CN116751091A - 一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法 - Google Patents

一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法，所述生物炭基缓释改良剂包括生物炭、至少部分形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料和至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜。本发明提供的生物炭基缓释改良剂，至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜能够形成一层屏蔽层，将形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料封闭在生物炭载体内，在自然条件下，这些封闭的孔道由于微生物作用会逐渐被打开，实现营养物质的缓释作用。进而通过该缓释作用减少化肥的流失，提高肥料的长效性。

Description

一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法。
背景技术
目前，大部分的河流、湖泊富营养化严重，富营养化的成因在于氮、磷等植物营养元素含量过多，绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的，其中较大的污染来源便是农业面源污染。据统计，我国目前已是世界上最大的化肥生产国和消费国，常规的化肥肥效期较短，不能满足农作物需肥期要求，为了增加农作物产量，常常需要施加更多化肥，过量施用化肥不仅导致资源浪费、土壤板结，多余的化肥常常随着雨水流到江河湖泊，导致水体富营养化，进而引发包括水华、赤潮及水体黑臭在内的更为严重的环境问题。因此解决化肥的流失，保证肥料的长效性对于解决我国农业面源污染至关重要。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种生物炭基缓释改良剂及其制备方法，旨在解决现有技术中化肥易流失，肥料无法实现长效性的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种生物炭基缓释改良剂，包括生物炭、至少部分形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料和至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜。
可选地，所述化学肥料包括铵盐、钾盐、尿素和钙盐中的至少一种。
可选地，所述生物炭基缓释改良剂包括60～120份生物炭、100～400份化学肥料和5～20份可生物降解薄膜。
可选地，所述可生物降解薄膜的材质包含海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种。
可选地，所述生物炭基缓释改良剂的平均粒径为3～5mm。
本发明还提供了一种生物炭基缓释改良剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将生物炭粉末、化学肥料源加入溶解有高分子增稠剂的溶液中，得到第一悬浮液；
步骤S2，将第一悬浮液以滴加的方式加入含钙离子的水溶液中，并且使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶；
步骤S3，干燥处理，得到所述生物炭基缓释改良剂。
可选地，在步骤S2中：
所述交联反应的温度为2～5℃；和/或，
所述交联反应的反应时间为18～36h；和/或，
所述第一悬浮液是通过注射器滴入到含钙离子的水溶液中，所述注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为10～20cm；所述滴加的速度为每10秒0.4ml～0.6ml。
可选地，在步骤S2中，所述含钙离子的水溶液中的钙盐的质量占比为2.5～5％。
可选地，所述化学肥料源包括尿素、铵盐、钾盐中的至少一种；和/或，所述高分子增稠剂包括海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种；和/或，所述含钙离子的水溶液包括氢氧化钙溶液、氯化钙溶液中的至少一种。
可选地，所述步骤S1中，所述生物炭粉末的平均粒径为80～120目；和/或；所述步骤S3中，干燥处理为在30～50℃的温度下烘干。
本发明的技术方案中，至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜能够形成一层屏蔽层，将形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料封闭在生物炭载体内，在自然条件下，这些封闭的孔道由于微生物作用会逐渐被打开，实现营养物质的缓释作用。进而通过该缓释作用减少化肥的流失，提高肥料的长效性。
