秸稈在不同溫度下制成草木灰的pH特性研究

牛巖

[摘要]為了研究草木灰在制成過程中的條件不同對草木灰特性的影響，選用落葉、玉米秸稈、水稻秸稈三種原料，高溫煅燒形成草木灰，研究不同溫度下形成草木灰的pH特性。結(jié)果表明，隨著炭化溫度的升高，落葉形成的草木灰的pH值逐漸升高，玉米秸稈形成的草木灰的pH值呈現(xiàn)先逐漸升高，后逐漸下降的趨勢，水稻秸稈和玉米秸稈炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化溫度之間的關(guān)系基本一致；不同種類的秸稈隨著炭化溫度的升高，變化趨勢不一致，且變化幅度有所差異。

[關(guān)鍵詞]秸稈；溫度；草木灰；pH

[中圖分類號]S51 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

草木灰是植物燃燒后的殘余物，屬于不可溶物質(zhì)。草木灰質(zhì)輕且呈堿性，干時易隨風(fēng)而去，濕時易隨水而走。草木灰的主要成分是碳酸鉀（K?CO?），相對分子質(zhì)量為138。因草木灰為植物燃燒后的灰燼，所以凡植物所含的礦質(zhì)元素，草木灰中幾乎都含有。其中含量最多的是鉀元素，一般含鉀6～12%，其中90%以上是水溶性，以碳酸鹽形式存在；其次是磷，一般含1.5～3%；還含有鈣、鎂、硅、硫和鐵、錳、銅、鋅、硼、鉬等微量營養(yǎng)元素。不同植物的灰分，其養(yǎng)分含量不同。在等鉀量施用草木灰時，肥效好于化學(xué)鉀肥。所以，它是一種來源廣泛、成本低廉、養(yǎng)分齊全、肥效明顯的無機(jī)農(nóng)家肥。開展對草木灰基本理化性質(zhì)的研究對施加草木灰肥料后農(nóng)田土壤變化及作物生長的研究有積極的意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

材料選用落葉、玉米秸稈、水稻秸稈三種原材料，同種原材料所用全部樣品生長環(huán)境及管理過程完全一致。所有供試材料洗凈烘干后粉碎為粒徑大致相同的樣品。

1.2 試驗設(shè)計

供試材料選用落葉、玉米秸稈、水稻秸稈3種原材料，炭化采用馬弗爐煅燒和明火燃燒兩種方式。馬弗爐煅燒溫度設(shè)置300℃、400℃、500℃、600℃、700℃共5個處理，煅燒時間統(tǒng)一為4小時。

1.3 測定指標(biāo)

不同原材料通過不同方式炭化或燃燒形成草木灰后，測定草木灰樣品的pH值。

2 結(jié)果與分析

表1為三種原材料在不同溫度下炭化以及明火燃燒形成草木灰的pH值。從數(shù)據(jù)中可以看出，草木灰呈堿性，但不同原材料、不同溫度下炭化形成的草木灰的pH值有一定的差異。

2.1 同一種原材料在不同溫度下制成草木灰后pH特性

落葉在不同溫度下炭化后草木灰pH特性。從圖1可以看出，隨著炭化溫度的升高，落葉形成的草木灰的pH值逐漸升高，300℃條件下炭化后草木灰pH值為11.2，700℃條件下炭化后草木灰pH值為12.02。結(jié)合圖1和表1，可以看出落葉在馬弗爐中以不同溫度進(jìn)行炭化后形成的草木灰的pH值均小于明火燃燒后形成的草木灰的pH值12.32。

玉米秸稈在不同溫度下炭化后草木灰pH特性。從圖2可以看出，隨著炭化溫度的升高，玉米秸稈形成草木灰的pH值呈現(xiàn)先逐漸升高，后逐漸下降的趨勢，300℃條件下炭化后草木灰pH值為10.82，500℃條件下炭化后草木灰pH值為11.56，700℃條件下炭化后草木灰pH值為10.07，300℃到500℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸升高，500℃到700℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸降低。結(jié)合圖2和表1，可以看出玉米秸稈在馬弗爐中以不同溫度進(jìn)行炭化后形成的草木灰的pH值大部分大于明火燃燒后形成的草木灰的pH值10.82，在溫度為700℃條件下炭化形成的草木灰pH值10.07小于明火燃燒后形成的草木灰的pH值10.82，且小于溫度為300℃條件下炭化形成草木灰的pH值10.82。

水稻秸稈在不同溫度下炭化后草木灰pH特性。結(jié)合圖2和圖3可以看出，水稻秸稈和玉米秸稈炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化溫度之間的關(guān)系基本一致。隨著炭化溫度的升高，水稻秸稈形成的草木灰的pH值呈現(xiàn)先逐漸升高，后逐漸下降的趨勢，300℃條件下炭化后草木灰pH值為10.19，500℃條件下炭化后草木灰pH值為11.20，700℃條件下炭化后草木灰pH值為10.54，300℃～500℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸升高，500℃～700℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸降低。結(jié)合圖3和表1，可以看出水稻秸稈在馬弗爐中以不同溫度進(jìn)行炭化后形成的草木灰的pH值大部分大于明火燃燒后形成的草木灰的pH值10.46，在溫度為300℃條件下炭化形成的草木灰pH值10.19小于明火燃燒后形成的草木灰的pH值10.46，且小于溫度為700℃條件下炭化形成草木灰的pH值10.54。

2.2 不同原材料制成草木灰后pH特性

落葉、玉米秸稈、水稻秸稈三種原材料在不同溫度下炭化形成草木灰后pH值特性趨勢圖。從表1可以看出不同原材料在明火燃燒形成草木灰后，落葉形成的草木灰pH較玉米秸稈和水稻秸稈而言較大，為12.32，玉米秸稈形成的草木灰pH值次之，為10.82，水稻秸稈形成的草木灰pH值最小，為10.46。從圖4中可以看出，不同原材料在300℃條件下炭化形成草木灰的pH值，落葉>玉米秸稈>水稻秸稈，在500℃條件下炭化形成草木灰的pH值，玉米秸稈>落葉>水稻秸稈，在700℃條件下炭化形成草木灰的pH值，落葉>水稻秸稈>玉米秸稈，表明不同種類的原材料隨著炭化溫度的升高，變化趨勢不一致，且變化幅度有所差異。

3 結(jié)論與討論

本文通過對落葉、玉米秸稈、水稻秸稈三種不同的原材料在不同溫度下進(jìn)行炭化形成草木灰，分析形成的草木灰的pH值特性，得出以下結(jié)論：

（1）隨著炭化溫度的升高，落葉形成的草木灰的pH值逐漸升高，且均小于明火燃燒形成的草木灰pH值；隨著炭化溫度的升高，玉米秸稈形成的草木灰的pH值呈現(xiàn)先逐漸升高，后逐漸下降的趨勢，在700℃條件下炭化形成的草木灰pH值最小，且小于明火燃燒后形成的草木灰pH值；水稻秸稈和玉米秸稈炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化溫度之間的關(guān)系基本一致；隨著炭化溫度的升高，水稻秸稈形成的草木灰的pH值呈現(xiàn)先逐漸升高，后逐漸下降的趨勢，在300℃條件下炭化形成的草木灰pH值最小，且小于明火燃燒后形成的草木灰pH值。

（2）不同種類的原材料隨著炭化溫度的升高，變化趨勢不一致，且變化幅度有所差異。

本文得出了不同種類原材料稈在不同溫度條件下炭化形成草木灰的pH特性，通過本文研究，可為施加草木灰肥料后農(nóng)田土壤的基本理化性質(zhì)的改變研究提供一定的參考。

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