本发明属于生物质炭肥料
技术领域：
，具体涉及一种生物质炭基氮肥，并进一步公开其制备方法。
背景技术：
：施用化肥作为一种能够大幅提高作物产量的手段，在我国农业中占据着相当重要的地位，但同时也存在着一系列的问题，而其中最主要的问题就是化肥利用率低下的问题。研究表明，在当时农业生产水平下，我国主要粮食作物的氮肥当季利用率仅为30％-35％。不合理施用氮肥不但造成巨大的经济浪费，还会导致一系列环境污染问题。有数据表明，中国每年因不合理施用氮肥造成土壤氮盈余1000多万吨，直接经济损失达到300多亿元。同时，氮素还会以硝酸盐为主要形式大量残留于土壤中，进而引起生态系统的氮富集污染，对全球生物地球化学循环和人畜健康产生严重不良影响(liao等，2015)。因此，如何有效提高化肥利用率，对我国农业生产、经济发展和人民健康具有极其重要的意义。研究发现，我国化肥利用率低下的一个重要原因是我国肥料施用还处于以速效性肥料分次施用为主体的施肥阶段(杨青林等，2011)，而速效性肥料养分释放特性与植物养分吸收规律吻合性差，从而导致造成大量肥料养分难以被植物吸收。因此，开发缓/控释肥料对于提高肥料的利用率具有一定的积极作用。而在环境效应方面，缓/控释肥料还可显著降低氨挥发、减少养分淋失并减少温室气体排放量。研究表明，水稻控释肥料累积氨挥发量只占施入量的2.2％，不到常规速效氮肥累积氨挥发量的50％；而由塑料、矿物和油脂为包膜材料制备的包膜尿素在每千克土壤施氮量为450mg时，氨挥发量比普通尿素减少28.1％-71.12％(孙克君等，2004；郑圣先等，2005)，可有效解决肥料利用率和环境效应问题。生物质炭是以生物质为原料，在厌氧或者绝氧的条件下进行热解，而产生的含碳丰富的固体物质。并且随着生物质炭的研究和生物质能源技术及产业的发展，生物质炭作为土壤改良剂、肥料缓释载体及碳封存剂备受关注。生物质炭基缓释肥料作为新型肥料，能减缓肥料养分释放速度，提高农作物对肥料利用率，改善土壤生态，减少农业生产对环境污染。但是，目前以生物质炭为基质的肥料均是通过简单的掺混或者包膜造粒，均不能达到预期的效果。前者属于复混肥范畴，虽然在养分和土壤改良上起到一定的效果，但无法达到真正的缓释效果；后者利用包膜技术实现养分的负载，但要么达不到很好的成粒效果，要么就是膜结构太厚使得肥效释放过慢，导致作物无法吸收到充足的养分。可见，现有生物质炭基质氮肥在肥效缓释方面仍存在一点的缺陷。技术实现要素：为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种生物质炭基氮肥，并进一步公开其制备方法。为解决上述技术问题，本发明所述的一种生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭15-25重量份、氮肥50-70重量份、填充剂3-8重量份、粘结剂2-5重量份。所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25重量份、氮肥65重量份、填充剂7.5重量份、粘结剂2.5重量份。所述氮肥包括有机氮肥50-60重量份和无机氮肥10-20重量份。所述生物质炭为以秸秆作物制得的生物质炭并喷洒木醋液制得；所述木醋液于所述生物质炭的炭化步骤结束至冷却室时进行喷洒，所述木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。所述的生物质炭基氮肥中：所述有机氮肥包括尿素；所述无机氮肥包括碳铵；所述填充剂包括滑石粉；述粘结剂包括皂土和/或高岭土。本发明还公开了一种制备所述生物质炭基氮肥的方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭、氮肥、填充剂和粘结剂，混匀；(2)将上述得到的混合物料，利用高压蒸汽作为反应介质进行造粒；(3)将成型颗粒进行干燥并筛分，得到所需的生物质炭基氮肥。所述步骤(2)中，控制所述高压蒸汽的蒸汽压力≥0.7mpa。所述步骤(3)中，所述干燥步骤为控制温度≥120℃进行快速烘干。所述步骤(3)中，所述筛分步骤为筛选粒径为4-6mm的生物质炭基氮肥颗粒，并将其他粒径的颗粒进行重新造粒。所述步骤(1)中，还包括将所述生物质炭进行粉碎并过1mm筛的步骤，和/或，将所述氮肥粉碎并过0.6mm筛的步骤。本发明所述生物质炭基氮肥，是以生物质炭为载体，将生物质炭与氮肥进行复合，利用高压蒸汽与生物质炭自身超强吸附、外表疏松多孔的性质相结合，使得氮肥粉末与生物质炭之间形成良好的复合，并通过粘结剂和填料加强其包裹特性，形成硬度适宜的良好颗粒性状。一方面减缓氮肥的分解、挥发，实现逐渐释放氮素的目的，通过缓慢释放尿素等氮肥养分，使肥效延长，降低肥力损失；同时，有助于促进植物根系发育和体内氮素代谢，促进氮的吸收，提高氮肥利用率；而且有利于肥料的运输保存，更适宜于田间施用。本发明所述氮肥选自常见的碳铵速效氮肥和尿素有机肥，通过炭包裹处理，一方面能保证碳铵肥力不受影响，同时还解决了缓释肥施用前期肥力不足的缺点，能在前期肥力释放时及时为作物提供速效氮肥养分，保证作物苗期生长。本发明所述生物质炭选用作物秸秆为原料制得的生物质炭，并喷洒另一工业废物木醋液制得，不仅实现了对这秸秆类废弃物的高效利用，而且其自身还含有丰富的有机碳及其他养分元素，施入土壤后不仅能提升土壤肥力，还能有效改善土壤结构。具体实施方式实施例1本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25kg、尿素55kg、碳铵10kg、滑石粉7kg、皂土1.5kg、高岭土1.5kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经常规热裂解方式制得的生物质炭，并喷洒木醋液制得，所述生物质炭的具体制备方法包括：选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。实施例2本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭20kg、尿素60kg、碳铵10kg、滑石粉8kg、皂土1kg、高岭土1kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经常规热裂解方式制得的生物质炭，并喷洒木醋液制得，所述生物质炭的具体制备方法包括：选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。