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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所提供的生物炭基缓释改良剂制备工艺流程图；
图2为本发明实施例1所提供的生物炭基缓释改良剂的实物图；
图3-7为本发明实施例4-8所提供的生物炭基缓释改良剂的实物图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
常规的化肥肥效期较短，不能满足农作物需肥期要求，为了增加农作物产量，常常需要施加更多化肥，过量施用化肥不仅导致资源浪费、土壤板结，多余的化肥常常随着雨水流到江河湖泊，导致水体富营养化，进而引发包括水华、赤潮及水体黑臭在内的更为严重的环境问题。因此解决化肥的流失，保证肥料的长效性对于解决我国农业面源污染至关重要。
鉴于此，本发明提出一种生物炭基缓释改良剂，包括生物炭、至少部分形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料和至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜。
本发明的技术方案中，至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜能够形成一层屏蔽层，将形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料封闭在生物炭载体内，在自然条件下，这些封闭的孔道由于微生物作用会逐渐被打开，实现营养物质的缓释作用。进而通过该缓释作用减少化肥的流失，提高肥料的长效性。
在一种可行的方式中，所述化学肥料包括铵盐、钾盐、尿素和钙盐中的至少一种。其中，铵盐、钾盐和钙盐中可以含有磷元素，以便可以同时满足土壤对于磷元素的需求，示例性地，铵盐可以包括氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种，钾盐可以包括磷酸二氢钾、硫酸钾、氯化钾中的至少一种，钙盐可以包括磷酸氢钙、磷酸二氢钙中的至少一种。
需要说明的是，生物炭是生物质高温裂解的固体产物，具有很多优异的性质，如多孔、高度稳定性、高度芳香化、表面有大量的多种官能团，同时带有正负2种电荷，能够吸附分子和阴阳离子、极性和非极性物质，可有效的吸附各种盐分，达到缓释功能，同时在施入土壤后，还能提高土壤有机碳含量，改善土壤保肥、保水性能，有益于土壤微生物栖息和活动，也具有较好的吸附土壤盐离子、重金属离子的效果。
本发明的技术方案中，形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料包括通过静电作用吸附在生物炭孔隙中的无机盐，例如铵盐、钾盐等。所述化学肥料还包括物理吸附或者化学吸附在生物炭孔隙中的尿素分子和尿素结晶颗粒，例如尿素能够通过物理吸附作用吸附在生物炭表面，同时生物炭表面含氧官能团与尿素分子形成氢键发生化学吸附；尿素也可以以结晶颗粒的形式存在于生物炭孔隙中。所述化学肥料还包括无机盐颗粒，例如磷酸氢钙等钙盐可以以沉淀颗粒的形式存在于生物炭孔隙中，铵盐可以以无机盐颗粒的形式存在于生物炭孔隙中。化学肥料可以形成于生物炭孔隙中，也可以同时形成于生物炭表面。
如此，当所述生物炭孔隙中的化学肥料包括尿素结晶颗粒、无机盐颗粒时，本发明提供的生物炭基缓释改良剂存在多重缓释作用。一方面，至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜能够形成一层屏蔽层，将形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料封闭在生物炭载体内，在自然条件下，这些封闭的孔道由于微生物作用会逐渐被打开，实现营养物质的缓释作用。另一方面，存在于生物炭孔隙中的尿素结晶颗粒、无机盐颗粒相较于其余形式存在的化学肥料，例如通过物理吸附的尿素分子而言，需要更长的时间释放到土壤中，从而实现另一重营养物质的缓释作用。
在一种可行的方式中，所述生物炭基缓释改良剂包括60～120份生物炭、100～400份化学肥料和5～20份可生物降解薄膜。生物炭的含量影响生物炭基缓释改良剂的形态，可生物降解薄膜的含量影响其包覆的效果。上述配比下能够形成球形，且包覆效果良好的生物炭基缓释改良剂。
为了实现可生物降解薄膜对生物炭的包覆，在本发明中，所述可生物降解薄膜的材质包含海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种。
