CN107793264A - 一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 - Google Patents
一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107793264A CN107793264A CN201711005524.XA CN201711005524A CN107793264A CN 107793264 A CN107793264 A CN 107793264A CN 201711005524 A CN201711005524 A CN 201711005524A CN 107793264 A CN107793264 A CN 107793264A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fertilizer
- water
- nano carbon
- fine particle
- particle size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 186
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 114
- 206010016807 Fluid retention Diseases 0.000 title claims abstract description 82
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 119
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 100
- 239000003864 humus Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims abstract description 59
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000003077 lignite Substances 0.000 claims abstract description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 40
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 17
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 claims description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 claims description 5
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WZLMXYBCAZZIRQ-UHFFFAOYSA-N [N].[P].[K] Chemical compound [N].[P].[K] WZLMXYBCAZZIRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 claims description 5
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 23
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 20
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 abstract description 20
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 abstract description 8
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 abstract 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract 1
- 241000219198 Brassica Species 0.000 description 40
- 235000003351 Brassica cretica Nutrition 0.000 description 40
- 235000003343 Brassica rupestris Nutrition 0.000 description 40
- QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N bis(2-chloroethyl) sulfide Chemical compound ClCCSCCCl QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 40
- 235000010460 mustard Nutrition 0.000 description 40
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 29
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 16
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 15
- 235000020971 citrus fruits Nutrition 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 15
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 15
- 241000207199 Citrus Species 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 6
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 6
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 5
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 5
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 4
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 4
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 241001672694 Citrus reticulata Species 0.000 description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 3
