一种炭基生物活性生态肥及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于肥料领域，涉及一种炭基生物活性生态肥及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 在我国，随着人民生活水平不断提高，温饱问题基本解决后，高产优质农产品和卫 生健康食品已成为当前社会和农业生产中的迫切需求。为此，农业部于2000年召开了有 机食品工作会议，以推动有机食品的开发生产。这次会议在我国农业和食品加工业中掀起 了一场绿色革命。国务院关于开发有机食品的文件指出："开发有机食品对于保护生态环 境，提高农产品质量，促进食品工业发展，增进人体健康，增加农产品出口创汇都具有深远 影响"。国务院在我国生态环境保护的十大对策中明确提出要推广"生态农业"。为了发展 生态农业，开发生产无污染"有机食品"，农业生产中的施肥技术必须进行改革，即合理施用 化肥，走有机无机配合施用的发展之路，而生物肥料更应大力提倡和发展。随着我国加入 "世界贸易组织"，和下一个五年规划对我国环境资源保护和人民生活健康水平等方面提出 的更高要求。一个减少化肥、农药的污染使用，大力发展生物有机肥的时代已经来临，目前， 在西方国家的农业发展中，化肥正被生物肥、生物有机肥等新型高效的无公害、无污染绿色 肥料所取代。在当前的"世界贸易一体化"进程中，我国农业产品，要与西方国家和世界其 它国家农产品进行竞争，其首要前提，就是要推广实施"绿色无公害"肥料，将农作物的"粮 食" 一一绿色无公害肥料，进行大张旗鼓的推广、实施。这不但是我国农业的发展方向，也 是我国加入"世贸"以后，农业生产所面临的一个最大、最迫切的问题。农业污染的主要来 源则是化肥、农药和水源污染。整治农业污染已是摆在各级政府面前的一个迫在眉睫的现 实任务。
[0003] 目前，世界各国都在借助高科技手段，寻求新的肥源，其中炭基生物生态肥料是研 宄的重点。随着微生物领域科学技术的进步，各国农业科学家普遍认为，肥料要向高效、复 合的方向发展，即应寻求一种新型炭基生物生态肥，不仅将氮、磷、钾及微量元素配合使用， 而且要将活性炭与微生物肥和有机肥结合起来，发挥整体优势，以建立良性农田生态循环 体系和作物营养综合体系，充分利用土壤潜力，达到使作物增产增收最佳效果。
[0004] 土壤由矿物质、有机质和微生物三大部分组成，是农作物生长发育的基础。土壤矿 物质是土壤物质组成的主体，既是植物生长的基质，又是植物无机营养的主要来源。有机质 是土壤供肥、保肥的重要物质基础，又是形成土壤团粒结构和防止土壤板结的必要成份。微 生物是土壤中活的有机体，是转化土壤肥力不可缺少的活性物质。土壤微生物直接参与土 壤物质和能量的转化，腐殖质的形成和分解，养分释放，氮素固定等土壤肥力形成和发育过 程。因此，向土壤中增加有益微生物数量，能够增强土壤微生物活性，从而提高了土壤的肥 力。特别是农作物根际土壤微生态区系的微生物活性对植物根部营养更为重要。
[0005] 微生物类肥料的优点在于：
[0006] 1、在根际施用微生物类肥料，可增加根层土壤中有益菌类的数量和活性。在根际 施用有机肥料能有效促进农作物根际土壤微生态区系内有益菌类的活性，从而提高土壤肥 力。微生物肥料中的微生物在其发酵和土壤内的生命活动过程中会产生大量的赤霉素和细 胞激动素类物质，这些物质在与植物根系接触后，会刺激作物生长，调节作物新陈代谢，从 而产生增产效果。微生物肥料中的微生物在植物根部大量生长、繁殖，形成优势菌，抑制和 减少了病原菌的繁殖机会，有的还具有拮抗病原菌的作用，起到了减轻作物病害的功效。从 而减少农药的使用，降低生产成本。
[0007] 2、在根际施用有机质类肥料，由于有机肥料中含有丰富的有机质、一定量的速效 氮、磷、钾和微量元素，养分比较全面。其中的有机质通过微生物活动后，可不断释放出植物 生长所需的营养元素，因而肥效持久。丰富的有机质还可以改善土壤物理性状，增加土壤团 粒结构，从而使土壤疏松，减少土壤板结，有利于保水、保肥、通气和促进根系发展，为农作 物提供舒适的生长环境。
[0008] 在根际施用生物质炭类肥料，由于生物质炭基肥料中的生物质炭是由植物生物质 在完全或部分缺氧的情况下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质。生物质 炭的元素组成主要包括碳（一般高达60%以上）、氢、氧等，其次是灰分（包括钾、钙、钠、 镁、硅等）。生物质炭孔隙结构发达、比表面积巨大，同时还具有大量的表面负电荷以及高 电荷密度的特性，能吸附固定水、土壤或沉积物中的无机离子（如Cu2+、Zn2+、Pb2+、Hg2+和 N03-等）及极性或非极性有机化合物。生物质炭作为可持续土壤管理的一个有效的辅助手 段，主要通过以下三种方式改善土壤理化性质以及生物学性质来提高作物的产量：
