[发明专利]利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法

说明书

技术领域    

本发明涉及一种改良水稻田土壤的方法，尤其是利用水稻秸秆炭化得到的生物质炭改良水稻田土壤的方法。    

背景技术   

我国土地资源总量丰富，耕地面积约18亿亩，但中低产田占77.5%（亩产150千克为一个台阶），严重影响土地生产力。以浙江省为例，作为主要的蔬菜和粮食生产区，浙江省水稻田面积一百多万公顷，而目前已开发的水稻田中低产水稻田占很大比例。这些稻田土壤有机质含量低，土壤酸化严重，养分持留能力差，生产力低下，严重影响水稻标准化作业，并成为限制水稻产量提高的重要因素之一。

为了改良中低产地土壤，国家大力推广秸秆直接还田技术。通过秸秆直接还田可以在一定程度上提高土壤有机质含量，改善土壤结构，达到保水保肥目的。然而，秸秆直接还田存在光合有机碳降解矿化迅速，土壤有机质含量提升有限，碳氮比失调，土壤生产力改善不明显以及温室气体甲烷排放量猛增等一系列问题。

水稻秸秆生物质炭是一类由水稻秸秆生物质在300℃-700℃低温条件下热解炭化形成的一类高度芳香化难熔性固态物质。研究表明生物质炭能够调节土壤pH，提高土壤的盐基饱和度，增强土壤保水性能，提高土壤孔隙度和通气性，促进土壤团聚体的形成，从而改善土壤物理化学性质。另一方面，生物质炭孔隙结构发达，具有巨大的比表面积、大量的表面负电荷以及很高的电荷密度，对土壤中以可交换态形式存在的养分物质具有较强的吸附能力，可以有效防止土壤养分淋滤流失，达到保肥效果。此外，生物质炭含有丰富的矿物元素，可有效改善稻田土壤矿物营养。最近的研究还表明，生物质炭人为施入可显著降低稻田土壤CH₄和NO_x等温室气体的排放量。

因此，水稻秸秆生物质炭可以作为一种中低产稻田土壤改良剂。通过提供和贮存营养元素以及改善土壤的理化性质来实现中低产稻田地力提升，促进水稻生长，提高水稻产量，同时达到碳储存和碳减排的目标，具有广阔的应用前景。然而，水稻生物质秸秆低温炭还田改良中低产地技术研究尚处于起步阶段，应用水稻秸秆生物质低温热解制备的生物质炭在我国水稻中低产地改良中的应用尚未见相关报道。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法，以实现提升水稻田土壤肥力，提高水稻产量。

本发明的利用水稻秸秆炭化还田改良水稻田土壤的方法，其步骤如下：

1) 将水稻秸秆在350-450℃热解炭化成水稻秸秆生物质炭，粉碎至50-80目；

2) 水稻播种前1-2周翻耕土壤，翻耕深度为10-25cm，施加硫酸钾复合肥25kg/亩，硫酸钾复合肥中N: P₂O₅: K₂O = 15: 15: 15，然后将水稻秸秆生物质炭施于土壤表层，翻耕使生物质炭和土壤充分混匀，施用量按重量份计：土壤1份，秸秆生物质炭0.4-1.5份。

上述的将水稻秸秆在350-450℃热解炭化成水稻秸秆生物质炭，可采用中国专利CN101984017A《用于还田的生物质炭制取及燃气余热回收利用装置》公开的装置。该装置可以连续出炭，同时也无需外加能源，在加工过程中，不需添加任何助燃剂，靠消耗部分秸秆热能就能炭化。

本发明中，对于低产田优选水稻秸秆生物质炭施用量为：按重量份计，土壤1份，秸秆生物质炭0.8-1.5份。

本发明中，对于中产田优选水稻秸秆生物质炭施用量为：按重量份计，土壤1份，秸秆生物质炭0.4-0.8份。

中低产田划分标准根据DB34/T109-1995，产量限定值4.0-5.5为中产田1级；产量限定值5.6-7.0为中产田2级；产量限定值7.1-8.5为低产田1级；产量限定值8.6-10为低产田2级；产量限定值＞10为低产田3级。

与现有的秸秆直接还田技术相比，水稻秸秆生物质炭化还田技术有如下显著优点：

（1）改善土壤理化性质

水稻秸秆生物质炭可以改良土壤理化性质，研究表明秸秆炭颗粒可以降低土壤密度，增进土壤养分离子的吸附和保持，改善土壤通透性，提高土壤中的营养元素，促进作物生长，提高产量。350-450℃温度下烧制的水稻秸秆生物质炭孔隙丰富，比表面积大，吸附能力强，能有效减少有效养分的流失，提高土壤肥力，增加田地生产力。

（2）水稻增产明显