[发明专利]一种利用碧根果壳/香榧果壳制备生物碳基缓释肥料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物碳基肥料制备技术领域，特别涉及一种用碧根果壳/香榧果壳制备生物炭基缓释肥料的方法。

背景技术

据统计，我国化肥年使用量已达到4214万吨，平均368 kg/hm²，并且化肥在施用过程中还存在结构不合理的现象，化肥利用率极低。据资料显示，目前我国氮肥平均利用率只有30%～40%、磷肥只有10%～20%、钾肥只有35%～50%。化肥的流失，不仅增加生产成本，还造成湖泊、水库、江河等水体富营养化，土壤性质改变，生产力下降，农产品品质下降等诸多问题。因此，减轻农业化肥面源污染，发展生态农业，改善生态环境是当前农业生产的重要任务。为此，国内外进行了大量研究工作，研发各型缓释肥料，极大降低了化肥面源污染。

缓释肥料又称长效肥料或控释肥料，指由于化学成分改变或表面包涂半透水性或不透水性物质，而使其中有效养分慢慢释放，保持肥效的长效性。缓释氮肥的最重要特性是可以控制其释放速度，在施入土壤以后逐渐分解，逐渐为作物吸收利用，使肥料中养分能满足作物整个生长期中各个生长阶段的不同需要，一次施用后，肥效可维持数月至一年以上。施用缓释/控释肥料，既可以降低生产成本，又可以减少农业化肥面源污染，利用农业的持续发展。

生物炭是生物质材料在缺氧或限氧条件下热解，去除生物质中的油和气后剩下的固体物质。生物碳具有优异的吸附性能，能直接吸附废水中的污染物质；施用土壤后还可以改善土壤理化性质、减少养分流失、促进作物生长、吸附固定土壤污染物质，并能起到土壤碳库增汇减排的作用。因此，生物炭已成为近年来环境和农业科学领域的研究热点之一。

发明内容

本发明的另一目的在于提供上述生物碳基缓释肥料的制备方法和施用方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种生物碳基缓释肥料的制备方法，主要包括生物炭、有机质和化肥，所述的生物炭由碧根果壳、香榧果壳低温碳化改性制得。

本发明提供的生物碳基缓释肥料，其原料包括如下质量比例的成分：

改性后的生物碳产物：25～40

牛粪沼渣：25～35

化肥：30～40

脲酶抑制剂和硝化抑制剂的混合溶液：2～5

粘合剂：5-10

所述生物炭与沼渣、化肥、脲酶抑制剂和硝化抑制剂的混合溶液、粘合剂的质量比为（25～40）：（25～35）：（30～40）：（2～5）：（5～10），优选为31：29：32：3：5。

所述的生物碳基缓释肥，其总养分（N+P₂O₅+K₂O）≧20%，生物炭≧30%，有机质≧30%。

此外，本发明首先提供一种上述生物碳基缓释肥料的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）将收集的碧根果壳、香榧果壳粉碎过筛。

（2）在上述粉碎后的碧根果壳、香榧果壳按一定比例混匀后加入稀盐酸搅拌混匀，密封静置24h，再加入硝酸铯溶液混匀密封静置12h，自然风干。

（3）将上述处理过的生物质置于瓷坩埚中压实，盖上盖子进行厌氧热解；热解反应结束后，待坩埚冷却至室温后取出。

（4）将上述制备的生物碳与一定浓度的H₂O₂混匀，在振荡器中震荡24h取出，用蒸馏水洗净后烘干，即获得高吸附性能生物碳。

（5）将上述制备的生物炭置入密闭容器中，加入一定量的浓氨水、硝酸铂溶液后加热反应，待反应3-10小时后取出。反应期间调节反应容器压力，使其维持在5-15个标准大气压。

（6）以上述反应后的改性生物炭为主体，加入一定量的沼渣、化肥（氮肥、磷肥、钾肥）、脲酶抑制剂/硝化抑制剂混合液、粘合剂等，在有机无机肥料造粒机中造粒，造粒后的物料进入烘干机中烘干，经冷却即获得生物碳基缓释肥料。

为确保热解时的缺氧环境以及热解效果，所述步骤1中生物质原料粉碎粒径为20～100目。

所述步骤2中稀盐酸浓度为0.5-2.5mol/L，硝酸铯溶液浓度为0.05-1.5mol/L。

所述步骤3中生物质热解温度400～700℃，热解时间60-300min，升温速度为5-15℃/min。

所述步骤4中H₂O₂浓度为1～10%。

为提高生物炭与氨水间的反应效果，增加改性生物炭官能团中结合的氨含量，所述步骤5中浓氨水浓度为5%-28%，硝酸铂溶液浓度为 0.02-1.0mol/L，反应期间反应容器压力维持在5-15个标准大气压。