CN1849870A

CN1849870A - 双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂及其制造方法

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Publication number: CN1849870A
Application number: CNA2005100663015A
Authority: CN
Inventors: 石磊; 周黎琼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-10-25

Abstract

本发明公开了一种双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂及其生产方法，旨在提供一种价廉环保、运输和存储安全、使用方便、不破坏土壤的物理和化学组成并能根据作物需要自动调整二氧化碳释放速度的二氧化碳气肥剂。本发明包含缓释剂和固体碳酸盐两种固体组分，分别为经过化学改性的硅藻土和碳酸氢铵，施用时将两组分混合置于开有小孔的袋中并悬挂在大棚内。生产方法包括缓释剂的制备、碳酸氢铵分装、包装，其中缓释剂的制备是以硅藻土为原料，经酸处理、过滤、破碎、干燥、煅烧工艺制成。

Description

双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂及其制造方法

一、技术领域：

本发明属于化肥领域，特别涉及一种利用碳酸氢铵在改性硅藻土作用下缓释二氧化碳气体机理制备的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂及其制造方法。

二、背景技术：

二氧化碳(CO₂)是作物光合作用所必要的物质基础，对作物生长发育起着与水肥同等的作用。许多国家都非常重视二氧化碳的人工补充，把二氧化碳称为“气肥”，并把二氧化碳追肥列为作物增产的重要措施。1920年，德国首先提出“碳酸气施肥”技术。该项技术基于作物生长过程中进行光合作用需要大量CO₂的机理，在大棚内通过特定装置生成排出CO₂，以补充密闭大棚中CO₂的不足，从而提高植物光合作用速率，达到增产(增幅20％～30％)、增强抗病力、提高蔬菜、水果品质、提早上市、增加大棚效益的目的。

一般作物正常生长所需CO₂的浓度为1000ppm左右，而空气中的CO₂含量一般占体积的360ppm左右，远低于光合作用的最适浓度，因此不能满足作物的需要。尤其是在温室、大棚等保护设施内栽培蔬菜作物，由于较少通风换气，早晨日出后，作物光合作用加强，大量消耗温棚内积存的二氧化碳，使其浓度急剧下降。日出后1小时，二氧化碳浓度下降至300ppm(空气中二氧化碳浓度约为360ppm)左右；日出后2～3小时后，如不通风换气，其浓度将继续下降，甚至降到作物的二氧化碳补偿点80～150ppm。这时，由于二氧化碳的浓度过低，作物的光合作用基本停止，如果二氧化碳得不到补充，经常处于亏缺状态，作物将长期处于CO₂短缺状态，造成作物养分积累减少，生长缓慢，老化加快，病虫害加重。因此，在适宜浓度范围内进行二氧化碳施肥，对提高作物光合强度，增加干物质积累，进而提高产量十分必要。根据现有的国内外资料报道，合理增施二氧化碳气肥，可使作物的成熟期提前7～10天，收获期延长15～20天，产量增加20～50％，有的甚至成倍增加。同时，作物的外形美观，质量提高，营养成分增加，口感改善，病虫害减少，可以减少农药用量50％。

传统的二氧化碳气肥的主要施放方式可分为：干冰坑埋法、二氧化碳发生炉，二氧化碳燃烧棒、生物法以及化学反应生成法。干冰坑埋法费用较高，劳动强度大，且二氧化碳气体密度大于空气，从地面向空气中释放比较因难，不利于作物吸收；二氧化碳发生炉需架设一个6～7米的烟筒，且要求有电源，操作复杂，如操作不当，还可能引起二氧化碳中毒，同时其二氧化碳气体的制造费用较高；二氧化碳燃烧棒在使用中，由于本身的高温，容易对作物造成伤害，同时燃烧后的灰烬由于含有起催化作用的金属元素，会有一定的环保风险，容易影响土壤结构；生物法可以利用酿造工业尾气如酒精厂生产的酒精时产生二氧化碳，可制成干冰或液态二氧化碳，再直接施入，可以获得的较纯正气体，但一次性投资过大；生物法也可以通过增施有机肥和畜禽类粪便来实现，利用微生物发酵产生二氧化碳，优点是不需设备，投资，原料就地取材，成本低，但产气缓慢，气量不易控制，同时产生有害气体，如氮氧化物以及硫化氢等，造成环境污染；生物法同样可以通过在温棚室内培养食用菌来实现，利用食用菌产生过程中吸收氧气释放二氧化碳，此法充分利用温棚空间，但一般群众难以掌握技术；化学反应生成法利用二氧化碳发生器，将硫酸或者盐酸等酸液和碳酸氢铵混合制造二氧化碳，操作比较简单、安全，费用比其它方法低，是目前使用较为广泛的一种方法，但是由于酸液都是腐蚀性的液体，运输和使用都不安全，容易造成人身伤害。此外，上述的方法由于是自由释放，无法做到定时定量缓释二氧化碳，因此存在一定的生态风险，容易导致作物的二氧化碳依赖。施用一段时间后，如突然停止使用，容易引起作物早衰。因此，使用安全和使用成本是限制二氧化碳气肥推广和使用的两个重要因素。

