一種生物炭基緩釋氮肥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)氮肥與生物炭復(fù)合技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物炭基緩釋氮肥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上氮肥消費量最多的國家，并且這種消費量還在進一步增加。在高施氮量的同時，我國的氮肥利用率卻一直較低，僅在30%?35%左右，而近年來，對設(shè)施蔬菜氮肥利用率的研宄表明，當(dāng)季氮肥利用率僅為3.70%?30.80%。過量施肥導(dǎo)致的結(jié)果必然是氮素淋失的加劇。緩控釋肥料在提高氮肥利用率、降低土壤硝態(tài)氮累積、減輕地下水硝酸鹽污染等方面的作用受到普遍關(guān)注，但傳統(tǒng)的緩控釋肥料主要由硫包衣、聚烯烴、水乳液等方法實現(xiàn)養(yǎng)分緩控釋目的，硫包衣型釋放期太短，容易造成土壤酸化；聚烯烴膜材不易降解，污染土壤；水乳液則生產(chǎn)工藝復(fù)雜，膜材消耗大，生產(chǎn)成本高，因此，找到一種既廉價，本身對土壤又無副作用的緩釋材料是緩控釋肥料進一步發(fā)展的關(guān)鍵。
[0003]生物炭(B1char)是由各種動植物殘體，包括動物糞便和植物殘體(樹葉、木肩等)，在缺氧的條件下高溫?zé)峤馑a(chǎn)生的，生物炭很穩(wěn)定，不易被微生物分解，且是一種多孔體，通氣性和透水性較好，容重小，表面積大，吸水和吸氣能力強，有利于保水保肥，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，因此，生物炭作為一種新的緩控釋肥料的吸附材料被人們關(guān)注。生物炭與肥料復(fù)合制備炭基肥料主要有摻混、包膜和吸附等工藝。包膜與傳統(tǒng)緩控釋肥的作用原理一樣，只是在包膜尿素中加入少量生物炭；摻混和吸附主要利用生物炭的比表面吸附作用使肥料緩慢釋放，但生物炭的特性之一是其多孔體結(jié)構(gòu)，表面吸附作用對氮肥起到緩釋作用，但并沒有利用到生物炭的多孔體結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種生物炭基緩釋氮肥，該生物炭基緩釋氮肥是在加熱條件下熔化氮肥，并通過加壓使熔融狀態(tài)的氮肥進入生物炭多孔結(jié)構(gòu)中而制備得到。
[0005]本發(fā)明所提供的生物炭基緩釋氮肥由如下質(zhì)量份數(shù)的組分組成:
[0006]生物炭 45份-55份
[0007]氮肥45份-55份
[0008]本發(fā)明所提供的生物炭基緩釋氮肥具體可由50份的生物炭和50份的氮肥組成。
[0009]上述生物炭基緩釋氮肥中，所述生物炭是生物質(zhì)經(jīng)過400?700°C裂解所得到的固體產(chǎn)物，所述生物質(zhì)選自如下至少一種:蔬菜廢棄物、農(nóng)作物秸桿和園林廢棄物。
[0010]所述氮肥選自如下至少一種:尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨和硝酸鈉等氮肥，優(yōu)選為尿素。
[0011]所述生物炭基緩釋氮肥由下述生物炭基緩釋氮肥的制備方法而制備得到。
[0012]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種生物炭基緩釋氮肥的制備方法。
[0013]本發(fā)明所提供的生物炭基緩釋氮肥的制備方法包括如下步驟:對生物炭和氮肥進行粉碎處理，并將粉碎處理后的生物炭和氮肥混合均勻，加熱至氮肥熔化，并在加壓下使所述熔化的氮肥進入生物炭的多孔結(jié)構(gòu)中，混合均勻后造粒即可得到生物炭基緩釋氮肥。
[0014]上述制備方法中，所述粉碎處理的粉碎粒徑可為10目-20目。
[0015]所述生物炭和氮肥的質(zhì)量比可為(9-11): (9-11)，具體為1:1。
[0016]所述生物炭是生物質(zhì)經(jīng)過400?700°C裂解所得到的固體產(chǎn)物，所述生物質(zhì)選自如下至少一種:蔬菜廢棄物、農(nóng)作物秸桿和園林廢棄物。
[0017]所述氮肥選自如下至少一種:尿素、硝酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨和硝酸鈉等氮肥，優(yōu)選為尿素，當(dāng)為尿素時，所述加熱的溫度為120°C -125°C，具體可為120°C，其他所述氮肥的加熱的溫度可根據(jù)具體氮肥的熔點確定。
