CN105860979A

CN105860979A - 一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂

Info

Publication number: CN105860979A
Application number: CN201610189692.8A
Authority: CN
Inventors: 孟军; 兰宇; 陈温福; 计思贵; 李江舟; 张立猛; 乔志新
Original assignee: Shenyang Agricultural University
Current assignee: Shenyang Agricultural University
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-08-17

Abstract

一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，涉及土壤调节材料。其中,改性生物炭微粒含量为72～85%；功能菌剂含量为1～2%；防病制剂含量为3～8%，植物生长激素含量为2～5%；生根粉含量为4～8%，粘结剂为5%，该改性生物炭微粒能够快速并持久改善植烟土壤理化性状，有效调节土壤微生物活性，增加土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，防止板结；提高土壤pH，防止土壤酸化；降低土壤容重，增加土壤通气性，有利于烟株根系发育；有利于激活土壤养分、提高烟株养分利用率，同时降低土壤养分淋溶损失；能有效遏制土传病害的发生，降低烟株感染病毒的可能性；易于加工和施用，一次投入，多年有效，可大大降低生产成本，提高经济效益。

Description

一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂

技术领域

本发明涉及土壤调节材料，特别涉及一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂。

背景技术

当前，烟草专用肥料或育苗基质广泛应用于烟草栽培过程中，也确实对烟草生产带来了极大的好处。但是，年复一年的大量施肥已经对植烟土壤造成了巨大的影响，土壤酸化、板结、肥力水平骤降等等，进而降低烟草抗性，引起烟草黑胫病、根黑腐病、青枯病等，严重影响烟叶的产量及品质。土壤质量不断恶化和烟草生产的巨大需求之间的矛盾日益突出，长此以往将严重制约烟草生产的可持续发展。因此，有必要积极采取有效措施以改良植烟土壤。而传统的土壤改良方法又存在一定局限性，如休耕在人多地少的区域很难实施；施有机肥量大费工；秸秆直接还田又影响下茬种植等等。同时，现代烟草农业要求烟叶实施集约化生产，尽量减少生产投入，采用高效施肥技术，保障烟叶优质高产。因此，寻求一种兼具改土培肥又简便易行的植烟土壤调理技术势在必行。

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，尤其是在土壤改良、持肥缓释等方面效果极佳，可有效调理植烟土壤并促进烟株生长发育。生物炭富含微孔，有利于土壤微生物繁殖，提高土壤生物化学活性，活化土壤中的养分，促进肥效合理释放，改善土壤团粒结构，降低土壤容重。生物炭较强的吸附能力使其可以大幅降低养分损失，从而减少化肥投入。生物炭虽然具有一定的吸附能力，但其表面疏水官能团含量低，呈疏水性，对铵根离子和硝酸根离子的吸附能力有限，其表面附着的焦油也大幅降低了生物炭的比表面积，影响了吸附性能的充分发挥，迫切需要通过一定的技术手段进行改良以提高其吸附能力。

目前市场上已有一些烟草炭基肥料和炭基育苗基质，这些产品对烟草养分高效利用、产量增加和品质提升等方面起到显著作用，但由于其施用量较小，短期内难以有效改良植烟土壤，因此本发明以提高植烟土壤改良效率和效益为目标，以生物炭为主要原料，辅以土壤微生物活化剂以及土壤杀菌剂等，研发一种生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，以生物炭为主要原料，辅以土壤微生物活化剂以及土壤杀菌剂等，解决了植烟土壤难以有效改良的问题，其提高了土壤的pH，防止土壤酸化，降低土壤容重，增加土壤通气性，有利于烟株根系发育。

本发明所采用的技术方案是：一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其技术要点是，该土壤活性调理剂包含：改性生物炭微粒、功能菌剂、防病制剂、植物生长激素、生根粉和粘结剂，其各成分按重量百分比为：改性生物炭微粒的含量为72～85%；功能菌剂的含量为1～2%；防病制剂的含量为3～8%，植物生长激素的含量为2～5%；生根粉的含量为4～8%，粘结剂为5%。

所述的改性生物炭微粒为烟梗、秸秆、花生壳、废弃食用菌基质及农林废弃生物质制备而成。

所述的功能菌是具有解磷解钾固氮功能的芽孢杆菌。

所述的防病制剂是乙磷铝、甲霜灵、乙蒜素中的一种或几种。

所述的植物生长激素是萘乙酸、吲哚丁酸、细胞分裂素或赤霉素中的一种或几种。

所述的生根粉是ABT1号至ABT10号中的一种或几种。

所述粘结剂为膨润土和/或粘土。

所述改性生物炭微粒按重量百分比优选为80%；功能菌剂按重量百分比优选为2%；防病制剂按重量百分比优选为5%；植物生长激素按重量百分比优选为3%；生根粉按重量百分比优选为5%；粘结剂按重量百分比优选为5%。

所述的改性生物炭微粒的制备过程如下：将上述原料通过使用亚高温缺氧干馏工艺制备生物炭，粉碎后过80～100目筛备用；将炭化过程中收集到的液态热解产物静置48小时后，取上部液体，在塔顶温度101～103℃，釜底温度104～118℃的条件下精馏30分钟后获得淡黄色透明液体，即精馏醋液；按照重量比1:5～10的比例将1份炭粉浸于5～10份醋液中改性，充分搅拌混匀后捞出并自然风干至含水量15～20%，即为改性生物炭。

一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂的施用方法，将其在烟株移栽前一次性均匀施入土壤，每3至5年施用一次，用量优选为20-40吨/公顷。

本发明的优点及有益效果是：该改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，能够快速并持久改善植烟土壤理化性状，有效调节土壤微生物活性，增加土壤有机质含量，改善土壤团粒结构，防止板结；提高土壤pH，防止土壤酸化；降低土壤容重，增加土壤通气性，有利于烟株根系发育；有利于激活土壤养分、提高烟株养分利用率，同时降低土壤养分淋溶损失；能有效遏制土传病害的发生，降低烟株感染病毒的可能性；易于加工和施用，一次投入，多年有效，可大大降低生产成本，提高经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂在提高芽孢杆菌活性方面的对比实验示意图，其中(a)为泥炭载体芽孢杆菌计数图，（b）为改性生物炭载体芽孢杆菌计数图，（c）为珍珠岩载体芽孢杆菌计数图。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。

本实施例提供的改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂是用改性生物炭为基质，通过与功能菌剂、防病制剂、植物生长激素和生根粉复配混合造粒而得，粒径3～5mm，圆柱体型或球形，其各成分按重量百分比为：改性生物炭微粒的含量为72～85%；功能菌剂的含量为1～2%；防病制剂的含量为3～8%，植物生长激素的含量为2～5%；生根粉的含量为4～8%，粘结剂为5%。

其中，功能菌是具有解磷解钾固氮功能的芽孢杆菌，防病制剂是乙磷铝、甲霜灵、乙蒜素中的一种或几种，植物生长激素是萘乙酸、吲哚丁酸、细胞分裂素或赤霉素中的一种或几种，生根粉是ABT1号至ABT10号中的一种或几种，上述材料均在市场上可以买到，在农资商店均有售。

实施例 1 生物炭示例性生产方法

本实施例示例性的描述了利用专利号是ZL201110073104.1的中国专利申请所描述的简易微粒炭化炉及制炭方法，包括装炉炭化、冷却出炉、计量包装等步骤，但并不限于此。

装炉炭化：将加工好的生物质微粒（包括烟梗、秸秆、花生壳、废弃食用菌基质及农林废弃生物质）装入炉体中，最初的物料加入量以覆盖在燃烧器上10～25cm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，微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，生成黑色炭素微粒。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生物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

将炭化过程中获得的液态热解产物静置48小时后，取上部液体，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，即秸秆醋液，其中乙酸含量约为75～80%。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份秸秆醋液中，充分搅拌混匀后捞出并自然风干至含水量15～20%左右，制备为改性生物炭微粒。

实施例 3 改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂的生产工艺

以质量百分数计，将80%改性生物炭微粒、2%芽孢杆菌、1%乙磷铝制剂、1%甲霜灵制剂、3%乙蒜素制剂、1%萘乙酸、2%赤霉素、2%ABT1、3%ABT5、5%粘结剂，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型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，制成改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例 4 改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂生产工艺

以质量百分数计，将72%改性生物炭微粒、2%芽孢杆菌、2%乙磷铝制剂、2%甲霜灵制剂、4%乙蒜素制剂、2%吲哚丁酸、3%细胞分裂素、4%ABT3、4%ABT7、5%粘结剂，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型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，制成改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例 5 改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂生产工艺

以质量百分数计，将85%改性生物炭微粒、1%芽孢杆菌、1%乙磷铝制剂、1%甲霜灵制剂、1%乙蒜素制剂、1%吲哚丁酸、1%萘乙酸、2%ABT4、2%ABT10、5%粘结剂，用ZLC-300型搅拌机和KP-300型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，制成改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂。所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。

实施例 6 改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂应用实例

本实施例添加了有益于固氮解磷解钾的芽孢杆菌，与市面上常见的用泥炭和珍珠岩作基质的常规肥料相比，如图1所示，可以发现：使用改性生物炭作基质可以显著促进芽孢杆菌的定殖，将其施于土壤，可以提高芽孢杆菌活性，进而提高土壤固氮解磷解钾能力。

实施例 7 改性生物炭还田消减农残应用实例

在云南玉溪开展的试验结果表明，相比较只打药的对照处理，施用生物炭显著降低了烟叶中的噁霉农药残留，检测为1.45 mg/kg；同时显著增加了土壤中噁霉农药的检出值，检出值为3.37 mg/kg，差异为极显著水平（P<0.01）。

说明，土壤添加生物质炭可以抑制烟叶吸收富集噁霉，降低农药噁霉对烟叶的生物有效性。由于生物质炭具有较高的孔隙度和比表面积以及表面的芳香烃官能团，因此土壤添加生物炭后，提高土壤对农药的吸附作用，减低了植物可利用的农药量。

实施例 8 改性生物炭改土培肥、提质增效应用实例

根据在云南玉溪开展的田间定位试验研究，发现总体上在不施肥、常规施肥及减肥20%条件下，施用生物炭的处理产量、均价和产值均高于对照，但三种施肥条件下存在差异。具体为，在不施肥条件下施用生物炭400kg/亩产量、产值显著增加，均价、中上等烟比例也以施用生物炭的较好。在常规施肥条件下，施用生物炭600kg/亩产量、产值显著增加，均价、中上等烟比例与对照相比无差异。在减肥20%条件下，施用生物炭各梯度用量其产量与对照均无差异，生物炭用量400kg/亩以上时，均价、中上等烟比例、产值与对照相比略有增加，但差异不显著。

施用含等量N素的炭基缓释肥相比常规施肥处理，总体上产量均有所下降，差异不显著，但均价和中上等烟比例增加明显，在常规施肥和减肥条件下，施用含碳35%的炭基肥亩产值较对照显著增加，分别增加了7.6%和10.3%。

烤烟收获后土壤中的碱解氮较移栽前显著下降，不施肥、常规施肥和减肥条件下施用生物炭，碱解氮含量较对照无差异。

烤烟收获后土壤中的速效磷含量较移栽前有所下降，差异不显著，不施肥、常规施肥和减肥条件下施用生物炭，速效磷含量较对照无差异。

烤烟收获后土壤中的速效钾含量较移栽前有所下降，其中常规施肥条件下差异显著；不施肥、常规施肥和减肥条件下施用生物炭，速效钾含量有随生物炭用量增加而降低的趋势，但较其对照均无显著差异。

Claims

1.一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，该土壤活性调理剂包含：改性生物炭微粒、功能菌剂、防病制剂、植物生长激素、生根粉和粘结剂，其各成分按重量百分比为：改性生物炭微粒的含量为72～85%；功能菌剂的含量为1～2%；防病制剂的含量为3～8%，植物生长激素的含量为2～5%；生根粉的含量为4～8%，粘结剂为5%。

2.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述的改性生物炭微粒为烟梗、秸秆、花生壳、废弃食用菌基质及农林废弃生物质制备而成。

3.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述的功能菌是具有解磷解钾固氮功能的芽孢杆菌。

4.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述的防病制剂是乙磷铝、甲霜灵、乙蒜素中的一种或几种。

5.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述的植物生长激素是萘乙酸、吲哚丁酸、细胞分裂素或赤霉素中的一种或几种。

6.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述的生根粉是ABT1号至ABT10号中的一种或几种。

7.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述粘结剂为膨润土和/或粘土。

8.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活性调理剂，其特征在于，所述改性生物炭微粒按重量百分比优选为80%；功能菌剂按重量百分比优选为2%；防病制剂按重量百分比优选为5%；植物生长激素按重量百分比优选为3%；生根粉按重量百分比优选为5%；粘结剂按重量百分比优选为5%。

9.按照权利要求1所述的一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂，其特征在于，改性生物炭微粒的制备过程如下：使用亚高温缺氧干馏工艺制备生物炭，粉碎后过80～100目筛备用；将炭化过程中收集到的液态热解产物静置48小时后，取上部液体，在塔顶温度101～103℃，釜底温度104～118℃的条件下精馏30分钟后获得淡黄色透明液体，即精馏醋液；按照重量比1:5～10的比例将1份炭粉浸于5-10份醋液中改性，充分搅拌混匀后捞出并自然风干至含水量15～20%，即为改性生物炭。

10.一种改性生物炭基多功能防病型植烟土壤活化调理剂的施用方法，其特征在于，将其在烟株移栽前一次性均匀施入土壤，每3至5年施用一次，用量优选为20～40吨/公顷。