CN108947651B - 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法 - Google Patents

一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108947651B
CN108947651B CN201810786309.6A CN201810786309A CN108947651B CN 108947651 B CN108947651 B CN 108947651B CN 201810786309 A CN201810786309 A CN 201810786309A CN 108947651 B CN108947651 B CN 108947651B
Authority
CN
China
Prior art keywords
biochar
sheep manure
soil
manure
phosphorus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810786309.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108947651A (zh
Inventor
梁新强
陈玲玲
何霜
周俊杰
刘枫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201810786309.6A priority Critical patent/CN108947651B/zh
Publication of CN108947651A publication Critical patent/CN108947651A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108947651B publication Critical patent/CN108947651B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D9/00—Other inorganic fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法。羊粪生物的制备方法为：1)将羊粪自然风干，粉碎研磨过筛后在无氧或缺氧的环境下热解制备生物炭；2)将生物炭研磨过筛，得到80‑100目的羊粪生物炭。羊粪生物炭的施加可以改善土壤pH值，增加土壤中有效磷的含量等；而与其他类型的粪源生物炭(如猪粪和牛粪)相比，羊粪生物炭的施加可以显著降低土壤中胶体磷的释放。

Description

一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法
技术领域
本发明涉及一种生物炭的施加方法，特别是涉及一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法。
背景技术
磷是自然界生物重要的宏观营养元素，同时由于其会导致水生生态***的富营养化，也是一种限制性营养元素。磷可以和无机胶体如铁铝氧化物或是有机、有机矿物胶体相结合，即胶体磷。胶体磷占土壤溶液中总磷的13％-95％，是磷流失的重要组成部分。胶体广泛存在于自然界的水环境中，研究表明无论是在淡水、海水还是沉积物间隙水中，都存在着大量的胶体物质。胶体具有分子小、比表面积大以及具有丰富的有机官能团等特征，因此易于吸收一些放射性同位素、微量元素和有机化合物至其表面。因此，它对于海洋中元素的表达和运输有很大的作用。此外，在湖泊中反应溶液酸化后，胶体磷会增加钼磷酸反应磷的含量，从而增加磷的浓度。
粪源生物炭是指以动物粪便为原材料，在无氧或者缺氧的条件下，通过相对中低温(≤700℃)缓慢热解得到的材料。将动物粪便热解成粪源生物炭，有很多优点：(1)该过程减少了畜禽粪便原料体积，实现畜禽养殖废弃物的减量化；(2)高温条件杀灭了畜禽粪便中的病原菌，破坏了抗生素的结构等，实现了畜禽养殖废弃物的无害化；(3)热解过程产生了一系列高附加值的生物质能，如生物油、可燃性气体及粪源生物炭，实现了资源化。目前国内外已有很与研究报道了热解技术对粪源生物炭理化性质的影响。当粪源生物炭施入土壤后为土壤提供了养分的来源，同时提高了土壤pH值；通过石灰效应有效地吸附了土壤重金属和有机农药，是一种优质廉价的土壤修复材料。但是粪源生物炭由于其养分含量高，施加到土壤中可能会促进磷素的流失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制土壤中胶体磷释放的羊粪生物炭的制备方法，该方法以羊粪为原料，经热解后得到可以抑制土壤中胶体磷释放的羊粪生物炭，以此拓展羊粪资源化利用的途径，同时减少土壤胶体磷的损失，减轻磷素的径流损失。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种羊粪生物炭，它用于减少土壤中胶体磷的释放，其制备方法为：
1)将羊粪自然风干，粉碎研磨过筛后在无氧或缺氧的环境下热解制备生物炭；
2)将生物炭研磨过筛，得到80-100目的羊粪生物炭。