在一种可行的方式中，所述生物炭基缓释改良剂的平均粒径为3～5mm。如此，有助于生物炭基缓释改良剂均匀分散于土壤颗粒中。
本发明还提供了一种生物炭基缓释改良剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将生物炭粉末、化学肥料源加入溶解有高分子增稠剂的溶液中，得到第一悬浮液。
所述高分子增稠剂包括海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种，述生物炭粉末的平均粒径为80～120目。高分子增稠剂溶液用于使生物炭粉末分散均匀，不聚集成团，有助于化学肥料进入生物炭的孔隙中。
所述化学肥料源包括尿素、铵盐、钾盐中的至少一种。其中，铵盐、钾盐中可以含有磷元素，以便可以同时满足土壤对于磷元素的需求，示例性地，铵盐可以包括氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵中的至少一种，钾盐可以包括磷酸二氢钾、硫酸钾、氯化钾中的至少一种。
在将生物炭粉末、化学肥料源加入溶解有高分子增稠剂的溶液的过程中，至少部分尿素、铵盐、钾盐能够被吸附于生物炭的孔隙中，例如，由于生物炭上存在的两种电荷，铵盐、钾盐能够通过静电作用吸附于生物炭的孔隙中，而尿素能够通过物理吸附或化学吸附的方式被吸附于生物炭的孔隙中。
步骤S2，将第一悬浮液以滴加的方式加入含钙离子的水溶液中，并且使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶。
所述含钙离子的水溶液包括氢氧化钙溶液、氯化钙溶液中的至少一种。所述含钙离子的水溶液中的钙盐的质量占比为2.5～5％。在将第一悬浮液滴加到含钙离子的水溶液中时，高分子增稠剂还没有与钙离子发生交联反应，此时，钙离子与第一悬浮液中的酸根离子(例如磷酸一铵水解形成的磷酸氢根离子)反应生成溶解度较小的钙盐，因溶解度变小，析出的钙盐附着沉降在生物炭微孔表面。当化学肥料源包含尿素和/或铵盐，含钙离子的水溶液为氢氧化钙溶液时，尿素和/或铵盐在弱碱性条件下溶解度降低，析出的铵盐和/或尿素晶体附着在生物炭微孔表面。
所述交联反应的温度为2～5℃，所述交联反应的反应时间为18～36h。在该条件下，高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，生成的凝胶将生物炭进行包裹。
需要说明的是，在本发明中，所述第一悬浮液是通过注射器滴入到含钙离子的水溶液中，所述注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为10～20cm；所述滴加的速度为每10秒0.4ml～0.6ml。滴加的过程影响改良剂的粒径，若注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离过小，滴加的速度过快，会造成一次滴入量过多，使改良剂粒径超过5mm，易造成化学肥料源在水中电离出的酸根离子与随后加入的该溶液中的钙离子反应不均匀。通过该滴加距离和滴加速度能够控制改良剂的粒径为3-5mm，从而实现生物炭粉分布均匀不会过度沉积，并且在整个反应体系下吸附的铵盐颗粒和尿素晶体分布也更为均匀。
步骤S3，干燥处理，得到所述生物炭基缓释改良剂。
其中，干燥处理为在30～50℃的温度下烘干，在干燥处理之前还包括用去离子水清洗2～3次。
需要说明的是，本发明的技术方案中，在步骤S1之前，还可以包括步骤S0：将农林废弃物烘干、研磨、过筛后置于管式炉内，在氮气氛围下，升温至300～700℃后保持恒温4～8h，之后自然降温至室温，得到生物炭。
其中，农林废弃物包括农作物秸秆、园林植物枝叶等富含纤维素等有机质的未被再利用的废弃资源。本发明充分应用了农林废弃物等常见废弃物，达到了废弃资源再生利用的效果。
在一种可行的方式中，步骤S0中保持恒温的温度为400～600℃，温度太低生物炭施入土壤后易分解，影响改良剂的缓释效果，温度太高则生物碳的养分不容易被释放。
本发明提出的制备方法中，首先利用生物炭粉末、化学肥料源加入溶解有高分子增稠剂的溶液中，然后以滴加的方式加入含钙离子的水溶液中，干燥后得到所需的生物炭基缓释改良剂。本制备方法的步骤简单，制备效率高；此外，本发明提出的生物炭基缓释改良剂的制备方法，制备得到的缓释性能好的生物炭基缓释改良剂，具备了上述缓释性能好的生物炭基缓释改良剂的全部有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)农作物秸秆生物炭制备
将农作物秸秆在105℃下烘干后用粉碎机研磨成粉并过100目(<0.15mm)筛网得到农作物秸秆粉末。将农作物秸秆粉末置于石英舟中并放置于管式炉内，以40mL/min的流速向炉内通N2，1小时后以5℃/min的速率升温至400℃，达到目标温度后保持恒温8h，之后自然降温至室温，上述过程中，N2—直以40mL/min的流速通入管式炉以保持炉内处于厌氧状态；得到平均粒径为80目(0.178mm)的生物炭粉。