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 241000894007 species Species 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 241001453380 Burkholderia Species 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000947836 Pseudomonadaceae Species 0.000 description 2
- 241001453327 Xanthomonadaceae Species 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 235000015816 nutrient absorption Nutrition 0.000 description 2
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000002420 orchard Substances 0.000 description 2
- 239000003895 organic fertilizer Substances 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- 240000002319 Citrus sinensis Species 0.000 description 1
- 235000005976 Citrus sinensis Nutrition 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 206010021703 Indifference Diseases 0.000 description 1
- 241001212101 Nitrosomonadaceae Species 0.000 description 1
- 241000605122 Nitrosomonas Species 0.000 description 1
- 241000566145 Otus Species 0.000 description 1
- 241000736131 Sphingomonas Species 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000235017 Zygosaccharomyces Species 0.000 description 1
- KIPLYOUQVMMOHB-MXWBXKMOSA-L [Ca++].CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O.CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O Chemical compound [Ca++].CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O.CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O KIPLYOUQVMMOHB-MXWBXKMOSA-L 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000007621 cluster analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 210000002837 heart atrium Anatomy 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000018612 quorum sensing Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000021749 root development Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 150000003408 sphingolipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 1
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 1
- 229940063650 terramycin Drugs 0.000 description 1
- 239000001038 titanium pigment Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000005068 transpiration Effects 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
- C05D1/00—Fertilisers containing potassium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
- C05G3/80—Soil conditioners
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Fertilizers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用，该复合肥包含活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质；复合肥中各组分的含量为：细小粒径高分子保水材料1%‑5%、活性纳米碳0.1%‑0.5%、细小粒径褐煤活化腐殖质3%‑6%。本发明的复合肥，通过添加剂材料各自特性互补，直接增效肥料并间接改良土壤特性，控制复合肥中氮肥和磷肥转化和释放速率，提高氮磷肥的作物利用效率；同时，具有改善土壤团粒结构与水分保持、促进植物的水肥吸收、促进作物生长和产量、降低重金属等污染物的生物有效性等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米碳复合保水肥，尤其是一种活化纳米碳、煤基活化腐殖 质和高分子保水材料与氮磷钾复合肥配制方法。
背景技术
为实现水肥高效耦合，提高农作物生产效益，实现从源头上控制氮素污染， 保障环境安全，必须提高水分利用效率，增强肥料利用效率，减少氮肥施用。
研发合适的外源添加物以改善土壤环境，增强土壤对水肥的吸持能力，进而 提高水肥利用率是农业保水保肥的重要手段。当前，国内已有学者研制开发出了 高分子保水材料、氮肥增效剂等产品，将高分子材料与复合肥、尿素、沸石等材 料以包裹、混合等方式加工，为农业抗旱保墒提供了新的技术手段。但这些材料 在应用过程中仍存在成本较高、生产、配制工艺复杂、增强剂本身无法改善土壤 营养环境等问题。为此，提出一种材料易得、制备简单、具有改善土壤理化及生 物营养环境特点的绿色生态型肥料增效剂具有重要意义。
