CN103787749A

CN103787749A - 一种改性生物炭大樱桃专用肥及其制备方法

Info

Publication number: CN103787749A
Application number: CN201410016207.8A
Authority: CN
Inventors: 孟军; 兰宇; 陈温福
Original assignee: Shenyang Agricultural University
Current assignee: Shenyang Agricultural University
Priority date: 2014-01-13
Filing date: 2014-01-13
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明涉及一种改性生物炭大樱桃专用肥，其特征在于包含改性玉米芯颗粒炭微粒、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁、硼砂，并且包含尿素、硫酸铵、磷酸一铵中的一种或几种。利用改性玉米芯颗粒炭微孔丰富、较强的吸附性能，与大樱桃生长发育所需的氮、磷、钾及其他营养元素复合，并用膨润土或粘土做粘结剂，制成颗粒状改性生物炭大樱桃专用肥。该肥料制备工艺简单、经济环保，可满足大樱桃各重要生育时期的养分需求，且肥料利用率高，节省施肥成本及能耗，有利于提高大樱桃果实产量和品质，适合在广泛地区推广应用。

Description

一种改性生物炭大樱桃专用肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农业化学领域，特别涉及一种改性生物炭大樱桃专用肥及其制备方法。

背景技术

樱桃属蔷薇科，为多年生木本植物。樱桃适宜种植在土层深厚、土地结构良好、pH6.5～7.5的土壤上。樱桃从发芽到果实成熟发育时间较短，仅有45天左右，大樱桃约60天，其养分需求集中在生长季节的前半期。樱桃发育迅速，需肥集中。据研究，每生产1吨的樱桃鲜果实需氮10.4千克、磷1.4千克、钾13.7千克。

大樱桃是温带落叶果树，主要分布在北半球的温带地区。我国大樱桃的栽培区域很狭窄，只有辽东半岛的南端、胶东半岛的北端和秦皇岛等围绕渤海湾的少部分地区能够大面积栽培。大樱桃果实色泽艳丽，晶莹美观，果肉柔软多汁，营养丰富，鲜艳夺目，鲜食风味极佳。樱桃果实除鲜食外，还可加工成樱桃汁、樱桃酱、樱桃脯和樱桃罐头，是食用价值极高的果品，被誉为“果中珍品”。

施肥是提供大樱桃所需营养元素的重要手段，因而合理施肥对于大樱桃的生长发育，提高大樱桃产量和品质起到决定性作用。目前农民常常凭经验施肥，粗放的施肥技术使得氮、磷、钾等肥料浪费严重，不仅使生产成本提高、肥料利用率降低，更严重的还可能导致果实品质下降、生理病害严重以及污染环境。近年来大樱桃园因施肥不当造成烂根死树现象多有发生。未经腐熟发酵的生猪粪、牛粪、鸡粪、人类尿、化肥集中施在主根附近，或者液体肥料以及冲施肥浓度过高，可使主根木质部皮层发黑坏死，小根和须根变红褐色死亡。大量化学肥料，尤其氮肥过量施用是造成土壤酸化主要原因。土壤酸化后对各种元素吸收率低，可引起缺素症和锰中毒；有害菌增多，树势衰弱；根系无法正常生长，大樱桃根部病害加重发生并引起烂根死树。因此，开发适宜的肥料及配套施肥技术对于解决肥害问题、促进大樱桃优质高产意义重大。

目前，我国肥料市场上化肥品牌繁多，配方众多，然而真正符合大樱桃生长发育需求的专用配方肥却少之又少。因此，在降低生产成本和提高产品产量、质量的双重要求下，研发适宜的高效型大樱桃专用肥十分必要。近年来国内外所采用的新型缓控释肥一般都是通过包膜、包裹、包囊、涂层等物理方法达到延长肥效的目的，但这些废料造价都较高，且不具备孔隙丰富、吸附能力强、提高地温、增加地力、改善土壤结构等特点，而利用生物炭作为肥料基质可有效解决上述问题。何谓生物炭简单的说，生物炭是将有机物质在亚高温缺氧条件下进行干馏而得到的一种有机富碳产物，其具有孔隙丰富、比表面积大、吸附力强、抗化学和生物氧化性强等特点，是一种环境友好型材料，也是一种低碳循环利用农林有机废弃资源的极佳方式。其原料易得、加工工艺简单、环保高效并且经济易用，可以广泛应用于农业、环境、能源等领域，尤其是用于肥料制备领域，可实现农林有机废弃资源在农业领域的循环利用，可谓裨益良多。因此，我们采用以生物炭为核心的制备技术，通过大量实验总结出大樱桃对养分的需求规律，合理调配各养分含量和比例，从而开发出高效环保的改性生物炭大樱桃树专用肥，以提高肥料利用率、促进大樱桃高产稳产。

