CN108575662A - 生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用 - Google Patents

生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用，按重量份数比，由以下原料组成：生物炭150~220份、降碱剂700~900份、胶黏剂3~8份、过磷酸钙1~5份、硫酸钾0.5~3份、尿素1~6份。本发明生产的生物炭颗粒花卉营养基质水稳性较好，较其他肥料在水中保存时间较长，施入土壤中不易被雨水冲走而使肥效流失，尤其适用于万寿菊的培育。

Description

生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于园艺栽培和农业肥料领域，具体涉及生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用。
背景技术
我国农作物秸秆年产量巨大，秸秆品种繁多，仅重要的作物秸秆就有近20种，每年农作物秸秆的产量达8亿多吨，占全世界总产量的30％，每年秸秆废弃资源产量占我国生物能源的50％。秸秆的废弃，一方面造成传统生物能源的浪费，使得农业废弃物日益增多，处置压力增大；另一方面秸秆多数在田间地头焚烧，将光合作用所形成的生物质付之一炬，增加了农村温室气体排放(每吨秸秆相当于0.5吨标准煤)，秸秆的田间焚烧和弃置还带来灰霾和河流富营养化等严重空气和水体污染问题。而农作物秸秆是世界上最为丰富的能源物质之一，是粮食作物和经济作物生产中的副产品，含有丰富的氮、磷、钾、微量元素等成分，同时还含有大量的木质素、纤维素、半纤维素和粗蛋白质等养分，是一种可供开发与综合利用的资源。所以，研发秸秆基质化技术对解决秸秆资源化利用和解决环境污染问题具有重要意义。
生物炭(biochar)是国际上出现的秸秆利用的新方式，是生物质在缺氧或少氧条件下高温裂解形成的物质。生物炭对作物生长发育和产量影响总体表现出的是正向效应：1)生物炭具有丰富的多微孔结构，比表面积较大，有利于土壤微生物的生存繁殖，为作物生长提供良好的环境。2)生物炭有助于改善土壤的理化性质(pH、孔隙度、容重、持水性等)，改善作物生长条件，如提高土壤pH，改良酸性土壤；增大孔隙度，减少土壤养分损失，提高土壤有效养分有效性。3)生物炭本身含有一定数量的N、P、K和微量元素，改善作物生长发育的营养条件。
磷石膏是磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为硫酸钙。目前我国每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量最大的一种，但利用率却不足10％。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水体及土壤的污染。所以，将磷石膏合理利用对解决环境污染问题具有重要意义。
园艺栽培是劳动力密集的产业、多次施肥是造成花卉栽培劳动强度增加的原因之一。如万寿菊的田间适宜施肥量为：183kg N/hm2；138-207kg P2O5/hm2；75-112.5kg K2O/hm2，整个生长期都要进行1～2次/周的叶面追肥，劳动强度大。肥料的不合理施用，不仅对资源造成了浪费，而且也对土壤、地下水以及作物造成了污染。如何降低肥料施用量，提高肥料利用效率，是花卉种植中亟需解决的问题。
随着人民生活水平提高、城市发展和农业轻便化生产需求的增强，基质越来越受到人们的广泛关注，市场需求不断增加。目前基质生产的主要原料是泥炭，用生物炭开发基质尚处于起步阶段。但生物炭具有轻、高吸水性以及含有丰富营养元素，开发生物炭基质对开发利用秸秆资源具有重要价值。而生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法是利用秸秆制成的生物炭、磷石膏、肥料和胶黏剂混合造粒而成，让肥料存在于生物炭的孔隙中，缓慢释放出来，不易流失，不仅使农业废弃物资源化利用，而且提高肥料利用率，实现农业可持续发展。
发明内容
解决的技术问题：本发明提供一种生物炭颗粒花卉营养基质及其制备方法和应用，可控制肥料中的有效养分缓慢释放，使肥料元素得到高效、长期的利用。
技术方案：生物炭颗粒花卉营养基质，按重量份数比，由以下原料组成：生物炭150～220份、降碱剂700～900份、胶黏剂3～8份、过磷酸钙1～5份、硫酸钾0.5～3份、尿素1～6份。
优选的，上述胶黏剂为聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或两种的任意比混合物。
优选的，上述降碱剂为磷石膏。
优选的，上述生物炭由玉米秸秆制成。
优选的，上述生物炭是在无氧条件下，将玉米秸秆用炭化炉慢速热解，以8.5℃·min-1的速率将加热温度升高至400℃并保持8～10小时制成生物炭。
上述生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，包括以下步骤：1)按配比称取各组分；2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎，粒径<1mm。3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾和尿素与胶黏剂均匀混合，并调控其含水率至30wt.％～50wt.％；4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm；5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
上述生物炭颗粒花卉营养基质在培养万寿菊中的应用。
有益效果：(1)本发明生产的生物炭颗粒花卉营养基质水稳性较好，较其他肥料在水中保存时间较长，施入土壤中不易被雨水冲走而使肥效流失。(2)本发明生产的生物炭颗粒花卉营养基质抗压性较好，便于运输。其中，生物炭颗粒花卉营养基质10(生物炭：磷石膏：聚乙烯醇：聚丙烯酰胺：过磷酸钙：硫酸钾：尿素＝211.1:783.9:1.7:3.3:4.5:2.6:5.1)的抗压性是生物炭颗粒花卉营养基质14(生物炭：粉煤灰：过磷酸钙：硫酸钾：尿素＝600:400:4.5:2.6:5.1)抗压性的170倍，是生物炭颗粒营养花卉基质1(生物炭过磷酸钙：硫酸钾：尿素＝1000:4.5:2.6:5.1)抗压性的21倍。(3)本发明生产的生物炭颗粒花卉营养基质成本低，加入的生物炭是玉米秸秆或其他植物性原料制成，原料易得，有利于资源再次回收利用，适合大批量生产。(4)本发明生产的生物炭颗粒花卉营养基质原料易得，加入的降碱剂是磷石膏，是固体废弃物，目前我国排放量大，利用率低，合理利用磷石膏不仅解决了磷石膏大量堆存造成的土地侵占，还解决了对大气、水、土壤的污染，对解决环境污染问题具有重要意义。
附图说明
图1不同配比秸秆生物炭制成颗粒花卉营养基质的破碎压力示意图；