发明内容
为促进土壤保持水肥，提高作物的水肥利用效率，本发明以特定材料的物 化特性和吸附效能为基础，基于高分子保水材料与纳米碳、腐殖质协同耦合作用， 提出了一种纳米碳复合保水肥。并通过反复试验，提出能最大限度发挥不同材料 间改良土壤和提高肥效的协同效应且获得最佳控氮释磷和改土保水效果的配制 方案；在此基础上，提出该种复合肥料的配施方法。本发明的目的是通过以下技 术方案实现的：
一种纳米碳复合保水肥，包含活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小 粒径煤基活化腐殖质；复合肥中各组分的含量为：细小粒径高分子保水材料 1％-5％、活性纳米碳0.1％-0.5％、细小粒径褐煤活化腐殖质3％-6％；所述活性纳 米碳为经过电活化处理的粒度为180-220目的纳米碳；所述细小粒径高分子保水 材料为粒度80-100目、具备300倍吸水倍数的聚丙烯酸盐；所述细小粒径煤基 活化腐殖质为粒径小于100目、黄腐酸含量为12％-15％的活化褐煤。
进一步的，所述复合肥为氮磷钾复合肥，所述氮磷钾复合肥中的总纯养分的 质量占复合肥总质量的40％以上，所述总纯养分为氮+K2O+P2O5的总质量。
进一步的，活性纳米碳的制备方法包括以下步骤：
1)将石墨制成的电极放入电解质溶液中，并通上直流脉冲电流；
2)碳原子从石墨制电极上获得能量脱离固体碳电极，以纳米碳颗粒的形式在 电解质中吸附负离子形成纳米碳溶胶；
3)加热蒸发纳米碳溶胶，除去其中的水和挥发性物质得到活性纳米碳材料。
进一步的，细小粒径煤基活化腐殖质的制备方法包括以下步骤：
1)选取腐殖酸含量在40％以上的褐煤，加入占褐煤质量6％的KOH固体， 混合均匀，研磨30min，研磨后样品经过粉碎机器粉碎并筛分100目以下的细小 颗粒；
2)将筛分后的细小颗粒在NaOH与Na2CO3混合溶液中浸泡30min得混合 物，NaOH与Na2CO3的质量比为1:1，NaOH浓度1.2mol/L；
3)向混合物中添加稀H2SO4溶液，调节pH值至7-8，得到含有可溶腐殖 质和不可溶腐殖酸的腐殖酸混合物，且其中黄腐酸含量由7％-9％提高为 12％-15％；
4)通过烘干使得腐殖质混合物水分含量在5％以下，装袋待用。
所述的纳米碳复合保水肥的制备方法，包括配制步骤：
1)根据应用环境筛选所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤 基活化腐殖质；
2)将所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质烘干，使其含水率<5％，并按比例搅拌混匀；
3)将活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质混合物 运送到生产车间，按上述3种材料与氮磷钾肥的配比，通过混料—破碎—成型造 粒—烘干—冷却—成品工艺进行造粒得到纳米碳复合保水肥。
所述的纳米碳复合保水肥的应用，其特征在于：该复合肥应施加于土壤中， 其中各成分在土壤中的添加量为：细小粒径高分子保水材料0.02-0.06g/kg土壤、 活性纳米碳0.002-0.006g/kg土壤、细小粒径褐煤活化腐殖质0.05-0.15g/kg土壤。
进一步的，该复合肥应施加于土壤中，其中各成分在土壤中的添加量为：细 小粒径高分子保水材料0.06g/kg土壤、活性纳米碳0.004g/kg土壤、细小粒径褐 煤活化腐殖质0.15g/kg土壤。
本发明的有益效果：
1)高分子保水材料由于具有羧基、羟基等亲水性基团而易与水分子形成氢 键，从而产生分子扩张膨胀，快速吸收水分。吸水过程中，肥料分子也被“捕捉” 进入高分子网状交联结构空间。当环境水肥含量低时，高分子网状交联结构中的 水肥分子被缓慢释放，从而达到对水肥的长效保持效果；高分子保水材料的粒径 与吸水倍数对肥料控氮释磷等肥料增效和土壤保水等土壤改良效果差异较大，经 过系列实验证明所选粒径为80-100目、吸水倍数为300倍时效果最佳；活化的 纳米碳能够调节植物基因表达，刺激种子萌发和根系生长，同时纳米碳能够调节 植物体内多种酶的活性，改善植物光合性能，提高作物产量，对植物的生长发育 和新陈代谢有明显的促进作用；腐殖质中含有活性很强的腐殖酸，也含有相对稳 定的黑腐酸和棕腐酸，以上复合物各自发挥特性，尤其是腐殖酸含有羧基、羟基、羰基等多种活性功能基团，具有水溶性，从而易于结合其他营养成分并缓释；同 时，腐殖质中腐殖酸还具有刺激植物生长发育、降低土面蒸发和植物蒸腾、改善 土壤微生物环境等多重作用。当此三种材料配合混施时，能更好地发挥各材料间 的协同耦合作用，实现对土壤水肥的理化吸收、缓释。
2)本发明中涉及的三种主要提高肥料增效的添加材料，具有改善土壤团粒 结构、刺激作物根部发育、改善土壤微生物及营养环境、促进水肥吸收，并可反 复利用等特点，在实现作物增产、农民增收的同时，对环境无危害，不会造成二 次污染。
3)由于能够吸附、缓释水肥分子，该肥料能够提高水肥的利用效率，从而 实现农业节水、保水，并通过减少氮肥的施用和流失，在农业面源污染和地下水 氮素污染的源头防治方面发挥效能。
附图说明
图1为实施例2中不同处理淋溶液体积变化；
图2为实施例2中不同处理氮素淋出量的变化；
图3为实施例2中不同处理磷素淋出量的变化；
图4为实施例2中添加与未添加环境材料土壤的扫描电镜图(a未添加三种材料；b添加三种材料(A3B3C2-1)c添加三种材料(A3B3C2-2))；
图5为实施例4中施用纳米碳复合保水肥对氮肥利用率的影响；
图6为实施例4中施用纳米碳保水肥榨菜收获期期土壤水分含量。
具体实施方式
实施例1
一种纳米碳复合保水肥，包含活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小 粒径煤基活化腐殖质；复合肥中各组分的含量为：细小粒径高分子保水材料 1％-5％、活性纳米碳0.1％-0.5％、细小粒径褐煤活化腐殖质3％-6％；所述活性纳 米碳为经过电活化处理的粒度为180-220目的纳米碳，优选200目；所述细小粒 径高分子保水材料为粒度80-100目、具备300倍吸水倍数的聚丙烯酸盐；所述 细小粒径煤基活化腐殖质为粒径小于100目、黄腐酸含量为12％-15％的经活化 处理的褐煤。所述复合肥为氮磷钾复合肥，所述氮磷钾复合肥中的总纯养分的质 量占复合肥总质量的40％以上，可根据实际农作物的类型不同进行调整，所述总 纯养分为氮+K2O+P2O5的总质量。
活性纳米碳的制备方法包括以下步骤：
1)将石墨制成的电极放入电解质溶液中，并通上直流脉冲电流；
2)碳原子从电极上获得能量脱离固体碳电极，以纳米碳颗粒的形式在电解 质中吸附负离子形成纳米碳溶胶；
3)加热蒸发纳米碳溶胶，除去其中的水和挥发性物质得到活性纳米碳材料。
细小粒径煤基活化腐殖质的制备方法包括以下步骤：
1)选取腐殖酸含量在40％以上的褐煤(西北地区褐煤)，加入占褐煤质量6％的KOH固体，混合均匀，研磨30min，研磨后样品经过粉碎机器粉碎并筛分 100目以下的细小颗粒；
