專利名稱：一種農(nóng)用生物焦肥料的制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保型農(nóng)作物肥料的制備及使用技術(shù)，尤其涉及一種農(nóng)用生物 焦肥料的制備和使用方法。
背景技術(shù)：
土壤是人類生存、發(fā)展和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最基本自然資源和物質(zhì)基礎(chǔ)。植物吸 收的養(yǎng)分主要來自于土壤，土壤環(huán)境的優(yōu)劣直接決定農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和數(shù)量。近 年來，人口的不斷增加和耕地的減少使土壤開發(fā)利用強度不斷增加，從而使土 壤有機質(zhì)、營養(yǎng)元素的消耗量大大的超過了其自然補給量，土壤發(fā)生退化。 土壤有機質(zhì)減少是其退化的主要標(biāo)志，土壤耕作會破壞土壤團聚體結(jié)構(gòu)，使
土壤有機物質(zhì)充分暴露在空氣下而被分解；另外，耕作使土壤的光、溫、水以 及通氣狀況得到改善，微生物呼吸作用增強，有機質(zhì)礦化速率加快，增加C02等 溫室氣體排放；作物收割減少了地上生物碳向土壤的輸入。
為了增加農(nóng)田生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量，化肥被大量施用以滿足植物生長所需 養(yǎng)分。據(jù)報道,2004/2005年,全球化肥消費量增長了3.9%，達到1.533><10^(以 純養(yǎng)分計，下同)；2005/2006年穩(wěn)定在1.531xl08t;我國化肥生產(chǎn)和消費量 也逐年遞增，2002年化肥產(chǎn)量為3.680xl0、,占世界總產(chǎn)量的25%; 2003年 化肥產(chǎn)量增長到4.412x107 t，比上年增長19.9%; 2004年達至!j 4.520x107 t; 2005年化肥產(chǎn)量為4.888x107 t，比上年增長10.8%; 2006年化肥產(chǎn)量為 5.305xl07 t,比上年增長8.5%。目前，全國耕地的平均化肥施用量為262.4 kg/hm2。我國使用肥料主要以無機肥為主，尤以N肥最多。由于施肥方法、 施肥時間、施肥量、肥料種類選擇等的不合理性，再加上肥料含有諸如重金 屬類的有毒有害物質(zhì)，從而造成了嚴(yán)重的土壤和地面水污染。主要表現(xiàn)為土 壤酸化、鹽漬化，土壤結(jié)構(gòu)破壞等方面。施加無機肥并不能增加土壤有機質(zhì) 的含量，故肥料元素極易在雨水淋溶等作用下流失而不能被有效利用，甚至 有可能對附近河流及地下水造成污染；而且無機化學(xué)肥料在生產(chǎn)過程中也造 成嚴(yán)重的污染問題。近年來，由于在提高土壤有機物質(zhì)積累、增加土壤養(yǎng)分 庫容等方面的獨特作用，植物體、畜禽糞便等有機肥料被越來越多的施用于 土壤。雖然有機肥料是土壤肥力能夠長期維持并不斷提高的重要措施和有效 途徑，而且相對無害。但是，有機肥料特別是畜禽糞便中可能含有一些病原 菌、抗生素等污染物，會對生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生威脅；另外，有機肥料易被
降解必須反復(fù)施用，這有可能會造成環(huán)境污染；再則未經(jīng)處理的有機肥料容 易分解而增加C02等溫室氣體排放。因此，在繼化學(xué)肥料、有機肥料之后， 急需解決如何生產(chǎn)第三代農(nóng)用肥料，使其具有無污染、低溫室氣體排放、全 過程環(huán)境友好(生產(chǎn)-使用)、安全生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品、改善土壤結(jié)構(gòu)等優(yōu)良特性。 通常來講，濕潤的熱帶地區(qū)具有溫度高、沉降多、礦物貧乏等特點，故 其有機物降解快，養(yǎng)分蓄積能力低，往往不適合作為長久的農(nóng)業(yè)耕地。但對 于亞馬遜黑土的研究表明，其不僅含有大量的穩(wěn)定有機質(zhì)，同時還富含N、 P、 K、 Ca等各類營養(yǎng)元素，認(rèn)為這主要是亞馬遜黑土含有大量生物焦(黑 碳)的緣故。生物焦具有多環(huán)芳香結(jié)構(gòu)，非常穩(wěn)定，這是亞馬遜黑土有機質(zhì) 能長久穩(wěn)定存在的主要原因。另外，生物焦不僅本身含有一定量的營養(yǎng)元 素，而且，其漫長的氧化過程中會產(chǎn)生羧基團，能有效減少養(yǎng)分流失，增強 土壤的養(yǎng)分蓄容能力。生物焦肥料在耕地的可持續(xù)利用、農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)、 避免土壤環(huán)境破壞及污染、固碳而減少溫室氣體排放等方面具有重要的意義 和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)用生物焦肥料的制備和使用方法。 一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法。包括如下步驟將廢棄生物質(zhì)原料經(jīng)干
燥、過篩10-200目后，于200-55(TC和限制氧氣條件下進行炭化l-12小時，則
制得生物焦肥料。
所述的廢棄生物質(zhì)原料包括大豆稈、水稻稈、玉米稈或小麥稈農(nóng)業(yè)秸稈廢 棄物和畜牧業(yè)糞便廢棄物。生物質(zhì)原料的炭化溫度為300-450'C。生物質(zhì)原料的 炭化時間為1-6小時。生物焦肥料的粒度為10-100目。
一種農(nóng)用生物焦肥料的使用方法。包括如下步驟
1) 將制得的生物焦肥料按0.2-200噸/公頃投加于土壤中；
2) 對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
生物焦肥料的投加量為0.5-100噸/公頃土壤。土壤為鹽堿地、退化土壤或 沙土。 土壤翻耕厚度為0-20cm表層土壤。
本發(fā)明的農(nóng)用生物焦肥料是繼化學(xué)肥料、有機肥料之后的第三代肥料—— 無污染和低溫室氣體排放的環(huán)境友好型肥料，具有原料易得、制備工藝簡單、 產(chǎn)品長期有效、無二次污染問題。生物焦肥料不僅含有大量碳素和其它營養(yǎng)元 素，可為土壤生物生長提供豐富的碳源和營養(yǎng)，本身具有肥力效應(yīng)；而且其改
善土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分蓄積能力、提高營養(yǎng)元素的有
效利用率、減少流失、避免或緩解環(huán)境污染。生物焦肥料在耕地可持續(xù)利用、
農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)、避免環(huán)境破壞及污染、固碳而減少溫室氣體排放等方面具
有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
具體實施方法
實施例1
將廢棄的農(nóng)業(yè)秸稈原料經(jīng)干燥、過篩10目后，于20(TC和限制氧氣條件下 進行炭化12小時，則制得生物焦肥料BOF-l; 實施例2
將廢棄的農(nóng)業(yè)秸稈原料經(jīng)干燥、過篩100目后，于30(TC和限制氧氣條件 下進行炭化5小時，則制得生物焦肥料BOF-2; 實施例3
將廢棄的農(nóng)業(yè)秸稈原料經(jīng)干燥、過篩200目后，于550。C和限制氧氣條件 下進行炭化3小時，則制得生物焦肥料BOF-3; 實施例4