[0018]所述加壓的壓力為0.1Mpa-0.15Mpa，具體可為0.125Mpa。
[0019]所述加壓的時間為10min-30min，具體可為lOmin。
[0020]所述加熱和加壓可通過如下設(shè)備進行:小試設(shè)備可以是實驗室用的高溫滅菌鍋，中試設(shè)備可以是肥料生產(chǎn)設(shè)備專用的高溫高壓爐。
[0021]所述生物炭和氮肥經(jīng)所述加熱和加壓處理后，緊接著，還包括對所述生物炭和氮肥再次粉碎的步驟，所述粉碎的目數(shù)為10目-20目。
[0022]所述造粒的粒徑為3?5mm。
[0023]所述造粒之前還包括向所述生物炭和氮肥中加入占所述生物炭和氮肥總質(zhì)量0.5%?I %的水的步驟。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過加熱使氮肥熔化后在一定壓力作用下進入生物炭的多孔結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)氮肥的緩慢釋放。
[0025]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1)生物炭具有巨大的比表面積，施入土壤具有吸附固定肥料與養(yǎng)分的作用。與吸附制備相比，本發(fā)明的制備方法不但能利用生物炭表面吸附肥料，而且還能使肥料進入生物炭的多孔結(jié)構(gòu)中，具有緩釋效果好，緩釋時間長的優(yōu)點(見圖1);與包膜肥料相比，本發(fā)明只用生物炭作為緩釋材料的載體，屬于廢棄物循環(huán)利用，避免了包膜材料的使用，克服了包膜材料不降解對土壤產(chǎn)生的污染，而且生物炭進入土壤還能改良土壤；2)生物炭基氮肥應(yīng)用范圍廣，增產(chǎn)效果明顯；本發(fā)明生物炭基氮肥可應(yīng)用于大田作物、設(shè)施蔬菜、果樹等施肥，目前在設(shè)施蔬菜應(yīng)用上，對蔬菜具有良好的提質(zhì)增效作用(見圖2) ο
【附圖說明】
[0026]圖1為實施例1中生物炭基緩釋氮肥養(yǎng)分釋放曲線。
[0027]圖2為實施例2中施用生物炭基緩釋氮肥后的芹菜產(chǎn)量。
【具體實施方式】
[0028]下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進行說明，但本發(fā)明并不局限于此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0029]下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[0030]實施例1:生物炭基緩釋氮肥的制備及其釋放效率測試
[0031]—、生物炭基緩釋氮肥的制備:
[0032]I)于市場上購買的農(nóng)業(yè)秸桿與園林廢棄物混合在400°C煅燒后所得生物炭(購于北京市大興區(qū)魏善莊鎮(zhèn)李家場村生物質(zhì)氣化工程公司，生物炭含氮量1.25%、速效鉀1625mg.kg'速效磷 238mg.kg'交換性 1? 2.36g.kg'交換性鎂 0.74g.kg'pH 10.84、CEC 13.0cmol ?kg—^EC(水炭比 10:1)4325 μ s.cnT1) 10kg，肥料廠購得的含氮量彡 46%的尿素，將分別粉碎后的粉碎粒徑為20目的生物炭和尿素等質(zhì)量充分混合均勻，備用；
[0033]2)將步驟I)中混合均勻的生物炭與尿素用耐高溫塑料袋裝好，放入實驗室用的高溫滅菌鍋中，設(shè)置高溫滅菌鍋溫度為120°C，使尿素熔化，加壓至壓力為0.lOMpa，待溫度和壓力到達后，保持該溫度和壓力10分鐘，達到時間后，冷卻；
[0034]3)將步驟2)中冷卻后的生物炭與尿素混合體再次粉碎，粉碎的粒徑為20目，充分混勻；
[0035]4)向步驟3)中再次混勻的生物炭和尿素中用噴壺噴灑占所述生物炭和尿素總質(zhì)量0.5 %水分，混勻后，倒入對輥式擠壓造粒機中，擠壓造粒得到生物炭基緩釋氮肥，過篩，粒徑為3mm，把不成形或細小顆粒再次通過擠壓造粒機，經(jīng)過3?5次重復(fù)，所述生物炭與尿素混合體中90%以上擠壓成粒，將顆粒風(fēng)干，即得生物炭基緩釋氮肥。
[0036]二、生物炭基緩釋氮肥的釋放效率測試:
[0037]通過凱氏定氮測的生生物炭基緩釋氮肥含氮量為22.17%。