2)将筛分后的细小颗粒在NaOH与Na2CO3混合溶液中浸泡30min得混合 物，NaOH与Na2CO3的质量比为1:1，NaOH浓度1.2mol/L；
3)向混合物中添加稀H2SO4溶液，调节pH值至7-8，得到含有可溶腐殖 质和不可溶腐殖酸的腐殖酸混合物，且其中黄腐酸含量由7％-9％提高为 12％-15％；
4)通过烘干使得腐殖质混合物水分含量在5％以下，装袋待用。
纳米碳复合保水肥总体的制备方法，包括配制步骤：
1)根据应用环境筛选所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒 径煤基活化腐殖质；
2)将所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖 质烘干，使其含水率<5％，并按比例搅拌混匀；
3)将活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质混 合物运送到生产车间，按上述3种材料与氮磷钾肥的配比，通过混料—破碎—成 型造粒—烘干—冷却—成品工艺进行造粒得到纳米碳复合保水肥。
保水复合肥按照50kg/袋进行袋装贮存，运送农业用户应用。
实施例2
活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料和细小粒径煤基活化腐殖质对土壤水肥保持增效的优化组合研究
试验目的：
本试验基于活性纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料的协同 作用，为了减小农业面源污染和改善农田的水土环境，采用正交试验设计，探索 三种环境材料对土壤水肥保持增效的优化组合，以期为新型肥料的研发和三种材 料的应用研究提供科学依据。
试验设计：
根据正交表的正交性，正交实验的实验点均衡分布，具有很强的代表性，具 备“均匀分散、齐整可比”的特点，能够比较全面反映选优区内的基本情况。本研 究通过三因素三水平正交实验，采用土柱淋溶模拟方法，确定活性纳米碳、高分 子保水材料和煤基活化腐殖质(以下简称纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐 殖质)三种材料对水分保持和氮磷肥同步增效的最优组合。实验三因素为高分子 保水材料(A)、煤基活化腐殖质(B)和纳米碳(C)，在以往研究基础上，确定 A的用量水平0.02、0.04和0.06g/kg土壤；B用量的三个水平均为0.05、0.10 和0.15g/kg土壤；C用量为0.002、0.004和0.006g/kg土壤添加，共9个处理实验，3个重复(表1.1)。
表1.1土柱淋溶试验设计
试验结果：
(1)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料组合对土壤水分保持 的影响
淋溶液体积即土壤水分流失量，不同处理4次淋溶液过程分析见图1，试 验组淋溶液总体积相比CK组均有所减少，组7淋出量最小，减少5.7％，表明 纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料混施对土壤水分保持效果明 显。
正交结果极差分析(表1.2)可确定三种材料对土壤水分保持的最佳组合。水 分保持极差表现为RA>RC>RB，即高分子保水材料>纳米碳>煤基活化腐殖质，且 高分子保水材料、纳米碳对水分保持的影响相近，但煤基活化腐殖质保水效果与 其相比差距较大；最佳组合为A3B2C2，即纳米碳、高分子保水材料和煤基活化 腐殖质三种材料对水分保持效果最好的添加量分别为0.06、0.10和0.004g/kg。
表1.2淋溶液总体积正交分析
(2)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质组合对土壤氮素保持的影响
不同处理氮素淋出量过程分析见图2，与CK组氮素累积淋失总量相比，添 加了纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料的九组正交实验组淋溶 后的氮素淋失量都有所减小，可见添加三种材料有助于减少氮素的流失。
不同处理4次淋溶过程中氮素累积淋出量正交分析见表1.3，氮增效极差表 现为RB>RA>RC,即煤基活化腐殖质>高分子保水材料>纳米碳；最优组合为 A1B3C2，即纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质对氮增效效果最好的添加 量分别为0.02、0.15和0.004g/kg。
表1.3不同处理氮素累积淋出量的正交分析
(3)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料组合对土壤磷素活化 的影响
磷肥施入土壤中易被固定，只有将磷素存在形式转化为可溶性磷，才有可能 被植物利用。不同处理磷素淋出量过程分析见图3，9组添加环境材料的实验处 理的磷素淋出量均比CK组高，可见环境材料在一定程度上可促进磷素活化。
不同处理4次淋溶过程中磷素累积淋出量正交分析见表1.4，磷活化极差表 现为RC>RA>RB，即纳米碳>高分子保水材料>煤基活化腐殖质，且纳米碳影响要 远高于高分子保水材料和腐殖质；最优组合为A3B2C2，即纳米碳、高分子保水 材料和煤基活化腐殖质对磷活化效果最佳组合里添加量分别为0.06、0.10和 0.004g/kg。
表1.4不同处理磷素累积淋出总量的正交分析
(4)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质对氮磷同步增效的优化组合分 析
对水分保持、氮增效和磷活化效果最好的组合为A3B3C2，即高分子保水材 料、煤基活化腐殖质和纳米碳的添加量分别为0.06、0.15和0.004g/kg，相比CK 水分淋出量减少5.5％，氮素淋出量减少17.1％，磷素淋出量增多63.5％。
表1.5不同处理淋溶液体积、氮素淋出总量和磷素淋出总量方差分析
注：不同处理淋溶液体积和磷素淋出总量分析在显著性水平为0.05时进行；不同处理 氮素淋出总量分析在显著性水平为0.10时进行。
(5)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质组合对土柱淋溶液pH值的影 响
土壤pH直接影响材料对土壤重金属离子的固化效果和氮肥利用效率。三种 材料混施后，土壤pH值总体变化不大，几乎都在8.00-8.40之间，最大与最小值 之间差别不到0.5，但CK组的pH明显小于试验组。
表1.6不同环境材料组合各次淋溶液pH影响的正交分析
(6)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质组合对土柱淋溶液电导率值的 影响
土壤电导率反映土壤总盐含量，在一定程度上反映了土壤的供肥能力，对于 评价材料对土壤质量的影响具有重要的意义。实验组的电导值几乎都高于对照 组，说明环境材料能增加土壤中电解质含量。
表1.7环境材料组合各次淋溶液EC值的正交分析
