CN112174745A - 一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量份的原料：生物炭60‑80份、腐熟畜禽粪便40‑60份、尿素30‑40份、磷酸二氢铵25‑35份、氯化钾15‑25份、凹凸棒土10‑20份和硅藻土10‑20份；制备方法：(1)称取各原料；(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过筛；(3)与腐熟畜禽粪便、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，搅拌均匀；(4)造粒，干燥，即得。本发明生物炭复合肥富含有机物，营养元素N、P、K，以及微量元素Ca、Mn、S、Fe、Zn、Cu等，可以有效增加土壤有机质、吸收重金属、改良土壤、提升土壤肥力。

Description

一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，更具体的说是涉及一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥及其制备方法和应用。

背景技术

土壤肥力(soil fertility)是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需的空气、温度、养分和无毒害物质的能力，是反映土壤肥沃性的一个重要指标，是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤区别于成土母质和其他自然体的最本质的特征，也是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质基础。土壤肥力是土壤物理、化学和生物学性质的综合反应，影响耕地土壤肥力的因素很多，如土壤质地、结构、水分状况、温度状况、生物状况、有机质含量、pH等，凡是影响土壤物理、化学、生物学性质的因素，都会对土壤肥力造成一定的影响。

从最早的施用农家有机肥到施用无机肥，再到施用有机无机复混肥，施肥种类、施肥量及配比等对粮食作物或经济作物产量和质量都有很大的影响。传统的肥料尤其是有机无机复混肥虽然在提高作物产量方面起到了不错的效果，但是成分和养分配比不合理，几乎不能恢复土壤肥力、改善土壤结构，甚至还会产生副作用，造成土壤板结等。

生物炭，是有机物原料在完全或者部分缺氧条件下，经过高温热裂解(通常<700℃)产生的一类富碳、高度芳香化和稳定性高的有机物质，对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用，其多孔特性和较大的比表面积有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重，从而为植物生长提供良好的环境。同时，生物炭是酸性土壤一种理想的改良剂，其含有的养分元素可直接输入土壤，其表面电荷和官能团有利于土壤养分的保留。

目前，生物炭的使用方法一般是添加有机和/或无机肥料配合使用，一方面使用麻烦，成本较高，另一方面也会对生物炭的作用造成影响，使其不能充分发挥作用。另外，目前的生物炭由于其原料以及制备方法的原因，其微孔结构偏少、比表面积也偏小，而微孔结构和比表面积是决定其主要功能的因素之一。再者，由于其原料以及制备方法的原因，生物炭保留的营养元素包括微量元素较少，也是目前需要添加其他肥料的原因之一。

因此，如何提供一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥及其制备方法和应用，以解决现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量份的原料：生物炭60-80份、腐熟畜禽粪便40-60份、尿素30-40份、磷酸二氢铵25-35份、氯化钾15-25份、凹凸棒土10-20份和硅藻土10-20份；

优选为：生物炭65-75份、腐熟畜禽粪便45-55份、尿素32-38份、磷酸二氢铵26-32份、氯化钾18-22份、凹凸棒土12-18份和硅藻土12-18份；

更优选为：生物炭70份、腐熟畜禽粪便50份、尿素35份、磷酸二氢铵30份、氯化钾20份、凹凸棒土15份和硅藻土15份。

本发明的有益效果在于，生物炭在用作肥料时，能够吸附土壤的有机质，其优秀的生物稳定性也可促进土壤腐殖质的形成，构筑土壤肥力，此外，生物炭还可有效调节土壤中N、P、K等营养元素的循环，提高土壤保水保肥的能力；

腐熟畜禽粪便中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等养分，同时也能供给作物所需的钙、镁、硫等多种矿物质及微量元素，满足作物生长过程中对多种养分的需要；

