利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，主要為了克服現(xiàn)有酸性水稻土存在的土壤肥力退化和酸度較高的問(wèn)題、以及實(shí)現(xiàn)大規(guī)模農(nóng)林剩余物的資源化而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)利用生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)以農(nóng)林剩余物為原料制備生物質(zhì)炭，再將制備好的所述生物質(zhì)炭與水稻土利用混合機(jī)構(gòu)混勻，然后將混合均勻后的生物質(zhì)炭和水稻土采用生化培養(yǎng)裝置進(jìn)行生化培養(yǎng)；其工藝簡(jiǎn)單，操作控制方便，生產(chǎn)成本較低；不僅減少了農(nóng)林剩余物不合理堆置對(duì)環(huán)境造成的污染影響，還由于生物質(zhì)炭本身具有的堿度，可以有效減輕供試水稻土酸度和酸性毒害。
【專利說(shuō)明】
利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)國(guó)土資源部2009年發(fā)布的《中國(guó)耕地質(zhì)量等級(jí)調(diào)查與評(píng)定》調(diào)查顯示，我國(guó)耕地質(zhì)量狀況并不理想，土壤肥力總體水平偏低。在我國(guó)南方，稻田是典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，種植面積約3000萬(wàn)hm2，占全國(guó)耕地總面積的1/4，生產(chǎn)著中國(guó)44%的糧食。但是，大量的施用化肥農(nóng)藥已造成嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染，致使我國(guó)南方酸化性土壌的面積和酸化程度呈逐漸増加趨勢(shì)。土壤酸化過(guò)程中氮肥的大量淋失，在増加農(nóng)業(yè)成本的同時(shí)，也引起了水體富營(yíng)養(yǎng)化、地下水污染等嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。因此，建立和研發(fā)安全、環(huán)保、高效的土壌改良技術(shù)及產(chǎn)品，成為酸化土壤環(huán)境生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，包括農(nóng)作物秸桿在內(nèi)的各種農(nóng)林剩余物總量和種類顯著增加，農(nóng)林剩余物的高效處理及資源化利用已成為制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)難題。我國(guó)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)農(nóng)業(yè)每年可產(chǎn)生各類作物秸桿生物量7億多噸。但目前我國(guó)農(nóng)業(yè)剩余物的利用率仍然較低，每年有高達(dá)50%的秸桿被露天焚燒，焚燒的濃煙嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量，對(duì)人體健康將會(huì)產(chǎn)生不良影響。此外，我國(guó)地域幅員遼闊，每年產(chǎn)生的林業(yè)剩余物有近3.5億噸;這些廢棄生物質(zhì)的不合理處置，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，也會(huì)增加火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)、對(duì)再生資源利用以及生態(tài)環(huán)境安全的重視，尋求高效、低碳、生態(tài)、環(huán)保的廢棄生物質(zhì)處理技術(shù)顯得尤為重要。
[0004]生物質(zhì)炭化技術(shù)是近年來(lái)新興的農(nóng)林剩余物資源化利用技術(shù)，它可以將農(nóng)林剩余物炭化并以穩(wěn)定固態(tài)物質(zhì)的形式存在。生物質(zhì)炭具有比表面積大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，高度穩(wěn)定性和較強(qiáng)吸附能力，以及富含多種有機(jī)官能團(tuán)等特性。研究表明，生物質(zhì)炭對(duì)全球碳的生物地球化學(xué)循環(huán)和緩解全球氣候變化具有重要影響。同時(shí)，生物質(zhì)炭在改良土壤與肥料增效方面也具有良好作用，可以作為土壤改良劑施用到田間。