CN101372423A - 一种农用生物焦肥料的制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农用生物焦肥料的制备和使用方法。包括如下步骤：1)将废弃生物质原料经干燥、过筛10－200目后，于200－550℃和限制氧气条件下炭化1－12小时，则制得生物焦肥料；2)将制得的生物焦肥料按0.2－200吨/公顷投加于土壤中；3)对表层0－30cm土壤进行翻耕，使其充分混匀；4)在处理过的土壤上种植农作物，生产安全农产品。本发明的农用生物焦肥料是继化学肥料、有机肥料之后的第三代肥料——无污染和低温室气体排放的环境友好型肥料；具有原料易得、工艺简单、产品长期有效。生物焦肥料含有大量碳素和其它营养元素，具有肥力效应，且改善土壤物理、化学、生物学性质，增加土壤养分蓄积能力、提高营养元素的有效利用率、减少流失、避免或缓解环境污染。

Description

一种农用生物焦肥料的制备和使用方法
技术领域
本发明涉及环保型农作物肥料的制备及使用技术，尤其涉及一种农用生物焦肥料的制备和使用方法。
背景技术
土壤是人类生存、发展和农业生产的最基本自然资源和物质基础。植物吸收的养分主要来自于土壤，土壤环境的优劣直接决定农产品的产量和数量。近年来，人口的不断增加和耕地的减少使土壤开发利用强度不断增加，从而使土壤有机质、营养元素的消耗量大大的超过了其自然补给量，土壤发生退化。土壤有机质减少是其退化的主要标志，土壤耕作会破坏土壤团聚体结构，使土壤有机物质充分暴露在空气下而被分解；另外，耕作使土壤的光、温、水以及通气状况得到改善，微生物呼吸作用增强，有机质矿化速率加快，增加CO2等温室气体排放；作物收割减少了地上生物碳向土壤的输入。
为了增加农田生产力和作物产量，化肥被大量施用以满足植物生长所需养分。据报道，2004/2005年，全球化肥消费量增长了3.9％，达到1.533×108t(以纯养分计，下同)；2005/2006年稳定在1.531×108t；我国化肥生产和消费量也逐年递增，2002年化肥产量为3.680×107t，占世界总产量的25％；2003年化肥产量增长到4.412×107t，比上年增长19.9％；2004年达到4.520×107t；2005年化肥产量为4.888×107t，比上年增长10.8％；2006年化肥产量为5.305×107t，比上年增长8.5％。目前，全国耕地的平均化肥施用量为262.4kg/hm2。我国使用肥料主要以无机肥为主，尤以N肥最多。由于施肥方法、施肥时间、施肥量、肥料种类选择等的不合理性，再加上肥料含有诸如重金属类的有毒有害物质，从而造成了严重的土壤和地面水污染。主要表现为土壤酸化、盐渍化，土壤结构破坏等方面。施加无机肥并不能增加土壤有机质的含量，故肥料元素极易在雨水淋溶等作用下流失而不能被有效利用，甚至有可能对附近河流及地下水造成污染；而且无机化学肥料在生产过程中也造成严重的污染问题。近年来，由于在提高土壤有机物质积累、增加土壤养分库容等方面的独特作用，植物体、畜禽粪便等有机肥料被越来越多的施用于土壤。虽然有机肥料是土壤肥力能够长期维持并不断提高的重要措施和有效途径，而且相对无害。但是，有机肥料特别是畜禽粪便中可能含有一些病原菌、抗生素等污染物，会对生产安全农产品产生威胁；另外，有机肥料易被降解必须反复施用，这有可能会造成环境污染；再则未经处理的有机肥料容易分解而增加CO2等温室气体排放。因此，在继化学肥料、有机肥料之后，急需解决如何生产第三代农用肥料，使其具有无污染、低温室气体排放、全过程环境友好(生产-使用)、安全生产农产品、改善土壤结构等优良特性。
通常来讲，湿润的热带地区具有温度高、沉降多、矿物贫乏等特点，故其有机物降解快，养分蓄积能力低，往往不适合作为长久的农业耕地。但对于亚马逊黑土的研究表明，其不仅含有大量的稳定有机质，同时还富含N、P、K、Ca等各类营养元素，认为这主要是亚马逊黑土含有大量生物焦(黑碳)的缘故。生物焦具有多环芳香结构，非常稳定，这是亚马逊黑土有机质能长久稳定存在的主要原因。另外，生物焦不仅本身含有一定量的营养元素，而且，其漫长的氧化过程中会产生羧基团，能有效减少养分流失，增强土壤的养分蓄容能力。生物焦肥料在耕地的可持续利用、农产品的安全生产、避免土壤环境破坏及污染、固碳而减少温室气体排放等方面具有重要的意义和广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种农用生物焦肥料的制备和使用方法。
一种农用生物焦肥料的制备方法。包括如下步骤：将废弃生物质原料经干燥、过筛10-200目后，于200-550℃和限制氧气条件下进行炭化1-12小时，则制得生物焦肥料。
所述的废弃生物质原料包括大豆秆、水稻秆、玉米秆或小麦秆农业秸秆废弃物和畜牧业粪便废弃物。生物质原料的炭化温度为300-450℃。生物质原料的炭化时间为1-6小时。生物焦肥料的粒度为10-100目。
一种农用生物焦肥料的使用方法。包括如下步骤：
1)将制得的生物焦肥料按0.2-200吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的土壤上种植农作物，生产安全农产品。
生物焦肥料的投加量为0.5-100吨/公顷土壤。土壤为盐碱地、退化土壤或沙土。土壤翻耕厚度为0-20cm表层土壤。
本发明的农用生物焦肥料是继化学肥料、有机肥料之后的第三代肥料——无污染和低温室气体排放的环境友好型肥料，具有原料易得、制备工艺简单、产品长期有效、无二次污染问题。生物焦肥料不仅含有大量碳素和其它营养元素，可为土壤生物生长提供丰富的碳源和营养，本身具有肥力效应；而且其改善土壤物理、化学、生物学性质，增加土壤养分蓄积能力、提高营养元素的有效利用率、减少流失、避免或缓解环境污染。生物焦肥料在耕地可持续利用、农产品安全生产、避免环境破坏及污染、固碳而减少温室气体排放等方面具有重要的意义和广阔的应用前景。
具体实施方法
实施例1
将废弃的农业秸秆原料经干燥、过筛10目后，于200℃和限制氧气条件下进行炭化12小时，则制得生物焦肥料BOF-1；
实施例2
将废弃的农业秸秆原料经干燥、过筛100目后，于300℃和限制氧气条件下进行炭化5小时，则制得生物焦肥料BOF-2；
实施例3
将废弃的农业秸秆原料经干燥、过筛200目后，于550℃和限制氧气条件下进行炭化3小时，则制得生物焦肥料BOF-3；
实施例4
将畜牧业粪便废弃物原料经干燥、过筛20目后，于250℃和限制氧气条件下进行炭化8小时，则制得生物焦肥料BOF-4；
实施例5
将畜牧业粪便废弃物原料经干燥、过筛150目后，于350℃和限制氧气条件下进行炭化4小时，则制得生物焦肥料BOF-5；
实施例6
将废弃的农业秸秆原料经干燥、过筛50目后，于550℃和限制氧气条件下进行炭化2小时，则制得生物焦肥料BOF-6；
实施例7
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按0.2吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-20cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的退化土壤上种植农作物，生产安全农产品。
实施例8
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按10吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-25cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的退化土壤上种植农作物，生产安全农产品。
实施例9
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按100吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的退化土壤上种植农作物，生产安全农产品。
实施例10
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按200吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的退化土壤上种植农作物，生产安全农产品。
实施例11
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按0.2吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-20cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的盐碱地上种植农作物，生产安全农产品。
实施例12
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按10吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-25cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的盐碱地上种植农作物，生产安全农产品。
实施例13
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按100吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的盐碱地上种植农作物，生产安全农产品。
实施例14
1)将制得的生物焦肥料(BOF-1～BOF-6)按200吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm退化土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的盐碱地上种植农作物，生产安全农产品。

