專利名稱：一種生物碳有機(jī)肥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種肥料，特別涉及一種復(fù)混肥。
背景技術(shù)：
施肥種類、施肥量及配比等對(duì)糧食作物或經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。目前我國(guó)糧食作物或經(jīng)濟(jì)作物肥料施用不平衡。傳統(tǒng)的有機(jī)無(wú)機(jī)肥配方的成分和養(yǎng)分比較單一，只是將幾種有機(jī)物和無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行簡(jiǎn)單混配，很少考慮加入微量元素，因此無(wú)法滿足作物生長(zhǎng)需要，且對(duì)土壤肥力恢復(fù)，結(jié)構(gòu)改善影響較小。生物質(zhì)碳是生物質(zhì)在缺氧或厭氧條件下經(jīng)碳化熱解所得的一類具有高度芳香化物質(zhì)，國(guó)內(nèi)將其譯為Biochar，常用描述語(yǔ)還有生物碳、生物碳及生物質(zhì)焦。通常認(rèn)為，屬于 黑碳(black carbon,簡(jiǎn)稱BC范疇，主要區(qū)別是BC包括生物質(zhì)微碳化到燃燒生成黑煙顆粒 的整個(gè)過(guò)程。土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)是土壤肥力的重要指標(biāo)，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)主要的碳匯來(lái)源之一。大量研究表明，生物質(zhì)碳的施用可提高土壤肥效，增加作物產(chǎn)量，施加生物質(zhì)碳可培肥土壤，提高S0M，持留土壤養(yǎng)分，主要取決于生物質(zhì)碳用量及穩(wěn)定性，比表面積及多孔性促使生物質(zhì)碳吸附SOM (土壤有機(jī)質(zhì))，催化活性小的有機(jī)分子聚合形成S0M，促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成。另外，其生物穩(wěn)定性可促進(jìn)土壤腐殖質(zhì)的形成，構(gòu)筑土壤肥力，此外生物質(zhì)碳可有效調(diào)節(jié)土壤N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)，提高土壤保水保肥能力。在烤煙生產(chǎn)區(qū)，每年產(chǎn)生大量的烤煙秸桿，目前除了焚燒外，尚未有效地綜合利用技術(shù)，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了較大壓力，烤煙秸桿作為病原菌過(guò)冬場(chǎng)所，對(duì)煙區(qū)病害綜合防治造成了較大壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的之一在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種能夠充分利用烤煙秸桿制成的生物碳特點(diǎn)的新型肥料，起到合理供給作物生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，同時(shí)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，提高肥料利用率、增強(qiáng)土壤可耕種潛力的有機(jī)肥，
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的
一種生物碳有機(jī)肥，由下列物質(zhì)組成，按質(zhì)量百分含量計(jì)，
生物碳 32. 12%-34. 60%
有機(jī)物 62. 83%-64. 12%
微量元素 2. 28%-5. 05%。本發(fā)明利用生物碳結(jié)構(gòu)特性，將有機(jī)質(zhì)及無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與生物碳有機(jī)結(jié)合，形成一種特殊的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)物質(zhì)，使其在改善土壤結(jié)構(gòu)及提高土壤肥力發(fā)揮作用。并通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，得到各種組分的適宜比例。作為優(yōu)選所述三類物質(zhì)組成的復(fù)混肥,總養(yǎng)分質(zhì)量百分含量為N 21. 8%-23. 9%,P2O5 22. 8%-24. 6%, K2O 51. 5%-56. 4%。本發(fā)明的目的之二，是為烤煙區(qū)的烤煙秸桿提供一種全新的資源化利用途徑，采用的技術(shù)方案為用烤煙秸桿制備成前述的生物碳，并經(jīng)粉碎和過(guò)篩處理而成，最后所采用的生物碳直徑為O. 5-0. 8mm。