发明内容

本发明的目的是将已有玉米芯颗粒炭微粒进行改性，并用于制备改性生物炭大樱桃专用肥料。

本发明的另一个目的是提供一种改性生物炭大樱桃树专用肥料，包含改性玉米芯颗粒炭微粒、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁和硼砂(也称之为硼肥，含硼11％，是农业上常用的硼肥料)，并且包含尿素、硫酸铵和磷酸一铵中的一种或几种。所述的改性生物炭大樱桃专用肥还进一步包含粘结剂，所述的粘结剂为膨润土(优选酸性)或粘土。

本发明的另一个目的是提供上述改性生物炭大樱桃树专用肥的制备工艺。将改性玉米芯颗粒炭微粒与农业化肥混合造粒，制备改性生物炭大樱桃树专用肥。

所述的尿素优选大颗粒尿素。

更为具体的，本发明提供如下的改性生物炭大樱桃树专用肥配方(以生产1吨专用肥料计)：

1.尿素(含N46％) 195-300公斤／吨，

优选可附加硫酸铵(含N21％)和／或磷酸一铵(含N11％，P₂O₅46％) 30-95公斤／吨

2.过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％) 125-190公斤／吨

3.硫酸钾(含K₂O50％) 260-300公斤／吨

4.玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目) 150-230公斤／吨

5.硼砂(含硼11％) 15公斤／吨

6.硫酸锌(含锌20％-23％) 10公斤／吨

8.硫酸镁(含镁23％) 15公斤／吨

9.硫酸铜(含铜21％) 5公斤／吨

9.硫酸亚铁(含铁20％) 5公斤／吨

10.粘结剂(膨润土或粘土) 50公斤／吨

各种成份的总量和为1吨。

改性生物炭大樱桃树专用肥优选配方(以生产1吨专用肥料计)：

1.尿素(含N46％) 272公斤／吨

2.磷酸一铵(含N11％，P₂O₅46％) 43公斤／吨

3.过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％) 125公斤／吨

4.硫酸钾(含K₂O50％) 300公斤／吨

5.改性玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目) 160公斤／吨

6.硼砂(含硼11％) 15公斤／吨

7.硫酸锌(含锌20％-23％) 10公斤／吨

8.硫酸镁(含镁23％) 15公斤／吨

9.硫酸铜(含铜21％) 5公斤／吨

10.硫酸亚铁(含铁20％) 5公斤／吨

11.粘结剂(膨润土或粘土) 50公斤／吨

各种成份的总量和为1吨。

所述的尿素、硫酸铵、磷酸一铵、过磷酸钙、硫酸钾、硼砂、硫酸锌、硫酸铜、硫酸镁、硫酸亚铁等农资均可在市场上买到，在农资商店均有销售，是农业常用化肥。

所述的玉米芯颗粒炭是以玉米芯为原料的颗粒炭，其制备工艺不受限制。优选的为专利号200710086505.4的中国专利所描述的简易玉米芯颗粒炭化炉生产的玉米芯颗粒炭。优选粒度为80-100目的颗粒炭微粒。

所述的改性玉米芯颗粒炭是指用玉米芯炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液改性的玉米芯颗粒炭。炭原料也可以是秸秆、花生壳、废弃食用菌基质等其他农林废弃生物质。

本发明还提供所述专用肥料用于大樱桃果树栽培上的用途。改性生物炭大樱桃树专用肥推荐用量：2.5公斤／株，于大樱桃采收后做基肥施入。树行间开沟，呈条状、环状或放射状，沟深4050cm，沟宽3040cm，将所施肥料混合均匀，覆土后灌水。改性生物炭大樱桃树专用肥适合与有机肥配合做基肥施用，有机肥推荐用量为50-100公斤／株。

有益效果

本发明的改性生物炭大樱桃树专用肥具有以下优点：

1、利用玉米芯颗粒炭，通过改性提高了其吸附能力，与大樱桃生长发育所必需的氮、磷、钾及其他营养元素复合，减少养分损失，肥料营养集中于大樱桃根际周围，满足大樱桃发育迅速、需肥集中的营养要求，有利于在大樱桃生产中大规模推广应用。

2、生物炭具备良好的增温保温性，在每个炭粒周围形成增温隔热区，有效解决了因北方冷凉地区冷季长而导致的果树生长缓慢问题，使得樱桃植物在春季萌动快，发育早，利于产品提早上市。

