CN103664388A - 一种生物炭基有机肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物炭基有机肥料及其制备方法，其目的在于提供一种成本低廉、环保、肥效好、适用范围广、肥效利用率高及防虫害的生物炭基有机肥料，本发明包括：将所粪和豆粕分别加发酵菌剂发酵并干燥后，将秸秆炭、处理后的所述鸡粪和所述豆粕粉碎后与磷矿粉混合，再将木醋液加入所述混合料搅拌并造粒，降温干燥后制得所述生物炭基有机肥料。

Description

一种生物炭基有机肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种有机肥料及其制备方法，特别是涉及一种用于有机种植的生物炭基有机肥料及其制备方法。

背景技术

生物炭不是一般的木炭，是一种碳含量极其丰富的木炭。它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的木炭被科学家们称为“生物炭”。生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。事实上，之所以肥沃的土壤大都呈现黑色，就是因为含碳量高的缘故。英国环保大师詹姆斯·拉夫洛克称，生物炭是减轻灾难性气候变化的唯一希望。研究人员也表示，生物炭也能提高农业生产率，减少对碳密集肥料的需求。木炭碎料的孔洞结构十分容易聚集营养物质和有益微生物，从而使土壤变得肥沃，利于植物生长，实现增产的同时让农业更具持续性。更妙的是，它把碳锁定在生物群内，而非让它排放到空气中

早在数千年前，木炭曾被南美亚马逊地区古印第安人用作土壤改良剂，改良南美热带强风化强淋溶土壤，形成当地至今土壤肥力仍是当地未改良土壤肥力2-3倍的黑土(terrapreta)，上世纪90年代以来，全球气候变暖问题成为全球关注的问题，在寻求降低全球碳排放的技术的过程中，科学家从Terra Preta及土壤黑炭研究中认识到生物炭的固碳及碳减排作用，从而在全球引发了重新认识生物炭，并用热裂解生产生物炭的研究热潮。在已报道的生物炭改良土壤的研究结果中，有的对当季作物生长及产量有促进作用，有的对当季作物或第二季作物有降低或减产的报道，其中对作物生长和产量的改善作用主要是生物炭施用在肥力贫瘩土壤，这主要是由于生物炭相对较低的矿质养分含量造成的，因为养分相对低的生物炭可从土壤中交换吸附土壤有效养分，从而造成植物有效性养分降低。因此，国内外研究人员探索将生物炭与肥料进行复合，以化学肥料养分弥补生物炭所含养分不足的缺陷，而用生物炭改善化学肥料的养分溶解释放特征，由于生物炭基肥料具有养分缓释作用，能够延缓释放，降低了养分损失，提高了肥料养分利用率，生物炭在其负载养分释放后，仍能交换吸附土壤水肥，起到改善土壤保水保肥能力，促进土壤有益微生物繁殖和活动，发挥其土壤改良剂功能。

目前是采用“高温分解”法在500℃-600℃的高温下，将有机物质置于缺氧状态下，对其有控制地进行高温分解获得秸秆炭，然后与化学肥料混配或者应用吸附反应制成生物炭基缓释类复合肥料。因国家针对有机农业和生物有机肥生产有严格标准要求，生物有机肥指特定功能微生物与主要以动植物残体（如畜禽粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料，有机种植需不添加任何化学材料的肥料和土壤改良剂，所以其产品不能应用到有机农业中。

本发明通过秸秆炭在对土壤改良的基础上配施有机肥料，从原料、生产工艺到产品均符合国家关于生物有机肥生产标准，可应用在有机种植的土壤上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、环保、肥效好、适用范围广、肥效利用率高及防虫害的无任何化学添加剂的生物炭基有机肥料及其制备方法。

为达上述目的，本发明一种生物炭基有机肥料，包括秸秆炭15%～25%，木醋液5%～10%，鸡粪40%～60%，磷矿粉1%～5%，豆粕14%～20%。

其中所述鸡粪由生鸡粪经发酵菌剂发酵后干燥制得；所述豆粕由生豆粕经发酵菌剂发酵后干燥制得。

其中所述发酵菌剂选自有机肥生产专用RW发酵菌剂和有机物料腐熟剂。

其中所述发酵菌剂与所述生鸡粪的重量比为1:45～55，优选为1：50；所述发酵菌剂与所述生豆粕的重量比为1:45～55，优选为1：50。

其中所述生鸡粪发酵处理15～25天，优选为20天；所述生豆粕发酵处理15～20天，优选为20天。

其中所述鸡粪发酵后干燥至含水量为15%～20%，优选为20%；所述豆粕发酵后干燥至含水量为10%～15%，优选为10%。

其中所述秸秆炭由玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆或稻壳中的一种或两种以上经热裂解后制得。

