一種生物碳菌肥的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有機肥料，更具體的說，涉及一種生物碳菌肥的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]碳是植物必須的6種大量元素之首，占植物干物質(zhì)的35%，傳統(tǒng)理論認(rèn)為植物通過光合作用從空氣中獲得碳素營養(yǎng)，而植物新陳代謝每時每刻都在“燃燒”碳，所以每株植物一生所需的碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其所積累的干物質(zhì)中的碳。但C02只能經(jīng)葉片吸收和光合作用才能被利用。且研究表明:植物利用C02 (在陽光充足時)最佳濃度是0.1 %，而自然界空氣中的C02平均濃度只有0.03%?？梢娹r(nóng)作物一般都缺碳。陰雨天和夜間沒有光合作用，農(nóng)作物缺碳更嚴(yán)重。如果土壤不能有效地向作物供給有效碳，農(nóng)作物就得“缺碳病”。
[0003]農(nóng)作物“缺碳病”的直接表現(xiàn)是農(nóng)作物缺碳病主要表現(xiàn):
1、根系衰弱:作物根系少，對水肥吸收能力差，發(fā)育慢，株勢弱、低產(chǎn)。
[0004]2、黃葉病或失綠癥:這在大棚作物或長時間陰雨天最常見。
[0005]3、亞健康:作物沒明顯病癥，但卻萎頓慢長、纖薄虛長或易倒伏。
[0006]4、防病抗逆機能低:作物失去自身正常狀態(tài)下具備的對逆境的抵御機能，抗寒、抗旱、抗?jié)?、抗病蟲害功能低，易造成嚴(yán)重失收。
[0007]5、農(nóng)作物種質(zhì)退化。
[0008]與農(nóng)作物其他病害不同的是，農(nóng)作物缺碳病具有如下三種特性:
1、全局性一一不論東西南北幾乎所有農(nóng)作物都可能發(fā)生缺碳病。
[0009]2、系統(tǒng)性——不但造成農(nóng)作物直接病害，還間接發(fā)生更多病害，這導(dǎo)致農(nóng)藥用量增加，帶來新的經(jīng)濟(jì)損失和食品不安全。缺碳病還導(dǎo)致化肥利用率下降，帶來生產(chǎn)成本上升和土壤、環(huán)保一系列問題。因為缺了一個“碳”，生出一大堆環(huán)境問題、社會問題和民生問題。
[0010]3、長期性一一引起生態(tài)循環(huán)鏈條的破壞，農(nóng)業(yè)環(huán)境惡化，種質(zhì)資源退化等問題，都是難以修復(fù)和不斷延續(xù)的。
[0011]所以農(nóng)作物缺碳病造成的損失和危害，是農(nóng)作物其他病害所不能相比的，是當(dāng)今“當(dāng)之無愧”的農(nóng)作物壹號病!正視并根治缺碳病，就抓住了解決土壤、肥料和農(nóng)作物一系列問題的開門鑰匙?？梢哉f“缺碳病”不但是農(nóng)作物百病之首，而且是百病之源。缺碳病是制約當(dāng)今農(nóng)作物增產(chǎn)、抗病、提質(zhì)的首要問題。抓住“缺碳病”這個“源首”，根治缺碳病，就是牽住了農(nóng)作物病害防治的“牛鼻子”。這是有戰(zhàn)略重要性的技術(shù)措施。
[0012]—些新的理論研究認(rèn)為化學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)最重大的失誤是對植物碳營養(yǎng)吸收途徑的誤判，認(rèn)為C02被吸收和光合轉(zhuǎn)化是植物唯一的碳源，即“一通道說”。實際上植物還必須有并確實存在由根部吸收小分子水溶有機碳(有效碳EC)的另一“碳通道”。C02是無機物，進(jìn)入植物內(nèi)部必須轉(zhuǎn)化為有機物才能被利用，而根吸有效碳的碳轉(zhuǎn)化比C02的碳轉(zhuǎn)化更節(jié)能，無須光合作用。碳對植物，既是營養(yǎng)物質(zhì)，又是能源物質(zhì)。植物出現(xiàn)“碳饑餓”，用化學(xué)植物營養(yǎng)學(xué)的觀點，叫做碳“短板”，這僅僅是影響植物的營養(yǎng)積累，從能源物質(zhì)的角度看，缺碳還造成植物能量透支，消耗營養(yǎng)積累，造成植物處于“亞健康”。
[0013]大量實驗證明:植物還可以通過根系吸收有機碳肥，通過對土壤施碳肥‘增強葉綠素的光合作用，可以迅速提高土壤有機質(zhì)，改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和果園土壤微生物生長環(huán)境，為植物提供有機碳素，提高果品品質(zhì)。同時，若能將大量的未經(jīng)氧化變成二氧化碳的碳素作為肥料施入土壤，可以大幅度減少溫室氣體排放，為低碳生活提供最為根本性的改變。長期以來理論界普遍將co2作為植物的唯一碳源，不注意土壤中水溶有機碳是植物另一重要碳源的客觀事實，從而實際上形成了忽視有機營養(yǎng)的“陽盛陰衰”的施肥路線，導(dǎo)致大量農(nóng)作物經(jīng)常處于“碳饑餓”狀態(tài)，這就是缺碳。缺碳還造成土壤板結(jié)和化肥利用率低。這一切是農(nóng)作物病害和農(nóng)業(yè)環(huán)境問題的重要根源。
