一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108300498A(43)申请公布日2018.07.20(21)申请号201810046575.5(22)申请日2018.01.13(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人张艺赵远杨建红胡茜荆玉琳符菁张徐洁王艺璇张芸(51)Int.Cl.C10B53/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法(57)摘要本发明公开了一种可以提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法，属于废弃物利用技术领域。本发明提供生物炭制备方法：a先将回收的水稻秸秆多次水洗去除黏附物质，经晾晒粉碎后过筛；b称取1kg过筛的水稻秸秆粉末在250℃马弗炉中炭化1h；c将温度分别设为300℃、500℃、700℃，采用间歇式充入氮气在马弗炉中继续热解3～4h；d冷却至室温后取出产物，用HCl溶液处理；e过滤、洗涤、烘干，即可得到水稻秸秆生物质炭。使用时，均匀撒入田中，耕耘土壤后种植水稻。在水稻生长过程中对土壤脲酶、磷酸酶、FDA水解酶较未施用生物炭可以提高52.5～102.8％，同时产量提高20～25％。本发明具有成本低廉、操作简便等优点，水稻秸秆的再利用具有极好的经济效益和社会效益。CN108300498ACN108300498A权利要求书1/1页1.一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取1kg回收的的水稻秸秆，利用人工去除秸秆上的杂物，用1mol/L的NaOH溶液浸泡30～60min后，用清水多次水洗去除秸秆上的黏附物质，然后在阳光下进行晾晒，直至秸秆含水量为5～10％，之后将其投入粉碎机，得到的秸秆粉末过0.1mm目筛；(2)马弗炉以20℃/min升温到250℃，然后将过筛后的秸秆粉末放置于坩埚并在炉中炭化30～90min，进一步去除秸秆中的挥发分；(3)继续在马弗炉中裂解，温度分别设为300℃、500℃、700℃，待温度达到以后以40～60mL/min的速度通入氮气，每通入1h氮气后关掉气阀，间隔1h继续通入，设置热解时间为3～4h；(4)待热解结束，在3min内急冷至150～180℃，保持该温度45～60min，冷却至室温后取出秸秆粉末，用配置的500mL1.5mol/L的HCl溶液处理12h，进一步去除秸秆中的灰分；(5)过滤(4)中的产物，用去离子水进行反复冲洗，直到洗涤液呈中性，最后在烘箱中烘干至恒重即可得到不同温度裂解的水稻秸秆生物炭，烘箱设置烘箱温度为100～120℃。2.根据权利要求1所述的一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法，其特征在于：过滤时采用0.8μm滤膜。3.根据权利要求1所述的一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法，其特征在于：本研究拟采用水稻秸秆在不同条件下制备的生物炭施用于水稻田中，结合土壤酶活性前后的变化以及产量的影响，筛选出更好的生物炭类型。2CN108300498A说明书1/4页一种提高酶活性的水稻秸秆生物炭制备方法技术领域[0001]本发明公开了一种可以提高酶活性的水稻秸秆生物炭的制备方法，属于废弃物利用技术领域。背景技术[0002]近年来，随着秸秆就地燃烧、肥料施用量的增加，造成土壤污染，影响微生物的生长和土壤酶活性，进而给人类的生态环境都带来了严重的危害。我国每年秸秆总量高达7亿t，但农村秸秆利用率仅达到28.7％，大部分都废弃或直接烧掉。[0003]生物炭是作物稻秆在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难溶性固态物质。目前国内外认为生物炭由于具有高芳香烃结构、孔隙结构及对水肥吸附的作用，添加土壤中后普遍能对土壤性质、生化理化方面起到积极的效果，而这一特性在土壤利用方面能带来很大的益处。同时有研究表明，生物炭可以改善重金属污染土壤。另外，生物炭施用土壤后可以减少温室气体CH4、CO2和NO2，增加土壤碳库储量。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。[0004]生物炭施用稻田后为土壤微生物提供良好的栖息环境和营养。土壤中的微生物是参与土壤养分转化与腐殖质形成过程的必要物质，而土壤酶活性能代表土壤中物质代谢的旺盛程度，并且能很好地反映出土壤微生物的活性。同时土壤微生物量及其酶活性较其他土壤性质可以很好地判断土壤中现有的有机质状况和相应的培肥效果，从而更好地改善原有的施肥管理措施。[0005]本研究拟采用水稻秸秆制备而成的生物质炭施用于水稻田中，研究3种不同温度(300℃、500℃、700℃)制备的生物炭对水稻生长时期土壤微生物酶活性的变化，通过测定生物炭施加前后的土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、FDA水解酶、过氧化氢酶的含量，分析不同裂解温度下的生物炭对土壤酶活性的