CN109400385A

CN109400385A - 一种超大颗粒生物炭基肥料

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Publication number: CN109400385A
Application number: CN201811578825.6A
Authority: CN
Inventors: 孟军; 刘遵奇; 陈温福; 兰宇; 鄂洋; 赫天; 赫天一; 程效义; 刘赛男; 曹婷; 张伟明; 黄玉威
Original assignee: Shenyang Agricultural University
Current assignee: Shenyang Agricultural University
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2019-03-01

Abstract

一种超大颗粒生物炭基肥料，涉及生物炭基肥料领域。该肥料以生物炭为基质材料，具有极强的吸附性、保水性，为肥料缓释提供良好基础。焦油‑炭粉层具有疏水作用，可降低养分的淋失，大颗粒肥料施入后，在土壤中、根系附近形成小型的肥料库，养分由外至内逐层释放，从而达到比传统小颗粒炭基肥更好的缓释效果；有利于在施肥过程中实现精量施肥。超大颗粒生物炭基肥料外层为焦油层，在种子及根系周围释放刺激性气味，对地下害虫起到趋避作用，发挥保苗作用。与本发明所用的基质材料为纯生物质颗粒炭微粒，其主要成分60%以上是碳素，颗粒肥料在全部释放养分后，残留在土壤中的有机碳可有效地提高土壤有机质含量、改善土壤质量与结构。

Description

一种超大颗粒生物炭基肥料

技术领域

本发明涉及生物炭基肥料领域，特别涉及一种超大颗粒生物炭基肥料。

背景技术

培肥土壤、提高肥料利用效率、降低肥料养分损失一直是各界研究的热点，这不仅关系到提高作物产量、降低农业生产投入问题，而且关系到土地资源的可持续发展。新型肥料的使用是目前提高肥料利用效率较为有效的途径之一。其主要类型有：化学合成型有机氮、稳定性氮肥（添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂）、物理包膜肥料和基质型缓释肥料。这些肥料在提高肥料利用效率方面均有一定效果，但有些肥料在施用技术方面具有一定难度，而且均有造价过高的问题，且很少具备孔隙及吸附能力，更不具提高备土壤有机质、增加地力、改善土壤结构的作用。

近年来，生物炭在提高土壤持肥持水能力，改善土壤性质方面发挥的作用越来越得到关注。利用生物炭优良特性为基础研制的炭基肥料也得到了广泛应用。目前应用的炭基肥颗粒粒径一般为3.0-5.0mm，与普通肥料相似，这种炭基肥的颗粒相对较小，并且由于生物炭吸水性能较强，在施入土壤后很快与土壤融合，只能靠生物炭空隙结构和阳离子交换位点的吸附作用对肥料养分进行吸附和固定，对肥料的物理保护作用较差，养分释放相对较快。另外，目前所用炭基肥的生物炭所占比例一般小于30%，而且以化肥形式施入的量较低，使进入土壤中的生物炭总量很低，无法发挥生物炭改善土壤性质，提高土壤有机质作用及其它功效。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种超大颗粒生物炭基肥料。

本发明所采用的技术方案是：一种超大颗粒生物炭基肥料，其技术要点是，以生物炭-肥料复合物作为肥芯，肥芯表面包覆焦油-炭粉层，所述的生物炭-肥料复合物是由下述重量百分比的原料制成：生物炭30-50%，肥料50-70%，粘结剂2%；所述的焦油-炭粉是由焦油和生物炭组成，其中按重量百分比占焦油80%，生物炭占20%；生物炭-肥料复合物重量占总重量的81%；焦油-炭粉重量占总重量的19%。

其中：所述的生物炭为稻壳炭、花生壳炭、秸秆炭、蘑菇盘炭中的一种或几种；

所述的肥料为氮肥、磷肥、钾肥中的一种或几种；

所述粘结剂为膨润土或/和粘土或/和改性淀粉；

所述的氮肥为尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵以及任何其它含氮肥料中的一种或几种;所述的磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、硝酸磷肥以及任何含磷肥料中的一种或几种;所述的钾肥为硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾以及任何其它含钾肥料中的一种或几种。

一种超大颗粒生物炭基肥料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，采用亚高温缺氧炭化的方式将获得的生物炭粉碎过100目筛；

