CN105036903A - 一种生物炭缓释水稻专用基肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生物炭缓释水稻专用基肥，包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层，核心层由下列重量份的组分原料混合而成：沼渣60-80、磷酸一铵30-40、重过磷酸钙30-40、氯化钾50-60、尿素20-30、硅酸钠2-3、硫酸镁2-4、亚硒酸钠1-2、生物炭粉80-90、肥料添加剂1-2,核心层的重量为缓释肥总重量的50-%～60%；包膜层为生物炭粉和粘结剂的混合物，包膜层的重量为缓释肥总重量的40%～50%。本发明肥料的养分缓慢释放受到控制,一次性施肥能够满足作物整个生长期的对肥料的需要,减少肥料用量,有效防止肥料对环境的污染,病虫害少，能够改良土壤，提高了水稻产量，提升了水稻品质。

Description

一种生物炭缓释水稻专用基肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及农用肥料领域，具体涉及一种生物炭缓释水稻专用基肥及其制备方法。

背景技术

化肥是农业可持续发展的物质保证，是粮食增产的物质基础。20世纪80年代，化肥的施用对我国粮食的增产的贡献率约为46.3％，肥料的施用极大地促进了我国粮食的生产，但到20世纪90年代，在化肥投入直线增长的同时，粮食产量却徘徊不前，据统计，1996～2009年间，我国化肥使用量增长了41.2％，而粮食总产量却只增长了5.1％，不断增加的化肥投入并没有持续增加粮食的产量。出现这一现象的一个重要原因是化肥利用率降低导致增产效应下降。现代农业以低投入、高产出、高效率和可持续发展为特征。而与此密切相关的化肥工业更是现代农业生产和发展的重要物质基础。研究表明，我国当季氮肥利用率仅为30％～35％，磷肥约为10％～25％，钾肥为35％～50％.我国化肥当季利用率平均为30％，不仅远远低于欧美发达国家水平60％～70％的水平，且近年来还有下降的趋势，以氮肥为例，20世纪90年代利用率平均约为35％，现今已降至27％左右。化肥有效成分的流失，一是造成的损失惊人，每年折合人民币高达1000多亿元，相当于全年1000多家化肥的产量白白倒进地里；二是严重污染环境，主要包括水体面源污染、土壤污染、大气污染以及农产品品质下降。农田当季未回收的氮素50％～60％进入水体、大气，据估计，流入河、湖中的氮素约有60％来自化肥，直接导致水体富营养化，引起藻类疯长、水质恶化、水生生物的死亡；残留在农田中，致使土壤板结变硬，有害物质严重超标；渗入地下，造成地下水大面积硝态氮超标。2010年农业源总氮排放2704.6kt，占排放总量的57.2％；农业源总磷排放284.7kt，占排放总磷的67.3％(第一次全国污染源普查公报，2010年)。我国化肥利用率低，特别是氮肥，比国际水平低30％，每年造成上百亿元的经济损失和环境的严重污染。现在的化肥市场主要以全溶、速溶、速散的化肥品种为主，加剧了肥料的浪费和流失。常用的速效肥料肥效期短，在生产上必须通过多次追肥，才能满足作物整个发育期对养分的需求，这不仅费工，增加施肥成本，而且追肥时，表施肥料损失量大，明显降低肥效，难以发挥肥料的增产效应。

在我国的农业生产中,为追求产量而大量甚至过量施肥是一个普遍的问题,这造成了一系列的环境问题,如何科学的、合理的施用肥料已经成为日前农业科学领域的重点研究问题。

近年来，我国粮食生产连年增收。然而，粮食大丰收的背后是每年产生7亿吨秸秆，其中只有不到1/3的秸秆实现了还田，其余的基本被烧掉或废弃。如果将这些秸秆等农业废弃物还田，无疑是遏制土壤退化、改善耕地质量的有效措施。