本發(fā)明優(yōu)選利用烤煙秸桿制備的生物碳為主要原料，利用烤煙秸桿制備的生物碳特性，在負(fù)壓條件下充分 吸附有機(jī)物顆粒及微量元素，形成一種以生物碳顆粒為核心的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)物質(zhì)，該物質(zhì)不但可以使有機(jī)及無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)在土壤中緩慢釋放同時(shí)具有改良土壤結(jié)構(gòu)的作用，可明顯提高作物對(duì)微量元素的吸收利用，此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)生物碳本身結(jié)構(gòu)及粉碎后平均粒徑有較高的要求，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出，生物碳粉碎顆粒粒徑控制為O. 5-0. 8mm,該粒徑范圍下生物碳顆粒能夠能夠較好吸附有機(jī)物質(zhì)，粒徑較大，單位體積生物碳吸附有機(jī)質(zhì)量不足，達(dá)不到養(yǎng)分含量標(biāo)準(zhǔn)，生物碳粒徑較小，比表面積減少，吸附力減弱，不能較好的與有機(jī)質(zhì)形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，達(dá)不到技術(shù)要求；同時(shí)要求生物碳本身密度為O. 58 g cm_3，比表面積平均為427m3 · g-1左右，方可滿足在負(fù)壓條件下吸附有機(jī)物及微量元素形成穩(wěn)定性較強(qiáng)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的所述生物碳與有機(jī)物形成團(tuán)粒物質(zhì)后的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N =P2O5 K2O= (4-5):(1-2) :(15-16)。作為優(yōu)選所述有機(jī)物是由牲畜糞便或油枯發(fā)酵后烘干、粉碎、過(guò)篩后形成，其中牲畜糞便包括豬糞、牛糞、雞糞中的至少一種，有機(jī)物中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N =P2O5 =K2O=(9-10)(7-8):(5_6)。作為優(yōu)選所述微量元素為，Cu、Mn、Zn。進(jìn)一步地按質(zhì)量比計(jì)，CuMn Zn = (O. 76-1. 21) (O. 82-1. 11) (O. 91-1. 24)。本發(fā)明的目的之三，是提供一種上述有機(jī)肥的制備方法，采用的技術(shù)方案為，包括以下步驟
A、制備生物碳將秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，再進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒，碳化溫度為400- 800°C，碳化時(shí)間為4-6h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎，粉碎至顆粒直徑為
O.5-0. 8mm ;
B、混合造粒通過(guò)螺旋輸送機(jī)，把按所述配方要求的發(fā)酵好的有機(jī)物和微量元素往混合機(jī)中負(fù)壓條件下進(jìn)行摻混，再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度60-65°C，造粒機(jī)出口處肥料粒徑2-3mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持在3%左右，即得。將肥料粒徑控制在2-3mm，生物碳外面的有機(jī)物的厚度為I. 5-2. 2 mm,經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)層過(guò)厚造成生物碳與有機(jī)質(zhì)形成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)吸收水分過(guò)多，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變差，生物碳與有機(jī)質(zhì)過(guò)早分離，二者交互作用減弱，有機(jī)質(zhì)肥效肥效釋放不穩(wěn)定，作物生長(zhǎng)前期和后期兩端釋放較多，中期釋放過(guò)少，不利于農(nóng)作物增產(chǎn)增收；有機(jī)質(zhì)包裹層過(guò)薄，一是有機(jī)質(zhì)包裹較少，單位體積肥料養(yǎng)分含量達(dá)不到技術(shù)要求，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響；二是造成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在土壤中不易分解，肥效釋放過(guò)少過(guò)慢，肥料畝用量增多，單位面積成本投入增加。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是該肥料能夠充分利用烤煙秸桿制備的生物碳特性，生產(chǎn)出有多種效果的新型肥料，這樣的肥料具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，增強(qiáng)農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量。