一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料

1.本发明涉及缓释肥料领域，与传统的磷改性生物炭材料相比，具备较高的含磷量与更好的磷缓释能力，用于盐碱土肥力的修复并改善作物的生长。


背景技术：

2.滨海湿地表层土壤由于盐分积累形成典型的沿海盐碱土，含盐量高、碱化强，土壤结构性状严重退化，对植物具有毒害作用。因此改善盐碱地作物生长条件，对沿海地区农业用地的储备具有重要意义。
3.生物炭是在无氧或限氧条件下，于300℃~700℃下热解生物质（例如农业残余物、污水污泥等）获得的固体产物。生物炭已被证明具有通过增强土壤的物理、化学和生物特性来改良盐碱地的巨大潜力。例如，申请号为cn201911337634.5的专利中公开了生物炭混合多种辅料制备盐碱土改良剂的方法；申请号为cn202010469732.0的专利中公开了棉杆生物炭和化肥混合造粒得到生物炭基肥料的方法。但一般生物炭基肥料中缺少磷元素，且施用后会迅速释放并与土壤颗粒接触，转化为溶解性较低的磷酸盐，可利用率随着时间的推移而降低，故有必要寻找一种经济有效的方式制备生物炭基磷肥并提高磷在盐碱土中的缓释能力。
4.互花米草是一种生长迅速、入侵能力强的外来物种，使用互花米草充当生物质制备生物炭基磷缓释肥料，可为处理互花米草这种外来入侵植物提供一种新的方式。


技术实现要素：

5.本发明使用经过预处理后互花米草，以水为介质和磷酸三钾、氧化镁混合，将混合物，经高温限氧热解得到用于一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，具体包括以下步骤。
6.（1）一定量新鲜互花米草经过干燥、剪断、洗涤脱盐（互花米草与水按照1:25的质量比混合3 h进行脱盐，可将其盐度调节为正常植物盐度）、再次干燥后，过10目筛得到互花米草生物质。
7.（2）磷元素、镁元素和生物质按照1:0.615:10的质量比添加磷酸三钾、氧化镁和互花米草生物质，以水为介质利用浸渍法进行混合。
8.（3）取步骤（2）的混合物放入超声震荡1 h以充分混匀生物质、磷酸三钾和氧化镁，随后放入100℃烘箱干燥12 h。在此过程中，磷镁被固定在生物质上，得到一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的前驱体。
9.（4）将步骤（3）产物再次混匀，置于500℃限氧条件下的马弗炉热解2 h获得一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料。
10.本发明制备的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，可大量合成且合成方法简单。此外本发明具有较好的释磷能力和良好的稳定性。本发明原料简单易得，不需要昂贵设备，在将来盐碱土改良的大规模应用中具有广阔的发展前景。
附图说明
11.图1是一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的制作过程图。
12.图2是普通生物炭、磷酸三钾改性生物炭和一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的磷含量图。
13.图3是将一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料以不同比例投加30 d后土壤速效磷含量对比图。
14.图4是普通生物炭、磷酸三钾改性生物炭和一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料在240 h内的缓释效果图。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
16.本发明的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，制备方法如下：新鲜互花米草经过干燥、剪断、洗涤脱盐等预处理后以水为介质和磷酸三钾、氧化镁混合，并以此为前驱体，经高温限氧热解得到一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料。
17.以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
18.实施例一：取20 g经过干燥、剪断、洗涤脱盐等预处理后的互花米草生物质放入烧杯中，再依次加入70 ml 1 mol/l的磷酸三钾、1.4 g氧化镁，随后，补充去离子水130 ml以充分混合互花米草生物质、磷酸三钾和氧化镁。将混合物放入超声震荡1 h以充分混匀生物质、磷酸三钾和氧化镁，超声完毕后，将混合物放入100℃烘箱干燥12 h。干燥完成后，将干燥产物再次混匀，置于500℃限氧条件下的马弗炉热解2 h获得一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料。制备过程中，不同的磷、镁比例是通过改变初始磷酸三钾溶液浓度来调节的。本发明不同磷、镁和生物质配比在土壤实验中的磷缓释效果表明，一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料可将土壤速效磷提升至原土的13.45倍。
19.实施例二：普通生物炭、磷酸三钾改性生物炭材料和一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的含磷量测试结果表明，一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的含磷量高达15.08%，磷酸三钾改性生物炭材料的含磷量为12.54%，普通生物炭的含磷量为0.64%。
20.实施例三：将不同添加量（0.5%、1%、2%、4%）的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料用于土壤培养试验，在30 d的培养时间结束后，测定5组的土壤速效磷含量，结果表明可将土壤速效磷提升至原土的13.45倍。
21.实施例四：普通生物炭、磷酸三钾改性生物炭材料和一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料于240 h内的磷缓释效果表明，磷酸三钾改性生物炭材料的磷释放率达37.45%，而一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料的磷释放率仅为19.23%。结果表明在提升材料含磷量的基础上，本发明的磷缓释能力优于磷酸三钾改性生物炭材料。
22.应该理解，尽管参考其示例性的实施方案，已经对本发明进行具体地显示和描述，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不背离由权利要求书所定义的本发明的精神和范围的条件下，可以在其中进行各种形式和细节的变化，可以进行各种实施方案的任意组合。


技术特征：
1.一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于，以水为介质利用浸渍法混合磷酸三钾、氧化镁和互花米草生物质，烘干浸渍混合物后再次混匀,在此过程中，磷镁被固定在生物质上。2.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：将新鲜互花米草干燥、剪断，与水按照1:25的质量比混合3 h，洗涤脱盐并再次干燥。3.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：上述干燥产物过10目筛，得到互花米草生物质。4.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：磷元素、镁元素和生物质按照1:0.615:10的质量比添加磷酸三钾、氧化镁和互花米草生物质。5.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：按照1:1.5的比例将上述制备物与去离子水混合，超声震荡1 h。6.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：将震荡后产物放入100℃烘箱干燥12 h。7.根据权利要求1所述的一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，其特征在于：将上述干燥产物研磨混匀，置于500℃限氧条件下的马弗炉热解2 h，获得一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料。

技术总结
本发明提供了一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料，具体涉及缓释肥料领域。其特征在于，以水为介质混合磷酸三钾、氧化镁，混合物浸渍烘干后通过共热解法制备一种用于盐碱土的生物炭基磷缓释肥料。本发明与传统的磷改性生物炭材料相比提高了材料的含磷量并具备更好的磷缓释能力，可用于恢复贫瘠盐碱土壤的肥力，改善作物的生长。改善作物的生长。改善作物的生长。


技术研发人员：孔范龙 王康 于政达 王森
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：2022.06.10
技术公布日：2022/9/9