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一种生物炭基酸性土壤调理剂及其制备方法和应用

花匠小妙招
2024-11-09 02:34

1.本发明涉及土壤调理技术领域，具体为一种生物炭基酸性土壤调理剂及其制备方法和应用。

背景技术：

2.土壤酸化会导致土壤中氢离子数量的增加，土壤颗粒表面盐基离子的损失，引起铝离子和有机重金属的活化，促进病原菌的滋生，抑制有益微生物的生长和活动，破坏土壤微生物群落结构，严重影响土壤有机质的分解和营养元素的循环，最终导致土壤退化，降低作物产量。
3.酸性土壤调理剂对平衡土壤酸碱度有显著效果，特别是针对解决土壤因长期使用酸性肥料而引起酸化。虽然现有的酸性土壤调理剂具备一定的土壤酸度调理效果，但功能单一，无法为植物的生长发育提供必要的养分，而导致增产幅度不高，综合性能不佳。

技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种生物炭基酸性土壤调理剂及其制备方法和应用，解决了现有的酸性土壤调理剂只具备一定的土壤酸碱度调理效果，功能较为单一，且无法为植物的生长发育提供必要的养分，而导致增产幅度不高，综合性能不佳的问题。
5.为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
6.一种生物炭基酸性土壤调理剂，所述酸性土壤调理剂用于添加到土壤中对土壤进行调理，以占所述土壤质量的百分比计，所述生物炭基酸性土壤调理剂由以下成分组成：碱性添加剂1.5-3.0％、复合生物炭0.5-1.0％、有机肥0.5-1.0％、微生物制剂0.1％。
7.进一步地，所述碱性添加剂为磷化工中获得的碱渣经过高温杀菌后所得，所述碱性添加剂的基本理化性质为：ph为8.5-9.0，磷酸铵镁≥50％，磷酸钙和磷酸氢钙≥20％，氢氧化钙≥10％。
8.所述磷化工中获得的碱渣是从一种磷化工渣场渗滤液中回收n、p资源的工艺中得到，所述一种磷化工渣场渗滤液中回收n、p资源的工艺是在磷酸铵镁脱氮除磷工艺(即传统磷酸铵镁法)的基础上进行优化改进得到。
9.传统磷酸铵镁法是指一种有效去除废水中高浓度氨氮和高浓度磷酸盐的技术。这套工艺在水中铵根与磷酸根都超标的情况下最适宜使用，通过调控污水ph以及投加氯化镁就能同时去除这两种污染物，可以说是一举多得。但是这套工艺不好控制，磷酸铵镁的分子式是mg(nh4)po4·
6h2o，也就是说，理论上要完全沉淀，要求水中的mg：nh4：po4接近1：1：1，但是实际上磷化工渗滤液中污染物的含量是易变的，铵根与磷酸根的比例不可能达到1：1，因此就需要额外增加药剂，比如说投加氯化铵提供氮源或者投加磷酸钠提供磷源等，对废水中的组成进行调节，但是这种做法得不偿失，既会增加成本，又会增加水质超标的风险。传统的磷酸铵镁法对废水中氨氮和磷酸盐的去除效率只有75％，去除效率低，无法使处理后的废水达标排放。
10.本发明一种磷化工渣场渗滤液中回收n、p资源的工艺对传统磷酸铵镁法进行了改进，采用两级反应系统从磷化工渣场渗滤液中回收n、p资源。一级反应系统为调节渗滤液ph(通过投加石灰乳和液碱调节)，利用渗滤液自带的三种组分(磷酸盐、氨氮、镁离子)进行反应，若渗滤液中镁离子含量低于磷酸盐的含量且低于氨氮的含量时，可适当补充镁盐，等磷酸铵镁法反应完全，回收得到碱渣，渗滤液中大部分的氨氮、磷酸盐都被反应掉了，但还是会有一部分磷酸盐和氨氮没有除尽。残留的磷酸盐和氨氮进入二级反应系统，利用次氯酸钠和氯化钙去除，回收得到碱渣。相对传统磷酸铵镁法，改进后的工艺，不需要额外投加药剂(氮源、磷源)，废水中多余的磷酸盐利用石灰乳、氯化钙去除，多余的氨氮利用次氯酸钠氧化去除。这套工艺在做到降低成本的同时，既能将磷化工渣场渗滤液处理成地表水三类水，氨氮和磷酸盐的去除效率达到99％以上，又能从渗滤液中回收n、p资源，做到资源的循环利用。
11.上述从一级反应系统得到的碱渣，经过纯水漂洗、过滤、烘干，得到碱性添加剂粗品；进一步，经过高温杀菌、冷却至室温后研磨过0.45mm的筛，得到碱性添加剂。
12.需要说明的是：将碱性添加剂粗品通过高温杀菌(100℃，6小时)处理，能够克服碱性添加剂在工业生产过程中残留的某些细菌、病毒对土壤微生物及土壤动植物的不利影响。
13.进一步地，所述复合生物炭是由烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭组成，所述烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭的质量比为3：1：1。