主要體現(xiàn)為一方面以生物碳顆粒為核心的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)物質(zhì)可以使其有機(jī)及無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)在土壤中緩慢釋放，無(wú)需另外加入添加劑就可達(dá)到達(dá)到肥料緩釋的效果，提高了肥料利用率；一方面生物碳與加入的微量元素陽(yáng)離子相配合，進(jìn)入土壤后加強(qiáng)了土壤目標(biāo)離子如Zn 1+、k1+交換能力，提高作物對(duì)微量元素的吸收利用；另一方面生物碳本身多孔疏松的結(jié)構(gòu)為土壤微生物生存提供了良好的環(huán)境，同時(shí)生物碳吸附的有機(jī)質(zhì)為微生物提供了養(yǎng)分，加強(qiáng)了土壤微生物生長(zhǎng)，促進(jìn)了土壤營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)；再一方面提供了一條合理利用烤煙秸桿的科學(xué)途徑，減輕了植煙區(qū)環(huán)境壓力。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例I :
將烤煙秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，在進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒(碳化溫度為600 V，碳化時(shí)間為5h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎(顆粒直徑0.5mm)，使其中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N:P205 K20=4 1 :15，一共32. 12kg，通過(guò)螺旋輸送機(jī)，同發(fā)酵好的有機(jī)物(牲畜糞便或油枯)和微量元素一同送往混合機(jī)中在負(fù)壓-45 kPa進(jìn)行摻混，其中，有機(jī)物發(fā)酵使用生物腐熟齊U (由河南省恒隆態(tài)生物工程股份有限公司生產(chǎn)的HM腐熟劑)進(jìn)行腐熟發(fā)酵，發(fā)酵溫度為70°C，時(shí)間為4天，然后烘干粉碎(顆粒粒徑O. 3mm),有機(jī)物質(zhì)中的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N P205 K20=10 8 :6，一共加入64. 12kg ;微量元素為硼砂、硫酸鎂、硫酸鋅和氯化鉀，按質(zhì)量比計(jì)，Cu Mn Zn =0. 76 :0. 82 :0. 91，一共加入3. 34kg,再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度60°C，造粒機(jī)出口處肥料粒徑2. 5mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持為3%，進(jìn)行篩分、稱量、包裝和貯存，即得生物碳復(fù)混肥。實(shí)施例2
將烤煙秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，在進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒(碳化溫度為600°C，碳化時(shí)間為5h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎(顆粒粒徑0.8mm)，使其中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N:P205 K20=5 2 :16，一共34. 60kg，通過(guò)螺旋輸送機(jī)，同發(fā)酵好的有機(jī)物(牲畜糞便或油枯)和微量元素一同送往混合機(jī)中負(fù)壓(-48 kPa)條件下進(jìn)行摻混，其中，有機(jī)物發(fā)酵使用生物腐熟劑(由河南省恒隆態(tài)生物工程股份有限公司生產(chǎn)的HM腐熟劑)進(jìn)行腐熟發(fā)酵，發(fā)酵溫度為70°C，時(shí)間為4天，然后烘干粉碎(顆粒粒徑O. 3mm)，有機(jī)物質(zhì)中的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N P205 K20=9 7 :5，一共加入62. 83kg ;微量元素為硼砂、硫酸鎂、硫酸鋅和氯化鉀，按質(zhì)量比計(jì)，Cu Mn Zn =1.21 :1. 11 :1. 24，一共加入5. 05kg，再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度600C，造粒機(jī)出口處肥料粒徑3mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持為3%，進(jìn)行篩分、稱量、包裝和貯存，即得生物碳復(fù)混肥。實(shí)施例3
