一種生物炭緩釋氮肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)用肥料領(lǐng)域，具體涉及一種生物炭緩釋氮肥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 化肥是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)保證，是糧食增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀80年代， 化肥的施用對我國糧食的增產(chǎn)的貢獻率約為46. 3%，肥料的施用極大地促進了我國糧食 的生產(chǎn)，但到20世紀90年代，在化肥投入直線增長的同時，糧食產(chǎn)量卻徘徊不前，據(jù)統(tǒng)計， 1996~2009年間，我國化肥使用量增長了 41. 2%，而糧食總產(chǎn)量卻只增長了 5. 1%，不斷 增加的化肥投入并沒有持續(xù)增加糧食的產(chǎn)量。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的一個重要原因是化肥利用率 降低導(dǎo)致增產(chǎn)效應(yīng)下降。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以低投入、高產(chǎn)出、高效率和可持續(xù)發(fā)展為特征。而與此 密切相關(guān)的化肥工業(yè)更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。研究表明，我國當(dāng)季氮肥 利用率僅為30%~35%，氮肥約為10%~25%，鉀肥為35%~50% .我國化肥當(dāng)季利用 率平均為30%，不僅遠遠低于歐美發(fā)達國家水平60%~70%的水平，且近年來還有下降的 趨勢，以氮肥為例，20世紀90年代利用率平均約為35%，現(xiàn)今已降至27%左右?；视行?成分的流失，一是造成的損失驚人，每年折合人民幣高達1000多億元，相當(dāng)于全年1000多 家化肥的產(chǎn)量白白倒進地里；二是嚴重污染環(huán)境，主要包括水體面源污染、土壤污染、大氣 污染以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降。農(nóng)田當(dāng)季未回收的氮素50%~60%進入水體、大氣，據(jù)估計， 流入河、湖中的氮素約有60%來自化肥，直接導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引起藻類瘋長、水質(zhì)惡化、 水生生物的死亡；殘留在農(nóng)田中，致使土壤板結(jié)變硬，有害物質(zhì)嚴重超標；滲入地下，造成 地下水大面積硝態(tài)氮超標。2010年農(nóng)業(yè)源總氮排放2704. 6kt，占排放總量的57. 2% ;農(nóng)業(yè) 源總磷排放284. 7kt，占排放總磷的67. 3% (第一次全國污染源普查公報，2010年）。我 國肥料工業(yè)特別是改革開放30年以來，發(fā)展十分迅速，據(jù)"十二五"鉀肥規(guī)劃，通過5年努 力，到2015年國內(nèi)加境外生產(chǎn)的自給率達到80 %以上。我國已經(jīng)成為化肥大國，但不是化 肥強國。雖然在傳統(tǒng)化肥品種方面與世界無大差距，但化肥利用率低，特別是氮肥，比國際 水平低30%，每年造成上百億元的經(jīng)濟損失和環(huán)境的嚴重污染。現(xiàn)在的化肥市場主要以全 溶、速溶、速散的化肥品種為主，加劇了肥料的浪費和流失。常用的速效肥料肥效期短，在生 產(chǎn)上必須通過多次追肥，才能滿足作物整個發(fā)育期對養(yǎng)分的需求，這不僅費工，增加施肥成 本，而且追肥時，表施肥料損失量大，明顯降低肥效，難以發(fā)揮肥料的增產(chǎn)效應(yīng)。
[0003] 在我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為追求產(chǎn)量而大量甚至過量施肥是一個普遍的問題，這造 成了一系列的環(huán)境問題，如何科學(xué)的、合理的施用肥料已經(jīng)成為日前農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域的重點 研究問題。
[0004] 近年來，我國糧食生產(chǎn)連年增收。然而，糧食大豐收的背后是每年產(chǎn)生7億噸秸 桿，其中只有不到1/3的秸桿實現(xiàn)了還田，其余的基本被燒掉或廢棄。如果將這些秸桿等農(nóng) 業(yè)廢棄物還田，無疑是遏制土壤退化、改善耕地質(zhì)量的有效措施。