14.进一步地，所述有机肥为蚯蚓粪，需研磨至粒径小于2mm；其ph在7.4-7.8的范围，有机质含量大于45％。
15.进一步地，所述微生物制剂是由巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉和有机物分解菌菌粉组成，所述巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉和有机物分解菌菌粉的质量比为5～6：2～4：1～3。
16.本发明还提供了上述生物炭基酸性土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
17.s1、碱性添加剂的制备：磷化工制得的碱渣用纯水进行漂洗、过滤、烘干后，得到碱性添加剂粗品，称取适量的碱性添加剂粗品，100℃高温杀菌6h，冷却至室温，研磨过0.45mm的筛，制得碱性添加剂；
18.s2、蚯蚓粪的制备：将蚯蚓粪粗产品研磨过2mm的筛，得到蚯蚓粪；
19.s3、复合生物炭的制备：将烟草秸秆、烟草叶片、烟草的粗梗叶脉通过厌氧裂解法(放入管式炉中炭化2小时，热解温度为450-550℃，优选热解温度为500℃)制得烟秆生物炭、烟叶生物炭以及烟梗生物炭粗品，分别将制得的烟秆生物炭、烟叶生物炭以及烟梗生物炭粗品与超纯水按体积比为1：5-10混合，经过超声波清洗机超声清洗15-30分钟后，过滤烘干，分别得到烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭；按所占生物炭重量比对烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭进行备料，将烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭分别研磨过2mm的筛后混合均匀，得到复合生物炭；
20.s4、微生物制剂制备：按所占微生物制剂重量百分比对巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉、有机物分解菌菌粉进行备料，将巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉和有机物分解菌菌粉混合均匀，制得微生物制剂；
21.s5、酸性土壤调理剂制备：将经步骤s1、s2、s3、s4制得的碱性添加物、蚯蚓粪、复合
生物炭以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
22.本发明还提供了上述生物炭基酸性土壤调理剂以及上述方法制备的生物碳基酸性土壤调理剂在调节土壤酸度和土壤营养元素质量指标及促进植物生长中的应用，具体应用时，将所述生物碳基酸性土壤调理剂通过机械或人工撒施、沟施、穴施至土壤中，加水老化。
23.进一步，所述土壤营养元素指铵态氮、有效磷、全钙以及全镁。
24.进一步，所述土壤调理剂促进植物生长具体表现在：提高植物生理指标如生物量、株高、叶绿素和可溶性糖以及大幅增加植物的光合作用。
25.与现有技术相比，本发明具备以下优点及有益效果：
26.本发明，通过碱性添加剂、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂的配合使用，制备成生物炭基土壤调理剂。此调理剂将无机工业废弃物、有机肥蚯蚓粪相结合，既避免了单施有机肥料养分低、不能满足作物高产等问题，又避免了单施无机碱性添加剂成分单一、营养不全面的问题。其中有机肥料蚯蚓粪经蚯蚓消化有机物质而产生的颗粒状物质，在施入土壤后通过对周围土壤进行矿化作用，将土壤中的有效养分释放出来，比一般粪便类有机肥更能发挥改良土壤的作用。在此基础上加入复合生物炭，与其他废弃生物质相比，烟秆、烟叶、烟梗含有烟碱，当其制备成生物炭后，其本身就会具有高碱性(ph＝10.15)。因此，本发明中的复合生物炭既能像常规的生物炭(秸秆生物炭、花生壳生物炭)等利用自身的理化性质增加土壤的田间持水量，降低土壤容重，又能中和土壤中的氢离子，缓解土壤酸化问题。最后，由于无机碱性添加剂中氮、磷含量高，添加到土壤后，为防止营养元素难以吸收，添加复合微生物制剂，既能将工业废弃物中难溶的含磷化合物转变为作物可吸收利用的可溶物，又能提高土壤中氮的利用效率。
27.生物炭基土壤调理剂能够将强酸性土壤的ph调理至中性，并且随着时间的推移，土壤ph变化幅度很小。通过生物炭基土壤调理剂的添加能够增加土壤中营养元素的含量，配合复合微生物试剂，具有较强的促进氮素吸收、转化磷素形态的功能，生物炭基土壤调理剂中的n、p都能够得到充分的利用，在一定程度上解决土壤中营养元素流失的问题。生物炭基土壤调理剂中含有碱性物质，能够提高作物的抗菌抑菌性和抗逆性，为作物的生长提供优良的环境。而且添加生物炭基土壤调理剂能够有效增强植物光合作用，大幅提高作物产量。