(2)生物炭基缓释改良剂的制备
本实施例中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：海藻酸钠5份；生物炭粉120份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份；
(201)将海藻酸钠溶于1000份水中，水浴加热溶解后加入生物炭粉、氯化铵、磷酸二氢钾并搅拌5min，得到第一悬浮液；
(202)将第一悬浮液注入总容量为10ml的一次性注射器，并调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为10cm，控制滴加的速度为每10秒0.4ml，将第一悬浮液滴入2.5％的氢氧化钙溶液中，边滴边摇晃装有氢氧化钙溶液的容器；在2℃下使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶，交联反应时间为36h，得到固定化颗粒；
(203)用去离子水清洗固定化颗粒2次，50℃烘干后得到生物炭基缓释改良剂。
实施例2
(1)园林植物枝叶生物炭制备
将园林植物枝叶在105℃下烘干后用粉碎机研磨成粉并过100目(<0.15mm)筛网得到粉末。将粉末置于石英舟中并放置于管式炉内，以60mL/min的流速向炉内通N2，1小时后以5℃/min的速率升温至600℃，达到目标温度后保持恒温4h，之后自然降温至室温，上述过程中，N2—直以60mL/min的流速通入管式炉以保持炉内处于厌氧状态；得到平均粒径为120目(0.125mm)的生物炭粉。
(2)生物炭基缓释改良剂的制备
本实施例中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：聚丙烯酸钾10份，聚乙烯醇10份；生物炭粉90份；尿素100份、磷酸二铵200份、氯化钾100份；
(201)将聚丙烯酸钾溶于1000份水中，水浴加热溶解后加入生物炭粉、尿素、磷酸二铵、氯化钾并搅拌10min，得到第一悬浮液；
(202)将第一悬浮液注入总容量为10ml的一次性注射器，并调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为20cm，控制滴加的速度为每10秒0.4ml，将第一悬浮液滴入2.5％的氯化钙溶液中，边滴边摇晃装有氢氧化钙溶液的容器；在5℃下使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶，交联反应时间为18h，得到固定化颗粒；
(203)用去离子水清洗固定化颗粒3次，30℃烘干后得到生物炭基缓释改良剂。
实施例3
(1)农作物秸秆与园林植物枝叶混合生物炭制备
将农作物秸秆与园林植物枝叶按质量1:1混合均匀后在105℃下烘干后用粉碎机研磨成粉并过100目(<0.15mm)筛网得到粉末。将粉末置于石英舟中并放置于管式炉内，以50mL/min的流速向炉内通N2，1小时后以5℃/min的速率升温至500℃，达到目标温度后保持恒温6h，之后自然降温至室温，上述过程中，N2—直以50mL/min的流速通入管式炉以保持炉内处于厌氧状态；得到平均粒径为100目(0.150mm)的生物炭粉。
(2)生物炭基缓释改良剂的制备
本实施例中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：聚丙烯酰胺10份；生物炭120份；硫酸铵50份，磷酸一铵100份，硫酸钾50份；
(201)将聚丙烯酸钾溶于1000份水中，水浴加热溶解后加入生物炭粉、硫酸铵、磷酸一铵、硫酸钾并搅拌8min，得到第一悬浮液；
(202)将第一悬浮液注入总容量为10ml的一次性注射器，并调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为15cm，控制滴加的速度为每10秒0.4ml，将第一悬浮液滴入4％的氯化钙溶液中，边滴边摇晃装有氢氧化钙溶液的容器；在4℃下使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶，交联反应时间为24h，得到固定化颗粒；
(203)用去离子水清洗固定化颗粒3次，40℃烘干后得到生物炭基缓释改良剂。
实施例4
与实施例1的区别在于，(202)中调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为5cm。
实施例5
与实施例1的区别在于，(202)中调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为25cm。
实施例6
与实施例1的区别在于，(202)中控制滴加的速度为每10秒0.6ml。
实施例7
