭在土壤改良中的应用。

8.根据权利要求7所述的富磷生物炭在土壤改良中的应用，其特征在于，所述富磷生物炭用于对酸性紫色土进行磷素增效。

9.根据权利要求8所述的富磷生物炭在土壤改良中的应用，其特征在于，所述富磷生物炭的添加量为酸性紫色土土重的1～2％，混合均匀后即可实现对所述酸性紫色土的磷素增效。

技术总结
本发明公开了一种基于水蓼的富磷生物炭及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：获取磷含量大于等于4gkg<supgt;‑1</supgt;的水蓼，对其进行除杂、干燥、粉碎，获得磷富集植物生物质原材料；将所述磷富集植物生物质原材料在保护气氛条件下进行热解炭化，冷却至室温后即可获得所述富磷生物炭。本发明所述制备方法操作便捷且绿色环保，能够实现磷富集植物废弃物的减量化与无害化处置，可有效避免其产生二次污染；同时本发明制得的富磷生物炭具有较高的磷含量与生物有效性，施入酸性紫色土后可有效改良土壤酸性，显著提高土壤有效磷含量，促进土壤内源磷素形态转化，提升土壤肥力，为作物生长提供必需营养元素，综合提高酸性紫色土的作物生产能力。

技术研发人员：黄化刚,郭新欣,黄瀚,周严,叶代桦,李廷轩,余海英,郑子成
受保护的技术使用者：四川农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12