| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411987323.4 | 申请日 | 2024-12-31 |
| 公开(公告)号 | CN119744632A | 公开(公告)日 | 2025-04-04 |
| 申请人 | 王永胜; | 申请人类型 | 其他 |
| 发明人 | 王永胜; 王子豪; 王再誉; | 第一发明人 | 王永胜 |
| 权利人 | 王永胜 | 权利人类型 | 其他 |
| 当前权利人 | 王永胜 | 当前权利人类型 | 其他 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：内蒙古自治区 | 城市 | 当前专利权人所在城市：内蒙古自治区包头市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：内蒙古自治区包头市石拐工业园区华茂日盛生物科技有限公司 | 邮编 | 当前专利权人邮编：014070 |
| 主IPC国际分类 | A01C23/04 | 所有IPC国际分类 | A01C23/04 ; A01C23/00 ; A01C21/00 ; C01B32/50 ; C05D7/00 ; C05G5/20 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 徐州知创智行专利代理事务所 | 专利代理人 | 李嘉欣; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种二 氧 化 碳 在农业 水 肥一体化中的应用；本发明属于水肥技术领域，本发明有效地将工业生产中产生的大量二氧化碳废气转化为农业生产中的有用资源，减少了二氧化碳对大气环境的直接排放，降低了 温室 气体 效应，为工业企业提供了一种经济可行的废气处理解决方案，具有显著的环境效益和社会效益，有助于推动工业与农业的协同可持续发展；本发明通过向大田作物根系周围 土壤 中持续供应适量的二氧化碳，为作物光合作用提供充足的碳源，促进作物的光合作用效率，增加光合产物的积累，从而显著提高作物的产量和品质；本发明打破了二氧化碳仅在大棚种植中少量应用的局限性，创新性地将其应用于大田作物种植领域，通过与先进的水肥一体化技术相结合，实现了二氧化碳在农业生产中的大规模、常态化应用，为农业现代化发展开辟了新的途径和空间，具有广阔的市场应用前景和推广价值。 | ||
| 权利要求 | 1.一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用，其特征在于：所述农业水肥一体化应用包括如下步骤和组成部分： |
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| 说明书全文 | 一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用技术领域[0001] 本发明属于水肥技术领域，具体是指一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用。 背景技术[0002] 在当今工业化高度发达的时代，工业生产规模持续扩张，然而这也带来了一系列严峻的环境挑战，其中二氧化碳废气的大量排放成为全球关注的焦点之一。众多工业部门，如发电厂、水泥厂、钢铁厂以及各类化工企业等，在生产过程中都会产生海量的二氧化碳气体。据国际能源署(IEA)统计数据显示，全球每年工业二氧化碳排放量已突破数百亿吨，且这一数字仍呈逐年上升趋势。 [0003] 目前，针对工业二氧化碳废气的处理方式存在诸多局限。传统的处理方法主要集中在地质封存、海洋封存以及化学转化等领域，但这些技术要么面临高昂的成本投入，如地质封存需要建设复杂的地下储存设施，前期投资巨大且后续维护成本高；要么存在潜在的环境风险，例如海洋封存可能对海洋生态系统造成不可预见的负面影响；化学转化法则往往需要高温、高压等苛刻条件以及昂贵的催化剂，使得大规模工业化应用受到极大限制。这种处理方式的单一性和高成本性，不仅使企业在废气处理上背负沉重的经济负担，还严重制约了二氧化碳减排目标的实现，进而加剧了全球气候变化的风险，对生态平衡和人类社会的可持续发展构成了严重威胁。 [0004] 与此同时，农业作为人类生存的基础产业，在面临人口增长和粮食需求不断攀升的压力下，迫切需要提高生产效率和农产品质量。二氧化碳作为植物光合作用的关键原料，对农作物的生长发育和产量形成起着至关重要的作用。