一种生物质炭基肥

申请号 CN202311463562.5 申请日 2023-11-06 公开(公告)号 CN117486656A 公开(公告)日 2024-02-02
申请人 沈阳农业大学; 发明人 杨丹; 孙小清; 吴睿; 王禹添; 李金妮;
摘要 本 发明 属于 肥料 技术领域,具体地涉及一种 生物 质 炭基肥,按照以下 质量 分数的成分组成:改性生物质炭40%‑50%、化肥20%‑30%和 沼渣 30%‑40%,其中,改性生物质炭是指农副产品生物质炭与环 氧 树脂 包裹生物质炭负载 纳米级 二氧化 硅 均匀混合得到的产物,包括以下步骤制得:S1、将牲畜粪生物质炭 热解 ,筛分,得到生物质炭;S2、将生物质炭超声分散在 环氧树脂 中,边搅拌边滴加烷 偶联剂 A151;S3、混料,得到改性生物质炭。通过环氧树脂的包裹与纳米级 二氧化硅 的协同作用,可以延长肥料的持久性,使其在 土壤 中发挥更长时间的作用,提高土壤的保 水 能 力 和透气性,促进 植物 根系的生长和养分吸收,可以提高 农作物 的抗逆性。
权利要求

1.一种生物质炭基肥,其特征在于,按照以下质量分数的成分组成:改性生物质炭
40%‑50%、化肥20%‑30%和沼渣30%‑40%。
2.根据权利要求1所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,化肥以重量份计包括以下原料:磷酸铵10份‑12份、硫酸10份‑15份、尿素20份‑25份、硝酸铵7份‑9份和微量元素配合剂1份‑2份。
3.根据权利要求1所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,改性生物质炭以重量份计包括以下原料:改性牲畜粪生物质炭100份‑150份和农副产品生物质炭20份‑30份。
4.根据权利要求3所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,农副产品是指秸秆、豆粕、麦麸、米糠、锯末和草粉的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,改性牲畜粪生物质炭包括以下步骤制得:
S1、将牲畜粪生物质炭在无条件下700℃‑800℃进行热解1h‑2h,冷却后用蒸馏洗涤5次‑10次,80℃‑100℃下烘干干燥,过200目筛进行筛分,得到生物质炭;
S2、将生物质炭超声分散在环氧树脂中,控制温度在200℃‑300℃,调节pH值在11‑12,边搅拌边滴加乙烯基三乙氧基烷,再加入二氧化硅悬浊液,搅拌4h‑5h后,得到环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅;
S3、将农副产品在无氧条件下200℃‑400℃进行热解60min‑90min,冷却后用蒸馏水洗涤5次‑10次,80℃‑100℃下烘干干燥,与环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅混合均匀,得到改性生物质炭。
6.根据权利要求5所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,步骤S2中生物质炭、环氧树脂、乙烯基三乙氧基硅烷和二氧化硅悬浊液的用量比为(10‑15)g:(15‑20)mL:(8‑10)mL:
(10‑15)mL。
7.根据权利要求5所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,步骤S2中环氧树脂是指双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和乙二醇环氧树脂的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,包括以下步骤制得:
按质量比将粉碎过200目筛的改性生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃‑35℃干燥的密闭房中养护24h‑
48h后取出,得到生物质炭基肥。
9.根据权利要求5所述的一种生物质炭基肥,其特征在于,步骤S2中二氧化硅悬浊液的固含量≤50wt%,二氧化硅悬浊液的组成包括:二氧化硅粉、聚乙烯醇缩丁PVB和乙醇,二氧化硅粉的粒径为1μm‑2μm。