將畜牧業(yè)糞便廢棄物原料經(jīng)干燥、過篩20目后，于25(TC和限制氧氣條件 下進行炭化8小時，則制得生物焦肥料BOF-4; 實施例5
將畜牧業(yè)糞便廢棄物原料經(jīng)干燥、過篩150目后，于350。C和限制氧氣條 件下進行炭化4小時，則制得生物焦肥料BOF-5; 實施例6
將廢棄的農(nóng)業(yè)秸稈原料經(jīng)干燥、過篩50目后，于55(TC和限制氧氣條件下 進行炭化2小時，則制得生物焦肥料BOF-6; 實施例7
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l BOF-6)按0.2噸/公頃投加于土壤中；
2) 對表層0-20cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的退化土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例8
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l BOF-6)按10噸/公頃投加于土壤中；
2) 對表層0-25cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的退化土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例9
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l~BOF-6)按100噸/公頃投加于土壤中;
2) 對表層0-30cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的退化土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例10
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l~BOF-6)按200噸/公頃投加于土壤中;
2) 對表層0-30cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的退化土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例11
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l~BOF-6)按0.2噸/公頃投加于土壤中；
2) 對表層0-20cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的鹽堿地上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例12
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l~BOF-6)按IO噸/公頃投加于土壤中；
2) 對表層0-25cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的鹽堿地上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例13
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l BOF-6)按IOO噸/公頃投加于土壤中;
2) 對表層0-30cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的鹽堿地上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。 實施例14
1) 將制得的生物焦肥料(BOF-l~BOF-6)按200噸/公頃投加于土壤中;
2) 對表層0-30cm退化土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；
3) 在處理過的鹽堿地上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法，其特征在于將廢棄生物質(zhì)原料經(jīng)干燥、過篩10-200目后，于200-550℃和限制氧氣條件下進行炭化1-12小時，則制得生物焦肥料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法，其特征在于所 述的廢棄生物質(zhì)原料包括大豆稈、水稻稈、玉米稈或小麥稈農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物和 畜牧業(yè)糞便廢棄物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法，其特征在于所 述的生物質(zhì)原料的炭化溫度為300-45CTC 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法，其特征在于所 述的生物質(zhì)原料的炭化時間為1-6小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備方法，其特征在于所 述的生物焦肥料的粒度為10-100目。
6. —種農(nóng)用生物焦肥料的使用方法，其特征在于包括如下步驟1) 將制得的生物焦肥料按0.2-200噸/公頃投加于土壤中；2) 對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其與生物焦肥料充分混勻；3) 在處理過的土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的使用方法，其特征在于所 述的生物焦肥料的投加量為0.5-100噸/公頃土壤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備和使用方法，其特征 在于所述的土壤為鹽堿地、退化土壤或沙土。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種農(nóng)用生物焦肥料的制備和使用方法，其特征 在于所述的土壤翻耕厚度為0-20 cm表層土壤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種農(nóng)用生物焦肥料的制備和使用方法。包括如下步驟1)將廢棄生物質(zhì)原料經(jīng)干燥、過篩10-200目后，于200-550℃和限制氧氣條件下炭化1-12小時，則制得生物焦肥料；2)將制得的生物焦肥料按0.2-200噸/公頃投加于土壤中；3)對表層0-30cm土壤進行翻耕，使其充分混勻；4)在處理過的土壤上種植農(nóng)作物，生產(chǎn)安全農(nóng)產(chǎn)品。本發(fā)明的農(nóng)用生物焦肥料是繼化學(xué)肥料、有機肥料之后的第三代肥料——無污染和低溫室氣體排放的環(huán)境友好型肥料；具有原料易得、工藝簡單、產(chǎn)品長期有效。生物焦肥料含有大量碳素和其它營養(yǎng)元素，具有肥力效應(yīng)，且改善土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分蓄積能力、提高營養(yǎng)元素的有效利用率、減少流失、避免或緩解環(huán)境污染。
文檔編號C05F11/00GK101372423SQ20081012119
公開日2009年2月25日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者元妙新, 王銀善, 陳寶梁 申請人:浙江大學(xué)