与实施例1的区别在于，(202)中控制滴加的速度为每10秒0.7ml。
实施例8
与实施例1的区别在于，(202)中控制滴加的速度为每10秒0.3ml。
实施例9
与实施例1的区别在于，(2)中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：海藻酸钠5份；生物炭粉60份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份。
实施例10
与实施例1的区别在于，(2)中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：海藻酸钠5份；生物炭粉50份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份。
实施例11
与实施例1的区别在于，(2)中各组分按照如下加入量称取(份，1份为1g)：海藻酸钠5份；生物炭粉130份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份。
对比例1
与实施例1的区别在于，未加入高分子增稠剂，未包覆可生物降解薄膜。将生物炭粉120份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份混合到1000份水中，浸泡24小时，得到复合肥。
对比例2
与实施例1的区别在于，未采用生物炭。将氯化铵50份，磷酸二氢钾50份混合到1000份水中，得到复合肥。
对比例3
与实施例1的区别在于，高分子增稠剂未发生交联反应，不能形成可生物降解薄膜包覆于生物炭表面。(2)中将5份海藻酸钠溶于1000份水中，水浴加热溶解后加入生物炭粉120份；氯化铵50份，磷酸二氢钾50份并搅拌5min，得到复合肥。
性能测试
(1)对实施例1、4-8所制备的生物炭基缓释改良剂进行形貌观测并测量粒径，形貌结果参见图2-7。
从图2-7，可以看出，通过调节注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离能够调控生物炭基缓释改良剂的形貌，该距离过近或过远易出现“拖尾”现象，造成制备得到的生物炭基缓释改良剂形状类似蝌蚪状。通过控制滴加的速度，能够调节生物炭基缓释改良剂的粒径大小，在滴加的速度变慢后，得到的生物炭基缓释改良剂的粒径也减小。
对实施例1、4-8所制备的生物炭基缓释改良剂进行粒径测量，得到实施例1的平均粒径为4.1mm,实施例6-8制备的生物炭基缓释改良剂的平均粒径分别为4.5mm、5.2mm、2.3mm。
(2)对实施例1-11所制备的生物炭基缓释改良剂以及对比例1-3所制备的生物炭基缓释改良剂进行缓释效果测定，采用GB23348-2003缓释肥料中的方法进行测定，测定结果参见表1：
表1生物炭基缓释改良剂缓释效果
如表1所示，本发明实施例1-11提供的生物炭基缓释改良剂不论是24h养分释放率还是28d养分释放率都远远优于国家标准，养分缓释效果显著。而对比例1-3的24h养分释放率和28d养分释放率都超过了国家缓释肥的标准，效果远差于本发明实施例1-11提供的生物炭基缓释改良剂。
(3)对实施例1-11所制备的生物炭基缓释改良剂、对比例1-3所制备的生物炭基缓释改良剂进行土壤改良效果测定，并与完全不施加任何肥料的空白组进行对比。具体地，向土壤中分别加入土壤质量5％不同实施例生物炭基缓释改良剂，混匀后常规种植小白菜，3个月后测定土壤各指标。采用HJ802-2016(土壤电导率的测定电极法)、HJ962-2018(土壤pH值的测定电位法)、NY/T 85-1988(土壤有机质测定法)的方法进行测定，测定结果参见表2：
表2生物炭基缓释改良剂土壤改良效果
pH EC((us/cm)) 有机质(g/kg) 容重(g/cm3)
不施肥空白组 8.26 236 10.8 1.26
实施例1 7.87 487 13.6 1.18
实施例2 7.63 563 14.1 1.16
实施例3 7.72 538 13.3 1.20
实施例4 7.93 411 12.6 1.21
实施例5 7.91 420 12.4 1.19
实施例6 7.89 480 13.4 1.17
实施例7 7.92 436 12.8 1.19
实施例8 7.94 442 11.6 1.20
实施例9 7.86 482 13.3 1.17
实施例10 7.95 443 12.4 1.19
实施例11 8.51 639 12.0 1.20
对比例1 8.01 375 11.3 1.24
对比例2 8.10 336 11.2 1.25
对比例3 8.03 368 11.2 1.23