一种制备生物炭基有机肥料的方法，包含以下步骤：

将所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎并混合成预配料；

将所述预配料与所述磷矿粉混合成配料；

将所述木醋液加入所述配料后搅拌并造粒。

其中所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎过40～60目筛后混合成所述预配料。

其中所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎过40～60目筛后，先将所述秸秆炭与所述鸡粪混合，再加入所述磷矿粉和所述豆粕混合成配料。

本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果：

（1）“炭基肥料”以秸秆炭为原料，有机质、腐殖酸含量高，疏松多孔，通气透水性好，比表面积大，吸咐螯合能力强，有较强的离子交换能力和盐分平衡控制能力。以炭素基质为载体生产的生物炭基肥能显著提高地温，有效的克服北方地区早春气候冷凉、地温较低的不利影响，提高田间出苗率，促进作物早生快发；还可延缓肥料中养分释放速度，延长供肥时间，提高肥料利用率；

（2）木醋液木醋酸含有200多种物质，含有75%极性和25%非极性物质，具有广泛的开发用途：可提取生物杀虫剂、杀菌剂，因其富含有众多种有机成分，具有独特的防止病虫害效果，虫菌不易产生抗药性；用作土壤改良剂（木醋酸对碱性土壤具有良好的改良作用）、作物生长促进剂，同时还可作为底肥、叶面肥使用，具有促进作物生长的作用；

（3）选用秸秆炭和木醋液添加到有机肥料鸡粪、豆粕和磷矿粉中，可固定鸡粪和豆粕中的氮素，同时固定磷矿粉中的磷素，制成具有缓效作用的适合有机农业标准的有机肥料。

（4）该肥料即符合国家有机肥料标准，也符合国家有机农业对肥料要求的标准，同时可以利用秸秆炭和木醋液的特性，可以再满足有机种植中作物对养分需要的同时，起到改良土壤的作用。

（5）施用生物炭基有机种植专用有机肥料显著增加水稻产量。在水稻田中施用本肥料1500～2625公斤/公顷，可以提高水稻产量11～12.5%。在水稻田中施用生物质炭肥1500～2625公斤/公顷，当年可以提高土壤有机质含量4%～5%，改善土壤结构。

（6）生物炭是废弃生物质热裂解的产物之一，也是气化生物质生产生物能源的副产物，其成本相对低廉，而且可再生，资源丰富。

（7）生物炭基缓释氮肥在土壤中为植物提供养分后，还可起到改良培肥土壤的功效，也可以使生物固定的大气二氧化碳得以难降解的生物炭在土壤中长期固定，有利于降低大气二氧化碳浓度，降低温室气体排放。

附图说明

图1为本发明生物炭基有机肥料的制备流程图；

图2生物质炭有机肥施用对水稻产量的影响；

图3生物质炭有机肥施用对土壤有机质的影响。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

（1）生物质秸秆炭的制备：将农作物水稻秸秆33kg干燥、粉碎处理后，在400-600℃炉内进行高温热裂解炭化处理3小时，经冷却、破碎后得到生物质秸秆炭20kg，高温加热过程中形成的烟气经冷凝装备分离出木醋液等副产品。

（2）鸡粪预处理：在温室内将55kg生鸡粪加入1.1kg有机肥生产专用RW发酵菌剂进行好氧发酵，通过推翻搅拌确保所述有机肥生产专用RW发酵菌剂能够与所述生鸡粪混合均匀，发酵处理过程中，确保通风，发酵期为20天，中间重新搅拌翻动一次，发酵处理后干燥至水分含量20%备用。

（3）豆粕预处理：将15kg生豆粕在常温下加入0.3kg的阿姆斯有机物料腐熟剂进行发酵处理，通过推翻搅拌确保所述阿姆斯有机物料腐熟剂与所述生豆粕混合均匀，发酵期20天，发酵处理后经干燥至含水量10%备用。

（4）生物质炭有机肥制备:先将制得的所述生物炭秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕经过40-60目筛子过滤，然后将粉碎后的所述生物质秸秆炭与所述鸡粪输送至搅拌车间，充分搅拌混合均匀后，再同磷矿粉5kg、所述豆粕进行搅拌混合后送入造粒机进行造粒，造粒时将木醋液5kg和配料搅拌均匀，选用挤压造粒，造粒完成后经过降温、干燥、过筛后制成颗粒直径为2mm-3mm大小均匀的肥料颗粒。成品肥料总养分含量大于等于5%，有机质含量大于等于45%。

实施例2

（1）生物质秸秆炭的制备：将农作物水稻秸秆58kg干燥、粉碎处理后，在400-600℃炉内进行高温热裂解炭化处理3小时，经冷却、破碎后得到生物质炭原料35kg，高温加热过程中形成的烟气经冷凝装备分离出木醋液等副产品。