將烤煙秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，在進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒(碳化溫度為600°C，碳化時(shí)間為5h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎(顆粒粒徑0.6mm)，使其中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N:P205 K20=4. 5 :1. 5 :15. 5，一共33. 46kg，通過(guò)螺旋輸送機(jī)，同發(fā)酵好的有機(jī)物(牲畜糞便或油枯)和微量元素一同送往混合機(jī)負(fù)壓(-50 kPa)條件下中進(jìn)行摻混，其中，有機(jī)物發(fā)酵使用生物腐熟劑(由河南省恒隆態(tài)生物工程股份有限公司生產(chǎn)的HM腐熟劑)進(jìn)行腐熟發(fā)酵，發(fā)酵溫度為70°C，時(shí)間為4天，然后烘干粉碎(顆粒粒徑O. 3_)，有機(jī)物質(zhì)中的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N P205 K20=9. 5 :7. 5 :5. 5，一共加入63. 41kg ;微量元素為硼砂、硫酸鎂、硫酸鋅和氯化鉀，按質(zhì)量比計(jì)，Cu Mn Zn =0. 985 :0. 965 :1. 06，一共加入2. 28kg，再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度60°C，造粒機(jī)出口處肥料粒徑2mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持為3%，進(jìn)行篩分、稱量、包裝和貯存，即得生物碳復(fù)混肥。實(shí)施例4
將烤煙秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，在進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒(碳化溫度為600°C，碳化時(shí)間為5h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎(顆粒粒徑0.9mm)，使其中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N:P205 K20=4. 5 :1. 5 :15. 5，一共30. 46kg，通過(guò)螺旋輸送機(jī)，同發(fā)酵好的有機(jī)物(牲畜糞便或油枯)和微量元素一同送往混合機(jī)負(fù)壓(-50 kPa)條件下中進(jìn)行摻混，其中，有機(jī)物發(fā)酵使用生物腐熟劑(由河南省恒隆態(tài)生物工程股份有限公司生產(chǎn)的HM腐熟劑)進(jìn)行腐熟發(fā)酵，發(fā)酵溫度為70°C，時(shí)間為4天，然后烘干粉碎(顆粒粒徑O. 3_)，有機(jī)物質(zhì)中的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N P205 K20=9. 5 :7. 5 :5. 5，一共加入65. 41kg ;微量元素為硼砂、硫酸鎂、硫酸鋅和氯化鉀，按質(zhì)量比計(jì)，Cu Mn Zn =0. 985 :0. 965 :1. 06，一共加入6. 28kg，再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度60°C，造粒機(jī)出口處肥料粒徑5mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持為3%， 進(jìn)行篩分、稱量、包裝和貯存，即得生物碳復(fù)混肥。實(shí)施例5
試驗(yàn)地選擇在敘永縣麻城鄉(xiāng)，分別對(duì)烤煙、玉米、蔬菜三種農(nóng)作物進(jìn)行了試驗(yàn)觀察，每個(gè)作物設(shè)置3個(gè)處理。其中烤煙處理一至三為實(shí)施例I至3制備的生物碳有機(jī)肥，以每畝50公斤施用于植煙土壤中，種植品種為云煙97，處理四為普通煙草專用肥(質(zhì)量比N =P2O5 K2O Cu Mn Zn =10 :15 :25 :0. 985 :0. 965 :1. 06)，以每畝 50 公斤施用于植煙土壤中，該處理為對(duì)照。玉米對(duì)照為普通復(fù)合肥(N =P2O5 K20 Cu Mn Zn =15 :15 :15 :0. 985 :0. 965 I. 06)，菠菜對(duì)照為普通硫酸鉀復(fù)合肥(N :P205 K20 Cu Mn Zn =16 :8 :16 :0.985 :0.965 1.06)，做好田間管理和試驗(yàn)觀測(cè)記錄。試驗(yàn)結(jié)果表明
烤煙與施用普通煙草專用肥比較，首先施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥的煙株發(fā)育良好，生長(zhǎng)健旺，厚薄適中，上部葉開(kāi)片好，成熟期分層落黃明顯。玉米穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、淀粉含量、蛋白質(zhì)含量均有提高，菠菜產(chǎn)量、維生素含量、胡羅卜素含量提高明顯，品質(zhì)提高明顯