(7)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质组合对土壤结构表征效应
取正交实验中对氮素与磷素保持较好的处理组(A3B3C2)和未添加任何材料 的处理组(CK)，对其淋溶后的土壤分别进行SEM电镜扫描，对土壤结构进行 表征。土壤团粒结构反映了土壤通透性及水肥保持能力。粒径在0.25-5.00mm范 围团聚体含量越高，土壤持水保肥能力越强。图4表明，CK组淋溶土壤比较紧 实，土壤颗粒较小，分布密集，孔隙较小。而添加了环境材料的淋溶土壤颗粒较 大，形成土壤团聚体，且颗粒间孔隙较大。可见，添加纳米碳、高分子保水材料 和煤基活化腐殖质可改善土壤的物理结构，促进土壤大颗粒形成，孔隙度增加， 较好的改善土壤的通气性和透水性。
总结：
(1)通过土柱淋溶模拟实验证明，纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐 殖质三种材料复合对土壤水肥增效效果明显，在土壤氮、磷肥施用量为1000和 750mg/kg情况下，组合A3B3C2(高分子保水材料、煤基活化腐殖质和纳米碳添 加量分别为0.06、0.15和0.004g/kg)为土壤保水和控氮释磷的最佳组合，水分 淋出量可减少5.5％，氮素淋出量减少17.1％，磷素淋出量增加63.5％，有效提高 了氮磷肥的利用效率，在实践中可根据实际目标和环境情况进行选择。
(2)在整个土柱淋溶过程中，纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质 三种材料不同程度改变土壤的酸碱度和电导率。其中，纳米碳添加能明显提高土 壤pH和EC值，影响也最明显；高分子保水材料添加与腐殖质对pH值影响效 果相当，对土壤淋溶液的pH和EC值影响较小且相对稳定。
(3)纳米碳、高分子保水材料和煤基活化腐殖质三种材料可改善土壤理化 性质，增加土壤孔隙度，改善土壤团粒结构，水稳性团聚体增加，进而提高氮磷 肥的利用效率，减少农业面源污染。
实施例3
纳米碳复合保水肥的大田柑橘应用试验
试验目的：
通过小区试验，以塔罗科血橙树为试验作物，分析实施例1中纳米碳复合保 水肥在不同施肥水平下对柑橘树产量、土壤理化性质等指标的影响，为纳米碳复 合保水肥在农业应用中最佳化肥施用量提供参考依据。
试验地点概况：
长江三峡库区的重庆市万州区龙沙镇龙安村的阔丰实业柑橘园。实验地所在 地区属亚热带季风湿润带，四季分明、日照充足、，雨量充沛、无霜期长。年均 气温17.7℃，一月平均气温6.7℃，七月气温28.5℃，年降雨量1243mm，年均 日照时数924h，主要土壤类型为山地黄壤，pH值5.5-7.0。
试验方法与处理：
为研究纳米碳复合保水肥及其量减量施用对土壤理化性质、柑橘树产量等的 影响，结合当地施肥习惯和施肥强度，在柑橘林样地中设置6个施纳米碳复合保 水肥施肥量梯度。施肥时间为2016年3月25日，土壤取样时间为2016年7月 21日，柑橘果实取样时间为2017年1月19日。试验以当地常规复合肥为对照 (KC1，用量为150kg/亩)，以单位面积纯养分量相同的纳米碳复合保水肥为基 础(KC2，用量为150kg/亩),设置纳米碳复合保水肥减量10％、20％、30％和 40％处理，分别为KC3、KC4、KC5和KC6。此外开展肥料减量试验示范，以 当地复合肥(NPK>45％)为对照，以等量养分的纳米碳腐植酸保水肥为基础，开展 施肥量100％(亩用肥150公斤)到减量10％、20％、30％和40％肥料实验。各 处理均设3个重复，小区面积16m×7m，种植柑橘10株，柑橘株距3m×4m， 之间有排水沟隔离。分别在施用春肥、夏肥、收获前取样。
柑橘样品的取样方法为在分别在小区内随机取三棵柑橘果树，每个果树上取 大小一致、无机械损伤及病虫害的健康果实，自封袋分别编号果实后4℃保鲜箱 保存，运回实验室，测定柑橘整株重、固形物。实验处理小区的土壤取样方法采 用随机选取，在距离柑橘树根外围30cm处三角形三点，用产样铲开挖直径约 5-8cm圆形小洞，取得土壤表层(0-10cm)土样，三点合一混合均匀为一个土 壤(约50g)，每处理取3个小区样品，自封袋装后分别编号并置于4℃保鲜箱 保存，运回实验室后取出冻干，过150目筛后提取土壤基因组DNA。
试验结果：
(1)纳米碳复合保水肥对柑橘产量的影响
表2.1肥料减量示范试验柑橘产量
由表2.1可以看出，等养分施肥条件下，施加纳米碳复合保水肥小区柑橘树 单株产量明显高于常规肥料小区；随着施肥量的减少，两种肥料施肥小区单株产 量都呈下降趋势；标准施肥减量30％施加时，纳米碳复合保水肥施肥小区柑橘单 株产量增产率最高，达到17.57％。
(2)纳米碳复合保水肥对土壤理化性质的影响
表2.2各处理土样pH值
表2.3各处理土样有机质
由表2.2可以看出，第二次土样比第一次土样pH降低，第三次较之第二次 pH升高，第一次、第三次土样pH均在柑橘园土样pH适宜及最适范围，第二次 KC3、KC5、KC6在适宜范围内，其余在不适宜范围内。第一次取样在三月份， 第三次取样在一月份，属于春冬季节，降雨量少，pH区别不大。第二次取样在 七月份，属于夏季雨季，降雨量多，南方多酸雨，故pH略下降。每次土样pH 跟各处理无明显关系，说明纳米碳复合保水肥对土壤pH没有影响。
由表2.3可以看出，三次土样各处理有机质含量变化不大，每次土样有机质 先增大后减小，第一次取样在施肥之前，说明土样背景值存在差别，对比第二次、 第三次土样，发现有机质与各处理无明显关系，说明纳米碳复合保水肥对土壤有 机质没有影响。
(3)纳米碳复合保水肥对土壤微生物的影响
表2.4不同施肥处理的土壤处理的微生物丰富度和多样性指数
如表2.4所示，观测到种类数(Observed species)、香农指数(Shannon index)、Chao1指数可用来表征土壤细菌群落的多样性。从表2.4看出，观察到的种类数 最多的是KC2，最少的为KC4，说明纳米碳复合保水肥较常规肥料可增加土壤 种群多样性，但随着纳米碳复合保水肥减量，土壤微生物群落呈现先减少后增加 的趋势，当在减量40％时，微生物群落较纳米碳复合保水肥全量处理KC1肥增 加了约11％，仅比CK2减少3％；KC6的Shannon指数较KC1增加了4％，KC6 的Shannon指数仅比KC2少了2％，基本持平；同时，发现KC6的Chao1指数 最高，达到3543，比KC1增加11％，并略高于KC2添加水平；CK6的 PD_whole_tree比常规施肥CK1处理增加11％，与CK2基本持平。可以看出， 纳米碳复合保水肥全量及其减量40％处理的OTUs最多，Shannon、Chao1、 PD_whole_tree指数也显示出较高优势。表明减量施用纳米碳复合保水肥可有效 提高土壤微生物多样性。