附图说明
28.图1为本发明制备碱性添加剂的原料粗品碱渣的工艺制备流程图；
29.图2为添加土壤调理剂对土壤ph的影响图；
30.图3为添加土壤调理剂对黑麦草生物量的影响图；
31.图4为添加土壤调理剂对黑麦草株高的影响图；
32.图5为添加土壤调理剂对黑麦草叶绿素含量的影响图；
33.图6为添加土壤调理剂对黑麦草可溶性糖含量的影响图。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
36.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明均可从商业途径得到。
37.巨大芽孢杆菌菌粉购自天津环微生物科技有限公司，活菌含量≥100
×
108cfu/g。
38.丛枝菌根真菌菌粉购自扬州市海瑞克生物技术有限公司，活菌含量≥10
×
108cfu/g。
39.有机物分解菌菌粉购自山东益泰生物科技有限公司，主要包括40％纤维素分解细菌，15％放线菌，10％曲霉，5％酵母菌，20％适宜载体。
40.烟草秸秆、烟草叶片、烟草的粗梗叶脉购自贵州金叶子生态农业科技有限公司。
41.实施例1原料的准备
42.1、碱性添加剂的制备
43.如图1所示，某磷石膏渣场渗滤液(所述渗滤液废水的ph≈2，氨氮含量为450～650mg/kg，总磷含量为3500～4500mg/kg，氟离子的含量为200～400mg/kg，镁离子含量为600～800mg/kg)通过提升泵进入氧化钙反应池(流量100m3/h)。
44.由于渗滤液的ph在2左右，通过投加石灰乳(先将氧化钙投入石灰乳储备池中，与水按质量比1：1混合均匀后形成石灰乳，下同)将渗滤液的ph调到6至6.5(在氧化钙反应池的出水口安装ph计，ph计与石灰乳加药开关联动，当渗滤液的ph＜6时，石灰乳加药开关自动打开；当渗滤液的ph＞6.5时，石灰乳加药开关自动关闭)。由于磷酸铵镁需要在ph＝8～8.5的环境中才能生成，因此通过投加石灰乳，一方面，调节渗滤液ph，减少液碱的添加量，节约成本，另一方面，与渗滤液中磷酸盐、氟化物发生沉淀反应，去除一部分的磷酸盐以及大部分的氟化物。
45.上清液进入主反应区，在主反应区投加适量的液碱(30wt％氢氧化钠)，将主反应区的ph调整至8到8.5(在主反应区的出水口安装ph计，ph计与液碱加药开关联动，当渗滤液的ph＜8时，液碱加药开关自动打开；当渗滤液的ph＞8.5时，液碱加药开关自动关闭)，并根据渗滤液中镁离子的含量，投加适量的氯化镁溶液(10wt％氯化镁)，若磷化工渣场渗滤液中镁离子的含量高于氨氮或磷酸盐的含量，则无需投加氯化镁溶液。因为在此ph范围内，生成磷酸铵镁的效果最佳。磷酸铵镁作为枸溶性肥，对植物生长有一定的促进作用。由于整个处理系统是连续进水，而生成的沉积物沉淀速度较慢，为了保证系统的连续运行以及沉淀池出水澄清，通过投加适当的絮凝剂(20wt％聚合氯化铝溶液，按处理水量的0.5～1wt％添加)和混凝剂(3wt％聚丙烯酰胺溶液，按处理水量的0.0025～0.0035wt％添加)加速沉淀。此时溶液中氨氮、总磷、f-、mg
2+
的浓度依次为30-40mg/l、80～150mg/l、30～40mg/l、60～80mg/l。
46.将沉淀池中的沉积物通过污泥泵抽入板框压滤机中进行压滤，得到碱渣。
47.制得的碱渣用纯水进行漂洗、过滤、烘干后，得到碱性添加剂粗品，称取适量的碱性添加剂粗品，100℃高温杀菌6小时，冷却至室温。接着研磨过0.45mm的筛，制得碱性添加剂。通过ph计(步骤为：10g碱性添加剂加入到50ml蒸馏水中，搅拌20分钟，静止10分钟，利用ph计测定)、扫描电子显微镜能谱仪及x射线衍射分析得到碱性添加剂的基本理化性质为：
ph为8.5-9，磷酸铵镁≥50％，磷酸钙和磷酸氢钙≥20％，氢氧化钙≥10％。
48.2、复合生物炭的制备
49.将购得的烟草秸秆、烟草叶片、烟草的粗梗叶脉分别通过厌氧裂解法(放入管式炉中炭化2小时，热解温度为500℃)制得烟秆生物炭、烟叶生物炭以及烟梗生物炭粗品。将制得的烟秆生物炭、烟叶生物炭以及烟梗生物炭粗品分别与超纯水按体积比为1：10混合，经过超声波清洗机超声清洗15分钟后，过滤烘干，得到烟秆生物炭、烟叶生物炭以及烟梗生物炭。按烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭的重量比为3：1：1对烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭进行备料，将烟秆生物炭、烟叶生物炭和烟梗生物炭分别研磨过2mm的筛后混合均匀，得到复合生物炭，其ph＝10.15。
