一种经煅烧生物炭型调理剂的制备及调理剂的应用方法与流程

本发明涉及土壤修复技术领域，具体领域为一种经煅烧生物炭型调理剂的制备及调理剂的应用方法。

背景技术：

化学稳定就是在土壤中加入化学固定剂改变土壤的性质，使土壤中的cd元素被吸附或者共沉淀作用而改变其在土壤中的存在形态，从而降低其生物有效性和迁移性。常用的固定剂有各种非金属矿物材料(凹凸棒石、沸石、海泡石、硅藻土、膨润土等)、生物炭、石灰、硅肥、磷酸盐类矿物、赤泥及粉煤灰等。研究表明在土壤中添加赤泥来固定土壤中的重金属，试验中发现，添加赤泥的土壤种植的生菜中的镉、铅、锌浓度明显比未添加的土壤中减少86％、58％、73％。近年来关于硅肥、钙镁磷矿、石灰和骨炭粉等多种材料对镉污染土壤的固定修复研究日益增多，但主要集中在不同材料的直接配比方面，对于改性材料的应用案例较少。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种煅烧生物炭型调理剂的制备及调理剂的应用方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种经煅烧生物炭型调理剂的制备方法，其步骤为：

(1)将土地中烧结的草木灰收集放入反应釜中煅烧，产出改性生物炭；

(2)取过磷酸钙、花岗岩研磨成石粉，然后将石粉混合菜籽饼进行发酵制成有机肥作为专用配方材料；

(3)将改性生物炭和专用配方材料混合搅拌制成调理剂颗粒。

优选的，草木灰在反应釜中的煅烧温度为700-850℃。

优选的，专用配方材料中矿物含量包括p2o5为40-50％，k2o5为3-9％，sio2为7-13％，cao为20-30％，mgo为5-11％，te(fe、cu、mn、zn)为0.1-4％，n为0.1-4％。

优选的，改性生物炭和专用配方材料的混合比例为60:40。

优选的，调理剂颗粒粒径为0.2-0.35cm。

为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种经煅烧生物炭型调理剂应用于cd轻度污染水田的应用方法，其特征在于：其步骤为：

(1)选取具有重金属cd污染的土地区域；

(2)对选取的土地区域进行表层犁耕；

(3)犁耕后的区域分割为多个等面积小区区域，对每个小区区域设置田埂并用黑色塑料袋包裹隔断；

(4)在每个小区区域内均进行同品种水稻稻秧种植；

(5)在水稻进入分蘖期，种植区域内无积水后，对所有小区区域进行不同用量的调理剂添加；

(6)一周后对每个区域内土壤进行样品采集，并对采集的土壤样品进行重金属含量检测；

(7)再一个月后采集成熟期各区域内的水稻籽粒和根系土样品，并进行单独分析。

优选的，根据步骤(3)-(5)，将犁耕后的区域分成10个等面积小区区域，并取其中一区域为对照组区域，其他9个区域分成3份试验区域，每份内的3个区域分别在水稻进入分蘖期后，分别按750kg/hm²、1125kg/hm²和1500kg/hm²添加调理剂。

优选的，选取的重金属cd污染的土地区域为水稻土成土母质以玄武岩风化物、第四系红层盆地沉积物风化物为主，土壤地球化学调查结果显示全区ph范围集中在4.5-6.4范围的酸性土壤。

优选的，根据步骤(2)，土地表层犁耕为0-30cm深度的土壤犁耕。

优选的，根据步骤(3)，田埂高度为40-50cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：针对重金属cd污染严重的酸化黄红壤，尤其是水田，通过煅烧改性生物碳，复合添加不同配比硅钙基质材料和有机肥料，开发较为经济有效的新型土壤调理剂，应用于改良土壤酸化，抑制作物吸收土壤cd等重金属；

高温煅烧过的生物质炭具有很好的孔状结构，富含硅钙基质的配比材料可以有效改良土壤酸化，具有改良酸化和钝化、吸附重金属双重效果；

通过试验不同温度煅烧生物炭结构，确定最佳煅烧温度控制，煅烧温度控制，产生最佳比表面稳定结构；

通过定期田间监测，进行科学的田间管理，提高植物修复效率，有效管理田块，提高修复效率。

附图说明

图1为本发明的调理剂产品图；

图2为本发明的实施例中调理剂重金属含量检测表；

图3为本发明的10等分区域调理剂添加说明图；

图4为硅钙基质肥改良土壤试验小区水稻含量表；

图5为本发明的不同处理单元水稻籽粒重金属含量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种经煅烧生物炭型调理剂的制备方法，其步骤为：