3、樱桃植物对气候、土壤环境要求较高，适应性差。本发明通过对生物炭颗粒改性，降低了樱桃树体中锰含量，促进了树体对氮、钙和铁元素的吸收，利于果实发育和成熟，使得商品樱桃色泽艳丽、透亮、晶莹美观。

4、本发明是在对大樱桃主要产区土壤测土配方的基础上提出的，与市面上常见的大樱桃专用肥相比，本发明更突出的优点在于配方更加合理，具有广泛的适用性，满足大樱桃各个重要生育期对养分的需求，可显著提高大樱桃产量和品质，增强樱桃抗寒抗病能力，克服因营养不均衡造成的樱桃叶面黄、叶面小、生长慢，结出的樱桃小，色泽度差等缺陷。

5、长期使用本发明提供的生物炭肥料，通过改性，改善土壤结构，降低土壤容重，促进微生物生长，提高有机质含量。同时，可以提高根区土壤pH值，可有效解决土壤酸化导致樱桃植物的根系生理病害问题。

6、对环境友好，安全环保。本发明提供的改性生物炭大樱桃专用肥所具有的改土缓释功能具有持效性、累加性。因为生物炭稳定性极强，其在土壤中将持续发挥作用。本发明还可大量吸纳农林废弃物，减轻环境负担，提高经济效益。

具体实施方式

为了实现上述目的，本发明将玉米芯颗粒炭微粒用于制备改性生物炭大樱桃专用肥料，以达到提高肥料利用率，降低施肥成本，获得果实产量与品质的目的。具体而言，是通过生物炭改性提高了其吸附性能，从而实现对养分的缓释长效，同时实现农林废弃物的循环利用。

实施例1玉米芯颗粒炭示例性生产方法

本实施例示例性的描述了利用专利号是ZL200710086505.4的中国发明专利所描述的半封闭式颗粒炭化炉生产玉米芯颗粒炭的方法，包括选料、物料加工、装炉炭化、冷却出炉、计量包装等步骤，但并不限于此。

选料：将农副产品的玉米芯自然风干使其含水量降至20％以下。

物料加工：采用现有技术中任何破碎方式将上述的合格玉米芯加工粉碎，粉碎后的玉米芯颗粒直径为2-10mm。粉碎后的玉米芯颗粒可过筛筛选，对于不符合要求的玉米芯颗粒可重新加工。

装炉炭化：将加工好的玉米芯颗粒装入炉体中，最初的物料加入量以覆盖在燃烧器上 10-25厘米为宜。将燃烧器点火盘内引燃物点燃。所述的引燃物是柴油。物料被点燃后，持续自燃，无需外加热源。物料在150-450℃亚高温条件下缺氧炭化。当温度加热到150℃以上时，颗粒的复杂结构开始分解；当温度大于260℃时分解加剧，生成焦油和气体；当温度达到450℃时开始绝氧、雾化，生成黑色炭素颗粒。人工控制炉体内缺氧条件。采用XMT-121型数字式温控仪进行监测。XMT-121型数字式温控仪是本领域的常用仪器，在市场上仪器仪表商店均可买到。当炉体内温度达到450℃时，及时补充物料控制氧气供应量。每次追加物料的厚度为6-12厘米。待全部物料添加完毕后，加上一层成品炭覆盖，厚度为15-30厘米。

冷却出炉：当最上一层的成品炭烧红后(目测即可)，及时喷冷水熄灭炉火，自然冷却出炉。

可根据需要对出炉的玉米芯颗粒炭进一步粉碎加工成粒度为80-100目的微粒。

实施例2改性生物炭示例性生产方法

将专利号是ZL200710086505.4的中国发明专利所描述的半封闭式颗粒炭化炉生产玉米芯颗粒炭的过程中，将炭化炉排气口与气体冷凝系统相接，获得的液态热解产物，将其静置48小时后，取上部液体，用精馏塔在塔顶温度103℃，釜底温度105℃的条件下精馏30分钟后获得淡黄色透明液体，即生物质馏液，将生物炭粉碎后过80-100目筛制备为炭粉。按照重量比1∶5的比例将1份炭粉浸于5份生物质馏液中，充分搅拌混匀后捞出并自然风干至含水量15-20％左右，制备为改性生物炭。改性过程将洗脱生物炭表面附着的焦油，进一步打开生物炭孔隙，提高比表面积和吸附能力。