50.3、有机肥的制备
51.将购自景县得沃多肥料有限公司的蚯蚓粪粗产品研磨过2mm的筛，得到有机肥蚯蚓粪，其ph在7.4-7.8，有机质含量大于45％。
52.4、微生物制剂的制备
53.按巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉、有机物分解菌菌粉的质量比为5：4：1对巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉和有机物分解菌菌粉进行备料，将巨大芽孢杆菌菌粉、丛枝菌根真菌菌粉和有机物分解菌菌粉混合均匀，制得微生物制剂。
54.以下实施例2-8配制的调剂剂所针对的试验土壤的质量均为500g。
55.实施例2：一种生物炭基酸性土壤调理剂
56.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：碱性添加剂1.5％、复合生物炭0.5％、有机肥0.5％、微生物制剂0.1％。
57.该调理剂的制备方法：将碱性添加剂、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
58.实施例3：一种生物炭基酸性土壤调理剂
59.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：碱性添加剂1.5％、复合生物炭1.0％、有机肥1.0％、微生物制剂0.1％。
60.该调理剂的制备方法：将碱性添加剂、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
61.实施例4：一种生物炭基酸性土壤调理剂
62.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：碱性添加剂3.0％、复合生物炭0.5％、有机肥0.5％、微生物制剂0.1％。
63.该调理剂的制备方法：将碱性添加剂、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
64.实施例5：一种生物碳基酸性土壤调理剂
65.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：碱性添加剂3.0％、复合生物炭1.0％、有机肥1.0％、微生物制剂0.1％。
66.该调理剂的制备方法：将碱性添加剂、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
67.实施例6：一种酸性土壤调理剂
68.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：碱性添加剂3.0％、花生壳生物
炭1.0％、有机肥1.0％、微生物制剂0.1％。
69.其中：花生壳生物炭是由花生壳通过缺氧裂解法制得，其具体制备方法为：将购得的花生壳通过厌氧裂解法(放入管式炉中炭化2小时，热解温度为500℃)制得花生壳生物炭粗品。将制得花生壳生物炭粗品与超纯水按体积比为1：10混合，经过超声波清洗机超声清洗15分钟后，过滤烘干，得到花生壳生物炭。将花生壳生物炭研磨过2mm的筛，得到花生壳生物炭，其ph＝8.79。
70.该调理剂的制备方法：将碱性添加剂、花生壳生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
71.实施例7：一种酸性土壤调理剂
72.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：生石灰1.5％、复合生物炭1.0％、有机肥1.0％、微生物制剂0.1％。
73.其中：生石灰由氧化钙组成，氧化钙的含量在95％以上，购自灵寿县强东矿产品加工厂。
74.该调理剂的制备方法：将生石灰、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
75.实施例8：一种酸性土壤调理剂
76.以占所述土壤质量的百分比计，该调理剂的成分：粉煤灰1.5％、复合生物炭1.0％、有机肥1.0％、微生物制剂0.1％。
77.本实施例选用的粉煤灰为一级粉煤灰。粉煤灰中sio2≥45％，al2o3≥25％，fe2o3≥15％，购自河南郑州荣昌盛环保材料有限公司。
