CN103193551A - 一种炭基缓释微肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种炭基缓释微肥及其制备方法，其特征在于将一定份数的一种或多种含微量元素且互不发生沉淀反应的可溶性盐溶于水中配制一定浓度的水溶液，并将此溶液加入到炭质吸附剂中，混合均匀，烘干，粉碎，过筛后即得；也可在炭质吸附剂和含微量元素溶液的混合物中加入粘结剂造粒后烘干即得。所用炭质吸附剂是生物炭，来源广泛，成本低廉；所得产品可利用沟施、穴施或翻耕等方式作为基肥或追肥单独或同其他肥料混合施用，用量为每亩5～100公斤。本发明所得炭基缓释微肥安全、经济、缓释长效、施用方便、原料来源广泛、制造成本低、生产方法简单、工序少易操作，可根据测土结果，灵活配肥，能显著改善作物的产量和农产品品质。

Description

一种炭基缓释微肥及其制备方法

技术领域

本发明属于农业用肥料，具体地说是一种利用炭质材料的吸附作用使微量元素缓慢释放的肥料，属微肥领域或缓释肥领域。

背景技术

常量元素氮、磷、钾作为肥料三要素已为人们所熟知，也成为当今世界化肥工业的支柱产业。随着近年来常规化肥投入量的急剧增加，有机肥料投入量的减少，土壤中微量元素缺乏也日趋明显。微量元素包括硼、锌、钼、铁、锰、铜、硒、钴等营养元素。虽然植物对微量元素的需要量很少，但它们对植物生长发育的作用与大量元素是同等重要的，微量元素大多是植物体内促进光合作用、呼吸作用以及物质转化作用等“酶”或“辅酶”的组成部分，在植物体内非常活跃，当土壤中某种微量元素不足时，植物会出现“缺乏病状”使农作物生长发育受到明显影响，产量减少，品质下降，严重时甚至颗粒无收。土壤缺乏微量元素，已成为农业生产持续发展的一种制约因素。实践表明，施用微肥一般可使农作物增产10～20％。

据统计全世界缺乏微量元素的土壤达25亿公顷。我国中低产田地占总耕地的70％以上，其中大部分存在微量元素缺乏的问题。统计结果表明，我国缺少微量元素铁、铜、钼、硼、锰、锌的耕地分别占5.0％、6.9％、21.3％、46.8％、34.5％和51.5％，也就是说大部分地区土壤都存在不同程度的微量元素缺乏，且处于“中度缺乏”的状态表现出来的症状明显。当作物的正常生长代谢已受到了缺素影响时，施用微肥能改变作物微量营养状况并可促进生长，提高产量。实际上有些缺乏是潜在的，比有症状缺乏范围更广泛、更普遍。显然微量元素潜在缺乏的范围远远超出人们的一般预料，目前人们考虑的只是局部地区微量元素的缺乏，如不进行适当的研究和及时预报，在不久的将来就会产生严重的后果，微量元素的缺乏将扩展到更大的范围，从而更广泛，更复杂地限制农业生产的发展。

合理施用微肥不仅可提高产量，而且对提高农产品的品质非常明显，还可有效增强作物对病虫害、低温、高温和干旱的抗逆性。另一方面，微肥用量范围较窄，过少达不到预期的效果，过多则引起中毒，轻则影响产量和品质，严重时甚至危及人畜健康。同时，现行多数微肥品种多是将各种微量元素以一定比例搭配好的成品微肥，不一定适用于所有区域或所有作物品种，极有可能发生为了弥补某些元素而施用该肥料反而使其他元素过剩的问题，不仅造成浪费甚至存在风险。因此，开发肥效持久、缓慢释放且可根据测土结果和种植作物灵活配肥的复合微肥势在必行。

炭质材料，尤其是生物炭近年来成为农林、环境及能源诸多研究领域关注的焦点。生物炭为废弃生物质利用、生物能源生产、土壤改良培肥、肥料创新、温室气体减排等提出了综合解决方案。生物炭是生物质在无氧或微氧条件下低温热转化后的固体副产物，是有机碳含量高、多孔性、偏碱性、吸附能力强、多用途的材料。生物炭能够提高土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有益于土壤微生物栖息和活动，是良好的土壤改良剂。在一些情况下，单施生物炭就能够促进作物生长或增产，但是生物炭与肥料混施，或复合后对作物生长及产量几乎都表现为正效应，这缘于肥料消除了生物炭养分低的缺陷，而生物炭赋予肥料养分缓释性能的互补和协同作用。生物炭延缓肥料在土壤中的养分释放，降低养分损失，提高肥料养分利用率，是肥料的增效载体。生物炭在土壤中极为稳定，可长期将碳固定于土壤，是固碳的潜力载体。利用废弃生物质生产生物炭，并将生物炭农用将是多赢的技术，也为开发长效缓释微肥提供了物质基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全、经济、缓释长效、施用方便、原料来源广泛、制造成本低、生产方法简单、工序少易操作的缓释微肥的制备方法。该方法主要是将各种微肥的水溶液与炭质材料混合，应用炭质材料极强的吸附性能吸附微量元素，从而达到控制释放速率，缓释长效的效果。

