CN117510251A - 一种肥料添加物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种肥料添加物及其制备方法和应用，该肥料添加物为通过在无机颗粒表面包覆壳聚糖层和聚氨酯层制备而成，该无机颗粒由粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水、硅藻土混合制粒所得，再依次进行壳聚糖和聚氨酯的包覆所得。在水稻施肥过程中将该肥料添加物与肥料混合后进行施肥，可显著降低稻田的CH4排放量，同时还提高了水稻的根系活力并帮助增产。将该肥料添加物应用在水稻生产中有助于降低CH4的排放，有助于实现碳中和，助力全球温室效应的控制，具有显著的实际意义和社会价值。本发明提供的肥料添加物还可被应用于其他植物的种植和生产中，具有潜在的广泛的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种肥料添加物及其制备方法，具体涉及一种有助于降低CH4排放的肥料添加物及其制备方法和应用。
背景技术
CH4是强效的温室气体之一，根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据，在20年和100年的时间尺度内，甲烷的全球增温潜势是二氧化碳的86倍和28倍。联合国环境规划署(UNEP)指出，大气中甲烷的浓度自前工业化时代以来已经翻了一番还多，并且目前的增长速度也是20世纪80年代以来最快的。实际上，甲烷排放至今为止对全球净变暖的贡献约为三分之一。不过，由于甲烷在大气中仅留存大约十年左右，削减甲烷排放可以快速减少其对全球变暖的贡献。这与能在大气中留存300到1000年的二氧化碳形成了鲜明对比。
甲烷的排放有自然来源和人为排放。自然来源有湿地和野生动物等。人类造成的甲烷排放绝大部分来自三块：化石燃料、农业和废弃物。石油天然气开采、加工和输运占到甲烷排放的23％，而煤炭开采占12％。垃圾填埋和废水合计占20％左右。农业方面，牲畜粪便和肠内发酵造成的排放占大约32％，稻米种植占8％。稻田是人为温室气体的主要贡献者，占全球农田CH4总排放量的50％。农业领域的情况则更加复杂。水稻种植虽然是甲烷的一大排放源，但可以通过限制稻田灌水的方式在不减少收成的情况下实现减排。不过，UNEP认为，削减畜牧业排放的前景存在更大的不确定性，因为减少畜牧业排放更多要靠改变人们的行为，比如减少肉食消费等。因此，降低稻田CH4排放对实现碳中和、控制全球温室效应具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种能降低稻田CH4排放量的肥料添加物及其制备方法和应用，在水稻施肥过程中将该肥料添加物与肥料混合后进行施肥，可显著降低稻田的CH4排放量，同时还提高了水稻的根系活力并帮助增产，有助于实现碳中和，助力全球温室效应的控制，具有显著的实际意义和社会价值。
为了达到上述目的，本发明提供了一种可降低水稻CH4释放量的肥料添加物，该肥料添加物为通过在无机颗粒表面包覆壳聚糖层和聚氨酯层制备所得；其中，该无机颗粒由粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水、硅藻土混合制粒所得。
本发明还提供了上述肥料添加物的制备方法，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水和硅藻土过筛后，各物质依次按质量比为2：7：1：2的比例混合；
(2)对混合所得的混合物进行造粒后过筛，形成CaO2-H2O2颗粒；
(3)将壳聚糖加热至220-240℃熔融，喷在CaO2-H2O2颗粒外围，待冷却；
(4)再将聚氨酯加热至190℃熔融，喷在冷却后的颗粒外围，冷却后即得肥料添加物。
优选地，上述步骤(1)中的筛为100目筛，步骤(2)中的筛为3-5mm筛。
优选地，上述的壳聚糖，其添加量与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％-15％，更优地，该壳聚糖与CaO2-H2O2颗粒的的质量比为10％。
优选地，上述的聚氨酯，其添加量与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％-10％，更优地，该聚氨酯与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％。
本发明提供的肥料添加物可应用于降低稻田CH4的释放量中。
本发明提供的肥料添加物可应用与实现碳中和、控制温室效应中，具有显著的社会价值。
本发明的肥料添加物，显著降低了稻田的CH4释放量，具有以下优点：
(1)固体双氧水与CaO2联用，提高土壤含氧量，抑制CH4产生。
(2)使用壳聚糖和聚氨酯，对混合所得的颗粒进行包膜，阻隔土壤水分，使供氧反应缓慢持久，长久为土壤供氧，效果大幅度提高。
(3)固体双氧水本身一方面作为供氧物质，另一方面，作为CaO2供氧反应的起爆器，对供氧效果具有十分重要的作用。
(4)该肥料添加物利用机插施肥一体机，在插秧同步施肥作业时，将其添加至肥料中一起施用，不额外增加作业环节和人工需求。
(5)该肥料添加物中的粉煤灰和硅藻土，对水稻生长具有促进作用。
具体实施方式
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，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。
稻田所释放的CH4是在厌氧环境下产生的。本发明的目的在于在不降低水稻产量、不额外增加作业环节和人工需求的情况下，同时降低稻田CH4的排放。为达到此目的，本发明提供了一种肥料添加物，在插秧同步施肥作业时，将该肥料添加物添加至肥料中，一起施在土壤5-10cm深处，当该肥料添加物施用量为10-20kg/亩时，可显著降低水稻田CH4排放，水稻根系活力提高17.1％，产量提高2.6％，CH4排放减少32.7％。具体的技术方案如下：
实施例1肥料添加物的制备
本发明提供的肥料添加物为通过在无机颗粒表面包覆壳聚糖层和聚氨酯层制备所得，其制备方法如下：
将粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水和硅藻土过100目筛后，各物质依次按质量比为2：7：1：2的比例混合后，采用圆盘造粒机进行造粒，然后过3-5mm筛，形成CaO2-H2O2颗粒。将壳聚糖加热至220-240℃，喷在CaO2-H2O2颗粒外围，其添加量为壳聚糖与CaO2-H2O2颗粒的的质量比为5％，待冷却后，再将聚氨酯加热至190℃熔融，喷在该颗粒外围，其添加量为聚氨酯与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％。冷却后即得该肥料添加物1。
