CN112250502A - 一种生物碳基有机药肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物碳基有机药肥及其制备方法。所述生物炭基有机药肥，由改性生物炭粉、有机质、农药、助剂、稳定剂制成；所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣组成。所述农药为代森锰锌、代森锰中的一种；所述稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙组成。所述改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入高锰酸钾溶液和硝酸铁溶液，超声分散，水浴中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，加热处理，捞出，干燥，制得改性生物炭。本发明提供的生物炭基有机药肥，具有良好的稳定性能、缓释性能，在土壤环境中能缓慢释放其中的杀菌活性成分而抑制或杀灭土传病害菌菌，对土传病害霜霉病、炭疽病具有良好的防治作用。

Description

一种生物碳基有机药肥及其制备方法
技术领域
本发明属于肥料技术领域，尤其是一种生物碳基有机药肥及其制备方法。
背景技术
生物碳是生物有机材在无氧或低氧的环境中低温热解后的固体产物。现代热裂解工艺生产的生物炭为粉状颗粒。生物炭通常含碳40％～75％，含少量矿物质和挥发有机化合物，呈碱性，不易为微生物分解。生物炭富含有机碳，其中碳大多以稳定芳香环不规则叠层堆积存在，含羟基(-OH)、烯烃(C＝C)。生物炭的多孔性、巨大表面积及羧基基团赋予生物炭强吸附能力，具有较大的离子交换量(CEC)。
生物炭对土壤理化性质具有良好的改良作用：生物炭可以提高土壤有机碳含量水平；生物炭可以降低粘质土壤容重、硬度；生物炭不仅可产生负电荷和正电荷，不仅吸持有机质吸持的养分，还可吸持土壤有机质不吸持的磷素养分；等等。目前也被广泛用于有机肥料以及土壤改良剂，但在药肥领域的研究较少。
如申请号为CN201910294219.X的专利公开了一种改性生物炭、生物炭基有机肥；改性生物炭将桃木渣粉碎、过筛，将得到的桃木渣粉和氧化石墨烯混合，在氮气保护下550～600℃热解2～3h，经高锰酸钾溶液浸泡后，在550～600℃下再次热解0.4～0.6h，水洗去除杂质制备得到。生物炭基有机肥包括以下重量份的原料发酵得到：所述改性生物炭30～40份、牛粪60～80份、腐熟酒糟15～25份、花生壳粉10～20份、木醋液6～8份、甜菜糖蜜4～6份，胶红酵母发酵剂3～5份和复合纤维素酶0.08～0.12份。生物炭基有机肥达到了养地、增产效果，同时原料易得且成本低廉、工艺先进，可规模化生产。该专利是将生物碳改性后直接作为肥料原料。
如申请号为CN201711165523.1的专利公开了一种稻壳活性炭负载土霉素有机肥的制备方法，将稻壳粉碎炭化后，粉碎活化，酸洗水洗后干燥得到粉状活性炭，将土霉素药渣加水混合，与粉状活性炭后水浴加热，微波处理后，风干与尿素、牲畜粪便加入到污泥中接种固体复合微生物菌剂进行第一次发酵，之后再摊开接种功能性微生物液体菌剂，进行第二次发酵既得。本发明制备有机肥利用率高，可被生物降解，无任何异味，脱臭效果良好。该专利是利用壳活性炭固定微生物菌剂实现污泥有肥料的制备。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种谁生物炭基有机药肥及其制备方法，具体是通过以下技术方案实现的。
一种生物炭基有机药肥，按重量份计由以下原料制成:18-22份改性生物炭粉、40-50份有机质、0.1-0.3份农药、6-10份助剂、0.05-0.1份稳定剂。
优选地，所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣按3-5:1-2:1的质量比组成。
优选地，所述农药为代森锰锌、代森锰中的一种；所述稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙按1:1的质量比组成。