当前，我国农业中存在化肥过量施用现象，氮、磷和钾肥的当季利用率分别为30％～35％、10％～20％和35％～50％，均明显低于世界发达国家水平。这一方面引起农业环境退化，诱发土壤酸化，同时也大量增加化肥工业温室气体排放，因此，减少化肥特别是氮肥施用量，已经是农业固碳减排和可持续发展的迫切需求，是低碳农业发展的关键和基本任务。已有研究证明，有机无机配合施肥有利于提高和维持作物生产力，减少氮肥施用量，并提高氮肥利用率。生物质炭是生物质经限氧热裂解炭化得到的富含稳定性碳的有机物质，近几年的科学研究已经充分证明了其对土壤结构、养分循环与固持、温室气体减排的良好作用，其农业应用被认为是农业增产和固碳减排的有效技术途径。生物质炭的高孔隙度和高阳离子交换量有利于氮素吸持，从而减少氮素淋失。唐光木等关于生物黑炭对新疆低产土壤改良和玉米生长的影响研究表明，生物炭有利于提高根系深度下扎,促进根系纵向生长。生物炭可在生长后期保持一定根系体积,从而延缓根系衰老,有利于满足后期地上部对养分的需求。施用生物黑炭可提高玉米单穗重、千粒重、产量以及生物量，并大幅度提高土壤有机质含量。曲晶晶等发现小麦秸秆生物质炭在20和40t·hm－2施用量水平下与氮肥配施，可提高水稻氮素利用率，并保持水稻产量稳定或有一定的增产效果。生物质炭与其他有机或无机肥料配合施用可提高作物产量及氮素利用率。但由于生物质炭质轻，呈粉末状，占空间较大，运输和贮存成本较高，而且在农田施用过程中也存在施用不便、粉尘污染等困难，限制了生物质炭的农业推广和利用。为此，尝试将生物质炭与化肥配合制成生物质炭基复混肥。

本发明研究如何将生物炭和各种化学肥料有机的结合，形成一种使用方便，肥效高、肥料利用率高，又环保新型肥料。

发明内容

本发明提供了一种生物炭缓释水稻专用基肥。本肥料是一种环保、肥效好、肥效利用率高的高效专用基肥。

为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：

一种生物炭缓释水稻专用基肥，其特征在于，包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层，所述核心层由下列重量份的组分原料混合而成：沼渣60-80、磷酸一铵30-40、重过磷酸钙30-40、氯化钾50-60、尿素20-30、硅酸钠2-3、硫酸镁2-4、亚硒酸钠1-2、生物炭粉80-90、肥料添加剂1-2,所述核心层的重量为缓释肥总重量的50％～60％；所述包膜层为生物炭粉和粘结剂的混合物，所述包膜层的重量为缓释肥总重量的40％～50％；

所述的改性凹凸棒土的制备方法：将凹凸棒土在200-300℃煅烧2-3小时，取出后放入凹凸棒土重量40-50％的稀硫酸中浸泡30-40分钟，向其中加入凹凸棒土重量8-10％的糯米粉、3-5％的魔芋胶，10-15％的聚乙烯醇、0.2-0.5％的硫磺粉和0.2-0.5％的石灰粉，充分搅拌研磨成浆糊状，即可。

所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.02-0.04、西玛津0.01-0.03、络合稀土0.1-0.2、聚六亚甲基双胍1-2、壳聚糖15-25，高速搅拌混合而成。

所述的生物炭缓释水稻专用基肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配方比例称取各组分原料；

(2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀，并洒水为粘结剂进行造粒，待大部分肥料成型后投入包覆层的原料，继续洒水，使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面，形成缓释肥料粒，干燥至水份小于5％，按要求包装即可。

有益效果：

本发明在核心层和包覆层中都添加生物炭，生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和肥料，控制肥料缓慢释放，单独的凹凸棒土作为包覆层，遇到雨水较多的时候，包覆层很容易溶解，从而失去缓释的作用，将生物炭与改性凹凸棒土混合作为包覆层，可以提高缓释效果，提高肥料的利用力，减少了肥料流失到周围环境中，污染环境的现象，二者混合长期使用，可以改良土壤的理化性质，提高土壤肥力，减少施肥量，保证农业可持续发展，改善环境。

生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，长期使用，可以改良土壤的理化性质，提高土壤肥力，减少施肥量，保证农业可持续发展，改善环境。

生物炭有利于提高根系深度下扎,促进根系纵向生长。生物炭可在生长后期保持一定根系体积,从而延缓根系衰老,有利于满足后期地上部对养分的需求。施用生物炭基肥可提高农作物作物产量以及生物量，并大幅度提高土壤有机质含量。施用本缓释肥使水稻亩产量增产23.9％。

在包覆层中添增了适量的石灰粉和硫磺粉，起到了一定的杀菌作用，水稻使用本专用基肥，病虫害少，产量高，品质好。

本发明的肥料通过添加生物炭基，在加上包覆凹凸棒土的包覆层，较好地控制了养分的释放速度，得到了缓慢释放的效果,一次性施肥能够满足作物整个生长期的对肥料的需求，减少了施肥次数，减少了肥料用量,有效防止肥料对环境的污染,能够改良土壤、防止土壤板结。

