CN105175088A - 一种生物炭缓释磷肥及其制备方法 - Google Patents

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周立冬
周国礼
朱顺山
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Abstract

本发明提供了一种生物炭缓释磷肥,包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层,所述核心层由下列重量份的组分原料混合而成:磷肥40-60、生物炭粉40-60、肥料添加剂1-2?,所述核心层的重量为缓释肥总重量的60%-70%;所述包膜层为生物炭粉和改性凹凸棒土等质量混合而成的混合物,所述包膜层的重量为缓释肥总重量的30%~40%。本发明肥料的养分缓慢释放受到控制,一次性施肥能够满足作物整个生长期的对磷肥需要,减少肥料用量,有效防止肥料对环境的污染,能够改良土壤、防止土壤板结。

Description

一种生物炭缓释磷肥及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及农用肥料领域,具体涉及一种生物炭缓释磷肥及其制备方法。
背景技术
[0002] 化肥是农业可持续发展的物质保证,是粮食增产的物质基础。20世纪80年代, 化肥的施用对我国粮食的增产的贡献率约为46. 3%,肥料的施用极大地促进了我国粮食 的生产,但到20世纪90年代,在化肥投入直线增长的同时,粮食产量却徘徊不前,据统计, 1996~2009年间,我国化肥使用量增长了 41. 2%,而粮食总产量却只增长了 5. 1%,不断 增加的化肥投入并没有持续增加粮食的产量。出现这一现象的一个重要原因是化肥利用率 降低导致增产效应下降。现代农业以低投入、高产出、高效率和可持续发展为特征。而与此 密切相关的化肥工业更是现代农业生产和发展的重要物质基础。研究表明,我国当季氮肥 利用率仅为30%~35%,磷肥约为10%~25%,钾肥为35%~50% .我国化肥当季利用 率平均为30%,不仅远远低于欧美发达国家水平60%~70%的水平,且近年来还有下降的 趋势,以氮肥为例,20世纪90年代利用率平均约为35%,现今已降至27%左右。化肥有效 成分的流失,一是造成的损失惊人,每年折合人民币高达1000多亿元,相当于全年1000多 家化肥的产量白白倒进地里;二是严重污染环境,主要包括水体面源污染、土壤污染、大气 污染以及农产品品质下降。农田当季未回收的氮素50%~60%进入水体、大气,据估计, 流入河、湖中的氮素约有60%来自化肥,直接导致水体富营养化,引起藻类疯长、水质恶化、 水生生物的死亡;残留在农田中,致使土壤板结变硬,有害物质严重超标;渗入地下,造成 地下水大面积硝态氮超标。2010年农业源总氮排放2704. 6kt,占排放总量的57. 2% ;农业 源总磷排放284. 7kt,占排放总磷的67. 3% (第一次全国污染源普查公报,2010年)。我 国肥料工业特别是改革开放30年以来,发展十分迅速,据"十二五"钾肥规划,通过5年努 力,到2015年国内加境外生产的自给率达到80 %以上。我国已经成为化肥大国,但不是化 肥强国。虽然在传统化肥品种方面与世界无大差距,但化肥利用率低,特别是氮肥,比国际 水平低30%,每年造成上百亿元的经济损失和环境的严重污染。现在的化肥市场主要以全 溶、速溶、速散的化肥品种为主,加剧了肥料的浪费和流失。常用的速效肥料肥效期短,在生 产上必须通过多次追肥,才能满足作物整个发育期对养分的需求,这不仅费工,增加施肥成 本,而且追肥时,表施肥料损失量大,明显降低肥效,难以发挥肥料的增产效应。
[0003] 在我国的农业生产中,为追求产量而大量甚至过量施肥是一个普遍的问题,这造 成了一系列的环境问题,如何科学的、合理的施用肥料已经成为日前农业科学领域的重点 研究问题。
[0004] 近年来,我国粮食生产连年增收。然而,粮食大丰收的背后是每年产生7亿吨秸 杆,其中只有不到1/3的秸杆实现了还田,其余的基本被烧掉或废弃。如果将这些秸杆等农 业废弃物还田,无疑是遏制土壤退化、改善耕地质量的有效措施。
[0005] 生物炭(Biochar),通常是指以自然界广泛存在的生物质资源为基础,利用特定 的炭化技术,由生物质在缺氧条件下不完全燃烧所产生的富碳产物。常见的生物炭有秸杆 炭、木炭、花生壳炭等。生物炭可溶性极低,具有高度羧酸酯化和芳香化结构,生物质在炭 化后具有较大的孔隙度和比表面积,吸附能力强,成为可应用于农业、工业等领域的一种 理想材料。近年来,生物炭受到农业、环境、能源等领域专家们的广泛关注,被誉为"黑色 黄金"。国内外相关研究结果表明,生物炭施入农田土壤后可改变土壤理化性质,对提高 肥料利用效率,增加作物产量,促进农业可持续发展等都具有重要作用。来自巴西亚马逊 河地区的田间试验表明,在土壤中施入生物炭(以lit hm-2标准),2年4个生长季后水 稻和高粱产量累积增加了约75%。而在热带与亚热带地区施用生物炭发现,除了可使棉 花、玉米等作物增产外,植株中的镁、钙含量也明显增加。生物炭对不同作物有一定促长、 增产作用,已成为国内外研究学者的普遍共识。
[0006] 生物炭有利于提高根系深度下扎,促进根系纵向生长。生物炭可在生长后期保持 一定根系体积,从而延缓根系衰老,有利于满足后期地上部对养分的需求。
[0007] 本发明研究如何将生物炭和各种化学肥料有机的结合,形成一种使用方便,肥效 高、肥料利用率高,又环保新型肥料。
发明内容
[0008] 本发明提供了一种生物炭缓释磷肥。本肥料是一种环保、肥效好、肥效利用率高的 高效缓释磷肥。
[0009] 为实现上述目的本发明采用的技术方案如下:
[0010] -种生物炭缓释磷肥,其特征在于,包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层, 所述核心层由下列重量份的组分原料混合而成:磷肥40-60、生物炭粉40-60、肥料添加剂 1-2,所述核心层的重量为缓释肥总重量的60% -70% ;所述包膜层为生物炭粉和改性凹凸 棒土等质量混合而成的混合物,所述包膜层的重量为缓释肥总重量的30%~40% ;