总结：施加纳米碳复合保水肥可以显著提高柑橘产量，较之等养分的常规肥 料，纳米碳复合保水肥70％标准施加量处理中柑橘增产量到达最大值17.57％。 通过HiSeq测序方法全面分析了常规施肥和纳米碳复合保水肥施肥在不同施肥 减量处理的柑橘土壤细菌群落多样性，结果显示6个样本共获得184,854条序 列，细菌a多样性指数总体是减量施肥后增加；KC5黄色单胞菌科 (Xanthomonadaceae)丰度最高；与KC1相比，KC3，KC4，KC6中的黄色单 胞菌科(Xanthomonadaceae)均明显降低，KC6处理后亚硝化单胞菌科(Nitrosomonadaceae)、假单胞菌科(Pseudomonadaceae)较KC1有所提高；不 同减量处理的鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)基本低于KC1，但伯克氏菌属 (Burkholderia)、假单胞菌属(Pseudomonas)基本高于KC1，对各个处理之间 的细菌群落相似性聚类分析发现，各处理之间相似性较小，即不同施肥处理对细 菌群落结构多样性影响不同。以上结果表明，纳米碳复合保水肥减量化施肥处理 改变了土壤细菌群落结构的多样性，同时以一定比例施用纳米碳复合保水肥复合 肥后柑橘的产量相应增加。
实施例4
纳米碳复合保水肥的大田榨菜应用试验
试验目的：
本试验通过田间试验，探讨了实施例1中纳米碳复合保水肥对榨菜生长及产 量品质的影响，为榨菜产业的可持续发展和纳米碳复合保水肥在榨菜上的应用提 供依据。
试验地点概况：
试验于2016年11月-2017年3月在重庆市涪陵区珍溪镇二渡村进行，试验 地前茬种植水稻，珍溪镇是涪陵区主要的榨菜产区之一。涪陵区地处重庆市中东 部，位于东经106°56'-107°43'、北纬29°21'-30°01'之间。涪陵区地处四川盆地和 山地过渡地带，地势以丘陵为主，横跨长江南北、纵贯乌江东西。涪陵区属于中 亚热带湿润季风气候，常年平均气温18.1℃，年均降水量为1072mm，无霜期 317天，日照1248小时。
试验方法与处理：
供试榨菜品种为涪杂1号，为当地的主栽品种，由重庆市渝东南农业科学院 (原重庆市涪陵区农业科学研究所)选育。根据气候条件、栽培目的和品种特性， 试验的种植密度为6600株/亩，移栽规格：1×1尺。
在等养分条件下比较实施例1中纳米碳复合保水肥和常规榨菜专用复合肥 在农业生产中的效果，以全量养分施肥为对照，在此平地上开展减量10％-40％ 复合肥的全对比试验，共计10个处理(表3.1)，纳米碳复合保水肥和常规榨菜 专用复合肥做基肥和第一次追肥施用，其中基肥占40％，第一次追肥占60％。 第二次追肥全部使用尿素。基肥在榨菜移栽成活后穴施，第一次追肥在移栽后 50-60天穴施，第二次追肥在1月中旬撒施尿素。
表3.1纳米碳复合保水肥在榨菜应用试验处理(单位：kg/hm2)
试验结果：
(1)纳米碳复合保水肥对榨菜生长的影响
榨菜生长中期，施用纳米碳复合保水肥可以明显促进榨菜生长，其株高、叶 长、单茎重、叶重都显著优于普通肥料，其中以处理2纳米碳复合保水肥减量 10％效果最好。收获期，施用纳米碳复合保水肥可以明显提高单茎产量和单叶重， 其中单茎产量比常规施肥提高47％，处理3和处理4纳米碳复合保水肥减量 20-30％效果最好。但株高、最大叶长、最大叶宽纳米碳复合保水肥与常规肥料 相当，无明显差异。
表3.2纳米碳复合保水肥和常规肥料对收获期榨菜的影响
(2)纳米碳复合保水肥对榨菜产量和经济效益的影响
施用纳米碳复合保水肥可以显著提高榨菜产量，比常规肥料增产91.4％。但 不同纳米碳复合保水肥CKN、N1、N2、N3、N4之间榨菜产量没有显著差异， 其中以减量30％-40％产量较低。常规有机肥给处理CKC、C1、C2、C3、C4之 间也没有明显差异，其中以减量30％-40％产量较低。
表3.3施用纳米碳复合保水肥和常规肥料对榨菜产量和经济效益的影响
(3)纳米碳复合保水肥对榨菜养分吸收的影响
榨菜生长中期，各处理全氮磷钾含量无差异，减量10％-40％的氮对前期榨 菜养分含量没有影响。收获期全氮、全磷表现同样的趋势。但收获期施用普通肥 料的钾含量明显高于施用纳米碳复合保水肥，而榨菜头钾含量无明显差异。
表3.4施用纳米碳复合保水肥和常规肥料对榨菜生长中期养分的影响
(4)纳米碳复合保水肥对榨菜品质的影响
施用纳米碳复合保水肥的前3个处理，在生长中期的Vc含量明显低于常规 有机肥，可溶性糖含量却高于常规有机肥。但是在收获期，保水复合肥处理的榨 菜VC和可溶性糖含量与常规肥无显著差异。表明纳米碳复合保水肥和常规肥料 对收获期榨菜品质没有明显。无论是生长中期还是收获期，榨菜头VC和可溶性 糖含量都没有明显差异。
表3.5施用纳米碳复合保水肥和常规肥料对榨菜品质的影响
(5)纳米碳复合保水肥对土壤理化性质的影响
生长中期，各处理土壤理化性质无显著差异；收获期表现同样规律。说明两 种肥料对土壤基本理化性质影响不大。
表3.6施用纳米碳复合保水肥对收获期土壤基本理化性质的影响
(6)施用纳米碳复合保水肥对氮肥利用效率的影响
肥料利用效率作为肥料在农业生产中的一项重要指标具有极其重要的意义。 本试验肥料利用效率计算公式如下：
肥料利用效率＝作物养分吸收量/施加肥料养分含量*100％
榨菜总氮含量如表3.7所示：
表3.7收获期榨菜各组分氮含量
各处理肥料利用效率计算过程如表3.8所示：
表3.8榨菜氮肥利用效率计算
从图5可以看到，随着两种肥料用量的减少，肥料利用效率(作物养分吸收 量/施加肥料养分含量×100％)整体呈上升趋势，其中纳米碳保水肥减量40％的 肥料利用效率最高，达到17.53％，而减肥10％-30％差异不大；当地榨菜专用 肥减量20％的肥料利用效率最高，达到8.78％，20％-40％的肥料利用效率差 异不大。相对于等养分的榨菜专用肥，纳米碳保水肥的肥料利用效率提高了2 倍，说明纳米碳保水肥在提高肥料利用效率方面具有良好的效果。
(7)纳米碳复合保水肥对土壤水分含量的影响
从图6可以看出，榨菜生长中期，随着土层深度增加，各处理土壤水分系数 呈下降趋势，但施用纳米碳复合保水肥可以减缓水分系数下降速度。榨菜收获期， 施用纳米碳复合保水肥可以明显提高了15-30cm土层土壤水分系数，说明可以 起到很好的土壤保水作用。
总结：施用纳米碳复合保水肥与常规肥料相比，纳米碳复合保水肥显著提高 了榨菜收获期产量和经济效益，较等量养分的常规肥料的榨菜经济产量增加90％ 以上。纳米碳复合保水肥减量施肥20％对榨菜产量无显著影响；纳米碳复合保水 肥对榨菜养分吸收和收获期榨菜品质无显著影响；纳米碳复合保水肥显著提高了 15-30cm土层水分含量，具有明显的保水效果。
Claims (7)
1.一种纳米碳复合保水肥，其特征在于：包含活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质；复合肥中各组分的含量为：细小粒径高分子保水材料1%-5%、活性纳米碳0.1%-0.5%、细小粒径褐煤活化腐殖质3%-6%；所述活性纳米碳为经过电活化处理的粒度为180-220目的纳米碳；所述细小粒径高分子保水材料为粒度80-100目、具备300倍吸水倍数的聚丙烯酸盐；所述细小粒径煤基活化腐殖质为粒径小于100目、黄腐酸含量为12%-15%的活化褐煤。
2.根据权利要求1所述的纳米碳复合保水肥，其特征在于，所述复合肥为氮磷钾复合肥，所述氮磷钾复合肥中的总纯养分的质量占复合肥总质量的40%以上，所述总纯养分为氮+K2O+P2O5的总质量。
3.根据权利要求1所述的纳米碳复合保水肥，其特征在于，活性纳米碳的制备方法包括以下步骤：
