[发明专利]降低稻田氧化亚氮排放的方法及所用的改性粪肥生物炭

说明书

本发明公开了一种改性粪肥生物炭的制备方法，包括以下步骤：利用粪肥制备初始生物炭；将初始生物炭置于容器内，加入改性剂后密封，于150～300rmp的频率下充分震荡1～7天；然后真空抽滤，回收的生物炭于50～90℃烘干至恒重，得改性粪肥生物炭。本发明还同时提供了利用上述方法制备而得的改性粪肥生物炭进行的降低稻田氧化亚氮排放的方法：将改性粪肥生物炭按照60±10吨每公顷的用量比，向稻田中一次性添加改性粪肥生物炭。采用本发明的方法，能显著降低稻田氧化亚氮的排放。

技术领域

本发明涉及水稻土温室气体减排技术领域，具体涉及一种利用改性猪粪生物炭降低稻田氧化亚氮排放的方法。

背景技术

全球气候变暖是当今社会普遍关注的环境问题，氧化亚氮(N₂O)作为一种温室气体，它的增温效应是二氧化碳的296，且远大于甲烷的增温效应。同时，N₂O在大气中的存留时间长，可造成臭氧层破坏，危害人体健康。农田生态系统是大气N₂O的重要来源之一，据统计，农田生态系统对N₂O排放的贡献相当于人为活动排放的58％。农田中N₂O的排放由土壤的硝化作用和反硝化作用共同完成，且在淹水土壤中，反硝化作用对N₂O释放的贡献远大于硝化作用。我国水稻耕地面积约为3100万公顷，水稻总产居世界第一。但是，稻田生态系统由于灌溉形成的长期淹水环境，导致微生物反硝化作用强烈，大量的氮肥转化为N₂O气体而损失，且N₂O的排放加剧了温室效应和臭氧层的破坏，环境危害不容忽视。

我国每年产生的畜禽粪便(以猪粪为主)总量为10⁸吨，且随着年份的增加产量逐渐上升。将猪粪作为有机肥施用到田里，会产生一些负面作用。例如，猪粪中的氮、磷元素进入水体会造成水体富营养化污染；猪粪自身携带一些病原菌和重金属，长期施用存在安全风险。将猪粪通过热解生成生物炭的方法已经被广泛采纳。这种热解方法既解决了大量猪粪难以处理的难题，制备而成的生物炭又具有改良和修复土壤等功效。生物炭随着热解温度的不同，自身理化性质存在较大差异。低温热解(300℃)猪粪生物炭与高温热解(700℃)生物炭相比，具有产率高、能耗少、有机官能团丰度、活性有机碳含量高等特点，因此在降低铝毒、吸附重金属、提高土壤活性碳库和提升作物产量等方面的优势要远大于高温热解生物炭。但是，将低温热解猪粪生物炭应用于稻田生态系统还存在争议，因为大量研究证明低温猪粪生物炭的施用会促进土壤硝化作用和反硝化作用，增加农田生态系统N₂O的排放，从而加剧温室效应。尤其在稻田生态系统中，土壤处于长期的淹水状态并伴随着氮肥的施用，生物炭驱动的N₂O排放尤其强烈。因此，将低温热解猪粪生物炭施入稻田生态系统，虽能起到土壤肥力改良和污染土壤修复等作用，也会增加N₂O的排放，造成氮肥的损失，并加剧气候变暖和臭氧破坏。对低温热解猪粪生物炭进行改性，降低N₂O的排放，在农田生态系统温室气体减排领域具有重要意义。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低稻田氧化亚氮排放的方法及所用的改性粪肥生物炭。

为了解决上述问题，本发明提供一种改性粪肥生物炭的制备方法，包括以下步骤：

S1、利用粪肥制备初始生物炭；

S2、将步骤S1制备所得的初始生物炭置于容器内，加入改性剂后密封，于150～300rmp的频率下充分震荡1～7天；然后真空抽滤，回收的生物炭(颗粒)于50～90℃烘干至恒重，得改性粪肥生物炭。

作为本发明的改性粪肥生物炭的制备方法的改进：

所述步骤S2中改性剂为蒸馏水，生物炭与蒸馏水的料液比为1kg:4-6L(较佳为1kg:5L)。

作为本发明的改性粪肥生物炭的制备方法的另一种改进：