优选地，所述助剂的制备为：取质量比为2:1的聚乳酸、壳聚糖混合，加入2倍量的水和混合物质量0.2％的硬脂酸；加热至180℃搅拌溶化，制得乳液；180℃保温，加入乳液质量6-10％的N,N-二甲基苏氨酸，抽真空反应20h后，将反应物喷雾干燥，制得助剂。
优选地，所述改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入其质量0.1％的浓度为0.2mol/L的高锰酸钾溶液和其质量0.4％的浓度为0.05mol/L的硝酸铁溶液，超声分散2h后，放置在85℃的水浴锅中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，在60-80℃下处理2-3h后，捞出，干燥，制得改性生物炭。
优选地，所述复合表面活性剂溶液中含有6-8％氢氧化钾、1-2％的十二烷基硫酸钠，其余为水。
优选地，所述生物炭基有机药肥的制备方法：将有机质加入2倍量水，高速搅拌，制得浆液；将浆液与其质量3-6％的豆渣粉混合，加热至50-60℃处理10-15min，制得乳状有机质；将农药加入100倍量水搅拌成农药溶液，向农药溶液中加入改性生物炭粉，静置处理50-60min，再加入助剂、稳定剂高速搅拌均匀，制得农药负载乳液；将农药乳负载乳液与乳状有机质混合均匀，造粒，制得生物炭基有机药肥。
本发明的另一目的在于一种上述生物炭有机药肥的应用，用于防治土传病害霜霉病。
本发明的另一目的在于提供一种上述生物炭有机药肥的应用，用于防治土传病害炭疽病。
本发明的有益效果在于：
本发明依次采用高锰酸钾溶液和硝酸铁溶液的混合溶液、复合表面活性剂溶液对生物炭粉进行改性处理，增强生物炭的比表面积、羧基、羟基，对代森锰锌、代森锰农药的杀菌活性成分具有良好的负载(吸附)性能。采用聚乳酸、壳聚糖混、N,N-二甲基苏氨酸的聚合物作为助剂，助剂能保护生物炭粉表面负载的杀菌活性成分，防治有机肥料中的其它成分导致杀菌活性成分失效，而且助剂能包埋未被改性生物炭粉负载的杀菌活性成分，同时助剂在土壤环境中具有良好的缓释性能，能使其中的活性成分缓慢释放出来。稳定剂有利于进一步保持负载农药的活性。本发明采用将有机质与豆渣粉混合制成乳状有机质，再与农药乳负载乳液混合制成肥料，有利于农药乳负载颗粒分散到有机质，同时也能保护负载活性成分的活性。
本发明提供的生物炭基有机药肥，采用改性生物炭粉对代森锰锌或代森锰农药负载制成，代森锰锌、代森锰农药具有良好的负载效果，所制得的生物炭基有机药肥，具有良好的稳定性能、缓释性能，在土壤环境中能缓慢释放其中的杀菌活性成分而抑制或杀灭土传病害菌菌，对土传病害霜霉病、炭疽病具有良好的防治作用。
具体实施方式
下面结核具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
1、改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入其质量0.1％的浓度为0.2mol/L的高锰酸钾溶液和其质量0.4％的浓度为0.05mol/L的硝酸铁溶液，超声分散2h后，放置在85℃的水浴锅中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，在60-80℃下处理2h后，捞出，干燥，制得改性生物炭。
所述复合表面活性剂溶液中含有6％氢氧化钾、1％的十二烷基硫酸钠，其余为水。
2、助剂的制备为：取质量比为2:1的聚乳酸、壳聚糖混合，加入2倍量的水和混合物质量0.2％的硬脂酸；加热至180℃搅拌溶化，制得乳液；180℃保温，加入乳液质量6％的N,N-二甲基苏氨酸，抽真空反应20h后，将反应物喷雾干燥，制得助剂。
3、生物炭基有机药肥的制备:
组分：18份改性生物炭粉、40份有机质、0.1份农药(代森锰锌)、6份助剂、0.05份稳定剂。其中，所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣按3:1:1的质量比组成；稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙按1:1的质量比组成。