作为优选，步骤1)中粉碎研磨后的羊粪生物炭需过2mm筛。
作为优选，步骤1)中，羊粪在氮气保护下进行热解，羊粪从室温开始以8℃ /min速度升温至400℃，热解2h，然后冷却至室温得到生物炭。
作为优选，粪的热解在可控温的真空管式炉中进行。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述的羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其做法是：将所述的羊粪生物炭作为土壤改良剂施加到稻田表层土壤中。
作为优选，羊粪生物炭的施用深度为土壤表层0-20cm。
作为优选，羊粪生物炭与稻田表层土壤的混合质量比为2：100。
本发明的另一目的在于提供一种如上述任一方案所述的羊粪生物炭作为土壤改良剂抑制稻田土壤胶体磷释放的用途。
本发明的有益效果：
与现有的施加生物炭改善土壤性质，减少养分流失方式相比，粪源生物炭与其他原料的生物炭相比，不仅具有一般生物炭改善土壤结构、质地、孔隙率、粒度分布以及密度的性质，同时由于其热解原料营养元素含量高，一方面可以作为土壤改良剂，此外还可以作为有机肥料，尤其可以作为磷的缓释肥。与未施加生物炭的空白组相比，羊粪生物炭的施加可以改善土壤pH值，增加土壤中有效磷的含量等；而与其他类型的粪源生物炭(如猪粪和牛粪)相比，羊粪生物炭的施加可以显著降低土壤中胶体磷的释放。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明进一步描述。
实施例1：
本试验所用供试土壤(记为供试土壤1)取自浙江桐乡，土壤类型为砂土，基本理化性质是：pH—7.06，总磷—0.63g/kg，总碳—7.09g/kg，总氮—0.83g/kg，有效磷—45.38g/kg。
本试验在400℃温度下制备羊粪生物炭，猪粪生物炭和牛粪生物炭。
羊粪生物炭的具体制备方法如下：称取40g左右自然风干的羊粪，进行除杂后磨碎过2mm筛，然后放置在50mL瓷坩埚中，尽量压实填满，排除样品间隙的空气；盖上坩埚盖，将坩埚置于可控温的真空管式炉中，预通氮气10min 后以8℃/min速度升温至所需400℃温度，热解2h；充分冷却至室温后取出，用玛瑙研钵研磨过100目筛，得到羊粪生物炭。
以与羊粪生物炭相同的方法，制备猪粪生物炭和牛粪生物炭，区别仅在于将羊粪替换为等量自然风干的猪粪和牛粪。制备得到的三种粪源生物炭分别命名为 PM(猪粪生物炭)、SM(羊粪生物炭)和CM(牛粪生物炭)，低温保存备用。
利用上述三种粪源生物炭于50mL锥形瓶中进行培养试验，在6个不同的锥形瓶中分别加入1g PM、2g PM、1g SM、2g SM、1g CM、2g CM，然后每个锥形瓶中分别加入100g供试土壤1，得到6种处理，分别记为1％PM，2％PM， 1％SM，2％SM，1％CM和2％CM。同时，取一个相同的锥形瓶，加入100g供试土壤1，不加入任何生物炭，作为对照组CK，共设置3个平行，搅拌均匀后按40％的土壤持水率加入去离子水，置于25℃培养箱中预培养10天，使微生物复活并构成一稳定区系。置于25℃培养箱中培养30天。在培养过程中，添加去离子水保持每种处理下均为40％的含水率。30天后将锥形瓶中土样全部取出，自然风干磨细过筛备用。
土壤胶体磷(TPcoll)的测定参考Ilg等采用的离心方法并加以改进：(1)称取过未经研磨得10g土样于250mL的锥形瓶中，加入80ml离子水，移至摇床中，在160rpm下震荡24h，取上清液备用；(2)上清液在3000×g下离心 10min以去除粗颗粒；(3)将离心后的上清液过1μm微孔滤膜，收集滤液(试样Ⅰ)，该滤液被认为是胶体磷溶液；(4)试样Ⅰ在300 000×g下超速离心2h，取上清液(试样Ⅱ)。土壤胶体磷(TPcoll)以试样Ⅰ与试样Ⅱ中总磷含量之差计算得到。试样Ⅰ和Ⅱ中总磷采用过硫酸钾消解后钼蓝比色的方法测定。
通过上述室内模拟实验得到：
对于供试土壤1，六种处理的胶体总磷释放潜力如表1所示，与对照组相比猪粪生物炭的添加增加了胶体磷的释放，1％PM和2％PM的处理下，胶体磷释放分别增加了11.68％和18.72％，而羊粪生物炭和牛粪生物炭的添加则是对胶体磷释放有抑制的作用，在1％SM，2％SM，1％CM和2％CM处理下，胶体磷的释放分别减少了19.10％、26.13％、9.42％和21.73％。因此，总体而言，相对于猪粪和牛粪生物炭，羊粪生物炭在为土壤提供养分的同时，可以抑制土壤中胶体磷的释放，从而可以减少磷的径流流失。
表1不同种类粪源生物炭对胶体磷释放的影响
Figure RE-GDA0001790229040000041
实施例2：
本试验所用供试土壤(记为供试土壤2)取自浙江金华，土壤类型为粘壤土，基本理化性质是：pH—6.60，总磷—0.38g/kg，总碳—18.34g/kg，总氮—1.91g/kg，有效磷—38.04g/kg。
本试验在400℃温度下制备羊粪生物炭，猪粪生物炭和牛粪生物炭。
羊粪生物炭的具体制备方法如下：称取40g左右自然风干的羊粪，进行除杂后磨碎过2mm筛，然后放置在50mL瓷坩埚中，尽量压实填满，排除样品间隙的空气；盖上坩埚盖，将坩埚置于可控温的真空管式炉中，预通氮气10min 后以8℃/min速度升温至所需400℃温度，热解2h；充分冷却至室温后取出，用玛瑙研钵研磨过100目筛，得到羊粪生物炭。