78.该调理剂的制备方法：将粉煤灰、复合生物炭、有机肥以及微生物制剂按重量份比例混合均匀，即得酸性土壤调理剂。
79.实施例9
80.(1)实施地点：
81.试验在湖北省武汉市中南民族大学资源与环境学院温室内展开，该温室位于洪山区民族大道182号(30
°
49
′
54
″
n和114
°
39
′
34
″
e)，温度25℃，光照14h/天。
82.(2)试验处理以及施用方法：
83.添加实施例2-8所制备的复合土壤调理剂，并增加空白对照处理。(分别对应t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、ck处理)。其中：ck处理组为每日正常加水(将其含水量调整到其饱和含水量的60％)，不添加任何肥料以及调理剂；t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7处理组为分别添加对应的土壤调理剂。
84.供试土壤采自湖北省利川市汪营镇白泥塘村(30
°
27
′
20
″
n和108
°
71
′
14
″
e)。采样方式为：去除表面浮土，用土钻采取0-20cm深的表层土壤，混合后放入自封袋中。土壤立即运回实验室，经自然风干、粉碎后过2mm筛用于测定土壤基本理化性质，结果见表1。
85.表1实验用土的土壤理化性质
86.[0087][0088]
将实施例所制备的土壤调理剂按照实验配比与500g试验土壤充分混匀后装入塑料盆(高：9cm，直径：8cm)中。每盆撒入50粒多年生黑麦草的种子(播种前利用5％h2o2浸泡催芽)，往塑料盆的托盘中加入超纯水润湿土壤，将其含水量调整到其饱和含水量的60％。
[0089]
所有小盆放入25℃、光照14h/天的温室中进行两个月的培养，每天用超纯水进行浇灌，维持土壤含水量。
[0090]
(3)测定指标
[0091]
1).土壤ph：10g过1mm筛的土样加入到25ml蒸馏水中，搅拌2分钟，静置20分钟，利用ph酸度计测定。
[0092]
2).土壤铵态氮含量：采用靛酚蓝比色法测定。
[0093]
3).土壤有效磷含量：采用盐酸-氟化铵浸提法测定。
[0094]
4).土壤全钙含量：通过微波消解法消解土壤样品后，利用电感耦合等离子光谱发生仪测定。
[0095]
5).土壤全镁含量：通过微波消解法消解土壤样品后，利用电感耦合等离子光谱发生仪测定。
[0096]
6).黑麦草生物量：天平称重。
[0097]
7).黑麦草株高：卷尺测量。
[0098]
8).黑麦草叶绿素含量：利用spad502叶绿素仪测定。
[0099]
9).黑麦草可溶性糖：采用蒽酮比色法测定。
[0100]
10).快速叶绿素荧光：在播种后的第六十天，每个处理随机选4株黑麦草，用便携式脉冲调制式叶绿素荧光仪pam 2500(heinz walz gmbh)测定叶片的叶绿素荧光瞬态曲线，并运用jip
–
test分析其参数。具体步骤如下：叶片测定前先暗适应30分钟，然后暴露在饱和脉冲光(3000μmol photons m-2s-1)下1s，设定每0.1μs记录一次数据，用pam 2500测量o-j-i-p曲线。获得的o-j-i-p曲线用jip
–
test进行分析。jip
–
test是建立在生物膜能量流动的基础上，针对快速叶绿素荧光诱导曲线的数据分析和处理方法，分析需要用到的参数如表2所示：
[0101]
表2 jip-test分析叶绿素荧光瞬态曲线得到的荧光参数
[0102][0103]
(4)结果分析
[0104]
1).土壤ph
[0105]
在黑麦草播种后的第六十天，对各个处理的盆栽进行破坏性取样，将土壤与黑麦草根部分开，土壤样品自然风干后，过1mm的筛。采用电位法分别测定各处理土样的ph。
[0106]
如图2所示，盆栽实验条件下，添加实施例2～8所制得的生物炭基土壤调理剂均能提高土壤ph，其中实施例2～5所制得的生物炭基土壤调理剂都可将强酸性土壤的ph调理至中性，主要表现为组分中碱性添加剂的含量越高，对酸性土壤ph的调理效果越明显。实施例7(t6处理组)所制备的土壤调理剂对土壤ph的提高效果要强于实施例3所制备的生物炭基土壤调理剂，这是由于该土壤调理剂组分中生石灰的碱性强。添加实施例6(t5处理组)所制备的土壤调理剂对土壤酸化的调理效果要弱于实施例4和5所制得的土壤调理剂，这是由于复合生物炭的碱性要强于花生壳生物炭。添加实施例8(t7处理组)所制备的土壤调理剂对土壤酸度的矫正效果较差。
[0107]
2).土壤中营养元素的含量
[0108]
