[发明专利]一种含生物质炭的复混肥及其制备方法

说明书

本发明提供一种含生物质炭的复混肥及其制备方法，涉及生物炭复混肥技术领域，本发明所述含生物质炭的复混肥包括以下重量份的原料：生物质炭60～100份、氮磷钾复合肥40～60份、解磷菌菌液30～50份、高岭土12～20份和禽畜粪便20～60份；所述生物质炭以玉米秸秆和果枝为原料制备而成；所述氮磷钾复合肥中氮磷钾的质量比为18‑15‑10；所述解磷菌菌液的活菌数在1×10⁸cfu/g以上。本发明所述复混肥可改善土壤结构、增加土壤养分有效性、提高作物抗性功能，综合提高作物产量，并减少作物种植过程中肥料和农药施用量，减缓土壤板结和农业面源污染。本发明提供的制备方法可以延长复混肥的持效时间和保质期。

技术领域

本发明涉及生物炭复混肥技术领域，尤其涉及一种含生物质炭的复混肥及其制备方法。

背景技术

生物炭是一种将生物物质(作物秸秆、牲畜粪便、有机废弃物等)进行低温热解而获得的含碳量较高的黑色物质，其不包括化石燃料产物和其他地质成因的碳(Warnock DDet al.，2007，潘根兴等，2010)。

通常认为，生物炭属于黑炭(black char)范畴的一种。根据生物质材料的来源，生物炭可以分为木炭、竹炭、秸秆炭、稻壳炭、动物粪便炭等(张东升等，2006；Cao X D etal.，2010；Golldberg E D et al.，1985)。生物炭的组成元素主要为碳、氢、氧等，并以高度富含碳(70％-80％)为主要标志(Lehmann J et al.，2006；林爱军等，2007)。

从微观结构上看，生物炭是由紧密堆积、高度扭曲的芳香环片层组成的，X射线表明其具有乱层结构(turbostratic structure)(李瑞萍等，2009)。生物炭表面多孔性特征显著，因此具有较大的比表面积和较高的表面能。生物炭吸水、吸气能力强，带负电荷多，能形成电磁场，且具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学的抗分解性。

生物炭的组成性质一方面与生产生物炭的原料性质有关，另一方面也与生产过程中的燃烧温度有密切关系。原料自身的性质极大地影响到生物炭的物质组成、养分含量等，这可能与原料自身的的物质组成及养分的含量与存在状态不同有关。以禽粪为原料生产的生物炭中碳含量仅为40％，氮素的残留比例不到三分之一约为27％，而松树碎屑为原料产生物炭碳含量几乎为禽粪产生物炭的两倍达78％，氮素残留比例为禽粪产生物炭的3倍以上达89.6％(Gaskin J W et al.，2008)。松树碎屑生物炭碳氮残留较高的原因可能与碳氮存在于较稳定的木质素及纤维中有关，而禽粪中则多以简单有机态或无机态存在。除原材料的类型外，燃烧温度对生物炭的组成及性质也有较大影响。在较高温度下生产的生物炭具有更高的有效养分含量，更高的比表面和更多的微小孔隙数量，因而具有更好的物理吸附性能(Gaskin J W et al.，2008；Yu X Y et al.，2010；Zhang H H et al.，2010)。但低温条件下生产的生物炭带有更多的负电荷，因而具有更高的阳离子代换量，从而对离子的物理化学吸附能力更强(张文玲等，2009)。

生物质炭的理化性质决定其在土壤中的效应，研究结果显示，生物质炭本身含有一定量的农作物所需的矿质营养元素，将生物质炭施入土壤后可显著增加土壤矿物质羊粪的含量，如增加土壤中磷、钾、钙、镁以及氮元素等的含量。尤其是禽畜粪便为原料制成的生物质炭具有较高的矿物质养分含量。可以起到培肥土壤的作用。同时生物质炭还可吸附土壤中的有机分子，提高土壤对氮素以及其他元素的固持缓释能力，起到缓慢释放，延长肥效的作用。

生物质炭的密度小、孔隙度较大，施入土壤后能显著降低土壤的容重、增加土壤总孔隙率，提高土壤团聚性，生物质炭的复杂孔隙结构还能影响土壤的蓄水能力。即生物质炭自身的丰富孔隙结构能够有效改善土壤的物理性质，改善土壤结构，调节土壤pH值，促进土壤对水分、肥料的保持能力。