[发明专利]一种利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用农业废弃物生物质炭化产物与聚丙烯酰胺（PAM）共同制成的生物黑炭保水剂及其制备方法，主要用于提高旱地土壤的持水能力，解决或缓解由于干旱而引起的农业减产问题，属于农业保水技术领域。 

技术背景

在我国北方，农田多为干旱半干旱地区，严重缺水，生产力低下；农田灌溉存在以下问题：节水灌溉理念不普及；灌溉用水量大，占用水总量的70%；灌溉成本高，利用系数低，仅为0.3-0.4，与发达国家的0.7-0.9有很大差距，因此迫切需提高灌溉水利用效率、发展土壤保墒节水措施。

我国是一个农业生产大国，秸秆是农业生产的主要副产品，2005年我国秸秆总产量达到8亿吨，40%以上被焚烧，污染空气，又成为温室气体的重要来源。近年来，我国农业废弃物生物质热裂解炭化的大生产工艺已经成熟，秸秆热裂解的产物是气态生物燃气、固态生物黑炭及液态木醋液，其中生物黑炭具有较大的比表面积，孔隙度高，储水性强的特点，但由于生物黑炭的有机物质多含疏水性基团，故保水作用有限。如果将生物黑炭用于农田土壤储水保水方面，需要对生物黑炭经过亲水性改性。

聚丙烯酰胺（PAM）属于表面改性物质，施用土壤后可以增加土壤团聚性，稳定土壤结构，防止土壤流失和抑制土壤水分蒸发及保水保肥等作用，特别是保水能力极强，但PAM成本高，限制了其在农业中的普遍使用。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂，通过聚丙烯酰胺改性农业秸秆热裂解得到的生物黑炭，能够提高旱地土壤的保水能力，降低保水剂的成本。

为了实现上述的发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂，其特征在于包括农作物秸秆炭化获得的生物黑炭以及PAM，PAM与农作物秸秆炭化获得的生物黑炭重量比=1:10-2:10。

一种利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂的制备方法，其特征在于将农作物秸秆炭化获得的生物黑炭，过60目筛，加水，混合均匀，加入PAM ，混合均匀，烘至含水率为10%-30%取出，切成长、宽各约0.3-0.5cm的碎块；然后干燥至恒重，即得到保水剂。所述农作物秸秆是小麦、玉米、稻壳、高粱或大豆秸秆原料。

 PAM具有高的吸水性、保水性和表面结合能力，且可降解；生物黑炭经PAM改性制得的保水剂保水效果显著，能够减少水分蒸发，增加土壤墒情，起到农田土壤保水作用；且生物黑炭其为稳定有机质，可以快速提高土壤有机质含量。本发明获得的保水剂不同于粉末状生物黑炭，外观呈颗粒状态，疏松多孔，比表面积大、有较高持水能力，且便于使用。改性生物黑炭制品中PAM比例越大，其保水能力也越强，可通过增加施用量达到提高土壤的水分含量的要求。

具体实施方式

实施例1

利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂，取100g过60目筛孔的农作物秸秆炭化获得的生物黑炭（商丘三利新能源有限公司），加水65mL，混合均匀，加入10g PAM（购自国药集团化学试剂有限公司，型号MW1000万），混合均匀，烘至含水率为10%-30%即可取出，切成长、宽各约0.3-0.5cm的碎块；然后干燥至恒重，即得到保水剂。所述农作物秸秆是小麦、玉米、稻壳、高粱或大豆秸秆原料。

实施例2

利用农作物秸秆的炭化产物制成的土壤保水剂，取100g过60目筛孔的农作物秸秆炭化获得的生物黑炭，加水70mL，混合均匀，加入15g PAM，混合均匀，烘至含水率为10%—30%即可取出，切成长、宽各约0.3-0.5cm的碎块；然后干燥至恒重，即得到保水剂。所述农作物秸秆是小麦、玉米、稻壳、高粱或大豆秸秆原料。

实施例3

不同于实施例1的内容在于取100g过60目筛孔的生物黑炭，加水75mL，PAM质量为20g。

实施例4 实施例1-3制得的保水剂对室内土壤水分蒸发的影响实验

  对照组不施加保水剂；

样品组施加实施例1-3制得的保水剂，用量3%；

实验过程：称50g过10目的风干土于容器中，分为2组，分别为对照组、样品组，土壤与施加材料混匀后向每个杯中加入30mL蒸馏水，记下初始重后每隔12小时称重一次，实验持续2周。