本發明屬于鹽堿地土壤改良領域，具體涉及一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑及其制備方法與應用。

背景技術：

土地鹽堿化是一個世界性的難題，全球鹽堿地面積約為9.5×10⁹hm²，中國約有3.7×10⁷hm²，占可耕地面積約5％，主要分布在沿海和內陸地區，嚴重制約本地區的農牧業生產和社會經濟發展。

目前鹽堿地土壤改良措施多種多樣，其中脫硫石膏改良鹽堿化土壤的化學措施，得到廣泛的關注和研究。

專利CN103069944A中公開了一種重度蘇打鹽堿土快速改良方法。但脫硫石膏由于吸濕性比較強，導致其易結塊、拋灑不均勻、施用較困難、與土壤混合不均勻。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑及其制備方法與應用，具體技術方案如下：

一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑，其生物質炭與脫硫石膏的質量比為(15～50):100，生物質炭粉的顆粒直徑小于1mm。

一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑的制備方法，具體包括如下步驟：

1)將生物質原料粉碎成粉末；

2)將步驟1)中的生物質原料粉末置于耐高溫的密閉容器中，在300～700℃、缺氧條件下進行碳化處理1～3h；

3)將步驟2)中碳化處理后的粉末冷卻至室溫后，粉碎，制得生物質炭粉；

4)步驟3)中生物質炭粉與脫硫石膏混合均勻，即制得生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑。

3、根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中生物質原料為小麥秸稈、玉米秸稈、水稻秸稈、棉花秸稈、花生殼、果樹剪枝、灌木枝條中的一種及以上。

步驟3)中生物質炭粉的顆粒直徑小于1mm。

步驟4)中生物質炭與脫硫石膏的質量比為(15～50):100。

所述的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑在鹽堿地改良方面的應用。

在鹽堿地改良時，生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑的施用量為15～45t/hm²。

本發明的有益效果為：本發明通過向脫硫石膏中摻入生物質炭，制備生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑，該土壤改良劑解決了單獨使用脫硫石膏時易結塊、拋撒不均、效率低的問題，同時能夠降低土壤pH和堿化度、改善土壤物理化學性狀、加快鹽漬化土壤鹽分的淋洗、提高土壤肥力。本發明原料來源廣泛、技術簡單、成本低。

附圖說明

圖1為實施例1制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑。

圖2為實施例2制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑。

圖3為實施例3制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑。

具體實施方式

本發明提出了一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑及其制備方法與應用，下面結合實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將小麥秸稈粉碎成0.5mm大小的顆粒；

(2)將步驟(1)中小麥秸稈顆粒置于馬弗爐內，300℃碳化處理2h；

(3)將步驟(2)中碳化處理后的小麥秸稈顆粒冷卻至室溫，粉碎成直徑小于0.25mm的粉末，比重為0.5～0.8g/cm³，得到生物質炭；

(4)將生物質炭摻入脫硫石膏中，兩者的質量比為1:3，混合均勻，即制得生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑，記為BG1。制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑如圖1。

實施例2

一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將果樹剪枝粉碎成0.5mm大小的粉末；

(2)將步驟(1)中果樹剪枝粉末置于馬弗爐內，300℃碳化處理3h；

(3)將步驟(2)中碳化處理后的果樹剪枝粉末冷卻至室溫，粉碎成直徑小于0.25mm的顆粒，比重為1.0～1.2g/cm³，得到生物質炭；

(4)將生物質炭摻入脫硫石膏中，兩者的質量比為1:5，混合均勻，即制得生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑，記為BG2。制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑如圖2。

實施例3

一種生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將玉米秸稈粉碎成1mm大小的粉末；

(2)將步驟(1)中玉米秸稈粉末置于馬弗爐內，700℃碳化處理1h；

(3)將步驟(2)中碳化處理后的玉米秸稈粉末冷卻至室溫，粉碎成直徑小于0.5mm的顆粒，得到生物質炭；

(4)將生物質炭摻入脫硫石膏中，兩者的質量比為1:2，混合均勻，即制得生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑。制備的生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑如圖3。