然而，在自然环境中，大气二氧化碳浓度相对稳定且常常处于限制植物光合作用高效进行的水平，尤其在大田种植环境中，农作物无法像在温室大棚中那样通过额外补充二氧化碳来显著提升光合效率。 [0005] 现有的农业生产模式中，水肥管理大多处于相对分离的状态。传统的施肥方式往往采用撒施、条施等方法，肥料的利用率较低，大量的养分容易随着雨水冲刷或土壤渗透而流失，不仅造成资源浪费，还可能引发水体富营养化等环境污染问题。灌溉方面，也常常由于缺乏精准的水分调控，导致水资源浪费严重，并且无法根据作物的实时需求提供适宜的水分条件。此外，虽然在温室大棚种植中已经开始尝试应用二氧化碳施肥技术，但由于大棚空间相对封闭，二氧化碳的施用量和施用范围受到极大限制，难以在大田广阔的种植区域中推广应用，无法满足大田作物对二氧化碳的巨大潜在需求，从而严重阻碍了农业生产潜力的充分挖掘和可持续发展的进程。 [0006] 因此，开发一种创新的、经济高效且环境友好的技术手段，将工业二氧化碳废气资源化利用，并深度融合到农业生产体系中，特别是借助先进的水肥一体化技术，实现二氧化碳在大田作物种植中的广泛、高效应用，已成为当前工业与农业领域亟待解决的关键问题。这不仅有助于化解工业二氧化碳排放难题，降低企业减排成本，还能为农业生产开辟新的增产增效途径，推动农业向绿色、智能、可持续方向发展，对于实现全球生态环境改善和粮食安全保障具有不可估量的重要意义和紧迫性。 发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用，本发明通过独特的系统设计和工艺流程，将工业二氧化碳废气高效转化并应用于大田作物种植，实现节能减排与农业增产的双重目标，拓展二氧化碳在农业领域的应用范围和前景；本发明有效地将工业生产中产生的大量二氧化碳废气转化为农业生产中的有用资源，减少了二氧化碳对大气环境的直接排放，降低了温室气体效应，为工业企业提供了一种经济可行的废气处理解决方案，具有显著的环境效益和社会效益，有助于推动工业与农业的协同可持续发展；通过向大田作物根系周围土壤中持续供应适量的二氧化碳，为作物光合作用提供充足的碳源，促进作物的光合作用效率，增加光合产物的积累，从而显著提高作物的产量和品质，如提高粮食作物的籽粒饱满度、增加果实的甜度和维生素C含量等。同时，二氧化碳的施用还具有设置的杀虫杀菌作用，能够减少农作物病虫害的发生，降低农药使用量，进一步保障农产品的质量安全和生态环境健康，提高农业生产的经济效益和市场竞争力；打破了二氧化碳仅在大棚种植中少量应用的局限性，创新性地将其应用于大田作物种植领域，通过与先进的水肥一体化技术相结合，实现了二氧化碳在农业生产中的大规模、常态化应用，为农业现代化发展开辟了新的途径和空间，具有广阔的市场应用前景和推广价值。 [0008] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用，所述农业水肥一体化应用包括如下关键步骤和组成部分： [0009] (1)二氧化碳收集与预处理系统：在工业二氧化碳排放源附近设置二氧化碳收集装置，采用高效的吸附剂或吸收剂对废气中的二氧化碳进行富集和分离，去除其中的杂质，使二氧化碳的纯度达到设置的要求，为后续的转化和应用提供高质量的原料气体； [0010] (2)气体转化与高压溶解系统：收集并预处理后的二氧化碳气体被输送至专门设计的高压反应罐中，该反应罐与水肥一体化系统相连接；同时，通过水肥一体化系统的供水管道向反应罐中注入适量的水，利用二氧化碳可溶于水的特性，设置的温度和压力条件下，使二氧化碳气体高效地转化为碳酸溶液，实现气体向液体的转化过程，提高二氧化碳的稳定性和储存性； [0012] (3)水肥一体化输送与施用系统：经过高压溶解处理后的二氧化碳液体肥料半成品，通过水肥一体化系统的管道网络输送至田间地头，并与常规的液体肥料按照设置的比例进行混合调配，形成最终的二氧化碳强化液体肥料，满足不同作物在不同生长阶段对养分和二氧化碳的需求； [0013] 采用先进的滴灌技术，将调配好的二氧化碳强化液体肥料均匀、精准地施用于大田作物的根部周围土壤中，确保肥料和二氧化碳能够被作物根系高效吸收利用；滴灌系统配备智能控制装置，可根据土壤湿度、作物生长阶段、气象条件等因素实时调节滴灌流量和频率，实现水肥的精准供应和智能化管理，提高肥料利用率和水资源利用效率，同时减少环境污染风险。 [0014] 进一步地，所述步骤(1)中二氧化碳纯度为90％～95％。 [0015] 进一步地，所述步骤(1)中二氧化碳收集与预处理采用的吸附剂为一乙醇胺和二乙醇胺中的一种或多种。 [0016] 进一步地，所述步骤(1)中二氧化碳收集与预处理中杂质去除范围包括灰尘颗粒、硫化物、氮氧化物和水分。 [0018] 进一步地，所述步骤(2)气体转化与高压溶解中的反应温度为20℃～30℃，压力范围是3MPa～6MPa。 [0019] 进一步地，所述步骤(2)气体转化与高压溶解中的二氧化碳在溶液中的目标浓度范围为0.3mol/L～0.8mol/L。 [0020] 进一步地，所述步骤(3)水肥一体化输送与施用系统中滴灌系统的滴头间距为30‑40厘米，滴灌流量范围为1‑3升/小时。 [0021] 采用上述结构本发明取得的有益效果如下：(1)本发明有效地将工业生产中产生的大量二氧化碳废气转化为农业生产中的有用资源，减少了二氧化碳对大气环境的直接排放，降低了温室气体效应，为工业企业提供了一种经济可行的废气处理解决方案，具有显著的环境效益和社会效益，有助于推动工业与农业的协同可持续发展；(2)本发明通过向大田作物根系周围土壤中持续供应适量的二氧化碳，为作物光合作用提供充足的碳源，促进作物的光合作用效率，增加光合产物的积累，从而显著提高作物的产量和品质；(3)本发明打破了二氧化碳仅在大棚种植中少量应用的局限性，创新性地将其应用于大田作物种植领域，通过与先进的水肥一体化技术相结合，实现了二氧化碳在农业生产中的大规模、常态化应用，为农业现代化发展开辟了新的途径和空间，具有广阔的市场应用前景和推广价值。附图说明 [0022] 图1玉米平均产量。 具体实施方式[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0025] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用，但不能限制本申请的内容。 [0026] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试验材料及试验菌株，如无特殊说明，均为从商业渠道购买得到的。 [0027] 实施例1 [0028] 一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用 [0029] 所述农业水肥一体化应用包括如下关键步骤和组成部分： [0030] (1)二氧化碳收集与预处理系统：在工业二氧化碳排放源附近设置二氧化碳收集装置，采用一乙醇胺对废气中的二氧化碳进行富集和分离，去除其中的灰尘颗粒、硫化物、氮氧化物和水分，使二氧化碳的纯度达到90％，为后续的转化和应用提供高质量的原料气体； [0031] (2)气体转化与高压溶解系统：收集并预处理后的二氧化碳气体被输送至钛合金高压反应罐中，该反应罐与水肥一体化系统相连接；同时，通过水肥一体化系统的供水管道向反应罐中注入适量的水，利用二氧化碳可溶于水的特性，在30℃，3MPa条件下，使二氧化碳气体高效地转化为碳酸溶液，实现气体向液体的转化过程，提高二氧化碳的稳定性和储存性； [0032] 在高压反应罐中，配备高效的搅拌装置和气体分布器，确保二氧化碳气体与水充分接触和混合，加速溶解过程，使二氧化碳在溶液中的浓度达到0.3mol/L～0.8mol/L，形成富含二氧化碳的液体肥料半成品； [0033] (3)水肥一体化输送与施用系统：经过高压溶解处理后的二氧化碳液体肥料半成品，通过水肥一体化系统的管道网络输送至田间地头，并与常规的液体肥料按照设置的比例进行混合调配，形成最终的二氧化碳强化液体肥料，满足不同作物在不同生长阶段对养分和二氧化碳的需求； [0034] 采用先进的滴灌技术，将调配好的二氧化碳强化液体肥料均匀、精准地施用于大田作物的根部周围土壤中，确保肥料和二氧化碳能够被作物根系高效吸收利用；滴灌系统配备智能控制装置，可根据土壤湿度、作物生长阶段、气象条件等因素实时调节滴灌流量和频率，滴头间距为30‑40厘米，滴灌流量范围为1‑3升/小时，实现水肥的精准供应和智能化管理，提高肥料利用率和水资源利用效率，同时减少环境污染风险。 [0035] 实施例2 [0036] 一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用 [0037] 所述农业水肥一体化应用包括如下关键步骤和组成部分： [0038] (1)二氧化碳收集与预处理系统：在工业二氧化碳排放源附近设置二氧化碳收集装置，采用一乙醇胺对废气中的二氧化碳进行富集和分离，去除其中的灰尘颗粒、硫化物、氮氧化物和水分，使二氧化碳的纯度达到92％，为后续的转化和应用提供高质量的原料气体； [0039] (2)气体转化与高压溶解系统：收集并预处理后的二氧化碳气体被输送至钛合金高压反应罐中，该反应罐与水肥一体化系统相连接；同时，通过水肥一体化系统的供水管道向反应罐中注入适量的水，利用二氧化碳可溶于水的特性，在25℃，4MPa条件下，使二氧化碳气体高效地转化为碳酸溶液，实现气体向液体的转化过程，提高二氧化碳的稳定性和储存性； [0040] 在高压反应罐中，配备高效的搅拌装置和气体分布器，确保二氧化碳气体与水充分接触和混合，加速溶解过程，使二氧化碳在溶液中的浓度达到0.3mol/L～0.8mol/L，形成富含二氧化碳的液体肥料半成品； [0041] (3)水肥一体化输送与施用系统：经过高压溶解处理后的二氧化碳液体肥料半成品，通过水肥一体化系统的管道网络输送至田间地头，并与常规的液体肥料按照设置的比例进行混合调配，形成最终的二氧化碳强化液体肥料，满足不同作物在不同生长阶段对养分和二氧化碳的需求； [0042] 采用先进的滴灌技术，将调配好的二氧化碳强化液体肥料均匀、精准地施用于大田作物的根部周围土壤中，确保肥料和二氧化碳能够被作物根系高效吸收利用；滴灌系统配备智能控制装置，可根据土壤湿度、作物生长阶段、气象条件等因素实时调节滴灌流量和频率，滴头间距为30‑40厘米，滴灌流量范围为1‑3升/小时，实现水肥的精准供应和智能化管理，提高肥料利用率和水资源利用效率，同时减少环境污染风险。 [0043] 实施例3 [0044] 一种二氧化碳在农业水肥一体化中的应用 [0045] 所述农业水肥一体化应用包括如下关键步骤和组成部分： [0046] (1)二氧化碳收集与预处理系统：在工业二氧化碳排放源附近设置二氧化碳收集装置，采用一乙醇胺对废气中的二氧化碳进行富集和分离，去除其中的灰尘颗粒、硫化物、氮氧化物和水分，使二氧化碳的纯度达到95％，为后续的转化和应用提供高质量的原料气体； [0047] (2)气体转化与高压溶解系统：收集并预处理后的二氧化碳气体被输送至钛合金高压反应罐中，该反应罐与水肥一体化系统相连接；同时，通过水肥一体化系统的供水管道向反应罐中注入适量的水，利用二氧化碳可溶于水的特性，在30℃，6MPa条件下，使二氧化碳气体高效地转化为碳酸溶液，实现气体向液体的转化过程，提高二氧化碳的稳定性和储存性； [0048] 在高压反应罐中，配备高效的搅拌装置和气体分布器，确保二氧化碳气体与水充分接触和混合，加速溶解过程，使二氧化碳在溶液中的浓度达到0.3mol/L～0.8mol/L，形成富含二氧化碳的液体肥料半成品； [0049] (3)水肥一体化输送与施用系统：经过高压溶解处理后的二氧化碳液体肥料半成品，通过水肥一体化系统的管道网络输送至田间地头，并与常规的液体肥料按照设置的比例进行混合调配，形成最终的二氧化碳强化液体肥料，满足不同作物在不同生长阶段对养分和二氧化碳的需求； [0050] 采用先进的滴灌技术，将调配好的二氧化碳强化液体肥料均匀、精准地施用于大田作物的根部周围土壤中，确保肥料和二氧化碳能够被作物根系高效吸收利用；滴灌系统配备智能控制装置，可根据土壤湿度、作物生长阶段、气象条件等因素实时调节滴灌流量和频率，滴头间距为30‑40厘米，滴灌流量范围为1‑3升/小时，实现水肥的精准供应和智能化管理，提高肥料利用率和水资源利用效率，同时减少环境污染风险。 [0051] 实验例1 [0052] 一种二氧化碳在农业水肥一体化装置对玉米产量的影响 [0053] 实验田选择在地势平坦、土壤肥力均匀、排灌条件良好的地块，在播种前对土壤进行深耕、耙平，并测定土壤的初始理化性质，如土壤有机质含量、全氮、速效磷、速效钾、pH值等；按照当地适宜的播种时间和播种量进行玉米播种，播种后及时进行灌溉，确保种子萌发和幼苗出土所需的水分；在玉米生长过程中，根据实施例1‑3组的方法，通过水肥一体化系统的智能控制装置，根据土壤传感器和气象站的数据反馈，实时调节滴灌流量和频率，保持土壤湿度在适宜的范围内，在玉米的收获期，对各组产量进行统计。 [0054] 结果分析：如图1所示。实施例1‑实施例3组的玉米产量均处于较高水平，其中实施例1组的玉米产量最高，其次是实施例2组和实施例3组。 [0055] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。 [0056] 以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。 |
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