说明书全文

一种生物质炭基肥

技术领域

[0001] 本发明属于肥料技术领域,具体地涉及一种生物质炭基肥。

背景技术

[0002] 生物质炭基肥是一种以生物质炭为基质的肥料,根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理,添加有机质或无机质配制而成,通常具有提高农作物品质、促进土壤团粒结构形成、提高土壤有机质含量和减少化肥使用等优点。生物质炭基肥在制造过程中,需要将生物质材料经过不完全燃烧或高温分解后形成的炭状物质作为基质。这些基质可以提供植物生长所需的营养元素,同时改善土壤的物理和化学性质,有利于土壤的改良和农作物产量的提高。生物质炭基肥可以用于各种类型的土地和农作物。例如,在酸性土壤中,可以添加适量的生物质炭基肥来中和土壤酸性,促进农作物的生长;在缺乏某些营养元素的土壤中,可以将生物质炭基肥与其他肥料配合使用,以达到全面的营养供给。
[0003] 现有技术中,传统生物质炭基肥常采用孔隙较大生物质炭,导致施肥后养分释放速度较快,缓释效果有限,虽然能在较短时间内让植物充分吸收养分,但后续需要重复施肥以解决养分流失的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种生物质炭基肥,按照以下质量分数的成分组成:改性生物质炭40%‑50%、化肥20%‑30%和沼渣30%‑40%,其中,改性生物质炭是指农副产品生物质炭与环树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化均匀混合得到的产物。
[0005] 本发明要解决的技术问题:养分释放速度较快、后续需要重复施肥。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0007] 一种生物质炭基肥,按照以下质量分数的成分组成:改性生物质炭40%‑50%、化肥20%‑30%和沼渣30%‑40%。
[0008] 所述化肥以重量份计包括以下原料:磷酸铵10份‑12份、硫酸10份‑15份、尿素20份‑25份、硝酸铵7份‑9份和微量元素配合剂1份‑2份。
[0009] 所述改性生物质炭以重量份计包括以下原料:改性牲畜粪生物质炭100份‑150份和农副产品生物质炭20份‑30份。
[0010] 所述农副产品是指秸秆、豆粕、麦麸、米糠、锯末和草粉的一种或多种。
[0011] 进一步地,改性牲畜粪生物质炭包括以下步骤制得:
[0012] S1、将牲畜粪生物质炭在无氧条件下700℃‑800℃进行热解1h‑2h,冷却后用蒸馏洗涤5次‑10次,80℃‑100℃下烘干干燥,过200目筛进行筛分,得到生物质炭;
[0013] S2、将生物质炭超声分散在环氧树脂中,控制温度在200℃‑300℃,调节pH值在11‑12,边搅拌边滴加乙烯基三乙氧基硅烷,加入二氧化硅悬浊液,搅拌4h‑5h后,得到环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅;
[0014] S3、将农副产品在无氧条件下200℃‑400℃进行热解60min‑90min,冷却后用蒸馏水洗涤5次‑10次,80℃‑100℃下烘干干燥,与环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅混合均匀,得到改性生物质炭。
[0015] 所述步骤S2中生物质炭、环氧树脂、乙烯基三乙氧基硅烷和二氧化硅悬浊液的用量比为(10‑15)g:(15‑20)mL:(8‑10)mL:(10‑15)mL。
[0016] 所述步骤S2中环氧树脂是指双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和乙二醇环氧树脂的一种或多种。
[0017] 进一步地,包括以下步骤制得:
[0018] 按质量比将粉碎过200目筛的改性生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃‑35℃干燥的密闭房中养护24h‑48h后取出,得到生物质炭基肥。
[0019] 所述步骤S2中二氧化硅悬浊液的固含量≤50wt%,二氧化硅悬浊液的组成包括:二氧化硅粉、聚乙烯醇缩丁PVB和乙醇,二氧化硅粉的粒径为1μm‑2μm。
[0020] 本发明的有益效果:
[0021] 1.本发明技术方案中,纳米级二氧化硅分散在生物质炭表面,通过静电作用与生物质炭结构中的孔隙结合,调节生物质炭结构中的孔隙,从而减缓养分释放速度过快的问题,提高肥料的利用率,增加土壤的孔隙度和透气性,促进植物根系的生长和养分吸收。同时,生物质炭负载纳米级二氧化硅还可以改善土壤的结构,使土壤更加疏松、透气和排水良好。
[0022] 2.本发明技术方案中,环氧树脂具有较好的化学稳定性,可以有效地保护生物质炭和有机质等,使其在土壤中更稳定,从而更好地发挥其作用。通过环氧树脂的包裹与纳米级二氧化硅的协同作用,可以延长肥料的持久性,使其在土壤中发挥更长时间的作用。生物质炭和纳米二氧化硅的添加还可以改善土壤的结构和性质,提高土壤的保水能和透气性,促进植物根系的生长和养分吸收。同时,由于生物质炭和纳米二氧化硅的添加,可以提高农作物的抗逆性,使其更好地适应不同的环境条件。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本发明实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0024] 实施例1
[0025] 改性牲畜粪生物质炭包括以下步骤制得:
[0026] S1、将牲畜粪生物质炭在无氧条件下700℃进行热解1h,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,过200目筛进行筛分,得到生物质炭;
[0027] S2、将10g生物质炭超声分散在15mL环氧树脂中,控制温度在200℃,调节pH值在11,边搅拌边滴加8mL乙烯基三乙氧基硅烷,加入二氧化硅悬浊液10mL,搅拌4h后,得到环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅;
