CN110790601A

CN110790601A - 一种生物炭基薏米专用肥制备方法及其应用

Info

Publication number: CN110790601A
Application number: CN201911278531.6A
Authority: CN
Inventors: 毛艳玲; 胡坤; 邢世和; 王晓朋
Original assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Current assignee: Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2020-02-14

Abstract

本发明提供了一种生物炭基薏米专用肥制备方法及其应用，属于肥料技术领域。本发明所述生物炭基薏米专用肥为烟杆所制生物炭经过烘干、研磨后与尿素、过磷酸钙和氯化钾按照质量比20:15:39:26混合加工所制，并对所制生物炭基薏米专用肥进行大田试验。本发明的薏米专用肥含有生物炭和大量N、P、K元素，能够改良土壤的理化性质，促进薏米生长发育，提高薏米产量和品质，进而降低化肥施用量，实现烟杆废弃物的综合利用，具有环保、经济、安全、高效的优点。

Description

一种生物炭基薏米专用肥制备方法及其应用

技术领域

本发明属于肥料技术领域,具体涉及一种生物炭基薏米专用肥制备方法及其应用。

背景技术

薏米（Coixlacryma-jobi），一年生或多年生禾本科植物，其种仁又名薏苡仁、薏仁米、米仁等，是一种营养丰富的粮药兼用、药食同源品种，其种是一种声誉卓著的滋补食品。薏米仁营养丰富，含蛋白质高达12%～18%、脂肪4%～6%、碳水化合物约70%，还富含多种维生素、氨基酸及矿物质等，另外，薏米仁还具有健脾渗湿、除痹止泻、清热排脓、润肤美白、消除疲劳、预防高血压、抗肿瘤及促消化等功效，是很好的功能性食品原料，正日益成为人们理想的健康营养食品，其加工利用价值很高。但是薏米产业在市场上的优势没有充分展示，主要受制于种植环境一般、产业化水平低、栽培技术水平低、信息化水平不完善等因素，影响着薏米产业进一步发展。以提高薏米产量和品质为目的，选取最近全球关注广泛的生物炭为材料，根据薏米不同生长周期的需肥特征制成生物炭基薏米专用肥。由于生物炭富含微孔结构，具有高比表面积，它不但可以补充土壤养分含量，还可以改善土壤结构，提高土壤pH，降低化肥施用量，实现增产的同时让农业更具持续性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种生物炭基薏米专用肥制备方法及其应用。该方法将烟杆热解炭化制备成为生物炭，同时添加尿素、过磷酸钙和氯化钾制成一种生物炭基薏米专用肥，并用于薏米大田种植；该专用肥制造方便，应用操作简单，效果良好，降低化肥施用量的同时，实现了烟杆废弃物的资源化利用，促进薏米生长和改良土壤理化性质，具有经济和环境的双重效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种生物炭基薏米专用肥，其原料包含：烟杆所制生物炭与尿素、过磷酸钙和氯化钾；其中烟杆所制生物炭：尿素：过磷酸钙：氯化钾的质量比为20:15:39:26。

上述尿素为N含量46%的尿素；过磷酸钙为P₂O₅含量12%的过磷酸钙；氯化钾为K₂O含量50%的氯化钾。

一种生物炭基薏米专用肥的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）生物炭制备：将烟杆清洗干净后，去除根部、叶片，自然风干5~7天至恒重，使含水率降至10~15wt%，将其碎成直径1~2 cm的块状；将风干的块状烟杆称重后装于便捷式生物炭化机中，在缺氧条件下热解，保持目标温度500 ℃，2 h后停止加热，继续保持缺氧状态直至温度降到室温，将所得炭化产物研磨使之通过1 mm孔径筛，装入自封袋中，密封保存，防止吸水潮湿；

（2）生物炭基薏米专用肥的制备：第一步，将N含量46%的尿素、P₂O₅含量12%的过磷酸钙、K₂O含量50%的氯化钾分别磨细过1 mm孔径筛；第二步，将过筛后的生物炭、尿素、过磷酸钙和氯化钾按照质量比20:15:39:26混合均匀，在混合物中加入质量分数2%的去离子水和质量分数5%木薯淀粉胶黏剂，再次搅拌均匀；第三步，将搅拌均匀的原料放入挤压式造粒机中进行造粒；第四步，将球状颗粒在70 ℃下烘干至水分含量5~8wt%，过5 mm孔径筛，即为生物炭基薏米专用肥，将生物炭基薏米专用肥装入自封袋中密封保存，防止吸水潮湿。

生物炭基薏米专用肥在薏米种植中的应用：将上述生物炭基薏米专用肥按照每公顷600 kg施用量，在薏米种植前施入耕层土壤并进行1~2次翻耕，与土壤混合均匀。

优选的，生物炭基薏米专用肥在薏米种植中的应用：将上述生物炭基薏米专用肥按照每公顷1200 kg施用量，在薏米种植前施入耕层土壤并进行1~2次翻耕，与土壤混合均匀。

