秸秆在不同温度下制成草木灰的pH特性研究

牛岩

[摘要]为了研究草木灰在制成过程中的条件不同对草木灰特性的影响，选用落叶、玉米秸秆、水稻秸秆三种原料，高温煅烧形成草木灰，研究不同温度下形成草木灰的pH特性。结果表明，随着炭化温度的升高，落叶形成的草木灰的pH值逐渐升高，玉米秸秆形成的草木灰的pH值呈现先逐渐升高，后逐渐下降的趋势，水稻秸秆和玉米秸秆炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化温度之间的关系基本一致；不同种类的秸秆随着炭化温度的升高，变化趋势不一致，且变化幅度有所差异。

[关键词]秸秆；温度；草木灰；pH

[中图分类号]S51 [文献标识码]A

草木灰是植物燃烧后的残余物，属于不可溶物质。草木灰质轻且呈碱性，干时易随风而去，湿时易随水而走。草木灰的主要成分是碳酸钾（K?CO?），相对分子质量为138。因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6～12%，其中90%以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5～3%；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。不同植物的灰分，其养分含量不同。在等钾量施用草木灰时，肥效好于化学钾肥。所以，它是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机农家肥。开展对草木灰基本理化性质的研究对施加草木灰肥料后农田土壤变化及作物生长的研究有积极的意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

材料选用落叶、玉米秸秆、水稻秸秆三种原材料，同种原材料所用全部样品生长环境及管理过程完全一致。所有供试材料洗净烘干后粉碎为粒径大致相同的样品。

1.2 试验设计

供试材料选用落叶、玉米秸秆、水稻秸秆3种原材料，炭化采用马弗炉煅烧和明火燃烧两种方式。马弗炉煅烧温度设置300℃、400℃、500℃、600℃、700℃共5个处理，煅烧时间统一为4小时。

1.3 测定指标

不同原材料通过不同方式炭化或燃烧形成草木灰后，测定草木灰样品的pH值。

2 结果与分析

表1为三种原材料在不同温度下炭化以及明火燃烧形成草木灰的pH值。从数据中可以看出，草木灰呈堿性，但不同原材料、不同温度下炭化形成的草木灰的pH值有一定的差异。

2.1 同一种原材料在不同温度下制成草木灰后pH特性

落叶在不同温度下炭化后草木灰pH特性。从图1可以看出，随着炭化温度的升高，落叶形成的草木灰的pH值逐渐升高，300℃条件下炭化后草木灰pH值为11.2，700℃条件下炭化后草木灰pH值为12.02。结合图1和表1，可以看出落叶在马弗炉中以不同温度进行炭化后形成的草木灰的pH值均小于明火燃烧后形成的草木灰的pH值12.32。

玉米秸秆在不同温度下炭化后草木灰pH特性。从图2可以看出，随着炭化温度的升高，玉米秸秆形成草木灰的pH值呈现先逐渐升高，后逐渐下降的趋势，300℃条件下炭化后草木灰pH值为10.82，500℃条件下炭化后草木灰pH值为11.56，700℃条件下炭化后草木灰pH值为10.07，300℃到500℃范围内，随着温度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐渐升高，500℃到700℃范围内，随着温度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐渐降低。结合图2和表1，可以看出玉米秸秆在马弗炉中以不同温度进行炭化后形成的草木灰的pH值大部分大于明火燃烧后形成的草木灰的pH值10.82，在温度为700℃条件下炭化形成的草木灰pH值10.07小于明火燃烧后形成的草木灰的pH值10.82，且小于温度为300℃条件下炭化形成草木灰的pH值10.82。

水稻秸秆在不同温度下炭化后草木灰pH特性。结合图2和图3可以看出，水稻秸秆和玉米秸秆炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化温度之间的关系基本一致。随着炭化温度的升高，水稻秸秆形成的草木灰的pH值呈现先逐渐升高，后逐渐下降的趋势，300℃条件下炭化后草木灰pH值为10.19，500℃条件下炭化后草木灰pH值为11.20，700℃条件下炭化后草木灰pH值为10.54，300℃～500℃范围内，随着温度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐渐升高，500℃～700℃范围内，随着温度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐渐降低。结合图3和表1，可以看出水稻秸秆在马弗炉中以不同温度进行炭化后形成的草木灰的pH值大部分大于明火燃烧后形成的草木灰的pH值10.46，在温度为300℃条件下炭化形成的草木灰pH值10.19小于明火燃烧后形成的草木灰的pH值10.46，且小于温度为700℃条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

