[发明专利]一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物炭制备方法，特别是涉及一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法。

背景技术

目前有关牛粪生物质资源利用的主要研究和应用方向是：利用牛粪生产有机肥、生产食用菌、牛粪掺牛尿制造沼气等。但这些牛粪资源化利用途径也有不足之处，一是对产生的牛粪量利用率有限、二是牛粪利用过程中产生的二次污染问题。据调查统计，目前仅有10%左右的牛粪被处理用作于农业肥料等方面使用，其余90%左右的牛粪处于堆积存放状态，堆积存放的牛粪不但给土壤、水、大气、人类健康带来了新的复合污染源，同时也增加了养殖户牛粪排污成本。因此扩展牛粪生物质再生资源化利用途径很有必要。

目前我国氮肥的使用量已居世界首位,但由于氮肥本身的易挥发、易淋洗的特性，再加上我国对氮肥的不合理使用，使我国氮肥的利用率远低于世界上其它发达国家^[5]。这不仅给我国农业生产方面造成了巨大的经济损失,而且带来了严重的环境污染。因此提高氮肥利用率,减少土壤氮素损失对我国社会和经济发展具有重要的现实意义。

因为淋洗作用是土壤氮肥最严重的损失途径之一，因此在提高氮肥利用率, 减少土壤氮素损失研究中，抑制土壤氮肥淋失的研究成为了目前的热点研究之一。在抑制土壤氮肥淋失研究中，生物炭作为一类新型功能材料，以具有能抑制土壤氮肥淋失，且没有二次污染，成本较低，同时具有改良土壤等优点，近几年备受关注。

国内外科学家对生物炭在农业、环境等领域相关理论研究工作中已经取得了一些重要进展。尤其是英国、美国等科研机构和组织已开始深入、系统地进行了生物炭在土壤改良、吸附污染物这些方面的科学研究。

研究表明，生物炭具有高度的稳定性，较大的比表面积和微孔结构，表面官能团丰富。研究发现生物炭输入到土壤中，不仅可以改良土壤理化性质，如提高土壤 pH 值、增加土壤持水量、吸附 N、P 等营养物质。生物炭还可以吸附土壤中的 NH4⁺-N，减少铵氮淋失，阻止土壤中硝态氮的生成和淋失。因此生物炭不仅被认为是一种良好的土壤改良剂，其还能抑制土壤中氮素的损失、起到保肥的作用。

目前对于应用生物炭进行土壤改良以及抑制土壤氮素淋失的研究和发明，大多以植物为原料制备生物炭研究的比较多，对于以畜粪便为原料制备生物炭的研究和发明应用到土壤改良中只有少量文献涉及。如唐华以牛粪为原材料制备生物炭，研究该生物炭对沼液养分淋溶的影响。但对于以牛粪为原材料制备生物炭抑制土壤氮素淋失这方面的相关研究，通过文献和专利的检索没有发现相关报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法，该方法以牛粪为主要原料，经热裂解得到的能抑制土壤中氮素淋失的牛粪生物炭，以此拓展牛粪资源化利用途径，提高氮肥利用效率，减少氮肥淋失对环境污染。

本发明另一目的在于提供一种牛粪生物炭土壤改良剂的应用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法，所述方法包括以下制备过程：1）牛粪的前处理：

（1）牛粪的收集：将新鲜牛粪清理出其中的石块等杂物。使得其中的杂物量小于5%；

（2）牛粪的干燥：将收集起来的牛粪加入1-2%的生石灰充分混合，让牛粪不会厌氧发酵；牛粪平铺在干净的硬质的平面上，厚度在10-15cm，在自然通风的条件下自然风干6-12天；使得牛粪的含水率降低在10-20%；

2）生物炭的制备：

（1）预热：将上述干燥处理后的牛粪平铺于托盘中，厚度在3-5cm；放入烘箱中于95-105℃烘干3-5h，让牛粪的含水率在5-8%左右；

（2）生物炭的裂解：将上述预热处理后的牛粪装入坩埚类器皿后，放入马弗炉中，然后关紧马弗炉门；打开马弗炉的电源控制开关，控制升温速率为30℃—50℃/10min，达到热解温度为300℃-500℃时，在缺氧的条件下热解时间2-3h；最后关闭马弗炉电源控制开关，关闭马弗炉门情况下冷却至80℃以下，将坩埚类器皿从马弗炉中拿出放入干燥器内冷却备用；

（3）生物炭的粉碎：将上述裂解制备的牛粪生物炭放入粉碎机中破碎，过筛，取20-40目的牛粪生物炭即可。

一种抑制氮肥淋失的牛粪生物炭制备方法，其所述方法制备的牛粪生物炭按1g牛粪生物炭：100g土壤混合使用，浅层施加到土壤中进行施用即可。

本发明的优点与效果是：