尿素是目前含氮量最高的氮肥，适用于各种土壤和植物，且易保存，使用方便，对土壤的破坏作用小；

磷酸二氢铵是含氮磷两种营养成分的复合肥，具有壮苗、抗旱、抗倒伏、增加穗数、籽粒饱满的作用；

氯化钾能够促进农作物的枝干生长、增加枝干的强度，使农作物的果实膨大，提升果皮的色泽、增加农作物的开花坐果率等；

凹凸棒土和硅藻土可用作粘结剂和造粒添加剂，提高肥料的成粒率，而且颗粒强度高不结块，不返潮，同时，凹凸棒土和硅藻土还能够作为缓释作用的载体，肥料黏附于其上能够形成均匀的多孔网络体系，从而促进肥料肥力的均匀缓慢释放，促进生物炭效力的发挥，此外，其更兼具一定的土壤调理作用。

进一步，上述腐熟畜禽粪便为腐熟的猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪和鸭粪中的至少一种；腐熟畜禽粪便的含水率为10％-20％。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，猪粪属于速效性肥料，肥效比鸡粪相对缓慢；牛粪含纤维质多，养地效果好；羊粪可以改善土质，防止土地板结，经济价值很好；鸡粪在所有禽畜粪便当中养分是最高的，可以改良土壤物理、化学和生物特性，熟化土壤，培肥地力；鸭粪中有机物、氮元素和磷元素含量较高。

一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量份数称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过筛，得到物料A；

(3)将物料A与腐熟畜禽粪便、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，搅拌均匀，得到物料B；

(4)将物料B造粒，干燥，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

进一步，上述步骤(2)中，过筛的筛网目数为100-200目。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过粉碎过筛，将生物炭、凹凸棒土和硅藻土制成较小颗粒，方便混合搅拌和造粒干燥步骤的进行。

进一步，上述步骤(3)中，搅拌的速度为200-300r/min，时间为30-60min。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过混合搅拌，能使各原料混合均匀。

进一步，上述步骤(4)中，干燥的温度为50-60℃，烘干至含水率为5％以下。

采用上述进一步技术方案的有益效果在于，通过将生物炭复合肥进行造粒烘干，使用时就会吸水而膨胀成粉末状，这样增加了生物炭复合肥与土壤的接触面积，有利于农作物更好的吸收养分，从而促进了农作物的生长。

本发明还请求保护用于提升土壤肥力的生物炭复合肥在种植小麦和玉米中的应用，施肥量为60-80kg/亩。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明生物炭复合肥富含有机物，营养元素N、P、K，以及微量元素Ca、Mn、S、Fe、Zn、Cu等，可以有效增加土壤有机质、吸收重金属、改良土壤、提升土壤肥力。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量的原料：生物炭60kg、含水率为10％的腐熟猪粪40kg、尿素30kg、磷酸二氢铵25kg、氯化钾15kg、凹凸棒土10kg和硅藻土10kg；

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过100目筛，得到物料A；

(3)将物料A与含水率为10％的腐熟猪粪、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，以200r/min的速度搅拌30min，得到物料B；

(4)将物料B造粒，50℃干燥至含水率为5％，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

实施例2

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量的原料：生物炭65kg、含水率为12％的腐熟牛粪45kg、尿素32kg、磷酸二氢铵26kg、氯化钾18kg、凹凸棒土12kg和硅藻土12kg；

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过120目筛，得到物料A；

(3)将物料A与含水率为12％的腐熟牛粪、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，以220r/min的速度搅拌40min，得到物料B；

(4)将物料B造粒，52℃干燥至含水率为5％，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

实施例3

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量的原料：生物炭70kg、含水率为15％的腐熟鸡粪50kg、尿素35kg、磷酸二氢铵30kg、氯化钾20kg、凹凸棒土15kg和硅藻土15kg；

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过150目筛，得到物料A；

(3)将物料A与含水率为15％的腐熟鸡粪、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，以250r/min的速度搅拌45min，得到物料B；

(4)将物料B造粒，55℃干燥至含水率为3％，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

实施例4

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量的原料：生物炭75kg、含水率为18％的腐熟羊粪55kg、尿素38kg、磷酸二氢铵32kg、氯化钾22kg、凹凸棒土18kg和硅藻土18kg；

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过180目筛，得到物料A；

(3)将物料A与含水率为18％的腐熟羊粪、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，以280r/min的速度搅拌50min，得到物料B；