落叶、玉米秸秆、水稻秸秆三种原材料在不同温度下炭化形成草木灰后pH值特性趋势图。从表1可以看出不同原材料在明火燃烧形成草木灰后，落叶形成的草木灰pH较玉米秸秆和水稻秸秆而言较大，为12.32，玉米秸秆形成的草木灰pH值次之，为10.82，水稻秸秆形成的草木灰pH值最小，为10.46。从图4中可以看出，不同原材料在300℃条件下炭化形成草木灰的pH值，落叶>玉米秸秆>水稻秸秆，在500℃条件下炭化形成草木灰的pH值，玉米秸秆>落叶>水稻秸秆，在700℃条件下炭化形成草木灰的pH值，落叶>水稻秸秆>玉米秸秆，表明不同种类的原材料随着炭化温度的升高，变化趋势不一致，且变化幅度有所差异。

3 结论与讨论

本文通过对落叶、玉米秸秆、水稻秸秆三种不同的原材料在不同温度下进行炭化形成草木灰，分析形成的草木灰的pH值特性，得出以下结论：

（1）随着炭化温度的升高，落叶形成的草木灰的pH值逐渐升高，且均小于明火燃烧形成的草木灰pH值；随着炭化温度的升高，玉米秸秆形成的草木灰的pH值呈现先逐渐升高，后逐渐下降的趋势，在700℃条件下炭化形成的草木灰pH值最小，且小于明火燃烧后形成的草木灰pH值；水稻秸秆和玉米秸秆炭化后形成的草木灰的pH值特性和炭化温度之间的关系基本一致；随着炭化温度的升高，水稻秸秆形成的草木灰的pH值呈现先逐渐升高，后逐渐下降的趋势，在300℃条件下炭化形成的草木灰pH值最小，且小于明火燃烧后形成的草木灰pH值。

（2）不同种类的原材料随着炭化温度的升高，变化趋势不一致，且变化幅度有所差异。

本文得出了不同种类原材料秆在不同温度条件下炭化形成草木灰的pH特性，通过本文研究，可为施加草木灰肥料后农田土壤的基本理化性质的改变研究提供一定的参考。

[参考文献]

[1] 钟平，邵文奇，庄春，等.草木灰育苗基质对水稻秧苗素质的调控效应[J].江苏农业科学，2013，41（12）：57-59.

[2] 邵文奇，纪力，钟平，等.水稻机插秧育苗草木灰基质的特性及应用效果[J].江西农业学报，2012，24（03）：117-118+121.

[3] 刘发林.草木灰对四种松属种子发芽和幼苗生长的影响[J].生态学报，2017，37（17）：5673-5680.

[4] 祝延立，郗登宝，潘晓峰，等.草木灰与化肥配施对玉米农艺性状及产量的影响[J].安徽农业科学，2016，44（09）：42-43+152.

[5] 张余莽，李楠，张静霞.我国草木灰应用可行性分析[J].北京农业，2016，（02）：199-200.

[6] 邵文奇.農作物秸秆草木灰制作水稻育苗基质的研究[D].南京：南京农业大学，2014.

[7] 邵文奇，钟平，庄春，等.播种量对草木灰水稻育苗基质秧苗素质的影响[J].江苏农业学报，2014，30（04）：915-917.

[8] 张毅，于如军，张政清，等.秸秆灰中水溶钾含量三种检测方法的比较[J].可再生能源，2017，35（11）：1588-1594.

[9] 于瑞冬，董悦，郭明辉.生物质水热炭制备过程的环境影响评价[J].生物质化学工程，2017，51（04）：59-65.

[10] 张涉，陆晓春，李举，等.生物质废弃物低温炭化降低含水率试验[J].绿色科技，2017（10）：24-25+27.

[11] 孟晓晓.秸秆中K元素在热解和燃烧过程释放特性实验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.

[12] 王永佳.生物质炭化及其燃料燃烧特性研究[D].济南：山东大学，2014.

[13] 陈静.生物质炭保水剂的吸水保水性能研究及其对玉米生长的影响[D]. 南京：南京农业大学，2013.

[14] 秦建光，余春江，聂虎，等.秸秆燃烧中温度对钾转化与释放的影响[J].太阳能学报，2010，31（05）：540-544.

[15] 巨生彬.浅析燃烧发电秸秆灰提钾技术[J].河南化工，2010，27（06）：18+20.