铵态氮：从表3中可以看出，添加实施例2～6所制得的土壤调理剂均能提高土壤中铵态氮的含量，其中添加实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤铵态氮的增加效果最强，是空白处理的11.8倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤铵态氮的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得土壤调理剂。添加实施例7和8所制备的调理剂后，土壤中铵态氮的含量与空白处理相近，不存在显著性差异。
[0109]
有效磷：从表3中可以看出，添加实施例2～6所制得的土壤调理剂均能提高土壤中有效磷的含量，其中添加实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤有效磷的增加效果最强，是空白处理的7.35倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤有效磷的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得土壤调理剂。添加实施例7和8所制备
的调理剂后，土壤中有效磷的含量与空白处理相近，不存在显著性差异。
[0110]
全钙：从表3中可以看出，添加实施例2～6所制得的生物炭基土壤调理剂均能提高土壤中全钙的含量，其中添加实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤全钙含量的增加效果最强，是空白处理的22.83倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤全钙含量的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得土壤调理剂。添加实施例7所制备的土壤调理剂，由于其组分中全钙含量较高，因此，对土壤全钙含量的增加效果要优于实施例3(t2处理)所制得土壤调理剂。而添加实施例8所制备的调理剂对土壤全钙含量的增加效果要弱于实施例3(t2处理)所制得的土壤调理剂。
[0111]
全镁：从表3中可以看出，添加实施例2～6所制得的生物炭基土壤调理剂均能提高土壤中全镁的含量，其中添加实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤中全镁含量的增加效果最强，是空白处理的7.42倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对土壤全镁含量的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得土壤调理剂。而添加实施例7和8所制备的调理剂后，土壤中全镁的含量与空白处理相近，不存在显著性差异。
[0112]
表3土壤养分含量
[0113][0114]
3).黑麦草生物量
[0115]
在黑麦草播种后的第六十天，对各个处理的盆栽进行破坏性取样，用清水冲洗黑麦草根部上残留的土壤，用纸巾吸净叶片以及根部上残留的水分后，放到天平上称重。
[0116]
如图3所示，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能显著提高黑麦草的生物量，其中添加实施例5所制备的生物炭基土壤调理剂对黑麦草生物量的提高最为明显，是空白处理的2.2倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对黑麦草生物量的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得的土壤调理剂，提高了11％。而添加实施例7和8所制备的土壤调理剂后，黑麦草的生物量略高于空白处理，但是与空白处理不存在显著性差异。
[0117]
4).黑麦草株高
[0118]
在黑麦草播种后的第六十天，对各个处理的盆栽进行破坏性取样，每个处理随机选取25株黑麦草，用卷尺对黑麦草的株高进行量取。
[0119]
如图4所示，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能
显著提高黑麦草的株高，其中添加实施例5所制备的生物炭基土壤调理剂对黑麦草株高的提升最为明显，比空白处理高出14.82厘米。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对黑麦草株高的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得的土壤调理剂，提高了16.5％。而添加实施例7和8所制备的土壤调理剂后，黑麦草的株高略高于空白处理，但是与空白处理不存在显著性差异。
