CN107686429A - 一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，把竹炭用于新用途，用于普通竹炭以及经过活化的竹炭，属于有机农业肥料领域，具体说是一种竹炭与有机肥料复配配方与制造技术。主要含有四类材料构成，竹炭、生物有机肥料、天然矿物质、辅助材料，这四类物质均属于天然物质，单独均可以用于有机农业生产，但独特的组合及其制造方法得到的发明产品，不仅可以吸附重金属改良土壤，还可以增加天然肥料，提高农业产品质量与产量的效果，同时达到有机农业及绿色农业生产使用投入品的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，用于普通竹炭以及经过活化的竹炭，属于有机农业肥料领域，具体说是一种竹炭与有机肥料复配配方与制造技术。
背景技术
化学农药与肥料的大量使用、城市污水和污泥的农用、石油化工产品的泄露、污染物就地排放以及大气污染物沉降等，造成了严重的土壤重金属污染问题。土壤中的污染物经过食物链进入人体，严重威胁人体健康。有机污染物的类型主要有石油烃类、酚类、有机农药类、多环芳烃类以及多氯联苯类等。生物质炭不仅是一种新型能源和新型碳汇，而且在改善土壤质量、改良酸性土壤、增加作物产量、去除水体和土壤中的污染物、修复重金属污染等方面有一定的成效，在农业和环境领域有巨大应用前景。
《自然》Nature分刊《自然·植物》，2016年初刊发了华盛顿州立大学学者JohnP.Reganold的研究，回顾和分析了40年来有机农业与常规农业的综合效益。研究团队在英国卫报上，对“我们可否通过有机农业喂饱100亿人口？”给出了积极的答案。这份研究对世界生态农业发展的瓶颈和趋势做了深入论述。对我国农业如何实现真正的可持续发展，也颇具参考意义。刊发在自然杂志的最新跟踪研究却证明：有机农业系统的产量虽然低于常规农业10-20％，但在经济效益、环境影响、社会效益等方面都超过常规农业，更在提供营养、适应气候变化、增进土壤健康、保护生物多样性、增加就业和创造新的经济模式等方面有着积极表现。研究人员John Reganold预测，在面对21世纪人口激增、气候变化和环境恶化等全球议题下，新有机农业是可持续农业发展的主力军。
植物炭是指由富含碳的生物质在厌氧或者绝氧的条件下通过裂解或者不完全燃烧，生成的一种含碳丰富的固体物质。常用于制造生物质炭的原料有：竹材加工剩余物、木材加工剩余物、秸秆等农业废弃物等。植物炭主要包括竹炭、木炭与草炭(或称秸秆炭)，将生物质原料转化为生物质炭，不仅实现了废弃资源的高附加值再利用，还大大地减少了可再生能源的利用。植物炭主要由单环和多环的芳香族化合物组成，具有较高的化学和生物学稳定性；主要由C、H、0、N等元素组成，同时含有大量P、S、K、Ca、Mg等植物所需的营养元素；一般呈碱性，据文献报道其pH为5-12；具有复杂的孔隙结构和很大的比表面积，吸附能力极强；表面含有丰富的-COOH-COH和-OH等含氧官能团，它们产生的表面负电荷使生物质炭具有较高的阳离子交换量(CEC)，生物质炭在很多方面与生产应用较为成熟的活性炭(AC)类似，但是其在原料来源、生产成本等方面有着更为明显的优势。
植物炭虽然具有上述优点，但还是难于具有市场化应用前景，主要表现在：1)使用价格比较贵；2)单独使用需要使用劳动力，性价比差；3)生物质炭只有结合肥料一起使用，才能提高性价比，以及节省劳动力，不仅发挥必需肥料效果、提高肥料利用率、减少环境污染、逐渐改良土壤等功效，而且可以根据不同土壤与作物，进行配方配制炭基肥，更适合市场需求。已经有报道“一种含植物炭的肥料及其制备方法(专利号：CN200810162766.4)”其特征在于含有以下组分：植物炭粉、大量元素、中量元素、微量元素、植物生长调节剂、表面活性剂、植醋液。上述肥料以竹、木、草炭为主要成份，除富含作物必需的氮、磷、钾三大营养元素外，还含有钙、镁、硫及铁、硼、钼、铜、钴等中微量元素。然而，这个肥料包含大量的人工合成化学物质，只能用于普通农业，不能用于有机农业，为了克服以上难题，本发明设计了全部原料来源都是天然物质，经过原料品种选择和配比以及生产加工技术，将解决以上有机农业肥料方面的技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种含竹炭的肥料，其肥力功效好，改良土壤、提高土壤有机质含量，减少土壤板结，使用过程中养份均匀释放，补充作物营养元素，改善土壤理化状况、增加地力作用，可以专门用于有机农业生产使用的肥料，也可以用于绿色农业和无公害农业生产使用的肥料。绿色环保无残留且加工方法简便，生产成本低的技术方案。本发明所述竹炭不仅包括竹子材料及其加工剩余物隔绝氧气热解后得到的黑色炭物(普通竹炭)，也包括普通竹炭经过活性炭加工工艺制造成的活性炭(活性竹炭)。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于含有四类材料构成，竹炭、生物有机肥料、天然矿物质、辅助材料。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于竹炭包括普通竹炭或经过活化的竹炭。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于生物有机肥料是指有机垃圾、秸秆、人、畜、禽粪便、饼粕、农副产品和食品加工产生的固体废弃物经微生物发酵、除臭和完全腐熟后制作而成的有机肥料。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于天然矿物质是指磷矿石粉、钾矿粉、硼镁矿粉、硫磺粉、石灰石粉。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于辅助材料是指天然胶(阿拉伯树胶、桃胶、印度树胶、刺梧桐胶)和天然表面活性剂(包括烷基多糖苷APG0810、APG0814、APG1214)。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于四类材料的质量比例为：竹炭5-90份、生物有机肥料5-90份、天然矿物质5-90份、辅助材料1-10份。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于四类材料的质量比例进一步优化为：竹炭10-45份、生物有机肥料10-45份、天然矿物质10-45份、辅助材料2-5份。