本发明的显著优点：

本发明提供一种生物炭基薏米专用肥的制备方法及其应用。本发明利用烟杆制备生物炭，并添加尿素、过磷酸钙和氯化钾按照质量比20:15:39:26混合制成生物炭基薏米专用肥。将此生物炭基薏米专用肥用于大田实验，并与农户常规施肥相对比，结果表明：此专用肥提高土壤pH和含水量，增加土壤养分含量，在促进植物生长和产量提高的效果上更明显。本发明不仅解决了农业废弃物的利用问题，降低了化肥施用量，还能改良土壤促进植物生长，提高薏米产量和品质。本发明生物炭与尿素、过磷酸钙和氯化钾制成生物炭基薏米专用肥，生物炭的高比表面积和多孔隙的特点有助于改良土壤质地结构，生物炭的高pH降低因化肥施入过量而引起的土壤酸化和板结问题，生物炭基肥本身的养分对促进植物生长发育效果明显，具有良好的经济效益和环境效益，真正实现了经济和环境的双赢。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是说本发明的内容仅限于此。本领域的相关技术人员应了解，对本发明内容的技术特征所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购获得的常规产品。

实施例1

一种生物炭基薏米专用肥的制备方法，包括以下步骤：

（1）生物炭制备：将烟杆清洗干净后，去除根部、叶片，自然风干7天至恒重，使含水率降至10wt%，将其碎成直径1~2 cm的块状；将风干的烟杆称重后装于便捷式生物炭化机（淮安华电环保机械制造有限公司）中，在缺氧条件下热解，保持目标温度500 ℃，2 h后停止加热，继续保持缺氧状态直至温度降到室温，将所得炭化产物研磨使之通过1 mm孔径筛，装入自封袋中，密封保存，防止吸水潮湿；得到的生物炭性质如下：pH 9.74，全碳含量549.70 g/kg，全氮22.08 g/kg，全磷0.15 g/kg、全钾8.84 g/kg。

（2）生物炭基薏米专用肥的制备：第一步，将N含量46%的尿素、P₂O₅含量12%的过磷酸钙、K₂O含量50%氯化钾分别磨细过1 mm孔径筛；第二步，将过筛后的生物炭、尿素、过磷酸钙和氯化钾按照质量比20:15:39:26混合均匀，在混合物中加入质量分数2%的去离子水和质量分数5%木薯淀粉胶黏剂，再次搅拌均匀；第三步，将混搅拌均匀的原料放入挤压式造粒机中进行造粒；第四步，将球状颗粒在70 ℃下烘干至水分含量8wt%，过5 mm孔径筛，即为生物炭基薏米专用肥，将生物炭基薏米专用肥装入自封袋中密封保存，防止吸水潮湿。

尿素：从市场直接采购，N含量46%。

过磷酸钙：从市场直接采购，P₂O₅含量12%。

氯化钾：从市场直接采购，K₂O含量50%。

木薯淀粉胶黏剂：济南千奇化工有限公司生产。

实施例2

一种生物炭基薏米专用肥用于薏米生长及土壤改良的方法：

采用大田实施：地点于福建省南平市浦城县正大奥格（福建）生态农业发展有限公司基地，土壤类型为侵蚀黄红壤，土壤本底值：土壤pH 5.42，有机质17.07 g/kg，全氮0.82 g/kg，全磷0.20 g/kg、全钾18.22 g/kg，碱解氮71.54 mg/kg，速效磷23.41 mg/kg、速效钾256.22 mg/kg。

取实施例1所得生物炭基薏米专用肥，在薏米种植前施入耕层土壤并进行2次翻耕，与土壤混合均匀。同时试验设置对照组、常规组与低炭基肥组、高炭基肥组。

处理1对照组：不施肥；

处理2常规组：按照农户种植的施肥模式施肥，施用量为150 kg/hm²尿素、900 kg/hm²过磷酸钙、150 kg/hm²氯化钾；

处理3低炭基肥组：施用量为600 kg/hm²生物炭基薏米专用肥；

处理4高炭基肥组：施用量为1200 kg/hm²生物炭基薏米专用肥。

肥料与土壤混合均匀后种植薏米，均采取相同的管理措施。

大田试验开始于2018年6月，地点位于福建省南平市浦城县正大奥格（福建）生态农业发展有限公司，共设置4个处理，3个重复，总共12个试验小区，小区面积12 m²，每个小区种植40棵薏米，株行距为50 cm×60 cm，每隔一个生育期在小区内随机选取10株薏米进行株高和径宽测量，株高用卷尺测定，精确到0.1 cm，径宽用电子游标卡尺测定，精确到0.1mm；12月份收获时采集土样和植株样品，土壤采用混合样品采样法，每个小区均匀采取土壤，混合后四分法保留1 kg土样，部分样品置于4 ℃冰箱中冷藏，另一半样品剔除可见的植物残体和石块后，自然风干备用。植株样品即在每个小区随机选取3株植株，取下部分叶片、茎秆及所有成熟薏米果实，叶片保留部分鲜样，其余高温杀青处理。薏米果实烘干、去壳、称重。测定土壤理化性质与植物生长品质指标，试验结果如下：