因此，本发明的肥料是一种使用方便，肥效高、肥料利用率高，环保新型肥料。本发明的专用基肥具有环保、高效、缓释、肥料利用率高的特点。

本发明中生物炭的使用，为农业废弃物的处理提供了一个非常好的途径，对保护环境意义重大。

具体实施方式

一种生物炭缓释水稻专用基肥，包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层，其中，核心层由下列重量(kg)的组分原料混合而成：沼渣70、磷酸一铵35、重过磷酸钙35、氯化钾55、尿素25、硅酸钠2.5、硫酸镁3、亚硒酸钠1.5、生物炭粉85、肥料添加剂1,核心层的重量为缓释肥总重量的55％，包膜层为生物炭粉和改性凹凸棒土等质量混合而成的混合物，包膜层的重量为缓释肥总重量的45％；

其中，改性凹凸棒土的制备方法：将凹凸棒土在250℃煅烧2-3小时，取出后放入凹凸棒土重量45％的稀硫酸中浸泡35分钟，向其中加入凹凸棒土重量9％的糯米粉、4％的魔芋胶、13％的聚乙烯醇、0.4％的硫磺粉和0.3％的石灰粉，充分搅拌研磨成浆糊状，即可。

其中，肥料添加剂由下列重量(kg)的组分原料混合而成：复硝酚钠0.03、西玛津0.02、络合稀土0.15、聚六亚甲基双胍1.5、壳聚糖20，高速搅拌混合而成，

生物炭缓释水稻专用基肥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方比例称取各组分原料；

(2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀，并洒水为粘结剂进行造粒，待大部分肥料成型后投入包覆层的原料，继续洒水，使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面，形成缓释肥料粒，干燥至水份小于5％，按要求包装即可。

实验选择的水稻品种为中籼杂交品种:Ⅱ优431

实验设2个处理，各处理供试材料添加量如表1所示。每个处理设3个重复，共6个独立的分割开的试验小区，每个实验小区为3m×4m。

每个小区0-15cm耕层土壤的基本性质为：pH(H2O)：6.01，有机碳：20.05g·kg-1，全氮：1.78g·kg-1，速效磷：26.54mg·kg-1，速效钾：98.07mg·kg-1。

表1：

	对照小区	实验小区
			施肥品种	常规的氮磷钾复合肥	本发明的缓释肥
施肥量	1.2kg/小区	1.7kg/小区
			施肥方式	分两次施入	一次施入

在水稻生长过程中，水分和肥料采用常规管理方式管理。

每一个小区在插秧前一个星期将肥料施入田间，

水稻收割后，分别从每小区采取0—15cm土层的混合土样，风干后用于测定土壤有机碳、全氮、速效磷、速效钾和pH值，并对产量和病虫害进行统计，实验结果见表2：

表2

由表2可以看出：施加常规复合肥的小区水稻产量平均为23kg,施加本发明的缓释肥的小区水稻产量平均为28.5kg,平均增产可达20％。施用本发明的缓释肥病虫害发病率明显低。实验中常规复合肥中的所含的氮磷钾含量与本发明的缓释肥中所含的氮磷钾量相同，可以看出在施入相同量的肥料时，本发明的缓释肥的增产效果明显。本发明的肥料是一次施入，常规肥料是两次施入，施用本发明的肥料省劳动力，降低了劳动强度和成本。

土壤性质的测定结果，由表2可以看出，施用本发明的缓释肥，可以提高土壤中有机碳的含量，保持土壤PH值基本不变，种植前后土壤中的速效磷、速效钾含量基本不变，说明本缓释肥的肥料利用率高。

Claims (2)

1.一种生物炭缓释水稻专用基肥，其特征在于，包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层，所述核心层由下列重量份的组分原料混合而成：沼渣60-80、磷酸一铵30-40、重过磷酸钙30-40、氯化钾50-60、尿素20-30、硅酸钠2-3、硫酸镁2-4、亚硒酸钠1-2、生物炭粉80-90、肥料添加剂1-2,所述核心层的重量为缓释肥总重量的50％～60％；所述包膜层为生物炭粉和粘结剂的混合物，所述包膜层的重量为缓释肥总重量的40％～50％；

所述的改性凹凸棒土的制备方法：将凹凸棒土在200-300℃煅烧2-3小时，取出后放入凹凸棒土重量40-50％的稀硫酸中浸泡30-40分钟，向其中加入凹凸棒土重量8-10％的糯米粉、3-5％的魔芋胶，10-15％的聚乙烯醇、0.2-0.5％的硫磺粉和0.2-0.5％的石灰粉，充分搅拌研磨成浆糊状，即可。

所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.02-0.04、西玛津0.01-0.03、络合稀土0.1-0.2、聚六亚甲基双胍1-2、壳聚糖15-25，高速搅拌混合而成。

2.根据权利要求1所述的生物炭缓释水稻专用基肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配方比例称取各组分原料；

(2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀，并洒水为粘结剂进行造粒，待大部分肥料成型后投入包覆层的原料，继续洒水，使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面，形成缓释肥料粒，干燥至水份小于5％，按要求包装即可。