[0009] 1、生物质炭的吸附性特别强，它如同海绵一样，在土壤中起到保持水分、空气和溶 液的作用[20]。研宄发现，土壤中的生物质炭通过提高土壤的阳离子交换量来增强对阳离 子的吸附，这主要是因为其表面可部分被轻度氧化形成羰基、酚基和醌基，研宄结果表明往 土壤中添加2% (w/w)的生物炭，67天后发现土壤的pH值、有机碳含量以及Ca、K、Mn、P的 含量明显升高，说明生物炭对一些元素（如Ca、K、Mn、P)具有很强的吸附性。生物质炭还 可以吸附N03-、NH3，减少土壤的氨挥发，提高土壤的保肥能力。生物质炭的加入还会增强豆 科植物的生物固氮能力，有研宄表明施加生物质炭可以增加土壤对順 3和NH4+的吸收，减少 N20的排放以及N03-的流失，从而影响氮循环。在自然环境下，生物质炭作为一种非完全燃 烧的剩余物加入森林土壤中，土壤环境会得到改善。
[0010] 2、生物质炭疏松多孔的结构以及巨大的表面积为特殊类群的微生物的生长提供 了温床，从而促进土壤营养元素的循环。研宄表明生物质炭的弱碱性、多孔性以及能够保持 水分和空气的特点为微生物的聚集提供了条件。研宄发现有些微生物可以把黑色碳作为生 存的唯一碳源，说明土壤在加入生物质炭以后会促进某一类群微生物的生长，从而可以长 期地提高土壤肥力。生物质炭的添加通常能促进菌根真菌对植物根部的侵染，增加菌根真 菌的丰度。
[0011] 3、生物质炭不仅是土壤的改良剂，而且可以起到有机肥的作用。
[0012] 4、施用生物质炭不仅能够改善土壤理化性质、提高土壤肥力，还能够吸附重金属 (如镉、砷等），减少植物对污染物的吸收，在一定程度上达到环境修复的效果。通过研宄 棉杆炭对镉污染土壤的修复效果以及镉污染土壤上小白菜对镉吸收，其结果表明棉杆炭能 够通过吸附或共沉淀作用降低生物对土壤中镉有效利用；在轻度镉污染时，棉杆炭处理土 壤对镉的吸附速率较快，随着镉污染程度的增加，吸附速率逐渐慢，吸附量逐渐增加；棉杆 炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量，可食部镉质量分数降低 49. 43 %~68. 29%，根部降低64. 14%~77. 66%，说明棉杆炭具有修复土壤镉污染，降低 蔬菜中镉含量的作用，因此也提高了蔬菜品质。另外，用牛粪制成的生物质炭对水溶液中铅 的吸收率可达到100%。污泥炭对Hg有较好的吸附效果，吸附机理主要包括物理吸附、化学 吸附、化学反应以及三者相结合的共同作用。生物质炭本身呈弱碱性，土壤添加生物质炭后 pH值升高，引起土壤负电荷增加，导致土壤对重金属的吸附也增加，进而降低了重金属的生 物利用度。此外，由于生物质炭本身含有氮、磷、钾等养分元素，一方面，这些元素的存在与 重金属形成竞争，另一方面也促进了植物生长。同时添加生物质炭后的土壤也表现出对农 药残留的吸收，从而减少对地下水的污染。
[0013] 肥料是农作物的粮食，是农业生产中必不可少的基本生产资料。然而，我国多数地 区因长期施用化学肥料已使土壤生态环境、土壤理化性状以及土壤微生物区系受到了不同 程度的破坏，尤其是过多施用单质化学肥料，已使土壤中营养元素比例严重失调，肥力供给 能力下降，土壤板结加剧，根际土壤微生物优势种群大量减少，并在一定程度上对农产品品 质造成了污染，使产品难以达到无公害食品的要求。随着生物质能源领域以及微生物领域 科学技术的进步，各国科学家普遍认为，肥料要向高效、复合的方向发展，即应当寻求一种 能将生物质炭与有机质和微生物肥料整体优势集于一体的新型肥料。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的是提供一种以生物质炭为基质的生物活性生态肥，可有效的解决土 壤中重金属污染对作物的影响、土壤板结、土壤肥力降低的问题，同时还可改善土壤酸碱 度，尤其对北方酸性土壤的改良大有益处，真正做到无污染，同时还能降低C02以及N20的排 放量。
[0015] 本发明所采用的技术方案是：以土壤有益微生物（包括有固氮、解磷、解钾作用和 刺激作物生长抗病功能的菌类）及有机质和微量元素为核心活性肥源，以为生物质炭基质 载体组成生物活性肥料。
[0016] -种炭基生物活性生态肥，以微生物质炭基质载体，加入土壤有益微生物及有机 质和微量元素作为核心活性肥源，其特征在于：该生态肥的物质比例为：生物质炭以重量 计占40%-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥无霉菌牛粪占7%-14. 5%，骨粉占8%-13%， 膨润土占7% -11 %，木醋酸液占2% -5%，微量元素占2% -4%，活性因子占0. 1 %