CN102659474A

CN102659474A - 一种生物炭基复合肥及其制备方法

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Publication number: CN102659474A
Application number: CN2012101270738A
Authority: CN
Inventors: 潘文灏; 吴瑞斌; 张黎明; 李玉梅
Original assignee: SHANGHAI BOYI ORGANIC AGRICULTURAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; SHANGHAI ZHONGKEGUOJIA TECHNOLOGY TRANSFER Co Ltd; Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Current assignee: SHANGHAI BOYI ORGANIC AGRICULTURAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; SHANGHAI ZHONGKEGUOJIA TECHNOLOGY TRANSFER Co Ltd; Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-09-12

Abstract

本发明公开了一种生物炭基复合肥，主要包含生物质炭黑和复合肥；所述生物质炭黑采用如下方法制得：将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑。本发明还公开了该生物炭基复合肥的制备方法。本发明的生物炭基复合肥，用的是多微孔的生物质炭，既有极强的吸附能力，又有很好的吸光增温效果，且其具有很好的缓释作用，可有效减少肥料淋失浪费，能在常温下长期保存，可与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，且肥料增效作用明显。

Description

一种生物炭基复合肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合肥，尤其涉及一种生物炭基复合肥；此外，本发明还涉及该生物炭基复合肥的制备方法。

背景技术

我国是一个人口大国、农业大国，用占世界7％的土地养活了占世界22％的人口，粮食问题永远是关系到国计民生的大事。我国现有耕地20亿亩，年需化肥1.5亿吨，是世界最大的化肥进口国和氮肥生产国。尽管如此，化肥量仍然满足不了农业发展的需要。究其原因，关键问题在于化肥的利用率太低。据调查，我国化肥的利用率只有35％-40％，其余部分被土壤固定，或淋溶造成水体污染、湖泊富营养化等环境问题。加之化肥是一种高耗能产品，原材料涨价和环境污染的影响，致使许多小型化肥厂濒临倒闭状态，而国家由于受经济和能源条件的限制，目前还无能力改造这些化肥厂，限制了我国肥料总量的增加。专家们迫切呼吁减少化肥使用量，多使用新型生物肥，多施有机肥。广大农民也迫切需要一种新型肥料来满足农业生产的需要。

在土壤环境条件下，复(混)合肥中氮、磷、钾三要素各自的分解转化运动规律大不相同，如氮素移动性比磷、钾移动大，而后效却不如磷、钾素长。在土壤中养分的平均利用率分别为：氮30％～35％、磷40％～45％、钾50％～60％；肥料有效期为：氮50～60天、磷累计达几年以上、钾60～70天。因此，普通复(混)合肥中氮素的释放速度很难与磷、钾素保持一定科学比例，来满足不同作物生育期对养分的特殊需要。尽管配方设计和生产专用复(混)合肥过程中，氮、磷、钾比例与农作物吸肥特性相一致，可是，当肥料进入土壤中，因各种因素影响使肥料效果产生很大的差距。

肥料缓释关键问题是氮素调控，因为氮素除了被作物吸收利用和被土壤胶体吸附之外，极易通过大气挥发、地表径流和淋溶流失等途径损失。分析氮素在土壤中转化过程，可看出提高氮素控释作用是保证食品安全和保护生态环境的重要内容。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种生物炭基复合肥，其缓释效果好，肥效时间长，可与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，且肥料增效作用明显。

本发明要解决的技术问题之二是提供该生物炭基复合肥的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种生物炭基复合肥，主要包含生物质炭黑和复合肥，所述生物质炭黑采用如下方法制得：将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑。

所述的农业废弃物可以是沙柳平茬、玉米、大豆、小麦、水稻、秸秆等，可有效进行碳汇。

所述的生物炭基复合肥中的复合肥，其总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥45％，水分(H₂O)≤1％。所述复合肥是指氮、磷、钾三种养分中，至少有两种养分表明量的仅由化学方法制成的肥料，是复混肥料的一种。本发明可以采用本领域常用的各种复合肥，例如，尿素和磷酸二氢钾组成的复合肥，硝酸钾、尿素和磷酸二氢钾组成的复合肥，硝酸钾、磷酸铵和磷酸二氢钾组成的复合肥等等。