以与羊粪生物炭相同的方法，制备猪粪生物炭和牛粪生物炭，区别仅在于将羊粪替换为等量自然风干的猪粪和牛粪。制备得到的三种粪源生物炭分别命名为 PM(猪粪生物炭)、SM(羊粪生物炭)和CM(牛粪生物炭)，低温保存备用。
利用上述三种粪源生物炭于50mL锥形瓶中进行培养试验，在6个不同的锥形瓶中分别加入1g PM、2g PM、1g SM、2g SM、1g CM、2g CM，然后每个锥形瓶中分别加入100g供试土壤2，得到6种处理，分别记为1％PM，2％PM， 1％SM，2％SM，1％CM和2％CM。同时，取一个相同的锥形瓶，加入100g供试土壤2，不加入任何生物炭，作为对照组CK，共设置3个平行，搅拌均匀后按40％的土壤持水率加入去离子水，置于25℃培养箱中预培养10天，使微生物复活并构成一稳定区系。置于25℃培养箱中培养30天。在培养过程中，添加去离子水保持每种处理下均为40％的含水率。30天后将锥形瓶中土样全部取出，自然风干磨细过筛备用。
土壤胶体磷(TPcoll)的测定参考Ilg等采用的离心方法并加以改进：(1)称取过未经研磨得10g土样于250mL的锥形瓶中，加入80ml离子水，移至摇床中，在160rpm下震荡24h，取上清液备用；(2)上清液在3000×g下离心 10min以去除粗颗粒；(3)将离心后的上清液过1μm微孔滤膜，收集滤液(试样Ⅰ)，该滤液被认为是胶体磷溶液；(4)试样Ⅰ在300 000×g下超速离心2h，取上清液(试样Ⅱ)。土壤胶体磷(TPcoll)以试样Ⅰ与试样Ⅱ中总磷含量之差计算得到。试样Ⅰ和Ⅱ中总磷采用过硫酸钾消解后钼蓝比色的方法测定。
通过上述室内模拟实验得到：
对于供试土壤2，六种处理的胶体总磷释放潜力如表2所示，与对照组相比猪粪生物炭的添加增加了胶体磷的释放，1％PM和2％PM的处理下，胶体磷释放分别增加了1.31％和2.56％，而羊粪生物炭和牛粪生物炭的添加则是对胶体磷释放有抑制的作用，在1％SM，2％SM，1％CM和2％CM处理下，胶体磷的释放分别减少了32.04％、46.34％、14.85％和21.68％。因此，总体而言，相对于猪粪和牛粪生物炭，羊粪生物炭在为土壤提供养分的同时，可以抑制土壤中胶体磷的释放，从而可以减少磷的径流流失。
表2不同种类粪源生物炭对胶体磷释放的影响
Figure RE-GDA0001790229040000051
上述羊粪生物炭在实际使用时，可以将其作为土壤改良剂与稻田表层土壤进行混合使用，例如将其撒施在土壤表明，然后对0～20cm的表层土壤进行翻耕，使生物炭与土壤混合均匀，然后正常进行淹水耕作。该操作方式下，可以显著抑制稻田土壤胶体磷释放。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，将所述的羊粪生物炭作为土壤改良剂施加到稻田表层土壤中；
所述的羊粪生物炭用于减少土壤中胶体磷的释放，其制备方法为：
1）将羊粪自然风干，粉碎研磨过筛后在无氧或缺氧的环境下热解制备生物炭；
2）将生物炭研磨过筛，得到80-100目的羊粪生物炭。
2.如权利要求1所述的利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，步骤1）中粉碎研磨后的羊粪生物炭需过2mm筛。
3.如权利要求1所述的利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，步骤1）中，羊粪在氮气保护下进行热解，羊粪从室温开始以8℃/min速度升温至400℃，热解2h，然后冷却至室温得到生物炭。
4.如权利要求1所述的利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，羊粪的热解在可控温的真空管式炉中进行。
5.如权利要求1所述的利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，羊粪生物炭的施用深度为土壤表层0-20cm。
6.如权利要求1所述的利用羊粪生物炭减少稻田土壤胶体磷释放的方法，其特征在于，羊粪生物炭与稻田表层土壤的混合质量比为2：100。
CN201810786309.6A 2018-07-17 2018-07-17 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法 Active CN108947651B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810786309.6A CN108947651B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810786309.6A CN108947651B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108947651A CN108947651A (zh) 2018-12-07
CN108947651B true CN108947651B (zh) 2021-04-09

