[发明专利]一种提高土壤FDA水解酶活性的秸秆生物炭制备方法

说明书

本发明公开了一种可以提高土壤FDA水解酶活性的秸秆生物炭制备方法，属于农业废弃物循环利用技术领域。其过程为：a将回收的水稻和玉米秸秆剪成小块，经浸泡、烘干和晾晒后含水量为5～8％；b将烘干的秸秆压实，置于马弗炉中炭化30～90min；c在300～700℃缺氧条件下(通入氮气)热解3～4h；d冷却至室温，取出后用粉碎机粉碎，用NaCL溶液处理12h，e洗涤、过滤、烘干得到本发明生物炭。待播种后将生物炭均匀撒入田中，翻耕土壤即可。在水稻生长过程，较未施用生物炭，FDA水解酶在返青期、分蘖期、拔节期、收获期分别提高了26.4～31.7％、25～65.7％、17.3～24.2％和2.8～9.5％，同时水稻产量提高10.7～25％。本发明具有原料易得、工艺简单等优点，具有广阔的应用前景和经济效应。

技术领域

本发明公开了一种可以提高土壤FDA水解酶活性的秸秆生物炭制备方法，属于农业废弃物循环利用技术领域。

背景技术

近年来，农业逐渐成为我国的国民基础产业，我国每年粮食产量约9亿t，其中秸秆总量高达7亿t，但秸秆利用率仅达到33.3％，由于国家的快速发展，农村劳动力逐渐减少，导致大部分废弃或直接烧掉，这不仅浪费资源，还对环境造成了严重的污染。

生物炭是由生物质在完全或部分缺氧的情况下经过热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质，多为粉状颗粒。由于生物炭具有发达的多孔结构和较大的比表面积，施入土壤后能够改善土壤理化性质，增加土壤微生物数量和酶活性，从而能够促进土壤多种元素的循环。有研究表明，生物炭可以改善重金属污染土壤，同时可以减少CH₄、CO₂和NO₂温室气体的排放，增加土壤碳库储量，将碳封存在土壤中有效地减少CO₂的释放。因此生物质炭为全球的可持续农业生态系统发展提供了一个前所未有的绿色革命的契机。

土壤微生物是土壤碳库中最为活跃的组分，对环境的变化最为敏感，而土壤酶活性反映土壤微生物的活性。土壤酶是由微生物和动植物活体及其残骸分解释放到土壤中的一类参与循环反应的催化剂，而FDA水解酶可以被土壤中许多酶催化水解，发生酶促反应，生成相对稳定的荧光素，用此反应的是微生物活性和土壤质量。FDA水解酶与微生物活性之间的相关性比其他酶活性更显著，因此应用其活性来评价土壤微生物的总体活性。

本研究拟采用水稻和玉米秸秆制备而成的生物炭施用于水稻田中，研究300℃-700℃温度下制备的生物炭对土壤FDA水解酶的变化，通过测定水稻生长时期土壤FDA水解酶的含量，分析不同裂解温度下的生物炭对土壤FDA水解酶活性的影响，从而筛选更好地生物炭种类。

发明内容

本发明目的在于提供一种秸秆生物炭的制备方法，以提高土壤FDA水解酶活性，主要解决的技术问题：我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者进行焚烧，带来极为严重的大气污染，如增加空气中CO2含量和可吸入颗粒，降低空气能见度，并对人类健康和安全造成了严重危害，提出了一种以废弃秸秆为原料，通过马弗炉制备成生物炭，施用于水稻田提高土壤FDA水解酶活性。本发明具有具有原料易得、工艺简单、能耗少等优点，解决了秸秆难降解、再利用的问题，应用前景广阔。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：

(1)取1～2kg回收的的水稻和玉米秸秆，去除秸秆上的杂物，使用铡刀切成1cm×6cm左右的小块，用0.5～1.5mol/L的NaOH溶液浸泡3～6h，将经过预处理后的秸秆多次蒸馏水洗涤，去除黏附物质，然后在60℃的烘箱中烘干24h，并在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5～8％；

(2)利用电动夯实机将第(1)步处理后的秸秆压实，马弗炉以7℃/min的升温速度由室温程序升温至200～300℃，然后将压实的秸秆置于炉中炭化30～90min，进一步去除秸秆中的挥发分；