此外，生物質(zhì)炭的添加對(duì)土壤環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生其他方面的影響，如提高土壤對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的固持能力、降低土壤酸度和有毒元素對(duì)植物的毒性、提高土壤養(yǎng)分有效性、增強(qiáng)土壤的保水能力和通氣狀況、改善土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)、為土壤微生物提供易分解有機(jī)化合物和適宜棲息場(chǎng)所，能夠刺激微生物活動(dòng)，提高其生物量和活性，從而促進(jìn)土壤物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和作物生長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有酸性水稻土存在的土壤肥力退化和酸度較高、以及大規(guī)模農(nóng)林剩余物的資源化利用的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用農(nóng)林剩余物有效、合理改善土壤酸性問(wèn)題的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)至少包括生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)、混合機(jī)構(gòu)和生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)；
[0007]其中，所述生物質(zhì)炭制備裝置用于以農(nóng)林剩余物為原料制備生物質(zhì)炭；
[0008]所述混合裝置用于將生物質(zhì)炭與水稻土混合均勻；
[0009]所述生化培養(yǎng)裝置用于將混合均勻后的生物質(zhì)炭和水稻土進(jìn)行生化培養(yǎng)。
[0010]進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)至少包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置和篩選裝置；
[0011 ]其中，所述清洗裝置用來(lái)將農(nóng)林剩余物用水和鹽酸清洗干凈；
[0012]所述烘干裝置用于將清洗后的農(nóng)林剩余物烘干；
[0013]所述粉粹裝置用于將烘干后的農(nóng)林剩余物粉粹成小段；
[0014]所述炭化裝置用于將粉碎成小段的農(nóng)林剩余物炭化制成生物質(zhì)炭；
[0015]所述研磨裝置用于將制成的生物質(zhì)炭研磨成粉末；
[0016]所述篩選裝置用于篩選研磨后的生物質(zhì)炭，獲得20?100目的生物質(zhì)炭。
[0017]進(jìn)一步地，所述混合機(jī)構(gòu)包括稱量裝置、混勻裝置；
[0018]其中，所述稱量裝置用于稱量生物質(zhì)炭和水稻土的重量，將生物質(zhì)炭與水稻土按質(zhì)量百分比為0.5%?2.5%混合；
[0019]所述混勻裝置用于攪拌混合后的生物質(zhì)炭與水稻土將其混合均勻。
[0020]進(jìn)一步地，所述生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)至少包括恒溫裝置、時(shí)間記錄裝置、培養(yǎng)裝置、濕度檢測(cè)裝置；
[0021 ]所述恒溫裝置用于為生物質(zhì)炭和水稻土混合物提供生化培養(yǎng)的恒溫條件；
[0022]所述時(shí)間記錄裝置用于記錄培養(yǎng)時(shí)間；
[0023]所述培養(yǎng)裝置用于容納生物質(zhì)炭和水稻土混合物；
[0024]所述濕度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)培養(yǎng)過(guò)程中生物質(zhì)炭和水稻土混合物的濕度。
[°°25]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括水稻土風(fēng)干裝置、水稻土篩選裝置；
[0026]其中，所述水稻土風(fēng)干裝置用于將水稻土晾曬風(fēng)干；
[0027]所述水稻土篩選裝置用于篩選適宜粒徑的風(fēng)干水稻土。
[0028]進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)還包括保護(hù)氣體裝置、、溫控裝置；
[0029]其中，所述保護(hù)氣體裝置用于向所述炭化裝置中通入氮?dú)庑纬山^氧環(huán)境；
[0030]所述溫控裝置用于控制炭化裝置的升溫速率為5?10°C/min，并控制升溫完成后所述炭化裝置的溫度為300 °C?700 °C，并控制炭化裝置在300 °C?700 °C條件下維持4?8小時(shí)。
[0031]進(jìn)一步地，所述炭化裝置為炭化爐；
[0032]所述研磨裝置為球磨機(jī)；
[0033]所述篩選裝置為20?100目尼龍篩。
[0034]進(jìn)一步地，所述恒溫裝置為恒溫生化培養(yǎng)箱；