实施例3改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)196公斤、硫酸铵(含N21％)95公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)125公斤、硫酸钾(含K₂O50％)260公斤、改性玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)224公斤、硼砂(含硼11％)15公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例4改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)260公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)188公斤、硫酸钾(含K₂O50％)280公斤、改性玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)172公斤、硼砂(含硼11％) 15公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例5改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)272公斤、磷酸一铵(含N11％，P₂O₅46％)43公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)125公斤、硫酸钾(含K₂O50％)300公斤、改性玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)160公斤、硼砂(含硼11％)15公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例6改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)196公斤、硫酸铵(含N21％)95公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)125公斤、硫酸钾(含K₂O50％)300公斤、玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)184公斤、硼砂(含硼11％)15公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例7改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)260公斤、硫酸铵(含N21％)48公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)125公斤、硫酸钾(含K₂O50％)280公斤、改性玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)187公斤、硼砂(含硼11％)15公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例8改性生物炭大樱桃专用肥的生产工艺

将尿素(含N46％)260公斤、过磷酸钙(含CaO24％，P₂O₅16％)188公斤、硫酸钾(含K₂O50％)300公斤、玉米芯颗粒炭微粒(优选80-100目)152公斤、硼砂(含硼11％)15 公斤、硫酸锌(含锌20％-23％)10公斤、硫酸铜(含铜21％)5公斤、硫酸镁(含镁23％)15公斤、硫酸亚铁(含铁20％)5公斤、粘结剂50公斤混合，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行混合造粒。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例9改性生物炭大樱桃专用肥应用实例

辽宁大连位于辽东半岛最南端，四季分明，气候温和，是我国著名的大樱桃种植区。本研究选取大连地区大樱桃品种为供试材料，对比本发明(实施例5配方，改性炭基肥料与炭基肥料的区别在于生物炭是否改性)和常规肥的效果差异，三次重复，结果如表1所示：

表1大樱桃叶片营养状况

结果表明：施用改性生物炭肥料可降低树体锰含量，同时提高氮、钙、铁元素含量，镁、硼元素含量差异不明显，相比较常规肥料而言，树体对养分的吸收更加平衡，更有利于果实生长发育。另一方面，施用改性生物炭肥料提高磷、钾含量，这有利于缓解长期施用常规化肥导致的树势衰弱、产量不高不稳、品质下降等问题。

施用改性生物炭肥料，不但可以有效平衡供给作物养分，而且具有改良土壤的功能，本研究对果园土壤养分状况进行研究，结果如表2所示：

表2大樱桃土壤营养状况

结果表明，施用改性生物炭肥料可提高土壤有机质含量，按照我国土壤肥力分级，有机质含量达到2％为“比较肥沃”，1.5％～2.0％为“中等废物”，1.0％～1.5％为“较贫瘠”，可见短期施用生物炭肥料即可有效提高土壤肥力，虽然目前尚未达到“比较肥沃”级别，但随着施用年限的增加，果园土壤质量势必不断提高，可有效缓解连年施用常规化肥导致的土壤板结、酸化、有机质含量下降等问题。

本发明按照大樱桃营养特点和需肥规律，针对树体、土壤营养状况平衡配制氮磷钾及中微量元素，同时改性生物炭作为良好的土壤调理剂能疏松土壤，促进果园土壤结构优化，降低土壤容重，增加总孔隙度，改善土壤通透性，以利于根系发育和吸收营养，最终促进果实高产、稳产和优产。

Claims

1.一种改性生物炭大樱桃树专用肥料，其特征在于：包含改性玉米芯颗粒炭微粒、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁和硼砂，并且还包含尿素、硫酸铵和磷酸一铵中的一种或几种。所述的改性玉米芯颗粒炭是指用玉米芯炭化过程中产生的液态热解产物经精馏后所获得的生物质馏液改性的玉米芯颗粒炭。

2.如权利要求1所述的肥料，其特征在于包含：

以生产1吨专用肥料计，各种成份的总量和为1吨。

3.如权利要求2所述的肥料，其特征在于还附加硫酸铵和／或磷酸一铵30-95公斤／吨。

4.如权利要求1所述的肥料，其特征在于包含：

以生产1吨专用肥料计，各种成份的总量和为1吨。

5.权利要求1-4所述肥料的使用方法，其特征在于：使用量为2.5公斤／株，于商品樱桃采收后做基肥施入，树行间开沟，呈条状、环状或放射状，沟深40-50cm，沟宽30-40cm，将所施肥料混合均匀，覆土后灌水。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于所述专用肥与有机肥配合做基肥施用，有机肥用量为50-100公斤／株。

7.权利要求1-4所述肥料的制备方法，其特征在于将改性玉米芯颗粒炭微粒与其他成份混合造粒，制备改性生物炭大樱桃树专用肥。

8.权利要求1-4所述肥料用于大樱桃果树栽培上的用途。