實施例4

稱取粒徑<1mm、<0.5mm和<0.25mm的生物質炭，分別按照一定質量比與脫硫石膏混合均勻。稱取一定量混合物，分別按照4g/kg、8g/kg、12g/kg的比例與鹽漬化土壤混合均勻，再裝填土柱約10cm，每次裝填2cm，適度壓實。底部先用石英砂(粒徑2mm)堆制作成漏斗狀，上下各加入雙層紗布，一來避免石英砂漏出，二來減少石英砂與土壤界面張力。頂部同樣處理，石英砂厚度約1cm厚。用醫用吊瓶，按照120滴/min的速度向土柱滴加去離子水，淋出液承接于量筒內，記錄淋出液首次出現時間。每10mL測定一次淋出液的電導率，直至電導率3次測定值的平均值相對偏差<5％，淋出液電導率用5:1的水土比浸提后用電導率儀(雷磁DDS-307A)測定。試驗結果如表1。從表1可知生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑對鹽漬化土壤鹽分淋洗有明顯的影響。

表1 加入不同量生物質炭與脫硫石膏土壤改良劑后土柱淋出液出流時間、EC值降低速率和EC值降低至最小值所用的淋洗液體積

實施例5

稱取3kg土樣(氯化鈉和硫酸鈉鹽漬化土壤)12份，分為3組平行試驗，每組的4份土樣分別加入BG1 4g/kg、BG2 4g/kg、脫硫石膏(G)8g/kg和不施用任何物料(CK)，混合均勻后，裝入塑料盆(寬口直徑為20cm、窄口直徑為15cm，高10cm)。加入自來水至約田間持水量，過夜后播種，每盤播種燕麥(Avena sativa L.)30粒，播種后蓋土約2cm。出苗后留長勢基本一致的幼苗20株。將盆缽放在溫室中，定期澆水，約50天后，采集土壤樣品，風干過篩，測定pH，EC，8大離子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-)，鈉飽和度，有機質，全氮，速效磷，速效鉀。

pH和EC用5:1的水土比浸提，分別用UB-7精密pH計和雷磁DDS-307A電導率儀測定(鮑士旦，2000)。

土壤8大離子：稱取小于1mm風干土樣40.00g于500mL三角瓶中，加入200mL無CO₂蒸餾水(水土比5:1)，充分振蕩3min，濾液中的K⁺、Na⁺用火焰光度法測定，Ca²⁺、Mg²⁺用EDTA滴定法測定，SO₄^2-用EDTA間接絡合滴定法測定，Cl^-用硝酸銀滴定法測定，HCO₃^-、CO₃^2-用雙指示劑-中和滴定法測定。

鈉飽和度采用NH₄OAc-NH₄OH火焰光度法測定；速效P采用NaHCO₃浸提，鉬銻抗比色法測定；速效K采用NH₄OAC浸提，火焰光度法測；有機碳采用重鉻酸鉀外加熱容量法測定；全氮采用凱式定氮法測定。

表2為施用不同生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑并種植燕麥后土壤pH、EC值、堿化度和鹽分離子含量

從表2可知，施用脫硫石膏與生物質炭土壤改良劑(BG1，BG2)，提高了土壤EC、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-含量，降低了pH、堿化度和HCO₃^-含量。

表2 施用不同生物質炭-脫硫石膏混合物并種植燕麥后土壤pH、EC值、堿化度和鹽分離子含量

*:同一列不同字母表示處理之間的顯著性差異(P<0.05)。

表3為施用不同生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑并種植燕麥后土壤養分含量。從表3可知，施用脫硫石膏與生物質炭土壤改良劑(BG1，BG2)，提高了鹽漬化土壤肥力。

表3 施用不同生物質炭-脫硫石膏土壤改良劑并種植燕麥后土壤養分含量

*:同一列不同字母表示處理之間的顯著性差異(P<0.05)。