(1)将土地中烧结的草木灰收集放入反应釜中煅烧，产出改性生物炭；

(2)取过磷酸钙、花岗岩研磨成石粉，然后将石粉混合菜籽饼进行发酵制成有机肥作为专用配方材料；

(3)将改性生物炭和专用配方材料混合搅拌制成调理剂颗粒。

草木灰在反应釜中的煅烧温度为700-850℃。

专用配方材料中矿物含量包括p2o5为40-50％，k2o5为3-9％，sio2为7-13％，cao为20-30％，mgo为5-11％，te(fe、cu、mn、zn)为0.1-4％，n为0.1-4％。

改性生物炭和专用配方材料的混合比例为60:40。

调理剂颗粒粒径为0.2-0.35cm。

具体实施过程中，以草木灰为原料经800度反应釜煅烧后生产改性生物炭，以过磷酸钙、花岗岩加工过程研磨石粉和菜籽饼发酵有机肥为原料进行专用配方(gczxpf20-1)的配比，配比后材料矿物含量为p2o545％，k2o56％，sio210％，cao25％，mgo8％，te(fe、cu、mn、zn)3％，n3％；

按“生物炭(固定炭)60％+专用配方40％”混拌、造粒，颗粒粒径控制0.2-0.35cm。

形成专用土壤重金属调理剂gczxtlj01；

配比后材料重金属检测指标如图2中的表所示，符合国家农业行业标准ny3034-2016的限量标准，且重金属各项指标均未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(gb15618-2018)，规定的农用地土壤重金属污染风险筛选值标准。

参照图3-5所示，一种经煅烧生物炭型调理剂应用于cd轻度污染水田的应用方法，其步骤为：

(1)选取具有重金属cd污染的土地区域；

(2)对选取的土地区域进行表层犁耕；

(3)犁耕后的区域分割为多个等面积小区区域，对每个小区区域设置田埂并用黑色塑料袋包裹隔断；

(4)在每个小区区域内均进行同品种水稻稻秧种植；

(5)在水稻进入分蘖期，种植区域内无积水后，对所有小区区域进行不同用量的调理剂添加；

(6)一周后对每个区域内土壤进行样品采集，并对采集的土壤样品进行重金属含量检测；

(7)再一个月后采集成熟期各区域内的水稻籽粒和根系土样品，并进行单独分析。

根据步骤(3)-(5)，将犁耕后的区域分成10个等面积小区区域，并取其中一区域为对照组区域，其他9个区域分成3份试验区域，每份内的3个区域分别在水稻进入分蘖期后，分别按750kg/hm²、1125kg/hm²和1500kg/hm²添加调理剂。

选取的重金属cd污染的土地区域为水稻土成土母质以玄武岩风化物、第四系红层盆地沉积物风化物为主，土壤地球化学调查结果显示全区ph范围集中在4.5-6.4范围的酸性土壤。

根据步骤(2)，土地表层犁耕为0-30cm深度的土壤犁耕。

根据步骤(3)，田埂高度为40-50cm。

通过本技术方案，试验田土壤ph为4.9，土壤酸化明显，且重金属cd含量在0.7-0.8mg/kg区间，属轻度污染。

为改良试验田土壤酸化状况，并达到受污染水田安全生产稻米的目标；设计试验方案如图3所示。试验开始前，对试验田块反复犁耕，使表层0-30cm土壤均匀混合，并分割为10个等面积小区，各小区间设置45cm高田埂，并用黑色塑料包裹隔断。同一品种水稻插秧后，在分孽期，田内无积水情况，分别按750kg/hm²、1125kg/hm²和1500kg/hm²添加本专用土壤调理剂gczxtlj01，一周后采集第一期各试验田块土壤样品；一月后采集成熟期各试验田块水稻籽粒-根系土样品；分析测试指标见图4中的表。

水稻样品分析结果见图4和图5。按照《食品安全国家标准食品中污染物限定量》(gb2762-2017)规定的重金属限值，不同添加量小区水稻籽粒重金属含量均未超标，与对照区相比，在添加硅钙基质肥料后，水稻籽粒中cd和ni明显降低，但是不同添加量间水稻籽粒中cd变化不明显；添加750kg/hm²,水稻籽粒中ni下降明显；as元素与对照区相比持平，其他重金属元素无明显变化。目前试验至少表明，在酸性土壤水稻生产过程添加硅钙基质肥料有助于降低水稻籽粒cd超标风险

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。