[0035]所述培養(yǎng)裝置為600ml塑料培養(yǎng)瓶。
[0036]進(jìn)一步地，所述水稻土篩選裝置為2mm篩。
[0037]本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)先將農(nóng)林剩余物利用生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)制備成生物質(zhì)炭，再將生物質(zhì)炭與風(fēng)干水稻土用混合機(jī)構(gòu)混合后在生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)中培養(yǎng)。其制備工藝和使用方法簡(jiǎn)單，操作控制方便，生產(chǎn)成本較低;不僅減少了農(nóng)林剩余物不合理堆置對(duì)環(huán)境造成的污染影響，還可以帶來(lái)良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。生物質(zhì)炭本身具有的堿度，可以有效減輕供試水稻土酸度和酸性毒害;生物質(zhì)炭因較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，更容易聚集吸附營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)有益微生物的生長(zhǎng)，從而提高土壤肥力質(zhì)量和生產(chǎn)力，進(jìn)而有利于作物的生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)林業(yè)剩余物的資源化管理與循環(huán)利用。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)的工作流程圖。
[0039]圖2是利用不同農(nóng)林剩余物熱解得到5種生物質(zhì)炭的基本理化性質(zhì)，A、B、C、D和E分別表示水稻秸桿炭、花生秸桿炭、馬尾松枝炭、玉米秸桿炭、竹炭，同一列中不同小寫(xiě)字母表示樣品間在0.05水平差異達(dá)到顯著(Tukey HSD,SPSS18.0)；
[0040]圖3是實(shí)施例1五種不同生物質(zhì)炭0.8%添加量下，對(duì)酸性水稻土肥力特性的影響；
[0041]圖4為實(shí)施例2五種不同生物質(zhì)炭1.5%添加量下，對(duì)酸性水稻土肥力特性的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0043]本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)包括生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)、混合機(jī)構(gòu)、生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)、水稻土風(fēng)干裝置和水稻土篩選裝置。
[0044]所述生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置、篩選裝置、保護(hù)氣體裝置和溫控裝置;所述混合機(jī)構(gòu)包括稱量裝置、混勻裝置;所述生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)至少包括恒溫裝置、時(shí)間記錄裝置、培養(yǎng)裝置、濕度檢測(cè)裝置。
[0045]作為一種可選實(shí)施例，本實(shí)施例用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，采用的炭化裝置為炭化爐，研磨裝置為球磨機(jī);生物質(zhì)炭的篩選裝置為20?100目尼龍篩;所述恒溫裝置為恒溫生化培養(yǎng)箱;所述培養(yǎng)裝置為600ml塑料培養(yǎng)瓶;所述水稻土篩選裝置為2mm篩。
[0046]本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)的工作過(guò)程為:
[0047]步驟I:以農(nóng)林剩余物為原料采用生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)制備生物質(zhì)炭。
[0048]收集不同來(lái)源農(nóng)林剩余物(水稻秸桿、花生秸桿、馬尾松枝、玉米秸桿或竹片)，利用清洗裝置用水和鹽酸將其清洗干凈，清洗干凈后的農(nóng)林剩余物通過(guò)粉粹裝置其剪碎成0.5-3cm的小段，進(jìn)一步采用烘干裝置將小段的農(nóng)林剩余物于80°C恒溫下干燥。
[0049]將經(jīng)上述處理的生物質(zhì)原材料置入炭化爐的填裝箱體中，采用炭化爐上的保護(hù)氣體裝置通入氮?dú)膺M(jìn)行絕氧密封，其中，氮?dú)獾耐ㄈ霑r(shí)間為30min以達(dá)到完全絕氧。