表1 试验处理对薏米生长指标影响

从表1中可以看出，试验组（生物炭基薏米专用肥组）薏米株高、径宽和植株鲜重较对照组、常规施肥组均显著提高，高炭基肥组株高比对照组增加9.0%，较常规施肥组增加8.02%；高炭基肥组径宽比对照组增加21.50%，比常规施肥组增加12.07%；植株鲜重比对照组增加88.57%，比常规施肥组增加59.04%。同时高炭基肥组处理株高、径宽和植株鲜重相对低炭基肥组也有一定提高。生物炭基薏米专用肥能够促进薏米植株的生长，提高植株株高和径宽，提高作物产量。

表2试验处理对土壤pH、含水量和有机质的影响

从表2中可以看出，试验组（生物炭基薏米专用肥组）土壤pH、土壤含水量和土壤有机质含量值比对照组、常规施肥组均有显著提高，其中高炭基肥组土壤pH值比对照组提高了3.30%，比常规施肥组增加了7.22%；高炭基肥组土壤含水量比对照组增加14.88%，比常规施肥组增加13.93%；土壤有机质含量比对照组提高了24.61%，比常规施肥组增加22.84%。高炭基肥组与低炭基肥组土壤pH、含水量和有机质含量也有一定差异，以高炭基肥的施用效果更好。生物炭基薏米专用肥能提高土壤pH，提高土壤含水量和土壤有机质含量，对土壤改善和土壤肥力提升有重要意义。

表3试验处理对土壤速效养分的影响

从表3中可以看出，试验组（生物炭基薏米专用肥组）的土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量比对照组、常规施肥组均有显著提高。试验组中高炭基肥组与对照组相比，土壤碱解氮增加了72.63%，土壤速效磷增加了40.04%，速效钾含量增加了90.03%；与常规施肥组相比，土壤碱解氮增加了9.11%，土壤速效磷增加了9.52%，速效钾含量增加了17.63%。高炭基肥组与低炭基肥组相比，速效养分也有显著增加，表明高炭基肥对薏米的生长更有利。生物炭基薏米专用肥能够改善土壤的理化性质，增加土壤的速效养分，提升土壤肥力。

表4 试验处理对薏米品质指标影响

从表4中可以看出，试验组（生物炭基薏米专用肥组）的薏米薏仁淀粉、蛋白质和维生素C较对照组和常规施肥组均有显著提高，其中高炭基肥组薏仁淀粉含量比对照组增加17.03%，比常规施肥组增加10.51%；薏仁蛋白质含量比对照组增加15.84%，比常规施肥组增加12.30%；薏仁维生素C含量比对照组增加6.18%，比常规施肥组增加5.37%。高炭基肥组比低炭基肥组薏仁淀粉、蛋白质、维生素C含量也有显著提高，分别增加了6.60%，4.25%和2.31%，表明高炭基肥对薏米品质的促进作用更明显。生物炭基薏米专用肥可以促进薏米的生长发育，促进薏米品质的提高。

表5试验处理对薏米经济效益的影响

从表5中可以看出，试验组（生物炭基薏米专用肥组）薏米产量、市场均价、收益和最终经济效益比对照组、常规施肥组均有显著提高，高炭基肥组薏米产量比对照组增加28.36%，比常规施肥组增加21.67%；薏米市场均价比对照组增加6.48%，比常规施肥组增加4.55%；总收益比对照组增加36.68%，比常规施肥组增加27.21%；最终经济效益比对照组增加33.53%，比常规施肥组增加25.55%。高炭基肥组对产量和最终经济效益的提升作用也显著高于低炭基肥组。说明上述的生物炭基薏米专用肥能增加作物产量，提升品质，进而增加最终的经济效益。

综合分析上述结果可知，施用生物炭基薏米专用肥对于提高土壤pH、提高保水持水能力、增加土壤养分、促进植物生长有显著作用。通过本发明的实施例，以期为薏米科学种植、品质提升、农民增收提供一定科学依据。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种生物炭基薏米专用肥，其特征在于：所述生物炭基薏米专用肥的原料包括烟杆所制生物炭与尿素、过磷酸钙和氯化钾；其中烟杆所制生物炭：尿素：过磷酸钙：氯化钾的质量比为20:15:39:26。

2.根据权利要求1所述的一种生物炭基薏米专用肥，其特征在于：所述尿素为N含量46%的尿素；所述过磷酸钙为P₂O₅含量12%的过磷酸钙；所述氯化钾为K₂O含量50%的氯化钾。

3.一种生物炭基薏米专用肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的一种生物炭基薏米专用肥在薏米种植中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述生物炭基薏米专用肥按照每公顷600kg施用量，在薏米种植前施入耕层土壤并进行1~2次翻耕，与土壤混合均匀。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述生物炭基薏米专用肥按照每公顷1200kg施用量，在薏米种植前施入耕层土壤并进行1~2次翻耕，与土壤混合均匀。