[0011] 所述的改性凹凸棒土的制备方法:将凹凸棒土在200-300 °C煅烧2-3小时,取出后 放入凹凸棒土重量40-50%的稀硫酸中浸泡30-40分钟,向其中加入凹凸棒土重量8-10% 的糯米粉、3-5 %的魔芋胶,10-15 %的聚乙烯醇、0. 2-0. 5 %的硫磺粉和0. 2-0. 5 %的石灰 粉,充分搅拌研磨成浆糊状,即可。
[0012] 所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成:复硝酚钠0. 02-0. 04、西 玛津0.01-0. 03、禾草灵0. 1-0. 2、聚六亚甲基双胍1-2、壳聚糖15-25,高速搅拌混合而成。
[0013] 所述的生物炭缓释磷肥的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0014] (1)按配方比例称取各组分原料;
[0015] (2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀,并洒水为粘结剂进行造粒,待大部分肥 料成型后投入包覆层的原料,继续洒水,使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面,形成缓 释肥料粒,干燥至水份小于5%,按要求包装即可。
[0016] 所述的生物炭缓释磷肥,其特征在于:所述的磷肥选自磷酸二铵、重过磷酸钙、过 磷酸钙、磷酸二氢钾、海鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉、磷矿粉中一种或多种混合。
[0017] 有益效果:
[0018] 本发明在核心层和包覆层中都添加生物炭,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肥料,控制肥料缓慢释放,单独的凹凸棒土作为包 覆层,遇到雨水较多的时候,包覆层很容易溶解,从而失去缓释的作用,将生物炭与改性凹 凸棒土混合作为包覆层,可以提高缓释效果,提高肥料的利用力,减少了肥料流失到周围环 境中,污染环境的现象,二者混合长期使用,可以改良土壤的理化性质,提高土壤肥力,减少 施肥量,保证农业可持续发展,改善环境。自制肥料添加剂的加入大大提高了肥料的利用 率,进一步降低了肥料的添加量,节约了农作物种植成本,节约了资源。
[0019] 在包覆层中添增了适量的石灰粉和硫磺粉,起到了一定的杀菌作用,农作物使用 本缓释磷肥,病虫害少。本发明肥料的养分缓慢释放受到控制,一次性施肥能够满足作物 整个生长期的对磷肥需要,减少肥料用量,有效防止肥料对环境的污染,能够改良土壤、防 止土壤板结。
[0020] 本发明中生物炭的使用,为农业废弃物的处理提供了一个非常好的途径,对保护 环境意义重大。
具体实施方式
[0021] -种生物炭缓释磷肥,包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层,其中,核心层由 下列重量(kg)的组分原料混合而成:磷酸二氢钾50、生物炭粉50、肥料添加剂1. 5,核心层 的重量为缓释肥总重量的65% ;包膜层为生物炭粉和改性凹凸棒土等质量混合而成的混合 物,包膜层的重量为缓释肥总重量的35% ;
[0022] 其中,改性凹凸棒土的制备方法:将凹凸棒土在250°C煅烧2-3小时,取出后放入 凹凸棒土重量45 %的稀硫酸中浸泡35分钟,向其中加入凹凸棒土重量9 %的懦米粉、4 %的 魔芋胶,13%的聚乙烯醇、0. 4%的硫磺粉和0. 3%的石灰粉,充分搅拌研磨成浆糊状,即可。
[0023] 其中,肥料添加剂由下列重量(kg)的组分原料混合而成:复硝酚钠0. 03、西玛津 0.02、禾草灵0. 15、聚六亚甲基双胍1.5、壳聚糖20,高速搅拌混合而成,
[0024] 生物炭缓释磷肥的制备方法,包括以下步骤:
[0025] (1)按配方比例称取各组分原料;
[0026] (2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀,并洒水为粘结剂进行造粒,待大部分肥 料成型后投入包覆层的原料,继续洒水,使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面,形成缓 释肥料粒,干燥至水份小于5%,按要求包装即可。
[0027] 为了验证本发明的缓释磷肥的优点,本申请人选择两块面积相等的棉花地,来进 行实验,每块地为3mX 4m,两块地的土壤性质一致,除了施用的磷肥不一样,其它所有条件 一致,肥料添加量、施肥方式等如表1所示。
[0028] 施肥前检测土壤0_20cm耕层土壤的基本性质为:pH(H20) :5. 05,有机碳: 19. 05g • kg_l,全氮:1. 78g • kg_l,速效磷:27. 54mg • kg_l,速效钾:97. 07mg • kg_l。
[0029] 表I:
[0030]
Figure CN105175088AD00051
Figure CN105175088AD00061
[0031] 在棉花生长过程中,水分和肥料采用常规管理方式管理。
[0032] 每块地在移栽前一个星期将肥料施入田间,
[0033] 棉花收获后,分别从两块地各取0 -20cm 土层的混合土样,风干后用于测定土壤 有机碳、全氮、速效磷、速效钾和PH值,并对产量和病虫害进行统计,实验结果见表2 :
[0034] 表 2
[0035]
Figure CN105175088AD00062
[0036] 由表2可以看出:施加常规磷肥的小区棉花产量平均为8. 1kg,施加本发明的缓释 肥的小区棉花产量平均为10. 2kg,平均增产可达25. 8%。施用本发明的缓释肥病虫害发 病率明显低。实验中常规复合肥中的所含的氮磷钾含量与本发明的缓释肥中所含的氮磷钾 量相同,可以看出在施入相同量的肥料时,本发明的缓释肥的增产效果明显。本发明的肥料 是一次施入,常规肥料是两次施入,施用本发明的肥料省劳动力,降低了劳动强度和成本。 土壤性质的测定结果,由表2可以看出,施用本发明的缓释肥,可以提高土壤中有机碳的含 量,保持土壤PH值基本不变,种植前后土壤中的速效磷、速效钾含量基本不变,说明本缓释 肥的肥料利用率高。