生物炭基有机药肥的制备方法：将有机质加入2倍量水，高速搅拌，制得浆液；将浆液与其质量3％的豆渣粉混合，加热至50-60℃处理10min，制得乳状有机质；将农药加入100倍量水搅拌成农药溶液，向农药溶液中加入改性生物炭粉，静置处理50min，再加入助剂、稳定剂高速搅拌均匀，制得农药负载乳液；将农药乳负载乳液与乳状有机质混合均匀，造粒，制得生物炭基有机药肥。
实施例2
1、改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入其质量0.1％的浓度为0.2mol/L的高锰酸钾溶液和其质量0.4％的浓度为0.05mol/L的硝酸铁溶液，超声分散2h后，放置在85℃的水浴锅中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，在60-80℃下处理2.5h后，捞出，干燥，制得改性生物炭。
所述复合表面活性剂溶液中含有7％氢氧化钾、1.5％的十二烷基硫酸钠，其余为水。
2、助剂的制备为：取质量比为2:1的聚乳酸、壳聚糖混合，加入2倍量的水和混合物质量0.2％的硬脂酸；加热至180℃搅拌溶化，制得乳液；180℃保温，加入乳液质量8％的N,N-二甲基苏氨酸，抽真空反应20h后，将反应物喷雾干燥，制得助剂。
3、生物炭基有机药肥的制备:
组分：20份改性生物炭粉、45份有机质、0.2份农药(代森锰锌)、8份助剂、0.08份稳定剂。其中，所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣按4:2:1的质量比组成；稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙按1:1的质量比组成。
生物炭基有机药肥的制备方法：将有机质加入2倍量水，高速搅拌，制得浆液；将浆液与其质量3-6％的豆渣粉混合，加热至50-60℃处理12min，制得乳状有机质；将农药加入100倍量水搅拌成农药溶液，向农药溶液中加入改性生物炭粉，静置处理55min，再加入助剂、稳定剂高速搅拌均匀，制得农药负载乳液；将农药乳负载乳液与乳状有机质混合均匀，造粒，制得生物炭基有机药肥。
实施例3
1、改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入其质量0.1％的浓度为0.2mol/L的高锰酸钾溶液和其质量0.4％的浓度为0.05mol/L的硝酸铁溶液，超声分散2h后，放置在85℃的水浴锅中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，在60-80℃下处理3h后，捞出，干燥，制得改性生物炭。
所述复合表面活性剂溶液中含有8％氢氧化钾、1％的十二烷基硫酸钠，其余为水。
2、助剂的制备为：取质量比为2:1的聚乳酸、壳聚糖混合，加入2倍量的水和混合物质量0.2％的硬脂酸；加热至180℃搅拌溶化，制得乳液；180℃保温，加入乳液质量10％的N,N-二甲基苏氨酸，抽真空反应20h后，将反应物喷雾干燥，制得助剂。
3、生物炭基有机药肥的制备:
组分：22份改性生物炭粉、40份有机质、0.3份农药(代森锰)、10份助剂、0.05份稳定剂。其中，所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣按5:2:1的质量比组成；稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙按1:1的质量比组成。
生物炭基有机药肥的制备方法：将有机质加入2倍量水，高速搅拌，制得浆液；将浆液与其质量3-6％的豆渣粉混合，加热至50-60℃处理15min，制得乳状有机质；将农药加入100倍量水搅拌成农药溶液，向农药溶液中加入改性生物炭粉，静置处理60min，再加入助剂、稳定剂高速搅拌均匀，制得农药负载乳液；将农药乳负载乳液与乳状有机质混合均匀，造粒，制得生物炭基有机药肥。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于生物然炭粉未经改性处理。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于生物炭基有机药肥中没有加入助剂。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于生物炭基有机药肥中没有加入助剂、稳定剂。