目前，中国的两个新专利提出了两种新型的固体二氧化碳气肥剂及其制造方法。中国专利公开号CN1400196A，公开日2003年3月5号，发明创造的名称为粒状二氧化碳气肥及其制备方法，公开了一种粒状二氧化碳气肥剂及其制备方法。该气肥剂以石灰石矿石为主要原料经粉碎，加入粉碎的磷酸铵和硫磺，混合均匀，强压造粒，制成粒状二氧化碳气肥。中国专利公开号CN1310150A，公开日2001年8月29号，发明创造的名称为双微二氧化碳气肥及生产方法，公开了一种双微二氧化碳气肥剂及其生产方法。该气肥剂的成分中包括碳源、氮源、无机盐、微量元素、供氧剂、硫磺及固态微生物，其中微生物是以酵母菌为菌种，经液体培养基培养放大后再经冷冻干燥而得到的固体菌粉。上述两个发明降低了通过化学法和微生物法获得二氧化碳气体的技术难度，用户在使用时不需要额外的二氧化碳发生设备，直接使用固态颗粒进行施肥，并且固态颗粒也便于储存和运输。但是上述产品由于采用穴播法施肥，需要消耗大量人工来挖坑埋入气肥。据测算，每亩要挖666个坑来填埋肥料才能达到均匀的施肥效果。同时，由于气肥剂直接施入土壤，一方面容易改变土壤的化学组成，造成环境风险，另一方面也不适合二氧化碳气体的扩散，施肥的效率不高。

三、发明内容：

本发明的目的在于克服现有二氧化碳气肥剂的不足，提供一种挂袋式的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂及其生产方法，使得气肥剂不与土壤接触即可释放出二氧化碳，并且提高气肥的施肥效率，降低环境风险和施用过程中的人工成本。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：一种双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，为双组分固态化学肥料，其成分中包括能够缓慢分解固体碳酸盐产生二氧化碳气体的缓释剂和能够分解产生二氧化碳气体的固体碳酸盐。

上述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，缓释剂是经过化学改性的硅藻土，并且选择碳酸氢铵作为固体碳酸盐来生成二氧化碳气体。缓释剂和碳酸氢铵的重量比例为1∶50～100之间，对应缓释时间为20～40天左右，缓释剂用量越大，缓释时间越短。在施用模式上，选择挂袋模式，即将缓释剂和碳酸氢铵混合置于开有小孔的袋中并悬挂在大棚内作为气肥剂的施用模式。

双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的生产方法，包括缓释剂的制备、碳酸氢铵分装、包装，其中缓释剂的制备是以硅藻土为原料，经酸处理、过滤、破碎、干燥、煅烧工艺制成。

在上述的生产方法中，酸处理是将硅藻土原矿用40％的硫酸处理8小时的过程，破碎是将经酸处理并过滤的硅藻土浆料用球磨机湿磨4小时的过程，煅烧是将经球磨破碎并120℃干燥的硅藻土在500～700℃煅烧2～5小时的过程。

经过改性后，硅藻土的外观呈土褐色，主要化学组成近似为SiO₂(64％)、Al₂O₃(16％)、Fe₂O₃(3％)、CaO(1％)以及MgO(1％)等，比表面性能为70～120m²/g左右。将此硅藻土和碳酸氢铵以一定比率混合，放置到开有小孔的塑料袋中并悬挂在大棚内，即可缓释出可供大棚内作物生产所需的二氧化碳气体，故称为双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂。

本发明的理论基础是：利用改性的硅藻土具有的弱酸性，缓慢与碳酸氢铵发生反应，使其缓慢分解释放出二氧化碳气体。

本发明的优点如下：

1.本发明利用改性硅藻土具有的弱酸性，在室温条件下缓慢催化分解碳酸氢铵，使其分解释放出二氧化碳气体。气肥剂的原料廉价、环保，均为无毒无害物质，因此施放结束后无有害物质残留，无污染。

2.本发明制造简单，投资少，且使用中无一次性设备投资，减轻农民负担，也便于推广。

3.本发明采用双组分配方，均为稳定的固体组分，方便存储和运输。

4.本发明在使用时，将两组分混合均匀，挂在温室内即可，利用二氧化碳的密度比空气大的原理，使二氧化碳气体自然扩散到大棚内部。施放一次就能在20～40天缓慢释放出二氧化碳气体，无需任何人工干预，使用方便安全。由于采用挂袋模式，不和土壤接触，所以不破坏土壤的物理和化学组成。