[0050]調(diào)節(jié)炭化爐的溫控裝置使炭化爐以升溫速率5°C?10°C/min的條件下，加熱至300?700°C，保持恒定溫度下熱解4?8小時(shí)，熱解完成后冷卻至室溫，得到黑色物質(zhì)，即為生物質(zhì)炭。
[0051]將生物質(zhì)炭經(jīng)球磨機(jī)粉碎l-2min，過(guò)20?100目尼龍篩獲得粒徑合適的生物質(zhì)炭粉末。
[0052]步驟2:將制備好的所述生物質(zhì)炭與風(fēng)干過(guò)篩的水稻土按預(yù)定比例充分混合均勻。
[0053]利用稱量裝置分別稱取合適質(zhì)量的生物質(zhì)炭和水稻土，將生物質(zhì)炭與水稻土按質(zhì)量百分比為0.5%?2.5%混合。
[0054]采用混勻裝置攪拌混合后的生物質(zhì)炭與水稻土將其混合均勻。
[0055]在步驟2前，可以提前將水稻土采用水稻土風(fēng)干裝置晾曬風(fēng)干，并將風(fēng)干后的水稻土用2mm的尼龍篩篩選適宜粒徑的風(fēng)干水稻土。
[0056]步驟3:將混合均勻后的生物質(zhì)炭和水稻土進(jìn)行生化培養(yǎng)，檢驗(yàn)改良效果。
[0057]將混合均勻后的生物質(zhì)炭和水稻土裝入600ml塑料培養(yǎng)瓶中，然后將培養(yǎng)瓶放置在恒溫生化培養(yǎng)箱中以預(yù)定培養(yǎng)溫度20°C?30°C下培養(yǎng)預(yù)定周期100?150天，利用時(shí)間記錄裝置記錄培養(yǎng)時(shí)間；定期攪動(dòng)生物質(zhì)炭和水稻土混合物以使生物質(zhì)炭和水稻土混合物之間氧氣充足，定期利用濕度檢測(cè)裝置檢測(cè)混合物的濕度并為生物質(zhì)炭和水稻土混合物補(bǔ)充去離子水以維持生物質(zhì)炭和水稻土混合物的飽和含水量為40%?70 %。
[0058]下面列舉利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)進(jìn)行土壤改良的具體實(shí)驗(yàn)以及改良效果。
[0059]實(shí)施例1
[0060]分別收集水稻秸桿、花生秸桿、馬尾松枝、玉米秸桿、竹片五種農(nóng)林剩余物，并將其分別進(jìn)行以下操作:
[0061]利用清洗裝置用水和鹽酸將其清洗干凈，清洗干凈后的農(nóng)林剩余物通過(guò)粉粹裝置其剪碎成Icm的小段，進(jìn)一步采用烘干裝置將小段的農(nóng)林剩余物于80°C恒溫下干燥。將經(jīng)上述處理的生物質(zhì)原材料置入炭化爐的填裝箱體中，采用炭化爐上的保護(hù)氣體裝置通入氮?dú)膺M(jìn)行絕氧密封，其中，氮?dú)獾耐ㄈ霑r(shí)間為30min以達(dá)到完全絕氧。調(diào)節(jié)炭化爐的溫控裝置使炭化爐以升溫速率5°C/min的條件下，加熱至350°C，保持恒定溫度下熱解4小時(shí)，熱解完成后冷卻至室溫，得到黑色物質(zhì)，即為生物質(zhì)炭。將將五種生物質(zhì)炭分別經(jīng)球磨機(jī)粉碎lmin，過(guò)50目尼龍篩獲得粒徑合適的五種生物質(zhì)炭粉末。提前將水稻土采用水稻土風(fēng)干裝置晾曬風(fēng)干，并將風(fēng)干后的水稻土用2mm的尼龍篩篩選適宜粒徑的風(fēng)干水稻土。
[0062]利用稱量裝置分別稱取合適質(zhì)量的生物質(zhì)炭和水稻土。然后分別進(jìn)行如下操作:
[0063]按照生物質(zhì)炭:干燥水稻土 = 0.8:100的質(zhì)量比施入到酸性水稻土中，經(jīng)上述處理的混合樣品，裝入600ml塑料培養(yǎng)瓶中，定期利用濕度檢測(cè)裝置檢測(cè)混合物的濕度并調(diào)節(jié)混合土壤含水量至40 %飽和含水量，于25 °(:恒溫培養(yǎng)箱中開(kāi)展為期100天的室內(nèi)培育實(shí)驗(yàn)，利用時(shí)間記錄裝置記錄培養(yǎng)時(shí)間；同時(shí)以沒(méi)加入生物質(zhì)炭的酸性水稻土進(jìn)行同樣的操作作為空白對(duì)照試驗(yàn)，這樣共有6組試驗(yàn)，且每組試驗(yàn)做3個(gè)平行樣品。采用混勻裝置攪拌混合后的生物質(zhì)炭與水稻土將其混合均勻。
[0064]6組試驗(yàn)培育完成后，分別采用電位計(jì)法測(cè)定土壤pH值(土水比1:5)，分別采用丘林法和鉬銻抗比色法分析土壤有機(jī)碳和速效磷含量，采用氯仿熏蒸-浸提法測(cè)定土壤微生物生物量碳含量。
[0065]如圖3所示，將生物質(zhì)炭按照0.8%質(zhì)量比施入水稻土 100天后，土壤pH平均提高了0.07個(gè)單位，其中E的效果最為顯著;土壤有機(jī)碳含量由21.5g/kg顯著提高到25.5g/kg; 土壤速效磷含量由67.8mg/kg顯著提高到69.6mg/kg，其中C的效果達(dá)到顯著；與對(duì)照相比，土壤微生物生物量碳的含量平均增加了 18.4%，增加至493.3mg/kg，其中，添加A、D和E的效果較為明顯。