其中，固体双氧水为过氧碳酸钠，其化学式为2Na2CO3·3H2O2。
实施例2肥料添加物的制备
将粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水和硅藻土过100目筛后，各物质依次按质量比为2：7：1：2的比例混合后，采用圆盘造粒机进行造粒，然后过3-5mm筛，形成CaO2-H2O2颗粒。将壳聚糖加热至220-240℃，喷在CaO2-H2O2颗粒外围，其添加量为壳聚糖与CaO2-H2O2颗粒的的质量比为10％，待冷却后，再将聚氨酯加热至190℃熔融，喷在该颗粒外围，其添加量为聚氨酯与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％。冷却后即得该肥料添加物2。
实施例3肥料添加物的制备
将粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水和硅藻土过100目筛后，各物质依次按质量比为2：7：1：2的比例混合后，采用圆盘造粒机进行造粒，然后过3-5mm筛，形成CaO2-H2O2颗粒。将壳聚糖加热至220-240℃，喷在CaO2-H2O2颗粒外围，其添加量为壳聚糖与CaO2-H2O2颗粒的的质量比为15％，待冷却后，再将聚氨酯加热至190℃熔融，喷在该颗粒外围，其添加量为聚氨酯与CaO2-H2O2颗粒的质量比为10％。冷却后即得该肥料添加物3。
本肥料添加物中的固体双氧水在土壤中会缓慢分解为H2O和O2，分解产生的O2会抑制CH4产生，同时分解产生的H2O可与CaO2发生化学反应，生成O2，进一步抑制CH4产生。为防止稻田土壤中水与CaO2直接接触而迅速发生产氧反应，使供氧短时间内大量发生，氧气大量逃逸至大气中，降低效果，本添加物在外面包裹有壳聚糖和聚氨酯，阻隔土壤水分，使产氧反应长久进行，能够持久为土壤供氧，从而降低稻田CH4排放。
应用例1肥料添加物的大田应用效果验证
本次大田实验的供试材料包含如下：
供试水稻：水稻品种为桃优香占；
供试肥料：水稻侧深施专用肥(27.1-7.4-18.5)、CaO2、CaO2-H2O2颗粒、肥料添加物2。
试验设计：采用大田小区试验，小区规格为8m×15m＝120m2。采用水稻机插施肥一体机，在水稻机插秧的同时将肥料及肥料添加物施用在水稻一侧，深度5cm。根据肥料添加物的不同，该试验共设置4个处理，分别如下：
T1：水稻侧深施专用肥；T2：水稻侧深施专用肥+CaO2；T3：水稻侧深施专用肥+CaO2-H2O2颗粒；T4：水稻侧深施专用肥+肥料添加物2。
各处理的水稻侧深施专用肥施用量均为32.5kg/亩，肥料添加物施用量均为15kg/亩。在水稻生育期内监测CH4排放量，在分蘖期取水稻样品测定根系活力，在成熟期测产量，各处理组的统计结果如下表1：
表14个处理下水稻的CH4累计排放量、根系活力和产量的统计结果
其中，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定；CH4排放量采用气相色谱法测定。
由表1可知，T4处理的CH4累积排放量分别比T1、T2和T3分别减少了32.7％、27.6％、23.1％；T4处理的根系活力分别比T1、T2和T3提高了17.1％、14.6％、12.2％；T4处理的产量分别比T1、T2和T3提高了2.6％、1.0％、0.3％。
综上可知，本技术方案提供的肥料添加物，其在水稻施肥过程中与肥料混合后进行施肥，可显著降低水稻的CH4排放量，同时还提高了水稻的根系活力并帮助增产。将该肥料添加物应用在水稻生产中有助于降低CH4的排放，有助于实现碳中和，助力全球温室效应的控制，具有显著的实际意义和社会价值。该肥料添加物可被应用于其他植物的种植和生产中，具有潜在的广泛的应用价值。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种可降低CH4释放量的肥料添加物，其特征在于，该肥料添加物为通过在无机颗粒表面包覆壳聚糖层和聚氨酯层制备所得；其中，所述的无机颗粒由粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水、硅藻土混合制粒所得。
2.如权利要求1所述肥料添加物的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将粉煤灰、过氧化钙、固体双氧水和硅藻土过筛后，各物质依次按质量比为2：7：1：2的比例混合；
(2)对混合所得的混合物进行造粒后过筛，形成CaO2-H2O2颗粒；
(3)将壳聚糖加热至220-240℃熔融，喷在CaO2-H2O2颗粒外围，待冷却；
(4)再将聚氨酯加热至190℃熔融，喷在冷却后的颗粒外围，冷却后即得所述的肥料添加物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的筛为100目筛，所述步骤(2)中的筛为3-5mm筛。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的壳聚糖，其添加量与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％-15％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖与CaO2-H2O2颗粒的的质量比为10％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的聚氨酯，其添加量与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％-10％。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯与CaO2-H2O2颗粒的质量比为5％。
8.如权利要求1所述的肥料添加物在降低稻田CH4释放量中的应用。
9.如权利要求1所述的肥料添加物在实现碳中和、控制温室效应中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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