（2）鸡粪预处理：在温室内将96.25kg生鸡粪加入1.93kg有机肥生产专用RW发酵菌剂进行好氧发酵，通过推翻搅拌确保所述机肥生产专用RW发酵菌剂能够与所述鸡粪混合均匀，发酵处理过程中，确保通风，发酵期为20天，中间重新搅拌翻动一次，发酵处理后干燥至水分含量20%备用。

（3）豆粕预处理：将26.25kg生豆粕在常温下加入0.525kg的阿姆斯有机物料腐熟剂进行发酵处理，通过推翻搅拌确保所述阿姆斯有机物料腐熟剂与所述生豆粕混合均匀，发酵期20天，发酵处理后经干燥至含水量10%备用。

（4）生物质炭有机肥制备:先将制得的所述生物炭秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕经过40-60目筛子过滤，然后将粉碎后的所述生物质秸秆炭与所述鸡粪输送至搅拌车间，充分搅拌混合均匀后，再同磷矿粉8.75kg、所述豆粕进行搅拌混合。将配料送入造粒机进行造粒，造粒时将木醋液8.75kg和配料搅拌均匀，选用挤压造粒，造粒完成后经过降温、干燥、过筛后制成颗粒直径为2mm-3mm大小均匀的肥料颗粒。成品肥料总养分含量大于等于5%，有机质含量大于等于45%。

黑龙江省农场水稻生物质炭有机肥田间试验，试验设以下处理:

（1）对照，不施用任何肥料；

（2）常规有机肥(CF，conventional fertilizer)：施有机堆肥100kg/亩作基肥；

（3）生物质炭有机肥处理1(BCF1，Biological conventional fertilizer)：炭基肥料100kg/亩作基肥；

（4）生物质炭有机肥处理2(BCF2，Biological conventional fertilizer)：炭基肥料175kg/亩作基肥。

4个处理，每个处理重复4次，小区面积为30m²，采用随机区组排列。小区间有宽1m的保护行，单排单灌，田间管理等其他因素相同。

试验结果表明，当施炭基肥料100kg/亩和175kg/亩时，土壤有机质当年含量分别为3.53%和3.58%，较不施肥土壤有机质（3.40%）提高了3.82%和5.29%。施生物质炭有机肥（BCF1）处理当年水稻平均产量597.3kg/亩，施生物质炭有机肥（BCF2）处理当年水稻平均产量653.7kg/亩，较常规有机肥CF（平均产量563.0kg/亩）分别提高水稻产量6.09%和16.1%。可见施生物质炭有机肥比不施肥和施常规有机肥效果好，且施175kg/亩生物质炭有机肥效果好于100kg/亩生物质炭有机肥。

以上所述的实施仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物炭基有机肥料，其特征在于包含以下组分：秸秆炭15%～25%，木醋液5%～10%，鸡粪40%～60%，磷矿粉1%～5%，豆粕14%～20%。

2.根据权利要求1所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述鸡粪由生鸡粪经发酵菌剂发酵后干燥制得；所述豆粕由生豆粕经发酵菌剂发酵后干燥制得。

3.根据权利要求2所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述发酵菌剂选自有机肥生产专用RW发酵菌剂和有机物料腐熟剂。

4.根据权利要求2所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述发酵菌剂与所述生鸡粪的重量比为1:45～55，优选为1：50；所述发酵菌剂与所述生豆粕的重量比为1:45～55，优选为1：50。

5.根据权利要求2所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述生鸡粪发酵处理15～25天，优选为20天；所述生豆粕发酵处理15～20天，优选为20天。

6.根据权利要求2所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述鸡粪发酵后干燥至含水量为15%～20%，优选为20%；所述豆粕发酵后干燥至含水量为10%～15%，优选为10%。

7.如权利要求1所述的生物炭基有机肥料，其特征在于：所述秸秆炭由玉米秸秆、大豆秸秆、水稻秸秆或稻壳中的一种或两种以上经热裂解后制得。

8.一种制备如权利要求1-7中任一项所述生物炭基有机肥料的方法，其特征在于包含以下步骤：

将所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎并混合成预配料；

将所述预配料与所述磷矿粉混合成配料；

将所述木醋液加入所述配料后搅拌并造粒。

9.如权利要求7所述的的生物炭基有机肥料的制备方法，其特征在于：所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎过40～60目筛后混合成所述预配料。

10.如权利要求7所述的的生物炭基有机肥料的制备方法，其特征在于：所述秸秆炭、所述鸡粪和所述豆粕粉碎过40～60目筛后，先将所述秸秆炭与所述鸡粪混合，再加入所述磷矿粉和所述豆粕混合成配料。

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