所述的生物炭基复合肥，其总养分(N+P₂O₅+K₂O)≥20％，生物质炭黑≥30％，有机质(指含碳的有机化合物)含量≥20％。

所述生物质炭黑与所述复合肥的重量比为(38～42)∶(48～52)，优选为40∶50。

此外，本发明还提供一种上述生物炭基复合肥的制备方法，包括如下步骤：

1)利用农业废弃物作为生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑；

2)以生物质炭黑为核心，混入一定比例复合肥；

3)加入一定量的粘合剂，并在有机无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基复合肥。

步骤2)和步骤3)中，所述生物质炭黑与复合肥、粘合剂的重量比为(38～42)∶(48～52)∶(6～14)，优选为40∶50∶10。

步骤3)中，所述粘合剂可以为凹凸棒土黏合剂或氧化淀粉粘合剂。

所述生物质炭黑采用如下方法制得：将农业废弃物作为生物质原料，经过原料粉碎、烘干，然后送入低温炭化炉进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑。对不同粒度的原料进行直接低温炭化，炭化颗粒完全保留原有的微孔，孔隙度高，因而生产的生物质炭具备良好的吸附性和增温保温性。

本发明生物炭基复合肥的使用，可在作物生育期间，保证氮、磷、钾等营养元素素的长效释放，基本上保证了养分相对稳定供应比例。生物炭基复合肥含有生物质炭黑，可以改善土壤物理性状，增加土壤团粒结构，从而使土壤疏松，减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作物提供舒适的生长环境。生物炭基复合肥研制发明过程中，设计方案首先考虑产品对所生产的复合肥农业生产中的产品及生态环境没有任何危害，同时具有脲酶、硝化抑制和铵稳定三大功效，最终实现氮磷钾肥长效作用。同时，充分考虑产业化成本控制的必要性，采用了低温炭化技术来获取必要的生物质炭化物，来实现缓释技术。

本发明具有以下有益效果：

1、缓释效果好：由于生物质炭黑为深黑色有机产品，富含微孔，具有极强的吸肥、吸水的吸附能力、及吸光增温特性，施入土壤以后，不但可以持肥缓释，减少肥料淋失浪费，能在常温下长期保存，可与其它有机、无机肥料进行混合造粒烘干而不受影响，而且在每个炭素颗粒周围形成增温隔热区，对于解决早春地温偏低出苗和生长缓慢等问题具有重要作用。

2、经济环保：本发明生产基质的原料主要是农业废弃物，原料本身就是废物利用，且成本低廉，取之不尽；用半封闭低温炭化炉缺氧干馏分解新工艺生产生物质炭黑，不消耗外界能源，不产生任何“三废”，生产过程节能而且环保；生物质炭黑源自植物有机体，本身属有机复合物，主要成分是碳元素，在土壤中可以自然分解，完全无残留，因而在使用过程中对环境无任何污染，同时兼有改良土壤的长效特性。

3、产品应用范围广泛、增效作用明显：本发明生物炭基复合肥在2010-2011年已完成了初步配比实验并小批量生产，在小面积上进行了玉米口肥应用试验，取得了很好的实验效果。2011年在江苏、安徽、辽宁、山东、河南等地区对玉米、水稻、大豆、花生、蔬菜等作物进行中试，效果均较明显，已通过验收。截至目前，与对照田块相比，施用本发明生物炭基复合肥田块出苗速度快，苗齐、苗壮、产量高，能提高亩产量20％左右。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步的阐述：

实施例1

1、利用当地的农业废弃物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麦、大豆、秸秆等生物质能源作为原料，将原料粉碎、烘干后低温炭化成多孔的生物质炭黑40kg；

2、以生物质炭黑为核心，混入由尿素20kg、磷酸二氢钾30kg组成的复合肥，复合肥中总养分(N+P₂O₅+K₂O)为48％，水分(H₂O)≤1％；

3、加入10kg的氧化淀粉粘合剂，并在有机无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基复合肥95kg，其中总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量为21％，生物质炭为31％，有机质含量为22％。

实施例2

1、利用当地的农业废弃物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麦、大豆、秸秆等生物质能源作为原料，将原料粉碎、烘干后低温炭化成多孔的生物质炭黑45.6kg；

2、以生物质炭黑为核心，混入由16kg硝酸钾、18kg尿素、23.6kg磷酸二氢钾组成的复合肥，复合肥中总养分(N+P₂O₅+K₂O)为46％，水分(H₂O)≤1％；

3、加入16.8kg的凹凸棒土黏合剂，并在有机无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基复合肥120kg，其中总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量为23％，生物质炭为30％，有机质含量为23％。

实施例3

1、利用当地的农业废弃物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麦、大豆、秸秆等生物质能源作为原料，将原料粉碎、烘干后低温炭化成多孔的生物质炭黑39.9kg；

2、以生物质炭黑为核心，混入由18kg硝酸钾、20kg磷酸铵、11.4kg磷酸二氢钾组成的复合肥，复合肥中总养分(N+P₂O₅+K₂O)为47％，水分(H₂O)≤1％；

3、加入5.7kg的氧化淀粉粘合剂，并在有机无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基复合肥95kg，其中总养分(N+P₂O₅+K₂O)含量为21％，生物质炭为31％，有机质含量为22％。

以下通过试验例对本发明的有益效果作进一步的阐述：

试验例1

1)本试验共设两个处理：

(1)设对照组和处理组，在小麦拔节期，浇第一次水前施肥。对照组(习惯施肥)：每小区6Kg普通复合肥；(2)处理组：每小区底施10公斤本发明生物炭基复合肥。重复三次，田间随机排列，小区面积0.3亩，小麦田块上土质壤土，土壤肥力中上，田块地势平坦，属井水灌溉，小麦品种“新东18”，田间管理同大田。

2)试验结果与分析：

促进小麦生长发育，提高产量，且品质提高。小麦施用本发明生物炭基复合肥，发芽早、齐，根系发达，植株生长健壮，叶片宽厚，色浓绿，落黄好，小麦穗粒数、千粒重增加，产量提高。施用本发明生物炭基复合肥的小麦(处理组)，穗粒、千粒重分别为24.3粒、37.2克，较习惯施肥(对照组)的22.7粒、32.8克分别增加1.6粒和4.4克；施用本发明生物炭基复合肥的小麦(处理组)平均亩产475公斤，较习惯施肥(对照组)422.2公斤，增加52.8公斤，增产幅度12.5％。

试验例2

1)本试验共设两个处理：

(1)设对照组和处理组，在播种油葵时施底肥。对照组(习惯施肥)：每小区6Kg普通复合肥；(2)处理组：每小区底施10公斤本发明生物炭基复合肥。重复三次，田间随机排列，小区面积0.3亩，油葵田块上土质壤土，土壤肥力中上，田块地势平坦，属井水灌溉，油葵品种“新葵杂4号”，田间管理同大田。

2)试验结果与分析：

促进油葵生长发育，提高产量，且品质提高。油葵施用本发明生物炭基复合肥，发芽早、齐，根系发达，植株生长健壮，叶片宽厚，色浓绿，油葵粒数、千粒重增加，产量提高。施用本发明生物炭基复合肥的油葵(处理组)，千粒重为52.8克，较施用普通复合肥(对照组)的50.2克，增幅达5.2％；施用本发明生物炭基复合肥的油葵(处理组)平均亩产207.8公斤，较习惯施肥(对照组)166.2公斤，增加41.6公斤，增产幅度25％。

Claims

1.一种生物炭基复合肥，其特征在于，主要包含生物质炭黑和复合肥，所述生物质炭黑采用如下方法制得：将农业废弃物作为生物质原料进行低温炭化形成多孔的生物质炭黑。

2.根据权利要求1所述的生物炭基复合肥，其特征在于，所述的农业废弃物包括沙柳平茬、玉米、大豆、小麦、水稻、秸秆。

3.根据权利要求1所述的生物炭基复合肥，其特征在于，所述复合肥中的总养分N+P₂O₅+K₂O≥45％，水分H₂O≤1％。

4.根据权利要求1所述的生物炭基复合肥，其特征在于，该生物炭基复合肥中的总养分N+P₂O₅+K₂O≥20％，生物质炭黑≥30％，有机质含量≥20％。

5.根据权利要求1所述的生物炭基复合肥，其特征在于，所述生物质炭黑与所述复合肥的重量比为(38～42)∶(48～52)。

6.根据权利要求5所述的生物炭基复合肥，其特征在于，所述生物质炭黑与所述复合肥的重量比为40∶50。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的生物炭基复合肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2)以生物质炭黑为核心，混入一定比例复合肥；

8.根据权利要求7所述的生物炭基复合肥，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，所述生物质炭黑与复合肥、粘合剂的重量比为(38～42)∶(48～52)∶(6～14)。

9.根据权利要求8所述的生物炭基复合肥的制备方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中，所述生物质炭黑与复合肥、粘合剂的重量比为40∶50∶10。

10.根据权利要求7所述的生物炭基复合肥的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述粘合剂为凹凸棒土黏合剂或氧化淀粉粘合剂。