1）将石墨制成的电极放入电解质溶液中，并通上直流脉冲电流；
2）碳原子从石墨制电极上获得能量脱离固体碳电极，以纳米碳颗粒的形式在电解质中吸附负离子形成纳米碳溶胶；
3）加热蒸发纳米碳溶胶，除去其中的水和挥发性物质得到活性纳米碳材料。
4.根据权利要求1所述的纳米碳复合保水肥，其特征在于，细小粒径煤基活化腐殖质的制备方法包括以下步骤：
1）选取腐殖酸含量在40%以上的褐煤，加入占褐煤质量6%的KOH固体，混合均匀，研磨30min，研磨后样品经过粉碎机器粉碎并筛分100目以下的细小颗粒；
2）将筛分后的细小颗粒在NaOH与Na2CO3混合溶液中浸泡30 min得混合物， NaOH与Na2CO3的质量比为1:1，NaOH浓度1.2mol/L；
3）向混合物中添加稀H2SO4溶液， 调节pH值至7-8，得到含有可溶腐殖质和不可溶腐殖酸的腐殖酸混合物，且其中黄腐酸含量由7%-9%提高为12%-15%；
4）通过烘干使得腐殖质混合物水分含量在5%以下，装袋待用。
5.权利要求1~4中任何一项所述的纳米碳复合保水肥的制备方法，包括配制步骤：
1）根据应用环境筛选所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质；
2）将所述活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质烘干，使其含水率<5%，并按比例搅拌混匀；
3）将活性纳米碳、细小粒径高分子保水材料、细小粒径煤基活化腐殖质混合物运送到生产车间，按上述3种材料与氮磷钾肥的配比，通过混料—破碎—成型造粒—烘干—冷却—成品工艺进行造粒得到纳米碳复合保水肥。
6.权利要求1~4中任何一项所述的纳米碳复合保水肥的应用，其特征在于：该复合肥应施加于土壤中，其中各成分在土壤中的添加量为：细小粒径高分子保水材料0.02~0.06g/kg土壤、活性纳米碳0.002~0.006g/kg土壤、细小粒径褐煤活化腐殖质0.05~0.15g/kg土壤。
7.权利要求6所述的纳米碳复合保水肥的应用，其特征在于：该复合肥应施加于土壤中，其中各成分在土壤中的添加量为：细小粒径高分子保水材料0.06g/kg土壤、活性纳米碳0.004g/kg土壤、细小粒径褐煤活化腐殖质0.15g/kg土壤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711005524.XA CN107793264A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711005524.XA CN107793264A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107793264A true CN107793264A (zh) | 2018-03-13 |
Family
ID=61534378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711005524.XA Pending CN107793264A (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107793264A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108675897A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-10-19 | 沈阳美华农业有限公司 | 一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥 |
| CN110467924A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-11-19 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种盐碱地土壤汞、镉离子去除剂及其制备方法 |
| CN112586326A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 烟台市谦益生物科技有限公司 | 一种用于果树的分层肥水库 |
| CN113881440A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 太原理工大学 | 一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂及其制备方法 |
| CN115530179A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-30 | 福建农林大学 | 一种可广谱抑制水稻病原菌的碳纳米制剂及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003180153A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-02 | Dokoo:Kk | マットを用いた緑化栽培方法 |
| CN1912006A (zh) * | 2005-08-12 | 2007-02-14 | 中国矿业大学(北京) | 腐植酸基超强保水剂及其制备方法 |
| CN103641584A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-03-19 | 马鞍山科邦生态肥有限公司 | 一种有机肥料及其制备方法 |
| CN104591855A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 刘广安 | 制备用于肥料的纳米碳粉的方法 |
| CN104761325A (zh) * | 2014-01-06 | 2015-07-08 | 英卓科技有限公司 | 腐植酸盐的制备方法 |
| CN105801307A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-27 | 浙江丰瑜生态科技有限公司 | 一种纳米腐殖质精粉的生产方法 |
-
2017
- 2017-10-25 CN CN201711005524.XA patent/CN107793264A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003180153A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-02 | Dokoo:Kk | マットを用いた緑化栽培方法 |
| CN1912006A (zh) * | 2005-08-12 | 2007-02-14 | 中国矿业大学(北京) | 腐植酸基超强保水剂及其制备方法 |
| CN104591855A (zh) * | 2013-10-31 | 2015-05-06 | 刘广安 | 制备用于肥料的纳米碳粉的方法 |