为实现上述目的，本发明采用的技术路线如下：

一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，将一定份数的一种或多种含微量元素且互不发生沉淀反应的可溶性盐溶于100份的25～100℃的水中配制一定浓度的含有微量元素的水溶液，并将此溶液加入到150～450份的炭质吸附剂中，混合均匀，烘干，粉碎，过筛后即得；也可在炭质吸附剂和含微量元素溶液的混合物中加入炭质吸附剂重量1～5％的粘结剂充分搅拌，造粒后烘干即得。

所述一定份数的一种或多种含微量元素的可溶性盐具体指：0～50份铁盐，铁盐为硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～40份锰盐，锰盐为硫酸锰、氯化锰中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～20份铜盐，铜盐为硫酸铜、氯化铜中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～30份锌盐，锌盐为硫酸锌、氯化锌中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～20份硼盐，硼盐为硼酸、硼砂中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～15份钼盐，钼盐为钼酸铵、钼酸钠中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～15份钴盐，钴盐为硫酸钴、氯化钴中的一种或其含一定量结晶水的盐；0～15份硒盐，硒盐为亚硒酸钠、亚硒酸钾中的一种或其含一定量结晶水的盐。

所述炭质吸附剂是生物炭，是应用农林初级、次级或转化剩余物如作物秸秆、果皮果壳、稻糠米壳、甘蔗渣、畜禽粪便、发酵渣等为原料在缺氧和200～700℃条件下热解形成的固态产物。炭质吸附剂需粉碎为小于40目的颗粒。所得产品可利用沟施、穴施或翻耕等方式作为基肥或追肥单独或同其他肥料混合施用，用量为每亩5～100公斤。

本发明所用炭质材料由于其具有丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，可以通过孔隙闭蓄和表面吸附作用吸持多种有机或无机物质。炭质材料的化学官能团电离产生电荷使其具有较强的离子吸附交换量，可以通过静电吸附负载极性化合物。此外，其化学官能团较为活跃，如羧基、羟基等，也可以通过化学反应吸附特定的物质。我国农业废弃物资源极其丰富，因此炭质吸附剂生物炭的原料来源极其广泛且廉价易得，因此本发明不仅能为土壤提供微量元素，且能改良土壤，固定碳素，是一种名副其实的绿色肥料。

本发明具有如下优点：

1.可根据测土结果，灵活配肥。上述化学成分可以根据土壤和植物需求，在其成分范围内作任意调整。因此可以根据本发明配方合成一系列单一的和综合的含有各种微量营养元素的炭基缓释复合微量元素肥料。

2.本发明的炭基缓释微肥营养元素主要形态为吸附态，可以在施入土壤后通过解吸作用、离子交换作用或通过植物根毛分泌的弱酸作用缓慢释放出来，逐步被植物根部所吸收，因此具有缓释长效特性，起到显著的增产作用。

3.本发明的炭基缓释微肥中含有粮、棉、瓜果、蔬菜、果树及园艺作物等各类农作物生长发育所需要的微量营养元素和对作物生长有益元素，其肥料的营养成分比已有的微量元素肥料更加齐全，在作物的整个生长期可以随时有效补充植物所需的微量元素成分。能显著改善作物的产量和农产品品质，使水稻、玉米、谷子单产提高、籽粒饱满、口感优良，棉花不易落蕾，蔬菜、水果坐果率提升、产量提高、甜度和内含物增加，对油菜、大豆、花生、甘薯等也有很好的增产增质效果。

4.由于炭质材料本身是良好的吸附介质，不仅能吸附微量元素，还能够对土壤中的其他肥料如氮磷钾肥产生吸附作用，使肥效更长久。

5.本发明所使用炭质材料原料来源广泛，成本低廉，且本身含有一定量的养分元素，并可作为一种固碳手段提高土壤碳汇；其对矿质营养的吸附性能对肥料本身也能起到延长肥效的作用，还能够改善土壤团聚体结构，降低土壤容重，保温保墒，是一种名副其实的绿色肥料添加剂。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

实施例1

将50份的七水硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)溶于100份的50℃的水中配制成硫酸亚铁溶液，并将此溶液加入到200份的40目的生物炭粉中，混合均匀，烘干，粉碎，过40目筛后即得。该产品含铁9.1％，作基肥时施用量为每亩10～50公斤。

实施例2

将20份的硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)溶于100份的40℃的水中配制成硼砂溶液，并将此溶液加入到150份的40目的生物炭粉中，并加入5份的氧化淀粉粘结剂充分搅拌，造3mm粒后烘干即得。该产品含硼1.3％，作基肥时施用量为每亩20～50公斤。

实施例3

将10份的五水硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)和20份的七水硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)溶于100份的40℃的水中配制一定浓度的水溶液，并将此溶液加入到200份的40目的炭质吸附剂，混合均匀，烘干，粉碎，过筛后即得铜锌二元微肥。该产品含铜1.1％，含锌2.0％，作基肥时施用量为每亩15～50公斤。