(4)将物料B造粒，58℃干燥至含水率为4％，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

实施例5

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，包括以下重量的原料：生物炭80kg、含水率为20％的腐熟鸭粪60kg、尿素40kg、磷酸二氢铵35kg、氯化钾25kg、凹凸棒土20kg和硅藻土20kg；

用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过200目筛，得到物料A；

(3)将物料A与含水率为20％的腐熟鸭粪、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，以300r/min的速度搅拌60min，得到物料B；

(4)将物料B造粒，60℃干燥至含水率为4％，即得用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

性能测试

1、各取实施例1-5制得的生物炭复合肥，按照NYT 3618-2020《生物炭基有机肥料》的试验方法和要求，分别进行有效活菌数、有机质、水分、pH值、粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率的测定。

测定结果如表1所示。

表1实施例1-3生物肥料的性能测定结果

由表1可知，本发明实施例1-5制得的生物炭复合肥的各项指标均符合NYT 3618-2020《生物炭基有机肥料》的相应要求。其中，实施例3为最佳实施例。

2、小麦田间试验

选取河南省郑州市的一块小麦试验田，平均分为两块，记为常规施肥区和试验施肥区，小麦品种选择冀麦38号，待小麦成熟后分别统计小麦的穗粒数、千粒重和产量，并计算增产率。

统计结果如表2所示。

其中，常规施肥区的具体施肥方法为：当地常规施肥，采用阶段施肥方法，分别为底肥、缓秧肥、蘖肥、穗肥，计4次施肥，施肥量及方式与当地农业生产一致；试验施肥区的具体施肥方法为：每亩施实施例3制得的生物炭复合肥80kg，以底肥形式一次性施入，其后不再追施其他肥料。

表2常规施肥区和试验施肥区小麦统计结果

测定指标	穗粒数(粒)	千粒重(g)	产量(kg/亩)
				常规施肥区	32	36.22	496.32
试验施肥区	40	44.63	548.74
				增产率(％)	25.00	23.22	10.56

由表2可知，试验施肥区小麦的穗粒数、千粒重和产量均优于常规施肥区，其中，穗粒数增产25.00％，千粒重增产23.22％，产量增产10.56％。

以上试验说明，本发明生物炭复合肥富含有机物，营养元素N、P、K，以及微量元素Ca、Mn、S、Fe、Zn、Cu等，可以有效增加土壤有机质、吸收重金属、改良土壤、提升土壤肥力。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，包括以下重量份的原料：生物炭60-80份、腐熟畜禽粪便40-60份、尿素30-40份、磷酸二氢铵25-35份、氯化钾15-25份、凹凸棒土10-20份和硅藻土10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，包括以下重量份的原料：生物炭65-75份、腐熟畜禽粪便45-55份、尿素32-38份、磷酸二氢铵26-32份、氯化钾18-22份、凹凸棒土12-18份和硅藻土12-18份。

3.根据权利要求1所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，包括以下重量份的原料：生物炭70份、腐熟畜禽粪便50份、尿素35份、磷酸二氢铵30份、氯化钾20份、凹凸棒土15份和硅藻土15份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，所述腐熟畜禽粪便为腐熟的猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪和鸭粪中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，所述腐熟畜禽粪便的含水率为10％-20％。

6.一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)按权利要求1-5任一项所述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的重量份数称取各原料；

(2)将生物炭、凹凸棒土和硅藻土混合粉碎，过筛，得到物料A；

(3)将物料A与腐熟畜禽粪便、尿素、磷酸二氢铵和氯化钾混合，搅拌均匀，得到物料B；

(4)将物料B造粒，干燥，即得所述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥。

7.根据权利要求6所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，步骤(2)中，所述过筛的筛网目数为100-200目。

8.根据权利要求6所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，步骤(3)中，所述搅拌的速度为200-300r/min，时间为30-60min。

9.根据权利要求6所述的一种用于提升土壤肥力的生物炭复合肥，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥的温度为50-60℃，烘干至含水率为5％以下。

10.一种如权利要求1-5任一项所述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥在种植小麦和玉米中的应用，其特征在于，所述用于提升土壤肥力的生物炭复合肥的施肥量为60-80kg/亩。