所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在粉碎机内投入竹炭、生物有机肥料、天然矿物质，将物料粉碎成50-200目的混合细粉；
2)把辅助材料用热水50-90℃溶解成粘稠物质，加入表面活性剂搅拌均匀；
3)用搅拌滚团造粒机，将辅助材料液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。本申请文件中份数均为质量的百分份数。
具体实施方式
现结合本发明的实施例和肥效试验，进一步说明本发明的效果。
实施例1
在粉碎机内投入普通竹炭50kg，粉碎到50目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料50kg，粉碎到50目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(磷矿石粉)50kg，粉碎到50目备用C。把辅助材料(阿拉伯树胶)5kg用10kg90℃热水溶解成粘稠物质，加入2kg烷基多糖苷APG0810搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例2
在粉碎机内投入普通竹炭100kg，粉碎到100目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料100kg，粉碎到100目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(钾矿粉)100kg，粉碎到100目备用C。把辅助材料(桃胶)10kg用20kg80℃热水溶解成粘稠物质，加入4kg烷基多糖苷APG0814搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例3
在粉碎机内投入活化竹炭150kg，粉碎到150目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料150kg，粉碎到150目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(硼镁矿粉)150kg，粉碎到150目备用C。把辅助材料(印度树胶)6kg用30kg 70℃热水溶解成粘稠物质，加入6kg烷基多糖苷APG1214搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例4
在粉碎机内投入活化竹炭200kg，粉碎到200目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料200kg，粉碎到200目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(硫磺粉)200kg，粉碎到200目备用C。把辅助材料(刺梧桐胶)10kg用40kg 60℃热水溶解成粘稠物质，加入10kg烷基多糖苷APG1214搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例5
在粉碎机内投入普通竹炭50kg+活化竹炭50kg，粉碎到50目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料50kg，粉碎到50目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(石灰石粉)50kg，粉碎到50目备用C。把辅助材料(阿拉伯树胶、桃胶、印度树胶、刺梧桐胶各1kg)4kg用20kg 50℃热水溶解成粘稠物质，加入3kg烷基多糖苷(APG0810、APG0814、APG1214各1kg)搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例6
在粉碎机内投入普通竹炭900kg，粉碎到50目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料50kg，粉碎到50目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(磷矿石粉)50kg，粉碎到50目备用C。把辅助材料(阿拉伯树胶)30kg用100kg90℃热水溶解成粘稠物质，加入30kg烷基多糖苷APG0810搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例7
在粉碎机内投入普通竹炭50kg，粉碎到100目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料900kg，粉碎到100目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(钾矿粉)50kg，粉碎到100目备用C。把辅助材料(桃胶)20kg用50kg80℃热水溶解成粘稠物质，加入20kg烷基多糖苷APG0814搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例8
在粉碎机内投入活化竹炭50kg，粉碎到150目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料50kg，粉碎到150目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(硼镁矿粉)900kg，粉碎到150目备用C。把辅助材料(印度树胶)10kg用30kg 70℃热水溶解成粘稠物质，加入10kg烷基多糖苷APG1214搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例9
在粉碎机内投入活化竹炭450kg，粉碎到200目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料100kg，粉碎到200目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(硫磺粉)300kg，粉碎到200目备用C。把辅助材料(刺梧桐胶)10kg用40kg 60℃热水溶解成粘稠物质，加入10kg烷基多糖苷APG1214搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
实施例10
在粉碎机内投入普通竹炭50kg+活化竹炭50kg，粉碎到50目备用A，在第二台粉碎机内投入生物有机肥料450kg，粉碎到50目备用B，在第三台粉碎机内投入天然矿物质(石灰石粉)100kg，粉碎到50目备用C。把辅助材料(阿拉伯树胶、桃胶、印度树胶、刺梧桐胶各1kg)20kg用60kg 50℃热水溶解成粘稠物质，加入20kg烷基多糖苷(APG0810、APG0814各10kg)搅拌均匀备用D，用搅拌滚团造粒机，把备用ABC搅拌均匀后，将备用D液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
以下通过试验说明上述肥料与吸收重金属的效果。
表1 实施例1-10对吸收重金属的效果
实施例1-10对吸收重金属汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、金属砷(As)等均有较好的吸附效果，其中实施例6效果最好。
表2 实施例1-10水稻、小麦、油菜、茶叶、葡萄的增产量(％)
实施例1-10对水稻、小麦、油菜、茶叶、葡萄等产量增加显著，全部大于5％以上，增长最高的达到水稻12％、小麦11％、油菜15％、茶叶18％、葡萄23％，实施例1-10中实施例6效果最好。
表3 实施例1-10对草莓、水晶李、枇杷的单果重增加量(％)
实施例1-10对草莓、水晶李、枇杷的单果重均有不同的显著增加，增加量最高草莓10.7％、水晶李12.1％、枇杷10.3％，实施例1-10中实施例6效果最好。
表4 实施例1-10对柑橘品质的试验结果
| 处理 | 可食率(％) | 果皮厚(cm) | 可溶性固形物(％) | 总糖(％) | 总酸(％) |
| 实施例1 | 78.66 | 0.21 | 12.1 | 12.44 | 0.89 |
| 实施例2 | 77.25 | 0.20 | 12.3 | 12.56 | 0.93 |
| 实施例3 | 76.36 | 0.22 | 12.4 | 12.57 | 0.87 |
| 实施例4 | 75.32 | 0.22 | 12.6 | 12.95 | 0.87 |
| 实施例5 | 76.25 | 0.22 | 12.2 | 12.77 | 0.86 |
| 实施例6 | 83.56 | 0.20 | 11.8 | 13.21 | 0.81 |
| 实施例7 | 80.42 | 0.21 | 11.9 | 13.00 | 0.85 |
| 实施例8 | 78.56 | 0.20 | 12.0 | 12.66 | 0.87 |
| 实施例9 | 79.00 | 0.21 | 12.3 | 12.11 | 0.92 |
| 实施例10 | 74.95 | 0.21 | 12.1 | 11.87 | 0.94 |
| CK | 73.35 | 0.20 | 13.8 | 11.42 | 1.08 |
实施例1-10对柑橘品质包括可食率、总糖均有显著提高，对可溶性固形物、总酸减少显著，但对果皮厚影响不够显著，明显提高柑橘品质，实施例1-10中实施例6效果最好。
Claims (8)
1.一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于含有四类材料构成，竹炭、生物有机肥料、天然矿物质、辅助材料。
2.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于竹炭包括普通竹炭或经过活化的竹炭。
3.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于生物有机肥料是指有机垃圾、秸秆、人、畜、禽粪便、饼粕、农副产品和食品加工产生的固体废弃物经微生物发酵、除臭和完全腐熟后制作而成的有机肥料。
4.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于天然矿物质是指磷矿石粉、钾矿粉、硼镁矿粉、硫磺粉、石灰石粉。
5.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于辅助材料是指天然胶(阿拉伯树胶、桃胶、印度树胶、刺梧桐胶)和天然表面活性剂(包括烷基多糖苷APG0810、APG0814、APG1214)。
6.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于四类材料的质量比例为：竹炭5-90份、生物有机肥料5-90份、天然矿物质5-90份、辅助材料1-10份。
7.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于四类材料的质量比例进一步优化为：竹炭10-45份、生物有机肥料10-45份、天然矿物质10-45份、辅助材料2-5份。
8.如权利1所述的一种含植物炭(竹炭)的有机农业专用肥料及其制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在粉碎机内投入竹炭、生物有机肥料、天然矿物质，将物料粉碎成50-200目的混合细粉；
2)把辅助材料用热水50-90℃溶解成粘稠物质，加入表面活性剂搅拌均匀；
3)用搅拌滚团造粒机，将辅助材料液体渗入混合细粉中并适当的搅拌，直到产生团粒后，再经脱水干燥，即成为最终产品。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108738455A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-06 | 安徽省农业科学院茶叶研究所 | 一种茶园土壤耕性改良方法 |
| CN109180375A (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-11 | 湖南工业大学 | 一种高吸附性能生物炭基有机肥及其制备方法和应用 |
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| CN111704507A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-25 | 东北农业大学 | 一种生物炭基有机肥的制备方法 |
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