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。

[關鍵詞]秸稈；溫度；草木灰；pH

[中圖分類號]S51 [文獻標識碼]A

草木灰是植物燃燒后的殘余物，屬于不可溶物質。草木灰質輕且呈堿性，干時易隨風而去，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、鉬等微量營養元素。不同植物的灰分，其養分含量不同。在等鉀量施用草木灰時，肥效好于化學鉀肥。所以，它是一種來源廣泛、成本低廉、養分齊全、肥效明顯的無機農家肥。開展對草木灰基本理化性質的研究對施加草木灰肥料后農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。馬弗爐煅燒溫度設置300℃、400℃、500℃、600℃、700℃共5個處理，煅燒時間統一為4小時。

1.3 測定指標

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。從數據中可以看出，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。結合圖1和表1，可以看出落葉在馬弗爐中以不同溫度進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，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，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸降低。結合圖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，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，隨著溫度的升高，炭化后形成草木灰的pH值逐漸降低。結合圖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田土壤的基本理化性質的改變研究提供一定的參考。

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