[0120]
5).黑麦草叶绿素含量
[0121]
在黑麦草播种后的第六十天，对盆栽进行破坏性取样之前，每个处理随机选取10株黑麦草，用spad502叶绿素含量测定仪对黑麦草的叶绿素含量进行测定。
[0122]
如图5所示，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能显著提高黑麦草叶绿素的含量，其中添加实施例5所制备的土壤调理剂对叶绿素含量的提高最为明显，是空白处理的1.37倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对黑麦草叶绿素含量的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得的土壤调理剂，提高了16.3％。添加实施例7和8所制备的土壤调理剂无法显著增加黑麦草的叶绿素的含量。
[0123]
6).黑麦草叶片可溶性糖
[0124]
在黑麦草播种后的第六十天，对各个处理的盆栽进行破坏性取样之后，利用蒽酮比色法测定叶片中可溶性糖的含量。
[0125]
如图6所示，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能显著提高黑麦草可溶性糖的含量，其中添加实施例5所制备的生物炭基土壤调理剂对可溶性糖含量的提高最为明显，是空白处理的2.63倍。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对黑麦草可溶性糖的增加效果要优于实施例6(t5处理)所制得的土壤调理剂，提高了6.4％。而添加实施例7和8所制备的土壤调理剂后，黑麦草叶片的可溶性糖的含量略高于空白处理，但是与空白处理不存在显著性差异。
[0126]
7).快速叶绿素荧光
[0127]
从表4可以看出，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能降低黑麦草快速叶绿素荧光基本参数fo、fk、fj、fi、fm的值。这说明添加生物炭基土壤调理剂之后，光系统ⅱ反应中心处于完全开放时的荧光产量以及光系统ⅱ反应中心处于完全关闭时的荧光产量都有所降低，进而说明添加实施例2～6土壤调理剂能够缓解酸性土壤对黑麦草光系统ⅱ反应中心的胁迫。而添加实施例7、8所制备的土壤调理剂对快速叶绿素荧光基本参数影响较小。
[0128]
从表4中可以看出，盆栽实验条件下添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂均能够提高黑麦草光合系统ⅱ最大量子效率(φp0)、捕获的激子将电子传递到电子传递链中q
a-下游的其它电子受体的概率(ψe0)、吸收的光量子将电子传递到从qb到光合系统i电子受体的概率(δr0)、光合系统ii反应中心叶绿素分子的功能(γ
rc
)、以吸收光能为基础的性能指数(pi
abs
)、以光合系统ii天线色素能量吸收平衡的性能指数(pi
total
)，分别比空白处理提高了1-2％、83-119％、12-22％、5-9％、178-191％、34-55％。这说明添加实施例2～6所制备的生物炭基土壤调理剂增强黑麦草对光量子的吸收、电子在光系统ⅱ和光系统ⅰ的传递速率以及碳还原的速率，进而增强黑麦草的光合作用。实施例5(t4处理)所制得的生物炭基土壤调理剂对黑麦草快速叶绿素荧光参数的增强效果要优于实施例6(t5处理)所制得的土壤调理剂。而添加实施例7和8所制备的生物炭基土壤调理剂对快速叶绿素荧光参数影
响较小，这说明添加实施例7、8所制备的土壤调理剂并不能促进黑麦草的光合作用。
[0129]
表4快速叶绿素荧光参数
[0130][0131]
综上，针对土壤酸化以及现有的酸性土壤调理剂无法为土壤提供养分的问题，添加适量的本技术所制备的生物炭基土壤调理剂能将强酸性土壤调理至中性，而且调理后的土壤ph值能长时间保持在中性范围之内，为植物生长提供一个良好的环境。其次，添加生物炭基土壤调理剂能够增加土壤中营养元素的含量。其中，添加生物炭基土壤调理剂能够大幅度增加土壤中铵态氮、有效磷、全钙以及全镁的含量。这增加了土壤肥力、提高了土壤质量，为植物的生长发育提供必要的营养元素。因而，添加生物炭基土壤调理剂后，黑麦草的生理指标(生物量、株高、叶绿素以及可溶性糖等)以及黑麦草的光合作用都得到了大幅度的增加。这说明添加生物炭基土壤调理剂能够增加作物产量，提高作物品质。
[0132]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。