Claims (3)

1. 一种生物炭缓释磷肥,其特征在于,包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层,所述 核心层由下列重量份的组分原料混合而成:磷肥40-60、生物炭粉40-60、肥料添加剂1-2, 所述核心层的重量为缓释肥总重量的60% -70% ;所述包膜层为生物炭粉和改性凹凸棒土 等质量混合而成的混合物,所述包膜层的重量为缓释肥总重量的30%~40% ; 所述的改性凹凸棒土的制备方法:将凹凸棒土在200-300°C煅烧2-3小时,取出后放入 凹凸棒土重量40-50 %的稀硫酸中浸泡30-40分钟,向其中加入凹凸棒土重量8-10%的糯 米粉、3-5 %的魔芋胶,10-15 %的聚乙烯醇、0. 2-0. 5 %的硫磺粉和0. 2-0. 5 %的石灰粉,充 分搅拌研磨成浆糊状,即可。 所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成:复硝酚钠0. 02-0. 04、西玛津 0.01-0. 03、禾草灵0. 1-0. 2、聚六亚甲基双胍1-2、壳聚糖15-25,高速搅拌混合而成。
2. 根据权利要求1所述的生物炭缓释磷肥的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1) 按配方比例称取各组分原料; (2) 先将核心层的组分原料研磨混合均匀,并洒水为粘结剂进行造粒,待大部分肥料成 型后投入包覆层的原料,继续洒水,使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面,形成缓释肥 料粒,干燥至水份小于5%,按要求包装即可。
3. 根据权利要求1所述的生物炭缓释磷肥,其特征在于:所述的磷肥选自磷酸二铵、重 过磷酸钙、过磷酸钙、磷酸二氢钾、海鸟粪、兽骨粉和鱼骨粉、磷矿粉中一种或多种混合。
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