实施例4

将10份的亚硒酸钠(Na₂Se₄O₃)和10份的钼酸铵[(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O]溶于100份的60℃的水中配制成水溶液，并将此溶液加入到300份的40目的生物炭粉中，并加入10份的氧化淀粉粘结剂充分搅拌，造2mm粒后烘干即得硒钼二元微肥。该产品含硒1.4％，含钼1.7％，作基肥时施用量为每亩5～25公斤。

实施例5

将30份的七水硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)，10份的三水硫酸锰(MnSO₄·3H₂O)，6份的五水硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)，8份的七水硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)，4份的七水硫酸钴(CoSO₄·7H₂O)溶于100份的60℃的水中配制成水溶液，并将此溶液加入到200份的40目的生物炭粉中，并加入6份的氧化淀粉粘结剂充分搅拌，造2mm粒后烘干即得多元素微肥。该产品含铁2.3％，含锰1.0％，含铜0.58％，含锌0.69％，含钴0.32％，作基肥时施用量为每亩30～80公斤。

应用例1

采用小麦盆栽实验研究炭基缓释铁肥对小麦生长的影响。所用盆高33cm、内径28cm。实验共设三个处理，①只施用常规氮磷钾肥，不施用铁肥；②同时施用氮磷钾肥及铁肥，铁肥以七水硫酸亚铁形式直接施入；③同时施用氮磷钾肥及铁肥，铁肥以实施例1所制备产品形式施入。施用铁肥处理铁用量相同。实验小麦共种植两次，第二次所有处理只施用氮磷钾肥而不施用铁肥，以观测缓释铁肥后效。每盆装过筛风干土10kg，氮、磷、钾和铁基肥用量分别为0.15gN/kg土，0.10gP₂O₅/kg土，0.30gK₂O/kg土和0.01gFe/kg土，三次重复。所用肥料与土混匀直接装入盆中。播种出苗后留20株，每盆每次浇水量保持一致，其余按田间常规管理。收获后测定各次种植各处理不同指标结果如表1。

表1不同处理小麦产量及籽粒铁含量

由表1数据可知，无论硫酸亚铁以何种形态施入，均能有效提升小麦产量和籽粒铁含量，但应用本发明实施例1所提供的铁微肥，在第二年仍然能保证大幅度增产和提升籽粒铁含量，足见其缓释增产效果之佳。

应用例2

采用田间实验进行，分别在大豆、水稻、番茄、西瓜和苹果五种作物上进行微肥施用效果实验。实验共设2个处理，①对照，只施用常规肥料，不施用微肥；②施用常规肥料和微肥。实验用常规肥料按各作物和实验地区习惯进行，缓释硼微肥采用实施例2方法制备，缓释硒钼二元微肥采用实施例4方法制备，缓释多元微肥采用实施例5方法制备。一年生作物所有肥料均做基肥，多年生作物作为追肥施用。各种作物所施用微肥量、施用效果数据如表2所示。

表2各种作物施用炭基缓释微肥增产效果

Claims (7)

1.一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，将一定份数的一种或多种含微量元素且互不发生沉淀反应的可溶性盐溶于100份的25～100℃的水中配制一定浓度的含有微量元素的水溶液，并将此溶液加入到150～450份的炭质吸附剂中，混合均匀，烘干，粉碎，过筛后即得。

2.根据权利要求1所述一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，在炭质吸附剂和含微量元素溶液的混合物中加入炭质吸附剂重量1～5％的粘结剂充分搅拌，造粒后烘干即得。

3.根据权利要求1所述一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，一定份数的一种或多种含微量元素的可溶性盐具体指：

铁盐：0～50份；锰盐：0～40份；

铜盐：0～20份；锌盐：0～30份；

硼盐：0～20份；钼盐：0～15份；

钴盐：0～15份；硒盐：0～15份。

4.根据权利要求3所述一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于：

所述铁盐是硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氯化亚铁中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述锰盐是硫酸锰、氯化锰中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述铜盐是硫酸铜、氯化铜中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述锌盐是硫酸锌、氯化锌中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述硼盐是硼酸、硼砂中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述钼盐是钼酸铵、钼酸钠中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述钴盐是硫酸钴、氯化钴中的一种或其含一定量结晶水的盐；

所述硒盐是亚硒酸钠、亚硒酸钾中的一种或其含一定量结晶水的盐。

5.根据权利要求1所述一种炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，所述炭质吸附剂是生物炭，是应用农林初级、次级或转化剩余物如作物秸秆、果皮果壳、稻糠米壳、甘蔗渣、畜禽粪便、发酵渣等为原料在缺氧和200～700℃条件下热解形成的固态产物。

6.根据权利要求5所一种述炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，所述炭质吸附剂需粉碎为小于40目的颗粒。

7.根据权利要求1所一种述炭基缓释微肥的制备方法，其特征在于，所得产品可利用沟施、穴施或翻耕等方式作为基肥或追肥单独或同其他肥料混合施用，用量为每亩5～100公斤。