5.本发明原理中涉及的分解反应，其反应速度随环境温度有较大的变化，可随光照和室温变化而变化。据此，气肥剂就具有智能协调能力，能够根据植物对二氧化碳的需求，自动调节释放二氧化碳气体的速度。比如，白天气温相对较高，作物光合作用活跃，作物需要大量二氧化碳，此时，气肥剂的产气量也大；反之到了夜晚，气温降低，且没有日光，作物光合作用被抑制，气肥的产气量也相对较低。通过这种智能协调作用，就能将温室内的二氧化碳气体的含量控制在合适作物生长的范围内。

四、附图说明：

图1是双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的挂袋的结构图。

图2是双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的施用示意图。

图中：挂袋孔1 挂袋2 气孔3 缓释剂和碳酸氢铵混合物4 二氧化碳气流方向标示5 挂绳6 横杆7 大棚8 土壤9 作物10

五、具体实施方式：

下面结合附图和实施例进一步对本发明进行描述。

首先，以生产1公斤双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂为例，说明缓释剂的制备工艺。

实施例1

原料：硅藻土原矿20克、40％硫酸200毫升、碳酸氢铵980克。

步骤：将20克硅藻土原矿在搅拌条件下加入到200毫升40％的硫酸溶液中，搅拌8小时，然后过滤，浆料送入球磨机湿磨4小时并在120℃干燥直蓬松状态，最后在500℃煅烧2小时即可制得改性硅藻土缓释剂。此缓释剂的比表面积约为70m²/g，其10％悬浊液的pH值约为5.50。将缓释剂和碳酸氢铵分别包装，就可得到成品。

实施例2

将例1的煅烧温度调整到700℃，其他的工艺条件与例1相同。此缓释剂的比表面积约为110m²/g，其10％悬浊液的pH值约为5.35。

实施例3

将例1的煅烧时间调整到5小时，其他的工艺条件与例1相同。此缓释剂的比表面积约为80m²/g，其10％悬浊液的pH值约为6.05。

实施例4

将例1的煅烧温度调整到700℃同时延长煅烧时间到5小时，其他的工艺条件与例1相同。此缓释剂的比表面积约为120m²/g，其10％悬浊液的pH值约为5.70。

其次，以施用1公斤双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂为例，说明二氧化碳缓释气肥剂的挂袋施用模式。

实施例5

原料：缓释剂20克、碳酸氢铵980克。

步骤：将缓释剂和碳酸氢铵混合后置于如图1所示的挂袋2的底部，也就是气孔3下放的位置，然后可用绳索穿过挂袋孔1将挂袋悬挂在大棚内合适的位置。

此二氧化碳缓释气肥剂可以覆盖约35平方米的大棚面积，持续缓释二氧化碳约20天。

实施例6

将例5的缓释剂调整为10克，碳酸氢铵调整为990克，其余条件与例5相同。此二氧化碳缓释气肥剂可以覆盖约27平方米的大棚面积，持续缓释二氧化碳约40天。

实施例7

在一亩，也如图2所示的长30米宽22米的西芹大棚8内，在长度方向上间隔6米设置一条横杆7。将按照例5的比例得到的二氧化碳缓释气肥剂置于挂袋中，通过挂绳6，等间距悬挂在横杆7上，即可产生缓释的二氧化碳气流5。一亩地大概需要20个气肥挂袋。

Claims

1.一种双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，为双组分固态化学肥料，其成分中包括能够缓慢分解固体碳酸盐产生二氧化碳气体的缓释剂和能够分解产生二氧化碳气体的固体碳酸盐。

2.如权利要求1所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，其特征在于上述的缓释剂是经过化学改性的硅藻土。

3.如权利要求1所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，其特征在于选择碳酸氢铵作为固体碳酸盐来生成二氧化碳气体。

4.如权利要求1所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，其特征在于选择挂袋模式，即将缓释剂和碳酸氢铵混合置于开有小孔的袋中并悬挂在大棚内作为气肥剂的施用模式。

5.如权力要求1或2、3、4所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂，其特征在于缓释剂和碳酸氢铵的优选的重量比例为1∶50～100之间，对应缓释时间为20～40天左右，缓释剂用量越大，缓释时间越短。

6.双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的生产方法，包括缓释剂的制备、碳酸氢铵分装、包装，其中缓释剂的制备是以硅藻土为原料，经酸处理、过滤、破碎、干燥、煅烧工艺制成。

7.如权利要求6所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的生产方法，上述的酸处理是将硅藻土原矿用40％的硫酸处理8小时的过程。

8.如权利要求6所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的生产方法，上述的破碎是将经酸处理并过滤的硅藻土浆料用球磨机湿磨4小时的过程。

9.如权利要求6所述的双组分固体挂袋式二氧化碳缓释气肥剂的生产方法，上述的煅烧是将经球磨破碎并120℃干燥的硅藻土在500～700℃煅烧2～5小时的过程。