[发明专利]一种用于修复土壤镉污染的多效能玉米秸秆生物炭复合肥料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于修复土壤镉污染的多效能玉米秸秆生物炭复合肥料，由如下重量份的原料制成：复合肥料原料10份和高岭土1份；复合肥料原料由如下重量份的原料制成：复合生物炭材料4份和尿素1份；复合生物炭材料由如下重量份的原料制成：玉米秸秆5～10份，重过磷酸钙1份和硅藻土1份。制备方法：烘干玉米秸秆并粉碎；将玉米秸秆、重过磷酸钙和硅藻土按比例混合均匀，得混合粉料；将混合粉料进行高温热解，得复合生物炭材料；将高温热解得到的复合生物炭材料和尿素按比例混合，得复合肥料原料；烘焙；将烘焙后的复合肥料原料加入高岭土，制成颗粒状复合肥料。该复合肥料对土壤中重金属镉有着较好的吸附钝化性能，且有较好的肥力功能。

技术领域

本发明属于农田土壤重金属污染修复与改良领域，具体涉及一种用于修复土壤镉污染的多效能玉米秸秆生物炭复合肥料及其制备方法。

背景技术

联合国环境规划署于1984年明确将镉列为当前重要的农业环境污染物。矿产资源的开发利用，各种化学产品、化肥、农药的随意施用以及污水灌溉等诸多人类活动，导致了Cd等重金属大量进入土壤，使得土壤污染越来越严重。土壤中的Cd还会通过食物链进入人体，长期食用受到Cd污染的食品，会对人体健康造成危害(王新华等，2019；Luo et al.,2016；Wang et al.，2015)。因此，如何防控和修复土壤镉污染一直是人们关注的焦点和研究热点。

生物炭作为一种环境友好型的改良剂和钝化剂在改善土壤肥力、促进作物生长、稳定土壤中重金属等方面具有广泛的应用前景(高瑞丽等，2016；Abbas et al，2018；Yuanet al，2019)。生物炭是由生物质(如秸秆等)在低氧或缺氧条件下，高温热解产生的固体材料，富含碳素、具有比表面积大、孔隙度高以及呈碱性等特点。玉米等作物秸秆是我国北方粮食主产区重要的农田废弃物，数量巨大且经常被随意堆放或就地焚烧，造成了资源的浪费和环境的污染。如果能够合理有效利用这些废弃作物秸秆制备生物炭并用于受污染农田土壤的修复，不仅可以实现秸秆的资源化利用，而且会大大减少物理化学等方法所带来的高额修复成本，也有利于生态环境的整体改善。然而，就当前生物炭在改良土壤、促进作物养分吸收和生长以及对土壤重金属污染钝化方面的研究和应用情况看，仍存在诸多方面的问题。首先，单纯生物炭在经热解制备过程中，因表层缺乏物质覆盖和保护，碳的流失率非常高，通常生物质仅有一半的碳可以转化为生物炭(Gurwick et al,2013；Zhao et al,2013)。其次，普通的生物炭中N、P、K等养分的含量是非常低的，不能完全代替传统意义上化肥在肥力方面的效应。同时，普通生物炭因物化性质、表面结构及官能团的性质和数量的限制对土壤重金属钝化和稳定效应也具有不确定性。