一种降低熏蒸剂向大气中散发的方法及环境保护剂

摘要

本发明一种降低熏蒸剂向大气中散发的方法及环境保护剂，属于环保领域。其特征在于：向施用熏蒸剂后的土壤表层添加土壤质量0.1%-5%的生物碳，所述土壤质量指施用熏蒸剂范围内的深度为5cm的土壤所对应的质量。试验数据证明，能有效降低熏蒸剂向大气中挥发，是一种低成本高效率的农业环保方法。

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体地，本发明涉及一种降低熏蒸剂向大气中散发的方法和环境保护剂。

背景技术

土壤熏蒸剂能有效的控制土传病虫害，广泛应用于草莓、番茄、黄瓜及生姜等作物上。由于土壤熏蒸剂是挥发性的有机化合物，所以导致了一些环境问题的产生，譬如溴甲烷，一种被广泛应用的熏蒸剂，由于消耗臭氧层而将被禁用，根据《蒙特利尔议定书哥本哈根修正案》，发展中国家将于2015年全面淘汰甲基溴。现在常用的熏蒸剂有1,3-二氯丙烯，氯化苦，异硫氰酸甲酯、棉隆、威百亩、碘甲烷等。然而，这些替代品与溴甲烷相比对土传病虫害的控制效果较低，所以常将一种或几种熏蒸剂混合应用来获得与溴甲烷相同的防治效果，但这也导致熏蒸剂向大气中的散发量增加。近期田间试验数据表明，土壤熏蒸剂的散发约占施用总量的20%-90%。在阳光照射下，散发到大气中的某些熏蒸剂会与大气中的氮氧化合物结合形成地面臭氧，会对地球上的生命包括人类、动物、植物和微生物等产生严重危害。

目前有效减少熏蒸剂散发的策略有三类方法：（1）添加化学肥料如硫代硫酸盐或者有机肥增加熏蒸剂在土壤中的降解速率；（2）通过增加土壤密度或土壤含水量减少土壤孔隙中的气体浓度；（3）土壤表面覆盖塑料薄膜如高密度聚乙烯膜、不渗透膜（三层结构，中间为聚酰胺、两边为普通聚乙烯材料）或者完全不渗透膜（三层或五层结构，中间为乙烯-乙烯醇、两边普通聚乙烯材料交替叠放），或者在土壤表面采用水封闭处理。

生物碳，是生物有机材料（生物质）在缺氧及低氧环境中经热裂解后的固体产物，大多为粉状颗粒，是活性碳的生产原料之一，属于黑碳。鉴于其高含碳量和多孔的特性，作为农业肥料能改善土壤环境质量、持留土壤养分、提高粮食产量。在应对由于人类活动而加剧的全球变暖和因土壤质量恶化导致的粮食产量不足等问题上显示出巨大的潜力，成为近年来的研究热点。由于其众多优点，很多科学家冠以生物碳“黑色黄金”的美誉。

目前，尚未有利用生物碳添加以减少熏蒸剂散发的报道。

发明内容

本发明的发明人经研究发现，在施用熏蒸剂（主要包括1,3-二氯丙烯、氯化苦、棉隆、威百亩、碘甲烷、二甲基二硫）后的土壤表层添加生物碳能显著降低这些熏蒸剂向大气中的散发量，有效保护大气环境免受熏蒸剂污染，技术方案如下：

一种降低土壤熏蒸剂向大气中散发的方法，其特征在于：向施用熏蒸剂后的土壤表层添加土壤质量0.1%-5%的生物碳，所述土壤质量指施用熏蒸剂范围内的深度为5cm的土壤所对应的质量。

所述生物碳指由农作物秸秆、林木采伐废枝或/和菌菇栽培废基质为原料，在无氧、400°C-500°C条件下热裂解后粉碎而得的产物。

所述熏蒸剂指1,3-二氯丙烯、氯化苦、棉隆、威百亩、碘甲烷或二甲基二硫。

一种降低土壤熏蒸剂向大气中散发的环境保护剂，其主要成分为生物碳。

本发明在施用熏蒸剂后的土壤表层添加生物碳，试验数据证明能有效降低熏蒸剂向大气中的散发。本发明在施用熏蒸剂后的土壤表层添加生物碳，试验数据证明能有效降低熏蒸剂向大气中的散发。本发明进一步优选400~500摄氏度条件下制备而得的生物碳作为土壤熏蒸剂抑制剂，并优选施加量不高于5%。实验证明，这个条件下的生物碳既能够有效吸附挥发到空气中的土壤熏蒸剂，又不会严重影响土壤中的熏蒸剂向土壤中逸散从而削减熏蒸剂药效的发挥。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，下面通过实施例予以进一步说明。但本领域的技术人员应该理解的是，本申请并不仅仅限定在下述实施例的范围。