[0014]生活在巴西亞馬遜河流域的人們長期使用一種特殊的肥料。這種肥料來源于當(dāng)?shù)?，具有極強的恢復(fù)貧瘠土壤肥力的能力。當(dāng)?shù)厝税阉Q為“印第安人的黑土壤”。它多產(chǎn)、肥沃，與當(dāng)?shù)叵∈?、貧瘠的土壤形成鮮明的對比?，F(xiàn)代研究證明，黑土壤是2500年，甚至6000年以前由生活在亞馬遜流域的人們制造的。一般認(rèn)為，他們使用的材料包括動物糞便，魚，動物骨頭和植物廢物。但是生產(chǎn)黑土壤最關(guān)鍵的原料，也是黑土壤之所以呈現(xiàn)黑色的原因，是生物碳的使用。
[0015]黑土壤中的生物碳可以使土壤肥力維持一個世紀(jì)之久。幾個世紀(jì)以來，生活在南美亞馬遜流域的人們都靠這些原生態(tài)材料制造“黑土壤”來肥沃土地。幾千年過去了，那兒的土壤不需耕耘灌溉，依舊十分肥沃。
[0016]生物碳是在限氧或隔絕氧的環(huán)境條件下，通過高溫裂解，將小薪柴、農(nóng)作物秸桿、雜草。動物糞便等生物質(zhì)經(jīng)碳化而形成的，是一種碳含量極其豐富的碳。這種由植物形成的，以固定碳元素為目的的碳被科學(xué)家們稱為“生物碳”。生物碳的生產(chǎn)工藝相對簡單，原材料來源廣泛且價格低廉，生物碳施入土壤中以后:一是可以增加土壤的碳匯，緩解氣候危機;二是可以提升土壤肥力，增加作物產(chǎn)量。
[0017]生物質(zhì)原料在裂解爐限氧的環(huán)境下燃燒發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的煙氣在真空栗的抽引下經(jīng)過冷卻分離設(shè)備可以得到生物油、木醋液和可燃?xì)怏w三種產(chǎn)品，裂解反應(yīng)的剩余物就是生物碳。一噸生物質(zhì)原料可以產(chǎn)出300kg左右的生物碳、250kg左右的木醋液、50kg左右生物油和近700m3的可燃?xì)怏w。該技術(shù)與其它生物質(zhì)能利用技術(shù)相比，一是對原料的適應(yīng)性強，二是自熱式裂解反應(yīng)不需耗費其它能源，三是能源轉(zhuǎn)化效率高，達(dá)70%左右。
[0018]生物碳主要組成是碳、氫、氧、氮和灰分。其中含有大量的高分子、高密度的碳水化合物，灰分的含量與生產(chǎn)生物碳的原料來源和種類有直接關(guān)系。生物碳多孔，容重小，比表面積大，吸水、吸氣能力強，帶負(fù)電荷多，能形成電磁場;生物碳具有高度的芳香化、物理的熱穩(wěn)定性和生物化學(xué)抗分解性。
[0019]生物碳是一種多孔體，通氣性和透水性特別好;容重小，表面積大，吸水、吸氣能力強，有利于保水保肥;除含有大量的高分子碳水化合物之外，還含有多種礦物質(zhì)營養(yǎng)，可提供作物所需的營養(yǎng)元素，提高土壤肥力；生物碳可以調(diào)節(jié)土壤的PH值和水、肥、氣、熱狀況；生物碳還可以改善微生物生存環(huán)境，為許多重要微生物的生長和繁殖提供了有利的條件。微生物呼吸釋放的C02可以提高作物附近的C02濃度，在白天增強光合作用，增加有機物的積累，在夜里抑制呼吸作用，減少有機物的消耗，從而達(dá)到作物增產(chǎn)的效果。微生物的代謝可為作物的生長提供氮肥，減少氮肥的使用量。這對整個環(huán)境的影響是巨大的，因為氮肥釋放的N20對溫室效應(yīng)的影響要比C02高出300多倍。生物碳施入土壤以后利用自身超強的吸附性像海綿一樣把土壤中作物生長所需要的營養(yǎng)元素吸附在它周圍，一是可以防止流失，二是可以達(dá)到緩釋的效果，這對作物的生長極為有利。生物碳的副產(chǎn)品一一木醋液，呈弱酸性，有機質(zhì)含量豐富，滲透性很強，與葉面肥或農(nóng)藥混合使用可提高兩者的利用率，減少使用量，從而減少化肥和農(nóng)藥的殘留，使農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)有所提高。生物碳與木醋液的這些功能和特點，決定它在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的廣闊前景。同時木醋液對解決鹽堿地有極其優(yōu)良效果。
[0020]土壤重金屬污染是由于廢棄物中重金屬在土壤中過量沉積而引起的土壤污染。污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻和類金屬砷等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅、銅、鎳等元素。主要來自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營