图2不同配比秸秆生物炭制成颗粒花卉营养基质的pH示意图；
图3不同配比秸秆生物炭制成颗粒花卉营养基质对万寿菊株高的影响示意图；
图4不同配比秸秆生物炭制成颗粒花卉营养基质对万寿菊生物量的影响示意图。
具体实施方式
下列实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下列实施例中所用的材料，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，操作步骤如下：
1)按g为单位称取以下组分原料：生物炭211.1g、磷石膏783.9g、聚乙烯醇1.7g、聚丙烯酰胺3.3g、过磷酸钙4.5g、硫酸钾2.6g、尿素5.1g。
2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎；
3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素和聚乙烯醇聚丙烯酰胺进行均匀混合，并调控其含水率至35.3wt.％，使其易于成型。
4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm。
5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
实施例2
生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，操作步骤如下：
1)按g为单位称取以下组分原料：生物炭214g、磷石膏782g、聚乙烯醇1.4g、聚丙烯酰胺2.6g、过磷酸钙4.5g、硫酸钾2.6g、尿素5.1g。
2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎；
3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺进行均匀混合，并调控其含水率至32.1wt.％，使其易于成型。
4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm。
5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
实施例3
生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，操作步骤如下：
1)按g为单位称取以下组分原料：生物炭200g、磷石膏796.4g、聚乙烯醇1.2g、聚丙烯酰胺2.4g、过磷酸钙4.5g、硫酸钾2.6g、尿素5.1g。
2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎；
3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺进行均匀混合，并调控其含水率至38wt.％，使其易于成型。
4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm。
5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
实施例4
生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，操作步骤如下：
1)按g为单位称取以下组分原料：生物炭175.4g、磷石膏820.4g、聚乙烯醇1.4g、聚丙烯酰胺2.8g、过磷酸钙4.5g、硫酸钾2.6g、尿素5.1g。
2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎；
3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺进行均匀混合，并调控其含水率至40wt.％，使其易于成型。
4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm。
5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
实施例5
生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，操作步骤如下：
1)按g为单位称取以下组分原料：生物炭156.4g、磷石膏837.3g、聚乙烯醇2.1g、聚丙烯酰胺4.2g、过磷酸钙4.5g、硫酸钾2.6g、尿素5.1g。
2)用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎；
3)将步骤2)处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素和聚乙烯醇、聚丙烯酰胺进行均匀混合，并调控其含水率至47wt.％，使其易于成型。
4)将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1～5mm。
5)将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.％。
表1不同配比秸秆生物炭制成颗粒花卉营养基质的水稳性
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.生物炭颗粒花卉营养基质，其特征在于按重量份数比，由以下原料组成：生物炭150~220份、降碱剂700~900份、胶黏剂3~8份、过磷酸钙1~5份、硫酸钾0.5~3份、尿素1~6份。
2.根据权利要求1所述生物炭颗粒花卉营养基质，其特征在于所述胶黏剂为聚乙烯醇和聚丙烯酰胺中的一种或两种的任意比混合物。
3.根据权利要求1所述生物炭颗粒花卉营养基质，其特征在于所述降碱剂为磷石膏。
4.根据权利要求1所述生物炭颗粒花卉营养基质，其特征在于所述生物炭由玉米秸秆制成。
5.根据权利要求4所述生物炭颗粒花卉营养基质，其特征在于所述生物炭是在无氧条件下，将玉米秸秆用炭化炉慢速热解，以8.5℃·min-1的速率将加热温度升高至400℃并保持8~10小时制成生物炭。
6.根据权利要求1~5任一所述生物炭颗粒花卉营养基质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）按配比称取各组分；
2）用粉碎机将生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾、尿素粉碎，粒径<1mm；
3）将步骤2）处理后的生物炭、磷石膏、过磷酸钙、硫酸钾和尿素与胶黏剂均匀混合，并调控其含水率至30wt.%~50 wt.%；
4）将混匀后的原料用挤压造粒机进行造粒得生物炭颗粒花卉营养基质，其直径为1~5mm；
5）将造粒后花卉营养基质烘干到含水率为8wt.%。
7.权利要求1~5任一所述生物炭颗粒花卉营养基质在培养万寿菊中的应用。
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