[發明專利]一種利用蘆竹生物炭減少土壤氧化亞氮排放的方法

無效

• 申請號: 201210509947.6
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103053240A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 鄭浩;王震宇;李鋒民;羅燁;姜志祥
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: A01B79/00
• 分類號: A01B79/00;C10B53/02;C09K17/02
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技術領域

本發明屬于溫室氣體減排技術領域，具體涉及一種利用蘆竹生物炭減少土壤氧化亞氮(N₂O)排放的方法。

背景技術

N₂O是一種重要的溫室氣體，在大氣中的含量約為320ppb，但其對于全球大氣環境卻有十分重要的意義。N₂O可以吸收紅外輻射，其全球增溫潛能分別是同質量的二氧化碳和甲烷的298倍和11.9倍，并且在大氣中存留時間長達114年。同時，N₂O可以與平流層的臭氧發生反應，是目前消耗臭氧層最主要的排放物，已成為21世紀破壞臭氧層的罪魁禍首。

大氣中N₂O的年逸出量為16.4Tg(1Tg＝10¹²g)氮，并以每年0.2％～0.3％的速度增加。大氣中N₂O的來源有土壤釋放、生物質或生物能源燃燒、化石燃料燃燒和工業釋放等，其中，農田土壤中氮肥的使用引起的N₂O排放是大氣中N₂O的主要來源，占大氣中N₂O的60％以上。隨著全球人口劇增，為了使糧食增產滿足人口增加的需要，農業氮肥的使用量不斷增加，導致農業土壤N₂O的釋放隨之加劇。農業土壤N₂O的大量排放勢必會對整個地球環境造成巨大的影響，而人類必須設法解決N₂O對全球溫室效應和臭氧層的破壞加劇的難題，以維護生態平衡和人類賴以生存的環境。

目前，減少肥料用量和采用科學耕種方法是減少農田N₂O釋放量的重要途徑，如選用合適的氮肥品種、采用合理的施肥方式(深施或混施)、使用硝化抑制劑(雙氰胺(DCD)、氮吡啉(CP))等。科學的耕種方法廣泛推廣應用的前提是需要農業工作者和研究者根據不同地區的氣候環境條件和作物種類，進行系統的研究，使肥料供應盡可能與作物生長需求相吻合。然而，在我國廣大農村地區推廣應用科學的施肥和耕種方法，還需要做很多的基礎性研究工作。硝化抑制劑是一類對硝化細菌有毒的有機化合物。加入銨態氮肥中以抑制土壤內亞硝酸細菌對銨態氮的硝化，從而減少銨態氮轉化為硝態氮而流失所用的添加劑。但是，目前市場上硝化抑制劑主要有四類：①含硫化合物類：易揮發，不穩定；②乙炔類：氣體，操作不便，不適用；③氰胺類：有一定效果，但用量大，長期使用效果遞減，容易淋溶，長期的使用還會引起土壤質地變差；④雜環類：效果最明顯，綠色安全，技術門檻高。因此，在追求高產的利益驅動下，盲目的大量施肥往往成為農民們的首要選擇，從而導致我國農業陷入“增加施肥——土壤質地惡化——增加施肥”的惡性循環中，這勢必會引起更多的N₂O的排放。綜上所述，由于當前農業土壤中的各種N₂O減排技術自身的局限性，開發可有效減少農業土壤中N₂O的釋放的新型材料和技術已成為廣大科學家關注的熱點問題。

利用有機廢棄物制備生物炭等環境友好材料，并利用其進行環境問題的治理，既可以實現廢物資源化利用又可以達到環境保護的目的，近年來受到政府部門和科學界的廣泛關注。蘆竹(Arundo?donax?L)，禾本科蘆竹屬多年生草本植物，根系發達，適應能力強，抗旱、耐澇、耐鹽堿，抗逆性強，一年種植多年生長。蘆竹產量高，畝產量可達3～5噸。因此，蘆竹被廣泛應用于濕地修復和植物修復等環境技術中。但是，目前蘆竹一般用來造紙，利用途徑單一，經濟價值較低，嚴重限制了濕地修復和植物修復等環境生物技術的推廣和應用。因此，以蘆竹為原料制備生物炭，可以更有效的實現蘆竹資源化利用，為環境生物修復技術提供技術支持。

生物炭主要應用于兩個方面：添加或填埋于土壤中，封存大氣中的二氧化碳；添加于土壤中，改善土壤肥力，增加作物產量，同時利用生物炭鎖控土壤中的氮、磷、農藥、殺蟲劑等面源污染物，削減環境污染風險。但是，目前利用蘆竹為原料制備生物炭且將制備的生物炭用于減少農田土壤N₂O的排放，還未見相關報道。

發明內容

本發明的目的在于利用蘆竹制備的生物炭減少農田土壤N₂O的排放，以提供一種操作簡單、成本低廉的農業土壤N₂O溫室氣體減排的方法。

本發明提出利用蘆竹生物炭減少農業土壤N₂O排放的方法，主要以蘆竹為原料，在適當的條件下制備成生物炭，按照一定的方式將其添加到土壤中，在一定的培養時間和培養條件下，可有效減少土壤N₂O的排放，具體步驟如下：