Family

ID=64496015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810786309.6A Active CN108947651B (zh) 2018-07-17 2018-07-17 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108947651B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110395710A (zh) * 2019-08-28 2019-11-01 天津大学 一种利用堆肥羊粪制备生物炭的方法
WO2022079043A1 (en) 2020-10-12 2022-04-21 Mezt B.V. Process to separate an aqueous feed
CN114350369A (zh) * 2022-01-21 2022-04-15 四川农业大学 一种去除粪便改良土壤中抗生素抗性基因的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218575A (zh) * 2018-02-05 2018-06-29 浙江农林大学 一种用羊粪制备的沙化土壤改良剂

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108218575A (zh) * 2018-02-05 2018-06-29 浙江农林大学 一种用羊粪制备的沙化土壤改良剂

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
不同动物粪便炭化特性比较;陈贵，等;《江苏农业科学》;20161130;第44卷(第11期);第485-487页 *
不同程序條件所製羊糞-生質炭之熱化學與孔洞特性;圖雷;《國立屏東科技大學熱帶農業暨國際合作系硕士学位论文》;20151231;第24页 *
不同类型农业固体废物制炭及优化配比的研究;王海滨，等;《山地农业生物学报》;20150331;第34卷(第3期);第80页 *
牛粪生物炭对磷的吸附特性及其影响因素研究;马锋锋,等;《中国环境科学》;20150430;第35卷(第4期);第1156-1163页 *
玉米芯基和羊粪基生物炭对亚甲基蓝的吸附特性;黄雯，等;《水处理技术》;20180430;第44卷(第4期);第1.2小节 *
生物炭对土壤磷素转化的影响及其机理研究进展;刘玉学，等;《植物营养与肥料学报》;20160630;第22卷(第6期);第1690–1695页 *
羊粪生物炭对水体中诺氟沙星的吸附特性;张建强，等;《环境科学学报》;20170930;第37卷(第9期);第2.2小节 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108947651A (zh) 2018-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105838644B (zh) 复合微生物菌剂和菌肥及其制备方法和在修复盐碱土壤中的应用
CN106754461B (zh) 一种生物絮团及其制备方法和应用
CN108947651B (zh) 一种羊粪生物炭及利用其减少稻田土壤胶体磷释放的方法
CN104860739A (zh) 一种以生物质炭为基质的土壤改良剂及其制备方法
CN111848310B (zh) 一种赤泥基质改良剂、其制备和应用方法
CN104119189B (zh) 凹凸棒石粘土尾矿压缩营养土的生产方法
CN114988926A (zh) 一种用含水率百分之八十污泥生产有机复合肥及制造方法
CN113142014A (zh) 一种碱性河道淤泥基园林绿植土及其制备方法
CN108409407A (zh) 一种从养殖场废弃物中回收磷的方法及磷肥
CN111592420A (zh) 一种利用沼液沼渣制备复合炭基肥的方法及应用
CN110372457B (zh) 一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法
CN112980471B (zh) 一种提高畜禽粪便生物炭中碳酸氢钠提取态磷含量的方法
CN113307686A (zh) 一种土壤防污复合肥及其制备方法
CN104119180B (zh) 伊利石压缩营养土的生产方法
CN109650685A (zh) 基于微生物和粉煤灰的淤泥固化剂及其强化淤泥的方法
CN112979366A (zh) 一种疏浚底泥快速堆肥生产绿化基质的方法
CN106916593A (zh) 一种风沙土修复剂及其制备方法和风沙土修复方法
CN105176965A (zh) 一种菌剂的制备方法以及采用该菌剂制备的粒状复合土壤改良剂
CN112048499B (zh) 用于磺胺类抗生素污染土壤的固化降解小球的制备方法
CN109575925B (zh) 一种多功能土壤镉金属钝化剂的制备方法与应用
CN109231739B (zh) 一种生物质锁磷剂及其原位去除污染水体底泥磷的方法
CN113403084A (zh) 利用农污废弃物生产的盐渍化土壤复合改良剂、制备方法及其应用
CN109107529B (zh) 过腹转化提高玉米秸秆生物炭镉吸附固定能力的方法
CN107043645B (zh) 羊粪制备环保生物质颗粒的方法
CN110563487A (zh) 一种厌氧污泥基生物炭的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant