CN107266181A - 一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤调理剂技术领域，具体涉及一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，土壤调理剂由土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按比例混合而成。制备方法包括：将蔬菜秸秆高温裂解得到蔬菜秸秆生物质炭；将土壤调理剂的原料和蔬菜秸秆生物质炭按比例混合后熔融、造粒、包膜、包装出货。本发明营养物质丰富，释放协调持久，肥料养分利用率高，可有效改善和培肥土壤，提高肥料利用率，促进作物生长，具有明显的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及土壤调理剂技术领域，具体涉及一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
目前，蔬菜秸秆利用程度低，大多数农民将其直接堆放在棚室周围晒干，然后收集燃烧处理，也有的直接丢弃在路边、河道，这不仅造成环境污染，还造成养分资源损失。蔬菜秸秆中的氮磷钾养分含量比小麦玉米秸秆高，采用高温裂解使其成为土壤调理剂原料生物质炭，既能解决蔬菜秸秆引起的污染问题，又使资源得到了充分利用。
生物质炭是生物质高温裂解的固体产物，具有很多特异的性质，如多孔、高度稳定性、高度芳香化、表面有大量的多种官能团，同时带有正负两种电荷，能够吸附分子和阴阳离子、极性和非极性物质。原材料、裂解温度、裂解时间等是影响生物质炭物理、化学特性的主要因素，一般来说，在一定范围内，随着裂解温度的升高、反应时间的延长，生物质炭的比表面积增大、芳香化结构增强，灰分含量及Ph升高，速效养分和钙镁含量随之升高。
目前尚未见利用蔬菜秸秆制作土壤调理剂的研究报道。因此研发一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂显得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂的制备方法，该制备方法将废弃的蔬菜秸秆制得生物质炭，再和土壤调理剂复配制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，大大降低了生产成本，减少了环境污染，可以带来良好的社会、经济效益和推广应用的价值；且该制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产率高，可大规模工业化生产。
本发明的另一目的在于提供一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，该蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂利用蔬菜秸秆生物质炭的物理性能，实现了对土壤调理剂的有效缓释，延长了土壤调理剂的作用时间，提高了土壤调理剂的利用率，为作物在生长期中长时间充足的营养供应，并且为作物营养强化提供了很好的技术支持。该蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂在玉米、大豆、水稻等多种作物及蔬菜、果树中施用，可以实现一次施肥后期不用追肥，有效提高土壤有效成分额水平，作物营养成分的含量和产量明显提升，肥效持久，增产增收。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明所述一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，由土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合而成，所述土壤调理剂原料包括如下重量份数的物料，畜禽粪便10-20、煤渣粉5-15、壳聚糖6-10、复合氨基酸液4-8、保水剂2-4、复合菌剂0.5-1.5；所述蔬菜秸秆生物质炭由蔬菜秸秆高温裂解而成。
所述土壤调理剂原料还包括如下重量份数的物料，磷酸酯1-5、柠檬酸1-5、氯化钾2-6、丙烯酸纳1-3、氧化镁2-4、硫酸铜1-3份、硫酸亚铁1-3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-0.5、腐殖酸钾0.5-1.5、高岭土8-12、麦饭石6-10、无烟煤4-8。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，该植物蛋白水解液中氨基酸的含量为10-20%；所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为10-30%，丙烯酸的重量百分比为30-70%，丙烯酰胺的重量百分比为20-40%；所述复合菌剂由如下组分构成：枯草芽孢杆菌1-3亿cfu/g、胶质芽胞杆0.5-1.5亿cfu/g、硅酸盐菌0.2-0.8亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g、刺孢吸水链霉菌0.2-0.8亿cfu/g。
如上述任意一项所述一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合得到混合物，利用高温裂解步骤得到的可燃性气体加热该混合物得到熔融的浆料，利用该浆料造粒，随后收集粒料；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
作为进一步改进，在步骤1），将蔬菜秸秆粉碎至粒径1-2mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.5-1.5:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为500-700℃，高温裂解的时间为60-120min；所述裂解催化剂由如下重量份数比的成分构成：催化剂载体20-60、主催化剂6-10、助催化剂12-30，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成，结晶性硅铝酸盐沸石分子筛70-85%、氧化铝粘合剂15-30%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为15-50、孔径为0.53-0.58nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积240-280m2/g、孔容为0.35-0.45ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂如下重量份数比的成分构成，MgO 5-15、CeO2 1-5、WO3 6-10；在步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量份数比为100:1-5；所用惰性气体为氮气，流量为100-500ml/min；升温速率为4-8℃/min；活化温度为300-500℃；活化处理保温时间为1-3h；酸洗所用的酸为稀盐酸；在步骤2）中，熔融的温度为125-128℃。
生物质炭的多孔性、巨大的比表面积、表面负电荷和电荷密度等特性使其能够吸附和固持肥料中的养分，实现其缓释效果，显著消减土壤氮流失量，提高土壤肥力，促进作物增产和维持土壤生态系统平衡的作用。
将生物质炭活化后得到活性炭，活性炭是具有高比表面积、高吸附特性的疏松多孔物质，其空隙结构比生物质炭发达，使得土壤通透性更好，有利于微生物有氧呼吸作用，促进有益微生物的生长，从而使土壤变得更肥沃，有利于植物的生长。将活性炭施于土壤中，可改善土壤的物理结构和化学组成，可调节肥料农药的施效，从而促进植物的发育。活性炭在土壤里能增加生物固定氮，并使有机氮较快转变为氨和硝酸盐，从而起肥料的作用。
本发明的土壤调理剂通过采用上述原料并严格控制各原料的重量配比，制得的土壤调理剂能够打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、降低土壤容重，促进土壤微生物活性、增强土壤肥水渗透力；具有改良土壤，治理荒漠，保水抗旱，增强农作物抗病能力，提高农作物产量；改善农林产品品质，恢复农林产品的天然风貌。能提供作物生长所需的氨基酸类营养物质，促进作物生长。
本发明通过采用高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂作为保水剂，不仅对蒸馏水有强吸收性，而且对含离子的水也有很强的吸收力。此外，该吸水树脂能反复放水吸水。
本发明的复合菌剂通过采用上述组分并严格控制各组分的含量，能改善土壤微生物区系组成，使作物根际的微生物活性增强，加速有机污染物的矿化，同时促进植物的生长，加速对降解产物的吸收和对污染土壤的生物修复。
本发明的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂利用蔬菜秸秆生物质炭的物理性能，实现了对土壤调理剂的有效缓释，延长了土壤调理剂的作用时间，提高了土壤调理剂的利用率，为作物在生长期中长时间充足的营养供应，并且为作物营养强化提供了很好的技术支持。
本发明的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂在玉米、小麦、大豆、水稻等多种粮食作物及蔬菜、果树中施用，可以实现一次施肥后期不用追肥，有效提高土壤有效成分的水平，作物籽粒营养成分的含量和产量明显提升，肥效持久，增产增收。
本发明的有益效果在于：本发明的制备方法将废弃的蔬菜秸秆制成生物质炭，再和土壤调理剂复配制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，大大降低了生产成本，减少了环境污染，可以带来良好的社会经济效益和推广应用的价值。本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。
本发明的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂通过加入生物质炭，生物质炭呈微碱性、多孔、疏松和富含各种不同结构的有机质组分的炭质混合物，具有良好的物理性质和养分调控作用，增加土壤中养分特别是氮肥的有效性，有效降低氧化亚氮的排放，同时可有效提高土壤中有机碳的储存量。
本发明产品土壤调理剂是由蔬菜秸秆生物质炭、农用保水剂、煤渣粉、壳聚糖、氨基酸液、复合菌剂等为主要原料，辅以生物活性成分及营养元素组成，有极其显著的“保水、增肥、透气”三大土壤调理性能。能够打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、降低土壤容重，促进土壤生物活性、增强土壤肥水渗透力，具有保水抗旱功能，可提高农作物产量，改善农产品品质，增强作物抗逆性。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
本发明所述一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，由土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合而成，所述土壤调理剂原料包括如下重量份数的物料，畜禽粪便10-20、煤渣粉5-15、壳聚糖6-10、复合氨基酸液4-8、保水剂2-4、复合菌剂0.5-1.5；所述蔬菜秸秆生物质炭由蔬菜秸秆高温裂解而成。
所述土壤调理剂原料还包括如下重量份数的物料，磷酸酯1-5、柠檬酸1-5、氯化钾2-6、丙烯酸纳1-3、氧化镁2-4、硫酸铜1-3份、硫酸亚铁1-3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-0.5、腐殖酸钾0.5-1.5、高岭土8-12、麦饭石6-10、无烟煤4-8。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，该植物蛋白水解液中氨基酸的含量为10-20%；所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为10-30%，丙烯酸的重量百分比为30-70%，丙烯酰胺的重量百分比为20-40%；所述复合菌剂由如下组分构成：枯草芽孢杆菌1-3亿cfu/g、胶质芽胞杆0.5-1.5亿cfu/g、硅酸盐菌0.2-0.8亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g、刺孢吸水链霉菌0.2-0.8亿cfu/g。
上述一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合得到混合物，利用高温裂解步骤得到的可燃性气体加热该混合物得到熔融的浆料，利用该浆料造粒，随后收集粒料；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
其中，在步骤1），将蔬菜秸秆粉碎至粒径1-2mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.5-1.5:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为500-700℃，高温裂解的时间为60-120min；所述裂解催化剂由如下重量份数比的成分构成：催化剂载体20-60、主催化剂6-10、助催化剂12-30，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成，结晶性硅铝酸盐沸石分子筛70-85%、氧化铝粘合剂15-30%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为15-50、孔径为0.53-0.58nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积240-280m2/g、孔容为0.35-0.45ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂如下重量份数比的成分构成，MgO 5-15、CeO2 1-5、WO3 6-10；在步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量份数比为100:1-5；所用惰性气体为氮气，流量为100-500ml/min；升温速率为4-8℃/min；活化温度为300-500℃；活化处理保温时间为1-3h；酸洗所用的酸为稀盐酸；在步骤2）中，熔融的温度为125-128℃。
实施例1
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂的原料和占土壤调理剂总原料重量16%的蔬菜秸秆生物质炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的热量由所述可燃性气体燃烧提供；
所述土壤调理剂包括如下重量份的原料：畜禽粪便10份、煤渣粉5份、壳聚糖6份、复合氨基酸液4份、保水剂1份、复合菌剂0.5份；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
所述步骤1）具体为：将蔬菜秸秆粉碎至粒径1mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.5:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为500℃，高温裂解的时间为60min。
所述裂解催化剂包括如下重量份的原料：催化剂载体20份、主催化剂6份和助催化剂12份，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：结晶性硅铝酸盐沸石分子筛70%、氧化铝粘合剂15%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为15、孔径为0.53nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积240m2/g、孔容为0.35ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂包括：MgO 5份、CeO2 1份、WO3 6份。
作为本实施例的进一步改进，所述步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:1；所用惰性气体为氮气，流量为100ml/min；升温速率为4-8℃/min；活化温度为300℃；活化处理保温时间为3h；酸洗所用的酸味稀盐酸。
在步骤2）中，熔融的温度为125℃；在步骤3）中，筛选后的粒径为1mm；在步骤4）中，包装净重≥25Kg，且≤50Kg。
本实施例所述土壤调理剂还包括如下重量份的原料：磷酸酯1份、柠檬酸1份、氯化钾2份、丙烯酸纳1份、氧化镁2份、硫酸铜1份、硫酸亚铁1份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1份、腐殖酸钾0.5份、双氰胺0.5份、高岭土8份、麦饭石6份、无烟煤4份。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，植物蛋白水解液含有植物蛋白水解后的18种氨基酸的任意比例的混合物，植物蛋白水解液种氨基酸的含量为10%。
所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为10%，丙烯酸的重量百分比为30%，丙烯酰胺的重量百分比为20%。
所述复合菌剂包括如下组分：枯草芽孢杆菌1亿cfu/g、胶质芽胞杆菌0.5亿cfu/g、硅酸盐菌0.2亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.5亿cfu/g和刺孢吸水链霉菌0.2亿cfu/g。
所述蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂根据上述的制备方法制得。
将本实施例制得的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂与常规土壤调理剂分别施用在玉米田进行试验，在肥料用量相等的条件下，蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂比常规土壤调理剂每亩增产玉米152公斤，增产19%,经营养成分检测中心进行检测，玉米中的营养成分含量提高2%左右。
实施例2
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂的原料和占土壤调理剂总原料重量17%的蔬菜秸秆生物质炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的热量由所述可燃性气体燃烧提供；
所述土壤调理剂包括如下重量份的原料：畜禽粪便12份、煤渣粉7份、壳聚糖7份、复合氨基酸液5份、保水剂1.5份、复合菌剂0.7份；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
所述步骤1）具体为：将蔬菜秸秆粉碎至粒径1.2mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.7:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为550℃，高温裂解的时间为75min。
所述裂解催化剂包括如下重量份的原料：催化剂载体30份、主催化剂7份和助催化剂17份，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：结晶性硅铝酸盐沸石分子筛73%、氧化铝粘合剂18%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为25、孔径为0.54nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积250m2/g、孔容为0.37ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂包括：MgO 7份、CeO2 2份、WO3 7份。
所述步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:2；所用惰性气体为氮气，流量为200ml/min；升温速率为5℃/min；活化温度为350℃；活化处理保温时间为2.5h；酸洗所用的酸味稀盐酸。
所述步骤2）中，熔融的温度为126℃；所述步骤3）中，筛选后的粒径为2mm；所述步骤4）中，包装净重≥25Kg，且≤50Kg。
所述土壤调理剂还包括如下重量份的原料：磷酸酯2份、柠檬酸2份、氯化钾3份、丙烯酸纳1.5份、氧化镁2.5份、硫酸铜1.5份、硫酸亚铁1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.2份、腐殖酸钾0.7份、双氰胺0.7份、高岭土9份、麦饭石7份、无烟煤5份。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，植物蛋白水解液含有植物蛋白水解后的18种氨基酸的任意比例的混合物，植物蛋白水解液种氨基酸的含量为12%。
所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为15%，丙烯酸的重量百分比为60%，丙烯酰胺的重量百分比为25%。
所述复合菌剂包括如下组分：枯草芽孢杆菌1.5亿cfu/g、胶质芽胞杆菌0.7亿cfu/g、硅酸盐菌0.4亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.7亿cfu/g和刺孢吸水链霉菌0.4亿cfu/g。
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂根据上述的制备方法制得。
将本实施例制得的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂与常规土壤调理剂分别施用在大豆田进行试验，在肥料用量相等的条件下，蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂比常规土壤调理剂每亩增产大豆52公斤，增产21%，经营养成分检测中心进行检测，大豆中的营养成分含量提高4%左右。
实施例3
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂的原料和占土壤调理剂总原料重量18%的蔬菜秸秆生物质炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的热量由所述可燃性气体燃烧提供；
所述土壤调理剂包括如下重量份的原料：畜禽粪便18份、煤渣粉10份、壳聚糖8份、复合氨基酸液6份、保水剂2份、复合菌剂1份；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
所述步骤1）具体为：将蔬菜秸秆粉碎至粒径1.5mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比1:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为600℃，高温裂解的时间为90min。
所述裂解催化剂包括如下重量份的原料：催化剂载体40份、主催化剂8份和助催化剂22份，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：结晶性硅铝酸盐沸石分子筛77%、氧化铝粘合剂22%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为35、孔径为0.55nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积260m2/g、孔容为0.4ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂包括：MgO 10份、CeO2 3份、WO3 8份。
所述步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:3；所用惰性气体为氮气，流量为300ml/min；升温速率为6℃/min；活化温度为400℃；活化处理保温时间为2h；酸洗所用的酸味稀盐酸。
所述步骤2）中，熔融的温度为126℃；所述步骤3）中，筛选后的粒径为3mm；所述步骤4）中，包装净重≥25Kg，且≤50Kg。
所述土壤调理剂还包括如下重量份的原料：磷酸酯3份、柠檬酸3份、氯化钾4份、丙烯酸纳2份、氧化镁3份、硫酸铜2份、硫酸亚铁2份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.3份、腐殖酸钾1份、双氰胺1份、高岭土10份、麦饭石8份、无烟煤6份。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，植物蛋白水解液含有植物蛋白水解后的18种氨基酸的任意比例的混合物，植物蛋白水解液种氨基酸的含量为12%。
所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为15%，丙烯酸的重量百分比为60%，丙烯酰胺的重量百分比为25%。
所述复合菌剂包括如下组分：枯草芽孢杆菌1.5亿cfu/g、胶质芽胞杆菌0.7亿cfu/g、硅酸盐菌0.4亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.7亿cfu/g和刺孢吸水链霉菌0.4亿cfu/g。
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂根据上述的制备方法制得。
将本实施例制得的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂与常规土壤调理剂分别施用在大豆田进行试验，在肥料用量相等的条件下，蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂比常规土壤调理剂每亩增产大豆52公斤，增产21%，经营养成分检测中心进行检测，大豆中的营养成分含量提高4%左右。
实施例4
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂的原料和占土壤调理剂总原料重量19%的蔬菜秸秆生物质炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的热量由所述可燃性气体燃烧提供；
所述土壤调理剂包括如下重量份的原料：畜禽粪便18份、煤渣粉13份、壳聚糖9份、复合氨基酸液7份、保水剂2.5份、复合菌剂1.3份；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
所述步骤1）具体为：将蔬菜秸秆粉碎至粒径1.8mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比1.3:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为650℃，高温裂解的时间为105min。
所述裂解催化剂包括如下重量份的原料：催化剂载体50份、主催化剂9份和助催化剂26份，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：结晶性硅铝酸盐沸石分子筛82%、氧化铝粘合剂26%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为35、孔径为0.55nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积270m2/g、孔容为0.43ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂包括：MgO 13份、CeO2 4份、WO3 9份。
所述步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:4；所用惰性气体为氮气，流量为400ml/min；升温速率为7℃/min；活化温度为450℃；活化处理保温时间为1.5h；酸洗所用的酸味稀盐酸。
所述步骤2）中，熔融的温度为127℃；所述步骤3）中，筛选后的粒径为4mm；所述步骤4）中，包装净重≥25Kg，且≤50Kg。
所述土壤调理剂还包括如下重量份的原料：磷酸酯4份、柠檬酸4份、氯化钾5份、丙烯酸纳2.5份、氧化镁3.5份、硫酸铜2.5份、硫酸亚铁2.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.4份、腐殖酸钾1.3份、双氰胺1.3份、高岭土11份、麦饭石9份、无烟煤7份。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，植物蛋白水解液含有植物蛋白水解后的18种氨基酸的任意比例的混合物，植物蛋白水解液种氨基酸的含量为18%。
所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为25%，丙烯酸的重量百分比为40%，丙烯酰胺的重量百分比为35%。
所述复合菌剂包括如下组分：枯草芽孢杆菌2.5亿cfu/g、胶质芽胞杆菌1.3亿cfu/g、硅酸盐菌0.6亿cfu/g、地衣芽孢杆菌1.3亿cfu/g和刺孢吸水链霉菌0.7亿cfu/g。
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂根据上述的制备方法制得。
将本实施例制得的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂与常规土壤调理剂分别施用在水稻田进行试验，在肥料用量相等的条件下，蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂比常规土壤调理剂每亩增产水稻152公斤，增产22%，经营养成分检测中心进行检测，水稻中的营养成分含量提高5%左右。
实施例5
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂及其制备方法，包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂的原料和占土壤调理剂总原料重量20%的蔬菜秸秆生物质炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的热量由所述可燃性气体燃烧提供；
所述土壤调理剂包括如下重量份的原料：畜禽粪便20份、煤渣粉15份、壳聚糖10份、复合氨基酸液8份、保水剂3份、复合菌剂1.5份；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
所述步骤1）具体为：将蔬菜秸秆粉碎至粒径2mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比1.5:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为700℃，高温裂解的时间为120min。
所述裂解催化剂包括如下重量份的原料：催化剂载体60份、主催化剂10份和助催化剂30份，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：结晶性硅铝酸盐沸石分子筛85%、氧化铝粘合剂30%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为50、孔径为0.58nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积280m2/g、孔容为0.45ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂包括：MgO 15份、CeO25份、WO3 10份。
所述步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:4；所用惰性气体为氮气，流量为500ml/min；升温速率为8℃/min；活化温度为500℃；活化处理保温时间为1h；酸洗所用的酸味稀盐酸。
所述步骤2）中，熔融的温度为128℃；所述步骤3）中，筛选后的粒径为4.75mm；所述步骤4）中，包装净重≥25Kg，且≤50Kg。
所述土壤调理剂还包括如下重量份的原料：磷酸酯5份、柠檬酸5份、氯化钾6份、丙烯酸纳3份、氧化镁4份、硫酸铜3份、硫酸亚铁3份、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.5份、腐殖酸钾1.5份、双氰胺1.5份、高岭土12份、麦饭石10份、无烟煤8份。
所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，植物蛋白水解液含有植物蛋白水解后的18种氨基酸的任意比例的混合物，植物蛋白水解液种氨基酸的含量为20%。
所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为30%，丙烯酸的重量百分比为30%，丙烯酰胺的重量百分比为40%。
所述复合菌剂包括如下组分：枯草芽孢杆菌3亿cfu/g、胶质芽胞杆菌1.5亿cfu/g、硅酸盐菌0.8亿cfu/g、地衣芽孢杆菌1.5亿cfu/g和刺孢吸水链霉菌0.8亿cfu/g。
一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂根据上述的制备方法制得。
将本实施例制得的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂与常规土壤调理剂分别施用在苹果田进行试验，在肥料用量相等的条件下，蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂比常规土壤调理剂每亩增产苹果360公斤，增产18%，经营养成分检测中心进行检测，苹果中的营养成分含量提高3%左右。
本发明的蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂可以实现一次施肥后期不用追肥，有效提高土壤有效成分的水平，作物籽粒营养成分的含量及产量明显提升，肥效持久，增产增收。
上述实施例为本发明较佳的实施方案，除此之外，本发明还可以其他方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，其特征在于由土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合而成，所述土壤调理剂原料包括如下重量份数的物料，畜禽粪便10-20、煤渣粉5-15、壳聚糖6-10、复合氨基酸液4-8、保水剂2-4、复合菌剂0.5-1.5；所述蔬菜秸秆生物质炭由蔬菜秸秆高温裂解而成。
2.根据权利要求1所述的一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，其特征在于：所述土壤调理剂原料还包括如下重量份数的物料，磷酸酯1-5、柠檬酸1-5、氯化钾2-6、丙烯酸纳1-3、氧化镁2-4、硫酸铜1-3份、硫酸亚铁1-3、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠0.1-0.5、腐殖酸钾0.5-1.5、高岭土8-12、麦饭石6-10、无烟煤4-8。
3.根据权利要求1或2所述的一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂，其特征在于：所述复合氨基酸液为植物蛋白水解液，该植物蛋白水解液中氨基酸的含量为10-20%；所述保水剂是由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水树脂，其中，高支链淀粉的重量百分比为10-30%，丙烯酸的重量百分比为30-70%，丙烯酰胺的重量百分比为20-40%；所述复合菌剂由如下组分构成：枯草芽孢杆菌1-3亿cfu/g、胶质芽胞杆0.5-1.5亿cfu/g、硅酸盐菌0.2-0.8亿cfu/g、地衣芽孢杆菌0.5-1.5亿cfu/g、刺孢吸水链霉菌0.2-0.8亿cfu/g。
4.根据权利要求1-3任意一项所述一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将蔬菜秸秆高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；
2）将土壤调理剂原料与蔬菜秸秆生物质炭按照5:1——6:1的重量份数比混合得到混合物，利用高温裂解步骤得到的可燃性气体加热该混合物得到熔融的浆料，利用该浆料造粒，随后收集粒料；
3）将收集的粒料负压冷却，进行筛选；
4）将筛选后的粒料进行包膜，包装出货，制得蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂。
5.根据权利要求4所述的一种蔬菜秸秆生物质炭基土壤调理剂的制备方法，其特征在于：在步骤1），将蔬菜秸秆粉碎至粒径1-2mm，将粉碎后的蔬菜秸秆干燥至含水率低于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.5-1.5:100放入高温热解炉内进行高温裂解，得到蔬菜秸秆生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为500-700℃，高温裂解的时间为60-120min；所述裂解催化剂由如下重量份数比的成分构成：催化剂载体20-60、主催化剂6-10、助催化剂12-30，其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成，结晶性硅铝酸盐沸石分子筛70-85%、氧化铝粘合剂15-30%；所述结晶性硅铝酸盐沸石分子筛BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为15-50、孔径为0.53-0.58nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶容的、BET法比表面积240-280m2/g、孔容为0.35-0.45ml/g的小孔氧化铝；所述主催化剂为NiO；所述助催化剂如下重量份数比的成分构成，MgO 5-15、CeO2 1-5、WO3 6-10；在步骤1）和步骤2）之间还包括步骤1A）：将蔬菜秸秆生物质炭和活化剂混合，在惰性气体中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量份数比为100:1-5；所用惰性气体为氮气，流量为100-500ml/min；升温速率为4-8℃/min；活化温度为300-500℃；活化处理保温时间为1-3h；酸洗所用的酸为稀盐酸；在步骤2）中，熔融的温度为125-128℃。
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