[0066]本實(shí)施例利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)在升溫速率5°C/min條件下加熱至400°C或300°C，保持恒定溫度下熱解6小時(shí)，生化培養(yǎng)時(shí)間135天，其他條件不變，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證同樣可以達(dá)到預(yù)期的效果。
[0067]實(shí)施例2
[0068]分別收集水稻秸桿、花生秸桿、馬尾松枝、玉米秸桿、竹片五種農(nóng)林剩余物，并將其分別進(jìn)行以下操作:
[0069]利用清洗裝置用水和鹽酸將其清洗干凈，清洗干凈后的農(nóng)林剩余物通過(guò)粉粹裝置其剪碎成3cm的小段，進(jìn)一步采用烘干裝置將小段的農(nóng)林剩余物于80°C恒溫下干燥。將經(jīng)上述處理的生物質(zhì)原材料置入炭化爐的填裝箱體中，采用炭化爐上的保護(hù)氣體裝置通入氮?dú)膺M(jìn)行絕氧密封，并控制氮?dú)獾耐ㄈ霑r(shí)間為30min以達(dá)到完全絕氧。調(diào)節(jié)炭化爐的溫控裝置使炭化爐以升溫速率10°C/min的條件下，加熱至450°C，保持恒定溫度下熱解8小時(shí)，熱解完成后冷卻至室溫，得到黑色物質(zhì)，即為生物質(zhì)炭。將將五種生物質(zhì)炭分別經(jīng)球磨機(jī)粉碎2min，過(guò)80目尼龍篩獲得粒徑合適的五種生物質(zhì)炭粉末。
[0070]提前將水稻土采用水稻土風(fēng)干裝置晾曬風(fēng)干，并將風(fēng)干后的水稻土用2mm的尼龍篩篩選適宜粒徑的風(fēng)干水稻土。
[0071]利用稱量裝置分別稱取合適質(zhì)量的生物質(zhì)炭和水稻土。然后分別進(jìn)行如下操作:
[0072]按照生物質(zhì)炭:干燥水稻土 =1.5:100的質(zhì)量比施入到酸性水稻土中，經(jīng)上述處理的混合樣品，裝入600ml塑料培養(yǎng)瓶中，定期利用濕度檢測(cè)裝置檢測(cè)混合物的濕度并調(diào)節(jié)混合土壤含水量至70%飽和含水量，于25°C恒溫培養(yǎng)箱中開(kāi)展為期150天的室內(nèi)培育實(shí)驗(yàn)，利用時(shí)間記錄裝置記錄培養(yǎng)時(shí)間；同時(shí)以沒(méi)加入生物質(zhì)炭的酸性水稻土進(jìn)行同樣的操作作為空白對(duì)照試驗(yàn)，這樣共有6組試驗(yàn)，且每組試驗(yàn)做3個(gè)平行樣品。采用混勻裝置攪拌混合后的生物質(zhì)炭與水稻土將其混合均勻。
[0073]6組試驗(yàn)培育完成后，分別采用電位計(jì)法測(cè)定土壤pH值(土水比1:5)，分別采用丘林法和鉬銻抗比色法分析土壤有機(jī)碳和速效磷含量，采用氯仿熏蒸-浸提法測(cè)定土壤微生物生物量碳含量。
[0074]如圖4所示，將生物質(zhì)炭按照1.5%質(zhì)量比施入水稻土 150天后，土壤pH平均提高了
0.09個(gè)單位，其中B的效果最為顯著;土壤有機(jī)碳含量由21.5g/kg顯著提高到28.5g/kg; 土壤速效磷含量由67.8mg/kg顯著提高到74.4mg/kg，其中A、C的效果達(dá)到顯著；與對(duì)照相比，土壤微生物生物量碳的含量平均顯著增加了45.5 %，增加至606.lmg/kg，其中，添加D和E的效果較為明顯。
[0075]本實(shí)施例利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)在升溫速率8°C/min條件下加熱至800°C，保持恒定溫度下熱解7小時(shí)，生化培養(yǎng)時(shí)間為140天，其他條件不變，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證同樣可以達(dá)到預(yù)期的效果。
[0076]以上結(jié)果表明，利用農(nóng)林剩余物熱解制備得到的生物質(zhì)炭是改良酸性水稻土的有效方法，對(duì)水稻土酸度降低、提高有機(jī)碳含量、增加速效養(yǎng)分以及微生物生物量含量水平效果顯著。
[0077]本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)利用生物質(zhì)炭的優(yōu)良特性對(duì)水稻土的酸性進(jìn)行改良，生物質(zhì)炭能夠快速降低土壤的酸度，增加土壤有機(jī)碳和速效養(yǎng)分含量，促進(jìn)土壤微生物生物量的增加和改善微生物群落的結(jié)構(gòu)組成；同時(shí)本發(fā)明利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)所提供的生物質(zhì)炭除了發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富組分優(yōu)點(diǎn)之外，其制備原材料來(lái)源廣泛，成本低廉，有效解決了作物秸桿、林木等剩余物就地焚燒帶來(lái)的生物質(zhì)能源浪費(fèi)、環(huán)境污染、土地質(zhì)量下降等問(wèn)題，降低了森林火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