实施例3本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25kg、尿素45kg、碳铵20kg、滑石粉7.5kg、皂土1.25kg、高岭土1.25kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经常规热裂解方式制得的生物质炭，并喷洒木醋液制得，所述生物质炭的具体制备方法包括：选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。实施例4本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭22kg、尿素54kg、碳铵14kg、滑石粉6kg、皂土2kg、高岭土2kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经常规热裂解方式制得的生物质炭，并喷洒木醋液制得，所述生物质炭的具体制备方法包括：选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。实施例5本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭24kg、尿素48kg、碳铵18kg、滑石粉5kg、皂土2.5kg、高岭土2.5kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经常规热裂解方式制得的生物质炭，并喷洒木醋液制得，所述生物质炭的具体制备方法包括：选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。对比例1(普通生物质炭)本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25kg、尿素45kg、碳铵20kg、滑石粉7.5kg、皂土1.25kg、高岭土1.25kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经热裂解制得的生物质炭。所述生物质炭的制备方法包括选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，即不包含木醋液淋洗步骤。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。对比例2(助粘剂为皂土)本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25kg、尿素55kg、碳铵10kg、滑石粉7kg、皂土3kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经热裂解制得的生物质炭。所述生物质炭的制备方法包括选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。对比例3(助粘剂为高岭土)本实施例所述的生物质炭基氮肥，包括如下重量份的制备原料：生物质炭25kg、尿素55kg、碳铵10kg、滑石粉7kg、高岭土3kg。本实施例所述生物质炭为小麦作物秸秆经热裂解制得的生物质炭。所述生物质炭的制备方法包括选料、物料造粒、连续进料炭化、多级冷却、木醋液喷淋等步骤，其中炭化过程为绝氧条件，所述木醋液喷淋步骤为在炭化结束至冷却室时用木醋液进行喷洒，木醋液的喷洒量为生物质炭质量的25-35％。进一步地，所述木醋液来自炭化生产生物质炭时热解气喷淋、降温产生的水溶性酸性液体。本实施例所述生物质炭基氮肥的制备方法，包括如下步骤：(1)取选定量的所述生物质炭(粉碎并过1mm筛)、尿素(粉碎并过0.6mm筛)、碳铵、滑石粉、皂土和高岭土，混匀；(2)将上述得到的混合物料放于滚筒中，利用蒸汽压力≥0.7mpa的高压蒸汽作为反应介质进行复合反应或包涂造粒；(3)将成型颗粒于温度≥120℃条件下进行快速烘干，使含水率低于12％，并进行筛分处理，筛选粒径为4-6mm的颗粒，得到所需的生物质炭基氮肥，而其他粒径的颗粒则进行重新造粒或者经粉碎后重新造粒。实验例1、肥料的水溶性(缓释性能)试验分别选取粒径基本相同的上述实施例及对比例制备的炭基肥及现有市售复合肥颗粒10粒，放置在培养皿中，添加等量的水，以刚好将肥料颗粒淹没为宜，静置，分别记录全部肥料颗粒分散时的时间。表1不同配比肥料水溶性差异比较肥料种类粘结剂配比(1:1)％水溶时间/min实施例1319实施例2217实施例32.522实施例4419实施例5520对比例12.521对比例2皂土312对比例3高岭土311复合肥-cf未知15可以看出，单独的皂土或者碳酸氢铵作为助粘剂远远达不到粘结效果，甚至低于市售肥料的分散时间。而二者不同配比的混合助粘剂分散时间虽略有差异，但均高于市售复合肥的水溶分散时间，其中，以5％和2.5％份的皂土及高岭土的混合物为粘结剂的生物质炭基肥料在水中维持其形态的时间最长，能极大的延长肥料颗粒分散的时间。因此，在生物质炭基肥的生产过程中选择皂土与高岭土混合物作为助粘剂，添加比例以2.5％效果最佳。2、不同配方炭基肥对小白菜品质的影响下表2列出了几种不同炭基肥对小白菜各项品质指标的影响。表2不同炭基肥处理下小白菜的硝酸盐、可溶性糖及维生素c含量从上表数据可知，其中实施例3处理的硝酸盐含量最低，为414.56μg/g，实施例相对于普通化肥对照都显著降低了小白菜的硝酸盐含量且降低幅度均达到40％，而对比例相对于对照组而言差异要相对小一点，在生物质炭没有木醋液喷淋处理下的对比例与对照甚至无差异。由于可溶性糖的含量也是衡量小白菜品质的重要指标之一。从实验结果可以看出，各炭基肥处理的可溶性糖含量均在3000μg/g左右，而普通复合肥处理却只有1393.02μg/g，远低于各炭基肥的处理。生物质炭基肥能够显著提高小白菜中可溶性糖的含量，且平均提高幅度达到50％以上。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12