[发明专利]一种小球藻水热炭材料的制备方法及其在水稻生产中的应用

说明书

本发明涉及一种小球藻水热炭材料的制备方法及其在水稻生产中的应用，包括如下步骤：小球藻水热炭的制备：将小球藻藻体与反应介质充分混合，在4‑10 MPa压力和200‑280℃的温度下反应1‑2h得到小球藻水热炭，小球藻藻体与反应介质的比例为1:8‑13 w/v；通过离心收集小球藻水热炭并干燥，得到干燥的小球藻水热炭材料；所述的反应介质为去离子水或1%的柠檬酸水溶液。相对于现有技术，本发明的有益效果：使用水或柠檬酸溶液作为HTC反应介质的小球藻衍生的水热炭提高了稻米的产量和可溶性糖的含量，提高了水稻的氮素利用率。

技术领域

本发明涉及一种小球藻水热炭材料的制备方法及其在水稻生产中的应用。

背景技术

蓝藻和绿藻是富营养化水体中的主要生物污染物，对水生生态系统和人类健康具有严重影响。这些微藻营养丰富，可以以蛋白质和多磷酸盐的形式将过量的无机氮和磷存储在细胞内，因此具有从生物废物转化为珍贵生物肥料的潜力。小球藻是一种绿色的微藻，已被证明含有大量的N(占细胞干重的7％–12％)和P(占细胞干重的1-3％)。但是，直接施用微藻到农田中并没有对小麦或水稻的生长产生显著差异，且操作不便，环境负面作用明显(比如臭气问题)。

到目前为止，微藻类水热炭施用对作物生长和养分利用效率的影响的研究尚未见报道。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种小球藻水热炭材料的制备方法及其在水稻生产中的应用，不仅显著提高了水稻谷物的可溶性糖含量和单位产量，还显著提高了氮的利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种小球藻水热炭材料的制备方法，包括如下步骤：

将小球藻藻体与反应介质充分混合，在4-10MPa压力和200-280℃的温度下反应1-2h得到小球藻水热炭，小球藻藻体与反应介质的比例为1:8-13w/v；通过离心收集小球藻水热炭并干燥，得到干燥的小球藻水热炭材料；所述的反应介质为去离子水或1％(w/v)的柠檬酸水溶液。

小球藻自身的生物特性，使得小球藻细胞的N、P、C含量等较高。培养条件在一定程度上提升含氮量等指标，且可促进小球藻生物量快速增加。

柠檬酸带有羧基，将增加水热炭表面羧基的丰度，利于对铵根的吸附固持，减少铵根转化为氨气损失掉；起到缓释肥效果，也就是铵根浓度高的时候固持铵根防止损失，稻田铵根浓度低的时候释放铵根为水稻提供养分。柠檬酸本身还是碳源，在土壤中经过转化后利于作物吸收利用。

优选的，将小球藻藻体与反应介质充分混合，在9MPa压力和260℃的温度下反应1h得到小球藻水热炭，小球藻藻体与反应介质的比例为1:10w/v；通过离心收集小球藻水热炭并在65-70℃条件下干燥至恒重，得到干燥的小球藻水热炭材料。

所述的小球藻藻体通过培养制得或者从富营养化水体中打捞得到。培养具体过程为：通过接种小球藻细胞并培养以得到小球藻培养液，从小球藻培养液收集小球藻细胞(收集的小球藻细胞即为小球藻藻体)。

从小球藻培养液收集小球藻细胞的具体过程为：通过对小球藻培养液离心，以得到小球藻细胞(即小球藻藻体)；或者，通过向小球藻培养液加入絮凝剂，调节pH至8-10，通过离心或过滤以得到小球藻细胞；其中，絮凝剂在小球藻培养液中的浓度为0.5-1g/L，所述的絮凝剂为三氯化铁或明矾。

优选的，将干燥的小球藻水热炭碾成粒径为1-2mm的粉末状水热炭，过2毫米分级筛，即粒径小于2mm的小球藻水热炭材料作为土壤改良用肥料。通过选择较小的粒径，使得小球藻水热炭能与稻田土壤充分接触，提高对稻田土壤的改良效果，有助于提高水稻产量及品质。

本发明还提供前述的制备方法所制备的小球藻水热炭材料。

本发明的又一个目的是提供小球藻水热炭材料的施用方法，包括如下步骤：