试验例1
生物炭基有机药肥防治黄瓜霜霉病研究：参照文献《微生物肥料抑制黄瓜霜霉病效果初探》(职业技术,2006)的试验方法进行试验
1、试验肥料：采用实施例1-3和对比例1-3所制得生物炭基有机药肥作为试验肥料，
2、试验处理：试验设(1)不施肥对照；(2)实施例1制备的生物炭基有机药肥80克/框；(3)实施例2制备的生物炭基有机药肥80克/框；(4)实施例3制备的生物炭基有机药肥80克/框；(5)对比例1制备的生物炭基有机药肥80克/框；(6)对比例2制备的生物炭基有机药肥80克/框；(7)对比例3制备的生物炭基有机药肥深80g/框。
3、试验方法：选取黄瓜连作3年地的土壤，将杂质去掉,每盆20公斤,与各处理混匀,放置在长1米、宽1米、高60厘米的塑料框内。试验前将黄瓜种放入盛有营养土的育苗盘待黄瓜苗一真叶一心时,选择生长一致的幼苗,定植在混有不同肥料的塑料盆土中,每盆12株。
4、结果与分析：待黄瓜苗定植2个月后，统计每个处理黄瓜的霜霉病病株率；并从每个处理中随机5株病株，计算每株黄瓜的病叶率，计算5株病株的平均病叶率，结果如表1所示。
表1不同生物炭基有机药肥对黄瓜双霉病发生率的影响。
Figure BDA0002738522930000071
Figure BDA0002738522930000081
在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (9)

1.一种生物炭基有机药肥，其特征在于，按重量份计由以下原料制成:18-22份改性生物炭粉、40-50份有机质、0.1-0.3份农药、6-10份助剂、0.05-0.1份稳定剂。
2.如权利要求1所述的生物炭有机药肥，其特征在于，所述有机质由腐熟饼肥、腐殖酸、食用菌渣按3-5:1-2:1的质量比组成。
3.如权利要求1所述的生物炭有机药肥，其特征在于，所述农药为代森锰锌、代森锰中的一种；所述稳定剂由木糖醇、硬脂酸钙按1:1的质量比组成。
4.如权利要求1所述的生物炭有机药肥，其特征在于，所述助剂的制备为：取质量比为2:1的聚乳酸、壳聚糖混合，加入2倍量的水和混合物质量0.2％的硬脂酸；加热至180℃搅拌溶化，制得乳液；180℃保温，加入乳液质量6-10％的N,N-二甲基苏氨酸，抽真空反应20h后，将反应物喷雾干燥，制得助剂。
5.如权利要求1所述的生物炭有机药肥，其特征在于，所述改性生物炭的制备为：向生物炭粉中加入其质量0.1％的浓度为0.2mol/L的高锰酸钾溶液和其质量0.4％的浓度为0.05mol/L的硝酸铁溶液，超声分散2h后，放置在85℃的水浴锅中蒸干，制得一次改性生物炭；将放置一次改性生物炭在复合表面活性剂溶液中，在60-80℃下处理2-3h后，捞出，干燥，制得改性生物炭。
6.如权利要求1所述的生物炭有机药肥，其特征在于，所述复合表面活性剂溶液中含有6-8％氢氧化钾、1-2％的十二烷基硫酸钠，其余为水。
7.如权利要求1所述的生物炭有机药肥的制备方法,其特征在于，具体过程为：将有机质加入2倍量水，高速搅拌，制得浆液；将浆液与其质量3-6％的豆渣粉混合，加热至50-60℃处理10-15min，制得乳状有机质；将农药加入100倍量水搅拌成农药溶液，向农药溶液中加入改性生物炭粉，静置处理50-60min，再加入助剂高速搅拌均匀，制得农药负载乳液；将农药乳负载乳液与乳状有机质混合均匀，造粒，制得生物炭基有机药肥。
8.一种如权利要求7所述的生物炭有机药肥的制备方法所制的生物炭有机药肥的应用，其特征在于，用于防治土传病害霜霉病。
9.一种如权利要求7所述的生物炭有机药肥的制备方法所制的生物炭有机药肥的应用，其特征在于，用于防治土传病害炭疽病。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113004100A (zh) * 2021-02-20 2021-06-22 陆枳江 一种防治土壤板结的生物有机肥料及其制备方法
CN114605795A (zh) * 2022-03-04 2022-06-10 大连海事大学 一种生物炭聚乳酸复合3d打印材料的制备方法
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