Claims (9)

1.一种农用生物焦肥料的制备方法，其特征在于将废弃生物质原料经干燥、过筛10-200目后，于200-550℃和限制氧气条件下进行炭化1-12小时，则制得生物焦肥料。
2.根据权利要求1所述的一种农用生物焦肥料的制备方法，其特征在于所述的废弃生物质原料包括大豆秆、水稻秆、玉米秆或小麦秆农业秸秆废弃物和畜牧业粪便废弃物。
3.根据权利要求1所述的一种农用生物焦肥料的制备方法，其特征在于所述的生物质原料的炭化温度为300-450℃。
4.根据权利要求1所述的一种农用生物焦肥料的制备方法，其特征在于所述的生物质原料的炭化时间为1-6小时。
5.根据权利要求1所述的一种农用生物焦肥料的制备方法，其特征在于所述的生物焦肥料的粒度为10-100目。
6.一种农用生物焦肥料的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将制得的生物焦肥料按0.2-200吨/公顷投加于土壤中；
2)对表层0-30cm土壤进行翻耕，使其与生物焦肥料充分混匀；
3)在处理过的土壤上种植农作物，生产安全农产品。
7.根据权利要求6所述的一种农用生物焦肥料的使用方法，其特征在于所述的生物焦肥料的投加量为0.5-100吨/公顷土壤。
8.根据权利要求6所述的一种农用生物焦肥料的制备和使用方法，其特征在于所述的土壤为盐碱地、退化土壤或沙土。
9.根据权利要求6所述的一种农用生物焦肥料的制备和使用方法，其特征在于所述的土壤翻耕厚度为0-20cm表层土壤。
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