如表2所示，施用本发明实施例1-11提供的生物炭基缓释改良剂后土壤pH值有所下降，土壤由碱性想中性慢慢改变，EC值和有机质含量均有不同程度的增加，说明土壤的有机和无机养分均有增加，土壤保肥能力在增强，而土壤的容重也在下降，说明土壤空隙增加，土壤疏松。综上，本发明提供的生物碳基缓释改良剂可以有效的改善土壤板结，修复盐碱化土壤，提高土壤的保水保肥能力。而施用对比例1-3提供的复合肥后，对土壤的改良效果远不及本发明实施例1-10提供的生物炭基缓释改良剂。而实施例1-10对土壤的改良效果优于实施例11，是由于实施例11中生物炭粉的添加量过多，易出现钾盐随之释放过多，从而易出现土壤盐渍化。
(4)对实施例1-11所制备的生物炭基缓释改良剂以及对比例1-3所制备的生物炭基缓释改良剂进行增产效果测定，并与完全不施加任何肥料的空白组进行对比。具体地，向土壤中分别加入土壤质量5％不同实施例生物炭基缓释改良剂，混匀后常规种植小白菜，每次收获前5天测定小白菜各指标。采用称重法进行测定，测定结果参见表3：
表3施用生物炭基缓释改良剂小白菜生长状况
地上鲜重(g/株) 根鲜重(g/株)
不施肥空白组 10.31 2.19
实施例1 12.87 2.87
实施例2 14.10 2.75
实施例3 13.28 2.58
实施例4 12.55 2.67
实施例5 12.54 2.65
实施例6 12.88 2.85
实施例7 12.45 2.55
实施例8 12.50 2.67
实施例9 12.85 2.86
实施例10 12.48 2.57
实施例11 12.44 2.56
对比例1 11.41 2.41
对比例2 11.12 2.36
对比例3 11.48 2.42
如表3所示，利用本发明实施例1-11提供的生物炭基缓释改良剂施肥的小白菜较不施改良剂种植的小白菜地上鲜重能够实现增加36.76％，根鲜重能够实现增加31.05％，促生增产效果显著。而采用对比例1-3提供的复合肥施肥的小白菜较不施改良剂种植的小白菜地上鲜重最多增加11.35％，根鲜重最多增加10.5％。
以上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，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物炭基缓释改良剂，其特征在于，包括生物炭、至少部分形成于所述生物炭孔隙中的化学肥料和至少部分包裹于所述生物炭表面的可生物降解薄膜。
2.根据权利要求1所述的生物炭基缓释改良剂，其特征在于，所述化学肥料包括铵盐、钾盐、尿素和钙盐中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的生物炭基缓释改良剂，其特征在于，所述生物炭基缓释改良剂包括60～120份生物炭、100～400份化学肥料和5～20份可生物降解薄膜。
4.根据权利要求1所述的生物炭基缓释改良剂，其特征在于，所述可生物降解薄膜的材质包含海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的生物炭基缓释改良剂，其特征在于，所述生物炭基缓释改良剂的平均粒径为3～5mm。
6.一种权利要求1-5任一项所述的生物炭基缓释改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将生物炭粉末、化学肥料源加入溶解有高分子增稠剂的溶液中，得到第一悬浮液；
步骤S2，将第一悬浮液以滴加的方式加入含钙离子的水溶液中，并且使所述高分子增稠剂与钙离子发生交联反应，形成包裹于生物炭表面的凝胶；
步骤S3，干燥处理，得到所述生物炭基缓释改良剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中：
所述交联反应的温度为2～5℃；和/或，
所述交联反应的反应时间为18～36h；和/或，
所述第一悬浮液是通过注射器滴入到含钙离子的水溶液中，所述注射器的出液口与含钙离子的水溶液液面之间的距离为10～20cm；所述滴加的速度为每10秒0.4ml～0.6ml。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述含钙离子的水溶液中的钙盐的质量占比为2.5～5％。
9.根据权利要求6-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述化学肥料源包括尿素、铵盐、钾盐中的至少一种；和/或，所述高分子增稠剂包括海藻酸钠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾中的至少一种；和/或，所述含钙离子的水溶液包括氢氧化钙溶液、氯化钙溶液中的至少一种。
10.根据权利要求6-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述生物炭粉末的平均粒径为80～120目；
和/或；
所述步骤S3中，干燥处理为在30～50℃的温度下烘干。
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