步骤2，将所需肥料粉碎过80-100目筛；

步骤3，将生物炭:肥料:粘结剂按重量百分比3～5:5～7:0.2搅拌混匀；

步骤4，根据每株或每穴所需肥料量除以炭基肥中养分含量，得出的每颗肥料的重量挤压造粒，低于40^oC烘干，获得肥料核心；

步骤5，将获得的肥料核心在低于30℃条件下浸入焦油保持2小时。将焦油涂匀，得到焦油浸润的肥料；

步骤6，将4份生物炭份均匀喷于焦油浸润后的肥料上，利用焦油的黏度将炭粉粘附于肥料表面，低于40^oC鼓风干燥得到焦油-炭粉包被的大颗粒生物炭基肥。

本发明的有益效果是：本发明的超大颗粒生物炭基肥料，缓释效果好，可提高肥料利用率。超大颗粒生物炭基肥料以生物炭为基质材料，具有极强的吸附性、保水性，为肥料缓释提供良好基础。同时，焦油-炭粉包被层具有疏水作用，可降低养分的淋失，因此大颗粒肥料施入后，在土壤中、根系附近形成小型的肥料库，养分由外至内逐层释放，达到比传统小颗粒炭基肥更好的缓释效果；超大颗粒生物炭基肥料外层为焦油层，在种子及根系周围释放刺激性气味，对地下害虫起到趋避作用，发挥保苗作用；有利于在施肥过程中实现精量施肥，与玉米精量播种一样，本发明可实现肥料的精量化、均匀化、与植物根系距离可控化，即每株玉米（或其它作物）一颗肥料，每颗肥料有效成分一致，播种时与种子的距离可以自由控制，避免烧苗问题的出现；有利于提高土壤质量，实现耕地资源的可持续发展。本发明所用的基质材料为纯生物质颗粒炭微粒，其主要成分60%以上是炭素，颗粒肥料在全部释放养分后，残留在土壤中的有机碳可有效地提高土壤有机质含量、改善土壤质量与结构。

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为本发明实施例中三种超大颗粒生物炭基肥结构示意图，其中A为未包被的柱状肥，B为包被的柱状肥，C为球状肥；

图2为本发明实施例中超大颗粒生物炭基肥料结构示意图；

图3为本发明实施例中不同生物炭含量的超大颗粒生物炭基肥料养分释放量随时间变化的对比示意图；

图4为本发明实施例中不同生物炭含量的生物炭基肥料养分释放量与养分总量之比的示意图；

图中序号说明如下:1生物炭-肥料复合物、2焦油炭粉层。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图4和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例中的超大颗粒生物炭基肥料，以生物炭-肥料复合物作为肥芯1，肥芯表面包覆焦油-炭粉层2。其中肥芯占79%，包覆层占21%。

其中：所述的肥芯是由下述重量百分比的原料制成，其中，生物炭占50%，粘结剂占2%,肥料占48%；

所述的焦油-炭粉是由焦油和生物炭组成。其中按重量百分比焦油占80%，生物炭占20%；

所述的生物炭为粉碎至100目的玉米秸秆炭；

所述的肥料为46%的尿素；

所述粘结剂为膨润土；

得到的肥料含生物炭28.2%，含焦油16.8%，含肥料55%（含N量：25.3%）

实施例2：

本实施例中的超大颗粒生物炭基肥料，以生物炭-肥料复合物作为肥芯，占79%。肥芯表面包覆焦油-炭粉层，占21%。

其中：生物炭-肥料复合物是由下述重量百分比的原料制成：生物炭40%，粘结剂占2%,肥料58%；

所述的焦油-炭粉是由焦油和生物炭组成，其中按重量百分比占焦油80%，生物炭占20%；

所述的生物炭混合粉碎至100目的稻壳炭和水稻秸秆炭（50%-50%）；

所述的肥料为尿素（含N 46%）、磷酸二铵（含N 18%，含有效磷48%）和硫酸钾（含有效钾50%），重量比例为39-31-30；

所述粘结剂为膨润土；

所得到的肥料含生物炭35.8%，含焦油16.8%，含肥料47.4%（N-P-K有效成分：11.1-7.05-7.11%）

实施例3：

其中：生物炭-肥料复合物是由下述重量百分比的原料制成：生物炭30%，粘结剂占2%,肥料68%；

所述的生物炭为粉碎至100目的蘑菇盘炭；

所述的肥料为硫酸铵（含N 21.2%）、磷酸二铵（含N 18%，含有效磷48%）和硫酸钾（含有效钾50%）；重量比例为39-31-30.