| CN103641584A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-03-19 | 马鞍山科邦生态肥有限公司 | 一种有机肥料及其制备方法 |
| CN104761325A (zh) * | 2014-01-06 | 2015-07-08 | 英卓科技有限公司 | 腐植酸盐的制备方法 |
| CN105801307A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-27 | 浙江丰瑜生态科技有限公司 | 一种纳米腐殖质精粉的生产方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 刘陆涵 等: "三种环境材料对土壤水肥保持效应的影响研究", 《农业科学环境学报》 * |
| 智丹 等: "环境材料对不同水肥条件下玉米氮磷利用效率的影响", 《干旱地区农业研究》 * |
| 杨建堂 等: "《参见配方肥的生产原理与施用技术》", 30 September 1988, 中国农业科技出版社 * |
| 赵炜 等: "《综合性与设计性化学实验》", 31 January 2009, 中国矿业大学出版社 * |
| 黄占斌: "中国矿业大学(北京)成功研制出"CSH纳米碳腐植酸保水肥"", 《腐殖酸》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108675897A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-10-19 | 沈阳美华农业有限公司 | 一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥 |
| CN108675897B (zh) * | 2018-07-05 | 2021-09-17 | 沈阳美华农业有限公司 | 一种纳米碳溶胶及其制备方法和有机-无机混合肥 |
| CN110467924A (zh) * | 2019-09-09 | 2019-11-19 | 山东胜伟盐碱地科技有限公司 | 一种盐碱地土壤汞、镉离子去除剂及其制备方法 |
| CN112586326A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-02 | 烟台市谦益生物科技有限公司 | 一种用于果树的分层肥水库 |
| CN113881440A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-04 | 太原理工大学 | 一种改善煤矿沉陷区土地理化性质的土壤改良剂及其制备方法 |
| CN115530179A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-30 | 福建农林大学 | 一种可广谱抑制水稻病原菌的碳纳米制剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xiao et al. | Effect of bag-controlled release fertilizer on nitrogen loss, greenhouse gas emissions, and nitrogen applied amount in peach production | |
| Hamoud et al. | Effects of irrigation regime and soil clay content and their interaction on the biological yield, nitrogen uptake and nitrogen-use efficiency of rice grown in southern China | |
| CN107793264A (zh) | 一种纳米碳复合保水肥及其制备方法和应用 | |
| Yang et al. | Effects of fertilizer type and rate on summer maize grain yield and ammonia volatilization loss in northern China | |
| CN107162816A (zh) | 一种秸秆半腐熟盐碱地改良肥料 | |
| CN102010274A (zh) | 平衡缓释型化肥 | |
| CN107021800A (zh) | 复合肥料、制备方法及其应用 | |
| CN106190137A (zh) | 一种盐碱地土壤改良剂及其制备方法和应用 | |
| CN105175180A (zh) | 一种生物碳与有机肥组配改良盐碱地的方法 | |
| CN108299122A (zh) | 一种用于修复酸化土壤的土壤调理剂 | |
| CN104221524A (zh) | 秸秆还田及化肥配施控制土壤性状及氮磷流失方法 | |
| CN107721658A (zh) | 一种肥料增效调节剂及其生产方法 | |
| Dhaker et al. | Effect of different organic manures on yield and quality of onion (Allium cepa L.) | |
| CN106171100A (zh) | 一种贫瘠农田土壤快速培肥改良方法 | |
| CN106577006A (zh) | 一种甜柿容器育苗基质和方法 | |
| CN107698363A (zh) | 驱虫型肥料增效调节剂及其生产方法 | |
| CN111377780A (zh) | 一种天然钠基膨润土土壤改良剂及其制备方法 | |
| CN108911861A (zh) | 一种长效改土复合肥及其制备方法 | |
| CN103621210B (zh) | 一种提高潮土有效磷含量的方法 | |
| Wang et al. | Regulation of nitrogen balance and yield on greenhouse eggplant under biochar addition in Mollisol. | |
| Mai et al. | Growth of cotton crop (Gossypium hirsutum L.) higher under drip irrigation because of better phosphorus uptake. | |
| CN109836280A (zh) | 一种生物质炭基肥料及其制备方法 | |
| CN107118058A (zh) | 一种保水供肥改酸型多功能红壤调理剂及其应用 | |
| CN103351216A (zh) | 一种氮肥高分子复合增效剂及其配制方法 | |
| CN110683902A (zh) | 适用于藜蒿的肥料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180313 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |