一种生物碳菌肥的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机肥料，更具体的说，涉及一种生物碳菌肥的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]碳是植物必须的6种大量元素之首，占植物干物质的35%，传统理论认为植物通过光合作用从空气中获得碳素营养，而植物新陈代谢每时每刻都在“燃烧”碳，所以每株植物一生所需的碳远远大于其所积累的干物质中的碳。但C02只能经叶片吸收和光合作用才能被利用。且研究表明:植物利用C02 (在阳光充足时)最佳浓度是0.1 %，而自然界空气中的C02平均浓度只有0.03%。可见农作物一般都缺碳。阴雨天和夜间没有光合作用，农作物缺碳更严重。如果土壤不能有效地向作物供给有效碳，农作物就得“缺碳病”。
[0003]农作物“缺碳病”的直接表现是农作物缺碳病主要表现:
1、根系衰弱:作物根系少，对水肥吸收能力差，发育慢，株势弱、低产。
[0004]2、黄叶病或失绿症:这在大棚作物或长时间阴雨天最常见。
[0005]3、亚健康:作物没明显病症，但却萎顿慢长、纤薄虚长或易倒伏。
[0006]4、防病抗逆机能低:作物失去自身正常状态下具备的对逆境的抵御机能，抗寒、抗旱、抗涝、抗病虫害功能低，易造成严重失收。
[0007]5、农作物种质退化。
[0008]与农作物其他病害不同的是，农作物缺碳病具有如下三种特性:
1、全局性一一不论东西南北几乎所有农作物都可能发生缺碳病。
[0009]2、系统性——不但造成农作物直接病害，还间接发生更多病害，这导致农药用量增加，带来新的经济损失和食品不安全。缺碳病还导致化肥利用率下降，带来生产成本上升和土壤、环保一系列问题。因为缺了一个“碳”，生出一大堆环境问题、社会问题和民生问题。
[0010]3、长期性一一引起生态循环链条的破坏，农业环境恶化，种质资源退化等问题，都是难以修复和不断延续的。
[0011]所以农作物缺碳病造成的损失和危害，是农作物其他病害所不能相比的，是当今“当之无愧”的农作物壹号病!正视并根治缺碳病，就抓住了解决土壤、肥料和农作物一系列问题的开门钥匙。可以说“缺碳病”不但是农作物百病之首，而且是百病之源。缺碳病是制约当今农作物增产、抗病、提质的首要问题。抓住“缺碳病”这个“源首”，根治缺碳病，就是牵住了农作物病害防治的“牛鼻子”。这是有战略重要性的技术措施。
[0012]—些新的理论研究认为化学植物营养学最重大的失误是对植物碳营养吸收途径的误判，认为C02被吸收和光合转化是植物唯一的碳源，即“一通道说”。实际上植物还必须有并确实存在由根部吸收小分子水溶有机碳(有效碳EC)的另一“碳通道”。C02是无机物，进入植物内部必须转化为有机物才能被利用，而根吸有效碳的碳转化比C02的碳转化更节能，无须光合作用。碳对植物，既是营养物质，又是能源物质。植物出现“碳饥饿”，用化学植物营养学的观点，叫做碳“短板”，这仅仅是影响植物的营养积累，从能源物质的角度看，缺碳还造成植物能量透支，消耗营养积累，造成植物处于“亚健康”。
[0013]大量实验证明:植物还可以通过根系吸收有机碳肥，通过对土壤施碳肥‘增强叶绿素的光合作用，可以迅速提高土壤有机质，改善土壤团粒结构和果园土壤微生物生长环境，为植物提供有机碳素，提高果品品质。同时，若能将大量的未经氧化变成二氧化碳的碳素作为肥料施入土壤，可以大幅度减少温室气体排放，为低碳生活提供最为根本性的改变。长期以来理论界普遍将co2作为植物的唯一碳源，不注意土壤中水溶有机碳是植物另一重要碳源的客观事实，从而实际上形成了忽视有机营养的“阳盛阴衰”的施肥路线，导致大量农作物经常处于“碳饥饿”状态，这就是缺碳。缺碳还造成土壤板结和化肥利用率低。这一切是农作物病害和农业环境问题的重要根源。
