[发明专利]一种芦竹生物炭氮肥增效剂的制备及应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业养分增效利用领域，特别涉及一种芦竹生物炭氮肥增效剂的制备及应用方法。 

背景技术

氮是植物正常生长发育所必需的营养元素之一，同时又是农业生产和生态系统生长发育最受限制的营养元素之一。目前我国已是世界上化肥使用量最大的国家。但是由于不合理的农业管理措施，作物对氮肥的利用率较低。过量使用氮肥和氮肥利用率低，一般会带来两个主要问题：一是造成经济和资源上的极大浪费。二是引发严重的环境问题。化肥生产过程中，会向空气会排放大量的煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳、硫化氢和氨等有害物质及大量的温室气体二氧化碳，造成严重的大气污染问题。氮肥使用后，由于利用率低，还会引起土壤面源污染、地下水污染和水体富营养化、硝酸盐超标、土壤酸化等严重的环境问题，对人类赖以环境和食品安全构成威胁。因此，大力开发和推广氮肥增效技术，提高氮肥利用率，是解决农业生产中氮肥利用率低而造成的环境问题的必然选择。 

目前，提高氮肥利用效率的方法主要分为三类：一是改善施肥方法，主要包括混施、深施、因地施肥、因时施肥和加强水肥管理。然而，在我国广大农村地区推广应用科学的施肥和耕种方法，还需要做很多的基础性研究工作。二是开发推广新型肥料，主要包括缓释肥、控释肥。然而，新型肥料目前在我国还属于新产品，有些技术难点还需要在生产和应用中进一步攻破。三是添加氮肥增效剂，可使铵、尿素的稳定性提高，从而增加氮肥肥效。目前市场上主要有含硫化合物、乙炔类气体、氰胺类等物质，但均有其副作用。因此，我国作为农业大国，研制开发高效、低毒、适应性广、成本低廉、适合我国国情的环境友好型氮肥增效剂势在必行。 

芦竹（Arundo donax L），又名芦荻竹，为禾本科芦竹属多年生草本植物，适应能力很强，抗旱、耐涝、耐盐碱，抗逆性强，一年种植多年生长，且产量高。 目前芦竹一般用来造纸，利用途径单一，经济价值较低。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低廉、效果显著、适合我国国情的环境友好型氮肥增效剂的制备及应用方法。 

本发明所述氮肥增效剂的制备及应用方法为： 

将芦竹在无氧条件下热裂解得到生物炭，再将生物炭添加至农业土壤中。 

为达到更好的效果，本发明的技术方案可以采取以下措施： 

1、所述芦竹加工至2～5cm的小段，风干。这样可以使花生壳充分地进行反应，方便下一步炭化。 

2、所述热裂解的方式为：在惰性气体保护下，逐步升温，直至芦竹被炭化为生物炭。 

3、所述惰性气体的流速为200～500mL/min。 

4、所述热裂解温度为350～650℃。 

5、所述热裂解时间为加热1～6小时。 

6、所述热裂解的温度是通过升温速率为1～20℃/min而达到。 

7、所述芦竹热裂解后需在惰性气体的保护下，冷却至室温。 

8、所述生物炭需要与土壤以0.1-8%的质量比混合后再一起施入农田土壤中。 

9、所述农田土壤含水量应保持在60～80%。 

本发明的原理为：铵态氮肥进入土壤后会使土壤局部 浓度升高，造成土壤中高pH的微域环境，结果导致NH₃的挥发。同时，在硝化作用下， 转化为 并大量在土壤中累积。由于 不易被土壤胶体所吸附，因此随着容易随着灌溉水或降雨等地表径流淋失。土壤中较高 同时会增强反硝化作用，增加N₂O向大气中得排放。因此，减少土壤中NH₃的挥发和减少土壤中 的累积是减轻环境污染、增强氮素利用的根本途径。土壤中加入生物炭氮素增效剂，首先由于生物炭表面带有大量负电荷，可以有效吸附土壤中得 其次，生物炭可以抑制硝化反应，减少土壤中 的累积,同时也减少了反硝化作用的底物,减少了N₂O的排放；最后，生物炭可以促进土壤微生物的增殖，可增强微生物的固氮作用。 

本发明提出利用芦竹生物炭减少土壤 淋失，提高氮肥利用效率，主要以芦竹为原料，在适当的条件下制备成生物炭，按照一定的方式将其添加到土壤中，在自然条件下培养，可抑制土壤的硝化反应，减少农田土壤 的淋失，削减N₂O温室气体的排放，促进作物对氮肥的吸收，减少氮肥的损失，提高作物对氮肥的利用效率，与现有农业土壤氮素增效方法相比，本发明具有以下优点： 

1）制备生物炭的原材料来源广泛，方便易得，且产量大，生物炭制备过程还可以实现废物资源化利用。