本發(fā)明屬于豬毛菜應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種豬毛菜土壤改良劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
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％。在這廣袤的鹽堿地上，生長著超過1500多種鹽生植物，其生物質(zhì)資源量非?？捎^。開發(fā)這些鹽生植物資源，不僅可以合理地利用鹽堿地資源，還有利于改善當(dāng)?shù)貝毫拥纳鷳B(tài)環(huán)境。
熱裂解是利用生物質(zhì)資源的重要技術(shù)措施之一，其主要產(chǎn)物生物油和生物氣可直接用作燃料，也可用作化工原材料；生物質(zhì)炭高度芳構(gòu)化、多孔結(jié)構(gòu)、含碳比較高、具有巨大的表面積、表面帶有多種官能團(tuán)、帶正負(fù)兩種電荷，具有強(qiáng)大的吸附陰陽離子、極性和非極性物質(zhì)的能力，故可用作吸附材料。生物質(zhì)炭可加快修復(fù)重金屬和農(nóng)藥等土壤污染、能夠快速大幅度地提高土壤有機(jī)碳含量、降低CH4和NO2的釋放，并改善土壤的物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)。
豬毛菜為典型的鹽生植物，具有藥用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值，廣泛分布于鹽堿地地區(qū)，單位面積生物量6.33t/hm2。豬毛菜在藥用化學(xué)領(lǐng)域的研究較多，但是作為土壤改良劑還未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種豬毛菜土壤改良劑及其制備方法。
具體技術(shù)方案如下：
豬毛菜土壤改良劑是豬毛菜在高溫缺氧條件下裂解制備而成。
豬毛菜土壤改良劑的制備過程包括以下步驟：
1)將風(fēng)干的豬毛菜切成小段；
2)置于耐高溫的密閉容器中，進(jìn)行碳化處理；
3)冷卻至室溫后，粉碎制成土壤改良劑。
步驟2)中密閉容器為馬弗爐。
步驟2)中碳化條件為缺氧、溫度300～700℃、時(shí)間2h。
步驟3)中改良劑的顆粒直徑小于2mm。
根據(jù)所述制備方法制備的豬毛菜土壤改良劑。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明以豬毛菜為原料，高溫缺氧裂解制備土壤改良劑，該豬毛菜土壤改良劑能夠改善土壤物理化學(xué)性狀、提高土壤肥力、發(fā)揮固碳減排作用。本發(fā)明應(yīng)用新穎、技術(shù)簡單、成本低，填補(bǔ)了豬毛菜在土壤改良劑領(lǐng)域的空白。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明所保護(hù)的范圍不限于此。
實(shí)施例1
一種豬毛菜土壤改良劑的制備方法，包括以下步驟：
1)將100.00g風(fēng)干的豬毛菜切成2～3cm的小段；
2)放入馬弗爐內(nèi)，300℃碳化處理2h；
3)冷卻至室溫后，粉碎成直徑小于2mm的粉末，收集生物質(zhì)炭，得到土壤改良劑，記為B300。
未經(jīng)碳化處理的豬毛菜作為對照組。
生物質(zhì)炭10.00g于100mL無CO2蒸餾水中振蕩30min，濾液的pH值用UB-7精密pH計(jì)測定，EC用電導(dǎo)率儀測定，有機(jī)碳用重鉻酸鉀容量法測定，氮用Kejeldal法測定，磷用鉬銻抗比色法測定，K+和Na+用FP 640火焰光度計(jì)測定，Ca2+和Mg2+用ICP測定?；曳职凑誈BT 212-2008測定。C、H、N用元素分析儀(vario EL III)測定，O含量用差減法計(jì)算。
另取生物質(zhì)炭10.00g于150mL的三角瓶中，加入1molL-1的HCl溶液100mL，劇烈振蕩30min后，靜置過夜。用去離子水洗滌，直至濾液的電導(dǎo)率<20μscm-1。收集生物質(zhì)炭，于105℃下烘干，自然冷卻至室溫，測定其比表面積、孔隙分布、CEC、碘吸附、亞甲基藍(lán)吸附。
比表面積和孔隙用壓汞法測定(PoreMasterGT 60孔徑測定儀)。
亞甲基藍(lán)吸附量按照GB/T12496.10-1999測定；碘吸附容量按照GB/T12496.8-1999測定。
CEC的測定：稱取酸洗生物質(zhì)炭0.2000g，加入20mL pH8.2 1molL-1NaOAC，渦旋振蕩5min，濾去溶液，重復(fù)5次。同上用無水酒精洗滌5次，再用pH7.0 1molL-1NH4OAC洗脫5次，每次20mL，收集NH4OAC溶液，定容，測定溶液中Na+的含量。
具體測試結(jié)果見表1、表2、表3。
實(shí)施例2
制備步驟同實(shí)施例1，不同的是步驟2)中的碳化溫度為500℃。得到土壤改良劑，記為B500。未經(jīng)碳化處理的豬毛菜作為對照組。
具體測試結(jié)果見表1、表2、表3。
實(shí)施例3
制備步驟同實(shí)施例1，不同的是步驟2)中的碳化溫度為700℃。得到土壤改良劑，記為B700。未經(jīng)碳化處理的豬毛菜作為對照組。
具體測試結(jié)果見表1、表2、表3。
表1 300℃，500℃和700℃下豬毛菜碳化2h生物質(zhì)炭的化學(xué)性質(zhì)
從表1可知，與未碳化處理的豬毛菜相比，碳化以后，H、O、N、H/C、O/C、水溶性有機(jī)C(WSOC)、水溶性N(WSN)、水溶性P(WSP)、Mg2+含量降低，且隨裂解溫度的身高而降低，K+、Na+含量、pH、EC、灰分增加，且隨裂解溫度的升高而增加。H/C和O/C比值越低，碳化程度越高，相應(yīng)地芳香度就越高，表面帶有更多的負(fù)電荷，具有更高的吸附性。由于含有大量灰分，生物質(zhì)炭作為土壤調(diào)理劑具有石灰效應(yīng)，表面帶有更多的負(fù)電荷，具有更高的吸附性，同時(shí)也能夠提供一定量的礦物營養(yǎng)元素。
表2 300℃，500℃和700℃下豬毛菜碳化2h生物質(zhì)炭的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)
從表2中可知，豬毛菜碳化后，比表面積增加，孔徑減小，孔隙增多，可增強(qiáng)生物質(zhì)炭的吸附性能，可提高土壤持續(xù)水分的能力。500℃是一個(gè)比較合適的溫度，此時(shí)豬毛菜生物質(zhì)炭孔隙較多，比表面積較大。
表3 300℃，500℃和700℃下豬毛菜碳化2h生物質(zhì)炭的CEC及吸附強(qiáng)度
從表3可知，豬毛菜隨著熱裂解溫度的升高，生物質(zhì)炭的CEC和亞甲基藍(lán)吸附量增加，I2吸附量降低，說明較高的裂解溫度，有利于提高豬毛菜生物質(zhì)炭負(fù)電荷數(shù)量，增強(qiáng)其極性，但降低其非極性。生物質(zhì)炭所帶負(fù)電荷越高，CEC值越大，高CEC生物質(zhì)炭有助于土壤吸附養(yǎng)分離子，提高肥料利用效率。豬毛菜生物質(zhì)炭具有吸附非極性分子I2和極性有機(jī)物質(zhì)亞甲基藍(lán)的能力，說明其也能夠吸附極性和非極性有機(jī)污染物，可用于修復(fù)有機(jī)污染土壤。