通過(guò)測(cè)試土壤理化指標(biāo)表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤結(jié)構(gòu)疏松，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和孔隙度增加，同時(shí)土壤鉀元素、微量元素、土壤有益微生物數(shù)量有所增加，這有利于農(nóng)作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，提聞質(zhì)量。試驗(yàn)還分別對(duì)三種農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)在化學(xué)成分和經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)進(jìn)行了比較，如表所示。表I烤煙經(jīng)濟(jì)性狀比較
權(quán)利要求
1.ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在干由下列物質(zhì)組成，按質(zhì)量百分含量計(jì)， 生物碳 32. 12%-34. 60% 有機(jī)物 62. 83%-64. 12% 微量元素 2. 28%-5. 05%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在于所述三類物質(zhì)組成的復(fù)混肥，總養(yǎng)分質(zhì)量百分含量為 N 21. 8%-23. 9%, P2O5 22. 8%-24. 6%, K2O 51. 5%-56. 4%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在于所述生物碳是由烤煙秸桿制備，通粉碎和過(guò)篩處理而成，最后所采用的生物碳直徑為O. 5-0. 8_。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在于所述生物碳與有機(jī)物形成團(tuán)粒物質(zhì)后的養(yǎng)分，按質(zhì)量比計(jì)，N :P205 :K20= (4-5) :(1-2) :(15-16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在于所述有機(jī)物是由牲畜糞便或油枯發(fā)酵后烘干、粉碎、過(guò)篩后形成，其中牲畜糞便包括豬糞、牛糞、雞糞中的至少ー種，有機(jī)物中的養(yǎng)分按質(zhì)量比計(jì)，N :P205 :K20= (9-10) :(7-8) :(5-6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在于所述微量元素為，Cu,Mn, Zn0
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述ー種生物碳有機(jī)肥，其特征在干按質(zhì)量比計(jì)，Cu:Mn:Zn =(O. 76-1. 21) (O. 82-1. 11) (O. 91-1. 24)。
8.—種權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的生物碳有機(jī)肥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 A、制備生物碳將秸桿送入真空式碳化窯內(nèi)，再進(jìn)行升溫、碳化、鍛燒，碳化溫度為400- 800°C，碳化時(shí)間為4-6h，煅燒后冷卻，然后烘干粉碎，粉碎至顆粒直徑為O.5-0. 8mm ; B、混合造粒通過(guò)螺旋輸送機(jī)，把按所述配方要求的發(fā)酵好的有機(jī)物和微量元素往混合機(jī)中負(fù)壓條件下進(jìn)行摻混，再通過(guò)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒機(jī)內(nèi)物料溫度60-65 °C，造粒機(jī)出口處肥料直徑2-3mm，然后進(jìn)行烘干處理，含水量保持在3%左右，即得。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物碳有機(jī)肥，其組成是按質(zhì)量百分含量計(jì)的生物碳32.12%-34.60%、有機(jī)物62.83%-64.12%、微量元素2.28%-5.05%，優(yōu)選采用烤煙秸稈制成的生物碳，還公開(kāi)了其制備方法，本發(fā)明充分利用烤煙秸稈制備的生物碳特性，生產(chǎn)出有多種效果的新型肥料，這樣的肥料提高了肥料利用率、提高作物對(duì)微量元素的吸收利用，還提供了一條合理利用烤煙秸稈的科學(xué)途徑，減輕了植煙區(qū)環(huán)境壓力，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，增強(qiáng)農(nóng)作物產(chǎn)量及質(zhì)量。
文檔編號(hào)C05G3/04GK102850120SQ20121030855
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者羅定棋, 蔣勝, 熊福江, 胡啟忠, 蒲進(jìn)平, 李玉華, 李志勇, 黃志忠, 羅定林, 于龍飛, 楊旭, 周林, 周劍波, 付躍江, 李小強(qiáng), 吳永春, 姜山, 李友強(qiáng), 梅桂勇 申請(qǐng)人:四川省煙草公司瀘州市公司