[0014]生活在巴西亚马逊河流域的人们长期使用一种特殊的肥料。这种肥料来源于当地，具有极强的恢复贫瘠土壤肥力的能力。当地人把它称为“印第安人的黑土壤”。它多产、肥沃，与当地稀疏、贫瘠的土壤形成鲜明的对比。现代研究证明，黑土壤是2500年，甚至6000年以前由生活在亚马逊流域的人们制造的。一般认为，他们使用的材料包括动物粪便，鱼，动物骨头和植物废物。但是生产黑土壤最关键的原料，也是黑土壤之所以呈现黑色的原因，是生物碳的使用。
[0015]黑土壤中的生物碳可以使土壤肥力维持一个世纪之久。几个世纪以来，生活在南美亚马逊流域的人们都靠这些原生态材料制造“黑土壤”来肥沃土地。几千年过去了，那儿的土壤不需耕耘灌溉，依旧十分肥沃。
[0016]生物碳是在限氧或隔绝氧的环境条件下，通过高温裂解，将小薪柴、农作物秸杆、杂草。动物粪便等生物质经碳化而形成的，是一种碳含量极其丰富的碳。这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的碳被科学家们称为“生物碳”。生物碳的生产工艺相对简单，原材料来源广泛且价格低廉，生物碳施入土壤中以后:一是可以增加土壤的碳汇，缓解气候危机;二是可以提升土壤肥力，增加作物产量。
[0017]生物质原料在裂解炉限氧的环境下燃烧发生裂解反应，产生的烟气在真空栗的抽引下经过冷却分离设备可以得到生物油、木醋液和可燃气体三种产品，裂解反应的剩余物就是生物碳。一吨生物质原料可以产出300kg左右的生物碳、250kg左右的木醋液、50kg左右生物油和近700m3的可燃气体。该技术与其它生物质能利用技术相比，一是对原料的适应性强，二是自热式裂解反应不需耗费其它能源，三是能源转化效率高，达70%左右。
[0018]生物碳主要组成是碳、氢、氧、氮和灰分。其中含有大量的高分子、高密度的碳水化合物，灰分的含量与生产生物碳的原料来源和种类有直接关系。生物碳多孔，容重小，比表面积大，吸水、吸气能力强，带负电荷多，能形成电磁场;生物碳具有高度的芳香化、物理的热稳定性和生物化学抗分解性。
[0019]生物碳是一种多孔体，通气性和透水性特别好;容重小，表面积大，吸水、吸气能力强，有利于保水保肥;除含有大量的高分子碳水化合物之外，还含有多种矿物质营养，可提供作物所需的营养元素，提高土壤肥力；生物碳可以调节土壤的PH值和水、肥、气、热状况；生物碳还可以改善微生物生存环境，为许多重要微生物的生长和繁殖提供了有利的条件。微生物呼吸释放的C02可以提高作物附近的C02浓度，在白天增强光合作用，增加有机物的积累，在夜里抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，从而达到作物增产的效果。微生物的代谢可为作物的生长提供氮肥，减少氮肥的使用量。这对整个环境的影响是巨大的，因为氮肥释放的N20对温室效应的影响要比C02高出300多倍。生物碳施入土壤以后利用自身超强的吸附性像海绵一样把土壤中作物生长所需要的营养元素吸附在它周围，一是可以防止流失，二是可以达到缓释的效果，这对作物的生长极为有利。生物碳的副产品一一木醋液，呈弱酸性，有机质含量丰富，渗透性很强，与叶面肥或农药混合使用可提高两者的利用率，减少使用量，从而减少化肥和农药的残留，使农产品的品质有所提高。生物碳与木醋液的这些功能和特点，决定它在农业上应用的广阔前景。同时木醋液对解决盐碱地有极其优良效果。
[0020]土壤重金属污染是由于废弃物中重金属在土壤中过量沉积而引起的土壤污染。污染土壤的重金属主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营