[0028] S3、将农副产品在无氧条件下200℃进行热解60min,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,与环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅混合均匀,得到改性生物质炭。
[0029] 实施例2
[0030] 改性牲畜粪生物质炭包括以下步骤制得:
[0031] S1、将牲畜粪生物质炭在无氧条件下700℃进行热解1h,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,过200目筛进行筛分,得到生物质炭;
[0032] S2、将12.5g生物质炭超声分散在17.5mL环氧树脂中,控制温度在200℃,调节pH值在11,边搅拌边滴加9mL乙烯基三乙氧基硅烷,加入二氧化硅悬浊液12.5mL,,搅拌4h后,得到环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅;
[0033] S3、将农副产品在无氧条件下200℃进行热解60min,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,与环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅混合均匀,得到改性生物质炭。
[0034] 实施例3
[0035] 改性牲畜粪生物质炭包括以下步骤制得:
[0036] S1、将牲畜粪生物质炭在无氧条件下700℃进行热解1h,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,过200目筛进行筛分,得到生物质炭;
[0037] S2、将15g生物质炭超声分散在20mL环氧树脂中,控制温度在200℃,调节pH值在11,边搅拌边滴加10mL乙烯基三乙氧基硅烷,加入二氧化硅悬浊液15mL,,搅拌4h后,得到环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅;
[0038] S3、将农副产品在无氧条件下200℃进行热解60min,冷却后用蒸馏水洗涤5次,80℃下烘干干燥,与环氧树脂包裹生物质炭负载纳米级二氧化硅混合均匀,得到改性生物质炭。
[0039] 实施例4
[0040] 按质量比为40:25:35称取粉碎过200目筛的实施例1制得的改性生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃干燥的密闭房中养护48h后取出,得到生物质炭基肥。
[0041] 实施例5
[0042] 按质量比为40:25:35称取粉碎过200目筛的实施例2制得的改性生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃干燥的密闭房中养护48h后取出,得到生物质炭基肥。
[0043] 实施例6
[0044] 按质量比为40:25:35称取粉碎过200目筛的实施例3制得的改性生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃干燥的密闭房中养护48h后取出,得到生物质炭基肥。
[0045] 对比例1
[0046] 按质量比为40:25:35称取粉碎过200目筛的市售生物质炭、化肥和沼渣,加入2mL去离子水,使用压片机通过挤压造粒工艺制备颗粒,取出柱状颗粒,放置30℃干燥的密闭房中养护48h后取出,得到生物质炭基肥。
[0047] 现将实施例4‑6和对比例1分别施加20kg在四组土壤中,进行农作物模拟生长试验,14d后记录各组土壤的土壤有机质,结果如表1所示:
[0048] 表1.实施例4‑6和对比例1的土壤有机质
[0049] 项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1土壤有机质/(g/kg) 87 90 91 51
[0050] 参考GB/Z 41358‑2022《土壤健康综合表征的生物检测法》中四季豆根系形态测试法和蚯蚓生物检测法,将实施例4‑6和对比例1施加于某处随机选取的土壤中,设置不施加肥料的空白组,进行对照试验,测试结果表述如表2和表3所示:
[0051] 表2.四季豆根系形态测试法的测试结果
[0052]项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 空白组
等级 1级 1级 1级 2级 2级
[0053] 注:1级(健康):根部呈现白色,病变覆盖率≤10%;2级(轻度病害):根部由白色转微黄色,病变覆盖率>10%‑30%;3级(中度病害):根部组织中度破坏,下胚轴病变覆盖率>30%‑50%;4级(重度病害):主根呈褐色,下胚轴和根部>50%有病症。
[0054] 表3.蚯蚓生物检测法的测试结果
[0055]项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1 空白组
等级 1级 1级 1级 1级 2级
[0056] 注:1级(健康):蚯蚓数量50条以上;2级(中等退化):蚯蚓数量>20条‑50条;3级(重度退化):蚯蚓数量>4条‑20条;4级(不健康):蚯蚓数量4条以下。
[0057] 由表1、表2和表3可知,实施例4‑6对土壤的养分保持效果优于对比例1,且施加后对土壤起到有益效果,说明按质量分数改性生物质炭40%‑50%、化肥20%‑30%和沼渣30%‑40%制得的生物质炭基肥具有良好的保持养分的效果,同时在一定程度上增加土壤的肥力。
[0058] 在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0059] 以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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