实验材料

生物碳：由北京市昌平区李家场制气站提供。由农作物秸秆、林木采伐废枝、或菌菇栽培废基质为原料，在无氧、400-500°C条件下热裂解后粉碎而成，这个温度范围内制备而得的生物碳的比表面积在3m²~10m²/g^-之间。

实施例1、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低1,3二氯丙稀向大气中的散发。

生物碳：400°C-500°C条件下生产。

采用农业上常用的注射方法向土壤中施用1,3-二氯丙稀后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区1,3-二氯丙稀向大气中的散发量为施用量的35.68%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后1,3-二氯丙稀向大气中的散发量为施用量的0.26%。对照散发量为使用量的0%。土壤中熏蒸剂留存率41.23%，对照是80.23%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。

测定土壤中熏蒸剂留存率的方法：称取0cm-5cm深处施加有生物碳的土壤8g、无水硫酸钠8g于20ml顶空进样瓶中，加入丙酮8ml，室温下震荡提取1h，取上清液过滤膜后采用气相色谱测定土壤中熏蒸剂留存率。

测定散发率的方法：采用土柱系统测定1,3-二氯丙稀散发量，具体如下：不锈钢管（高72cm，内径15cm）作为土柱主体、上面置放散发流量箱（高5cm，内径15cm），散发流量箱装有一进口、一出口。在土柱中按1.3g/cm³容重装填土壤，在0cm-5cm深处装填混有生物碳的土壤后覆盖聚乙烯膜（厚度0.04mm），当整个土柱装配完毕并且在预留的施药口向5~20厘米深处的土壤施入1，3-二氯丙稀。在散发流量箱的出口处依次连接流量计、活性炭管和一个稳定的真空源，向散发流量箱的入口持续吹入100±10mlmin^-1的空气，吹扫挥发的1,3-二氯丙稀经流量计进入活性炭管。采用丙酮提取活性炭管中的熏蒸剂后，采用带有顶空进样器的气相色谱测量1,3-二氯丙稀散发量。

实施例2、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低氯化苦向大气中的散发。

采用农业上常用的注射方法向土壤中施用氯化苦后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区氯化苦向大气中的散发量为施用量的31.47%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后1,3-二氯丙稀向大气中的散发量为施用量的5.22%。对照散发量为使用量的0.12%。土壤中熏蒸剂留存率14.24%，对照是76.98%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。

实施例3、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低棉隆向大气中的散发。

采用农业上常用的混土方法向土壤中施用棉隆后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区棉隆降解后的有效成分异硫氰酸甲酯向大气中的散发量为施用量的38.42%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后棉隆降解后的有效成分异硫氰酸甲酯向大气中散发量为施用量的0.51%。对照散发量为使用量的0%。土壤中异硫氰酸甲酯留存率36.23%，对照是86.93%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。

实施例4、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低威百亩向大气中的散发。

采用农业上常用的注射方法向土壤中施用威百亩后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区威百亩降解后的有效成分异硫氰酸甲酯向大气中的散发量为施用量的35.61%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后威百亩降解后的有效成分异硫氰酸甲酯向大气中散发量为施用量的0.42%。对照散发量为使用量的0%。土壤中异硫氰酸甲酯留存率28.36%，对照是79.63%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。

实施例5、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低碘甲烷向大气中的散发。

采用农业上常用的注射方法向土壤中施用碘甲烷后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区碘甲烷向大气中的散发量为施用量的64.31%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后碘甲烷向大气中的散发量为施用量的4.23%。对照散发量为使用量的1.23%。土壤中熏蒸剂留存率19.63%，对照是68.32%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。

实施例6、在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳降低二甲基二硫向大气中的散发。

采用农业上常用的注射方法向土壤中施用二甲基二硫后，称取土壤表层0cm-5cm土壤质量1%的生物碳与0cm-5cm土壤混拌均匀后撒施到土壤表面。

测定散发率和土壤中熏蒸剂留存率。

对照试验：生物碳：550°C~650°C条件下生产。

经测定，未添加生物碳处理区二甲基二硫向大气中的散发量为施用量的41.36%，在土壤表层0cm-5cm添加土壤质量1%的生物碳后二甲基二硫向大气中的散发量为施用量的1.33%。对照散发量为使用量的0%。土壤中熏蒸剂留存率47.83%，对照是78.26%。对照土壤中熏蒸剂留存率太高，显著影响熏蒸剂防治病虫害的效果。