[0078]以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)至少包括生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)、混合機(jī)構(gòu)和生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)； 其中，所述生物質(zhì)炭制備裝置用于以農(nóng)林剩余物為原料制備生物質(zhì)炭； 所述混合裝置用于將生物質(zhì)炭與水稻土混合均勻； 所述生化培養(yǎng)裝置用于將混合均勻后的生物質(zhì)炭和水稻土進(jìn)行生化培養(yǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)至少包括清洗裝置、烘干裝置、粉碎裝置、炭化裝置、研磨裝置和篩選裝置； 其中，所述清洗裝置用來(lái)將農(nóng)林剩余物用水和鹽酸清洗干凈； 所述烘干裝置用于將清洗后的農(nóng)林剩余物烘干； 所述粉粹裝置用于將烘干后的農(nóng)林剩余物粉粹成小段； 所述炭化裝置用于將粉碎成小段的農(nóng)林剩余物炭化制成生物質(zhì)炭； 所述研磨裝置用于將制成的生物質(zhì)炭研磨成粉末； 所述篩選裝置用于篩選研磨后的生物質(zhì)炭，獲得20?100目的生物質(zhì)炭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述混合機(jī)構(gòu)包括稱量裝置、混勻裝置； 其中，所述稱量裝置用于稱量生物質(zhì)炭和水稻土的重量，將生物質(zhì)炭與水稻土按質(zhì)量百分比為0.5%?2.5%混合； 所述混勻裝置用于攪拌混合后的生物質(zhì)炭與水稻土將其混合均勻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述生化培養(yǎng)機(jī)構(gòu)至少包括恒溫裝置、時(shí)間記錄裝置、培養(yǎng)裝置、濕度檢測(cè)裝置； 所述恒溫裝置用于為生物質(zhì)炭和水稻土混合物提供生化培養(yǎng)的恒溫條件； 所述時(shí)間記錄裝置用于記錄培養(yǎng)時(shí)間； 所述培養(yǎng)裝置用于容納生物質(zhì)炭和水稻土混合物； 所述濕度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)培養(yǎng)過(guò)程中生物質(zhì)炭和水稻土混合物的濕度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括水稻土風(fēng)干裝置、水稻土篩選裝置； 其中，所述水稻土風(fēng)干裝置用于將水稻土晾曬風(fēng)干； 所述水稻土篩選裝置用于篩選適宜粒徑的風(fēng)干水稻土。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述生物質(zhì)炭制備機(jī)構(gòu)還包括保護(hù)氣體裝置、溫控裝置； 其中，所述保護(hù)氣體裝置用于向所述炭化裝置中通入氮?dú)庑纬山^氧環(huán)境； 所述溫控裝置用于控制炭化裝置的升溫速率為5?10°C/min，并控制升溫完成后所述炭化裝置的溫度為300°C?700°C，并控制炭化裝置在300°C?700°C條件下維持4?8小時(shí)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述炭化裝置為炭化爐； 所述研磨裝置為球磨機(jī)； 所述篩選裝置為20?100目尼龍篩。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述恒溫裝置為恒溫生化培養(yǎng)箱； 所述培養(yǎng)裝置為600ml塑料培養(yǎng)瓶。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利用農(nóng)林剩余物制備生物質(zhì)炭改良酸性水稻土的系統(tǒng)，其特征在于:所述水稻土篩選裝置為2mm尼龍篩。
【文檔編號(hào)】C09K17/04GK105885852SQ201610417908
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】李明, 詹茂華, 程寒飛, 項(xiàng)萌, 王浩
【申請(qǐng)人】中冶華天工程技術(shù)有限公司, 中冶華天（安徽）節(jié)能環(huán)保研究院有限公司