所述粘结剂为膨润土；

所得到的肥料含生物炭43.7%，含焦油16.8%，含肥料39.5%（N-P-K有效成分：5.47-5.88-5.93%）

下面结合试验，说明本发明肥料的施用效果：

（一）大颗粒炭基缓释氮肥的配制。

1．生物炭制作：本实施例的生物炭生产采用的授权公告号为CN100434361C、名称为“简易玉米芯颗粒炭化炉及其生产方法”的中国专利中所描述的半封闭式颗粒炭化炉生产水稻壳颗粒炭的方法获得。

对可对出炉的颗粒炭进一步粉碎加工成粒度为100目的微粒。

2．肥料准备：尿素颗粒过100目筛。

3．将含N 46.6%的尿素、生物炭粉和膨润土按30：68：2的比例进行混匀，用搅拌机仔细混拌，以每颗肥料重7.4g（含N2.3g）进行挤压造粒，从而得到超大颗粒生物炭-肥料复合物作为肥料核心（标记为FA）。

4. 将含N 46.6%的尿素、生物炭粉和膨润土按40：58：2的比例进行混匀，用搅拌机仔细混拌，以每颗肥料重8.6g（含N2.3g）进行挤压造粒，从而得到超大颗粒生物炭基肥料核心（标记为FB）。

5．取3和4中得到的肥料核心各100份，放入20份焦油中，摇床摇动至肥料核心表面全部裹有焦油，然后静置12小时，得到焦油浸润的肥料核心。

6．将每100份6中得到的肥料核心用4份生物炭粉喷涂至表面全部裹有生物炭份，放入混料机中低温鼓风加热12小时至干燥。

（二）超大颗粒生物炭基肥料FA和FB的养分释放效果分析。

1. 将实例1中的大颗粒炭基氮磷肥和氮肥分别标记为FA，FB，进行养分释放特征评价。

2. 采用静水溶出率法测定了一定时间内肥料的释放量和释放率（图2, 3），同时选取市场销售的普通小颗粒的炭基肥为对照（CK），进行效果对比。

具体操作方法：取非粉碎的大颗粒肥料一粒或10g对照肥料放入100目的尼龙纱网袋中，封口后将小袋放入250ml玻璃瓶中，加入200ml水，加盖密封，置于25℃的生化培养箱中，在1、2 、3、5、6 、8 、10、22、28、34、46、70小时取样。取样时将瓶上下颠倒3次，使瓶内液体浓度一致，然后测定溶液中养分浓度。最后向装有试料小袋的瓶中再加入200ml水继续培养。

3．大颗粒生物炭基肥料氮素释放曲线，如图3所示。2种颗粒型炭基肥的N素总释放量均低于对照，同时，对照N素释放时间主要集中在0-5小时内，而超大颗粒炭基肥的释放时间可以延迟到25-30小时，表明颗粒炭基肥显著延迟了肥料的释放时间。FA和FB两种大颗粒炭基肥的N素释放持续时间差异不显著，释放量也没有明显差异。

图4表明，CK处理淋出的总养分约为1300mg，肥料中所含总氮基本全部淋出，表明氮素全部释放到溶液中。而FA和FB两种大颗粒生物炭基肥料淋出的总养分为900-1100mg/颗，占肥料所含总养分（2300mg）的40-50%左右，另有50%左右的N素仍残留于肥料中。图5中显示试验后肥料形态仍然相对完整，这为氮素保存提供了良好的结构保证。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种超大颗粒生物炭基肥料，其特征在于，以生物炭-肥料复合物作为肥芯，肥芯表面包覆焦油-炭粉层，所述的生物炭-肥料复合物是由下述重量百分比的原料制成：生物炭30-50%，粘结剂2%，肥料50-70%；所述的焦油-炭粉是由焦油和生物炭组成，其中按重量百分比焦油占80%，生物炭占20%；生物炭-肥料复合物重量占总重量的81%；焦油-炭粉重量占总重量的19%；

所述的肥料位氮肥、磷肥、钾肥中的一种或几种；

所述粘结剂为膨润土或/和粘土或/和改性淀粉；

所述的氮肥为尿素、硝酸铵、硫酸铵、氯化铵以及任何其它含氮肥料中的一种或几种;所述的磷肥为磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、钙镁磷肥、硝酸磷肥以及任何含磷肥料中的一种或几种;所述的钾肥为硫酸钾、氯化钾、磷酸二氢钾以及任何其它含钾肥料中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的超大颗粒生物炭基肥料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤2，将所需肥料粉碎过80-100目筛；

步骤5：将获得的肥料核心在低于30℃条件下浸入焦油保持2小时；

将焦油涂匀，得到焦油浸润的肥料；

步骤6：将4份生物炭份均匀喷于焦油浸润后的肥料上，利用焦油的黏度将炭粉粘附于肥料表面，低于40^oC鼓风干燥得到焦油-炭粉包被的大颗粒生物炭基肥。