[0005] 生物炭（Biochar)，通常是指以自然界廣泛存在的生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)，利用特定 的炭化技術(shù)，由生物質(zhì)在缺氧條件下不完全燃燒所產(chǎn)生的富碳產(chǎn)物。常見的生物炭有秸桿 炭、木炭、花生殼炭等。生物炭可溶性極低，具有高度羧酸酯化和芳香化結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)在炭 化后具有較大的孔隙度和比表面積，吸附能力強，成為可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域的一種 理想材料。近年來，生物炭受到農(nóng)業(yè)、環(huán)境、能源等領(lǐng)域?qū)＜覀兊膹V泛關(guān)注，被譽為"黑色 黃金"。國內(nèi)外相關(guān)研究結(jié)果表明，生物炭施入農(nóng)田土壤后可改變土壤理化性質(zhì)，對提高 肥料利用效率，增加作物產(chǎn)量，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等都具有重要作用。來自巴西亞馬遜 河地區(qū)的田間試驗表明，在土壤中施入生物炭（以lit hm-2標準），2年4個生長季后水 稻和高粱產(chǎn)量累積增加了約75%。而在熱帶與亞熱帶地區(qū)施用生物炭發(fā)現(xiàn)，除了可使大 豆、玉米等作物增產(chǎn)外，植株中的鎂、鈣含量也明顯增加。生物炭對不同作物有一定促長、 增產(chǎn)作用，已成為國內(nèi)外研究學(xué)者的普遍共識。
[0006] 生物炭有利于提高根系深度下扎，促進根系縱向生長。生物炭可在生長后期保持 一定根系體積，從而延緩根系衰老，有利于滿足后期地上部對養(yǎng)分的需求。
[0007] 本發(fā)明研究如何將生物炭和各種化學(xué)肥料有機的結(jié)合，形成一種使用方便，肥效 高、肥料利用率高，又環(huán)保新型肥料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種生物炭緩釋氮肥。本肥料是一種環(huán)保、肥效好、肥效利用率高的 高效緩釋氮肥。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0010] -種生物炭緩釋氮肥，其特征在于，包括核心層和包覆在核心層表面的包膜層， 所述核心層由下列重量份的組分原料混合而成：氮肥40-60、生物炭粉40-60、肥料添加劑 1-2,所述核心層的重量為緩釋肥總重量的60% -70% ;所述包膜層為生物炭粉和改性凹凸 棒土等質(zhì)量混合而成的混合物，所述包膜層的重量為緩釋肥總重量的30%~40% ;
[0011] 所述的改性凹凸棒土的制備方法：將凹凸棒土在200-300 °C煅燒2-3小時，取出后 放入凹凸棒土重量40-50%的稀硫酸中浸泡30-40分鐘，向其中加入凹凸棒土重量8-10% 的糯米粉、3-5 %的魔芋膠，10-15 %的聚乙烯醇、0. 2-0. 5 %的硫磺粉和0. 2-0. 5 %的石灰 粉，充分攪拌研磨成漿糊狀，即可。
[0012] 所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復(fù)硝酚鈉0. 02-0. 04、咪 唑0. 01-0. 03、煙堿0. 1-0. 2、聚六亞甲基雙胍1-2、殼聚糖15-25,高速攪拌混合而成。
[0013] 所述的生物炭緩釋氮肥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0014] (1)按配方比例稱取各組分原料；
[0015] (2)先將核心層的組分原料研磨混合均勻，并灑水為粘結(jié)劑進行造粒，待大部分肥 料成型后投入包覆層的原料，繼續(xù)灑水，使包覆層的原料均勻包裹在肥料顆粒外面，形成緩 釋肥料粒，干燥至水份小于5%，按要求包裝即可。
[0016] 所述的生物炭緩釋氮肥，其特征在于：所述的氮肥選自尿素、硫酸銨、氯化銨、碳酸 氫銨、氨水和液體氨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸銨、硝酸銨鈣中一種或多種混合。
[0017] 有益效果：
[0018] 本發(fā)明在核心層和包覆層中都添加生物炭，生物炭富含微孔，不但可以補充土壤 的有機物含量，還可以有效地保存水分和肥料，控制肥料緩慢釋放，單