本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法。
背景技术：
生物质炭是当前农村废弃物资源化的主要途径，其在增加土壤碳库、改良土壤、提高作物产量等方面发挥着积极作用，但其在碳排放，特别是对于甲烷形式碳排放的影响并不确定，存在着增加、减少和影响不显著的结论，因此如何改进生物质炭使其可明确减少甲烷形式碳排放，从而在碳减排方面发挥更为有效的价值，十分必要。
在我国作物生产过程中，特别是水稻生产过程中氮限制作用明显，一方面是因为水稻对氮的需求量比较高，另一方面，即使有较高的氮肥施加量，但是氮肥的利用效率较低，且损失量较大，因此存在着氮限制。那么在这样的背景下，氮肥一次性或分次施加其很难满足水稻的持续氮需求，因此，制备一种具有氮缓释功能的添加物对于水稻的可持续生产具有重要的意义。
如何能够实现固碳、减排、氮肥补充缓释同步效应是目前面临亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明提供一种具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，能够解决固碳、减排、氮肥补充缓释同步效应的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将农作物秸秆、废木料切段处理，筛选颗粒的大小l为5-8cm；
(2)将农作物秸秆颗粒、废木料颗粒投入炭化窑中，先将温度升至到w1为250-360℃，连续加热时间t1为3-5小时，再继续将温度升至w2为380-650℃，再连续加热时间t2为1-2小时，继而停止加热；
(3)将改性玉米淀粉粘合剂和人类尿液放置在混合容器中，并加入适量的水放置；
(4)把适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙加入到步骤(3)中的混合溶液中，常温密封保存1-2天；
(5)将生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒粉碎呈生物炭粉状，得到混合生物炭粉；
(6)将骤(4)中的混合溶液和步骤(5)中的混合生物炭粉均加入搅拌机中，起动搅拌机，搅拌时间t3为1小时；
(7)将步骤(6)中的混合物放置在温度w3为100-150℃的加热室内，待混合物能揉成团，自然冷却后放置在圆盘造粒机中制成颗粒；
(8)将步骤(7)中的颗粒放置在加热室内加热，待水分完全蒸发，自然冷却即可得到具有固碳减排功能的富氮生物炭。
优选的，在步骤(2)中，停止加热后，将得到生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒，自然冷却至室温。
优选的，在步骤(3)中，放置的时间t4为15-20天，保持含水量y为10％-20％。
优选的，在步骤(8)中，加热温度w4为100-150℃。
优选的，在步骤(4)中，适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙是按照以下重量份配比：(12-20)：(14-25)：(18-27)：(16-31)。
优选的，为了保证农作物秸秆颗粒和废木料颗粒碳化程度，使制得的生物炭具有较久的燃烧时间，所述的温度w1、w2、t1、t2之间满足以下关系：
w1/w2＝α·(t2/t1)；
其中，α为平衡因数，取值范围为0.72-3.56。
优选的，所述放置的时间t4和加热温度w4满足：
t4＝βw4；
其中，β为调节系数，取值范围为0.1-0.2。
优选的，所述的调节系数β与平衡因数α之间满足：
β＝μα；
其中，μ为关系因子，取值范围为0.07-0.22。
优选的，该制备方法中采用的富氮生物炭的组分按重量份为：硝酸钙14-18、硝酸铵钙16-22、硫酸铵20-24、硫酸铵钙18-26、改性玉米淀粉粘合剂16-19、人类尿液20-28、农作物秸秆28-35、废木料30-34。
优选的，所述改性玉米淀粉粘合剂由下列按百分比的原料制成：玉米淀粉4％、催化剂硫酸亚铁4％、过氧化氢25％、氢氧化钠20％、硼砂1％、尿素1％、硫代硫酸钠1％，余量为水。
优选的，所述改性玉米淀粉粘合剂的制备方法是向反应容器中加入适量温水，加入工业级玉米淀粉4％和催化剂硫酸亚铁4％搅拌，一直到呈现均匀的浆料，慢慢的向浆料中加入一定量的过氧化氢25％溶液，同时将适量的氢氧化钠10％加入其中，不断的搅拌90分钟使工业级玉米淀粉充分的氧化，然后再继续计入一定量的氢氧化钠10％溶液，以此确保氧化后的工业级玉米淀粉充分糊化，这个过程保持在30分钟，最后加入适量的硼砂1％、尿素溶液1％、代硫酸钠1％溶液，继续搅拌之后进行定容，等到冷却至室温即可，整个的反应在恒温水中进行，即可得到改性玉米淀粉粘合剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，通过控制农作物秸秆、废木料的大小，以保证制备的富氮生物炭适合使用。
2、本发明的具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，通过设置温度w1、w2、t1、t2之间的关系，保证农作物秸秆颗粒和废木料颗粒碳化程度，使制得的生物炭具有较久的燃烧时间。
3、本发明的具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，通过设置放置的时间t4和加热温度w4的范围，以及调节系数β与平衡因数α的关系，以进一步优化农作物秸秆颗粒和废木料颗粒碳化程度，提高生物炭的燃烧效果。
4、本发明的具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，选取硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙含有硫酸根和硝酸根的氮肥，硫酸根和硝酸根是重要的电子受体，可以抑制甲烷的产生，这样可以一定程度上降低甲烷的排放量，从而在减排上面也取得一定的效果，预期可以增加土壤固碳、提高农作物产量，减少碳排放；具有甲烷减排效应的电子受体甲烷产生抑制剂形式的氮肥与生物质炭复合制备一种颗粒，可以减少氮肥损耗、缓释。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1
一种具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将农作物秸秆、废木料切段处理，筛选颗粒的大小l为5-8cm；
(2)将农作物秸秆颗粒、废木料颗粒投入炭化窑中，先将温度升至到w1为250-360℃，连续加热时间t1为3-5小时，再继续将温度升至w2为380-650℃，再连续加热时间t2为1-2小时，继而停止加热；
(3)将改性玉米淀粉粘合剂和人类尿液放置在混合容器中，并加入适量的水放置；
(4)把适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙加入到步骤(3)中的混合溶液中，常温密封保存1-2天；
(5)将生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒粉碎呈生物炭粉状，得到混合生物炭粉；
(6)将骤(4)中的混合溶液和步骤(5)中的混合生物炭粉均加入搅拌机中，起动搅拌机，搅拌时间t3为1小时；
(7)将步骤(6)中的混合物放置在温度w3为100-150℃的加热室内，待混合物能揉成团，自然冷却后放置在圆盘造粒机中制成颗粒；
(8)将步骤(7)中的颗粒放置在加热室内加热，待水分完全蒸发，自然冷却即可得到具有固碳减排功能的富氮生物炭。
在步骤(2)中，停止加热后，将得到生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒，自然冷却至室温。
在步骤(3)中，放置的时间t4为15-20天，保持含水量y为10％-20％。
在步骤(8)中，加热温度w4为100-150℃。
在步骤(4)中，适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙是按照以下重量份配比：(12-20)：(14-25)：(18-27)：(16-31)。
该制备方法中采用的富氮生物炭的组分按重量份为：硝酸钙14-18、硝酸铵钙16-22、硫酸铵20-24、硫酸铵钙18-26、改性玉米淀粉粘合剂16-19、人类尿液20-28、农作物秸秆28-35、废木料30-34。
所述改性玉米淀粉粘合剂由下列按百分比的原料制成：玉米淀粉4％、催化剂硫酸亚铁4％、过氧化氢25％、氢氧化钠20％、硼砂1％、尿素1％、硫代硫酸钠1％，余量为水。
所述改性玉米淀粉粘合剂的制备方法是向反应容器中加入适量温水，加入工业级玉米淀粉4％和催化剂硫酸亚铁4％搅拌，一直到呈现均匀的浆料，慢慢的向浆料中加入一定量的过氧化氢25％溶液，同时将适量的氢氧化钠10％加入其中，不断的搅拌90分钟使工业级玉米淀粉充分的氧化，然后再继续计入一定量的氢氧化钠10％溶液，以此确保氧化后的工业级玉米淀粉充分糊化，这个过程保持在30分钟，最后加入适量的硼砂1％、尿素溶液1％、代硫酸钠1％溶液，继续搅拌之后进行定容，等到冷却至室温即可，整个的反应在恒温水中进行，即可得到改性玉米淀粉粘合剂。
实施例2
一种具有固碳减排功能的富氮生物炭制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将农作物秸秆、废木料切段处理，筛选颗粒的大小l为5-8cm；
(2)将农作物秸秆颗粒、废木料颗粒投入炭化窑中，先将温度升至到w1为250-360℃，连续加热时间t1为3-5小时，再继续将温度升至w2为380-650℃，再连续加热时间t2为1-2小时，继而停止加热；
(3)将改性玉米淀粉粘合剂和人类尿液放置在混合容器中，并加入适量的水放置；
(4)把适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙加入到步骤(3)中的混合溶液中，常温密封保存1-2天；
(5)将生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒粉碎呈生物炭粉状，得到混合生物炭粉；
(6)将骤(4)中的混合溶液和步骤(5)中的混合生物炭粉均加入搅拌机中，起动搅拌机，搅拌时间t3为1小时；
(7)将步骤(6)中的混合物放置在温度w3为100-150℃的加热室内，待混合物能揉成团，自然冷却后放置在圆盘造粒机中制成颗粒；
(8)将步骤(7)中的颗粒放置在加热室内加热，待水分完全蒸发，自然冷却即可得到具有固碳减排功能的富氮生物炭。
在步骤(2)中，停止加热后，将得到生物炭的农作物秸秆颗粒、生物炭的废木料颗粒，自然冷却至室温。
在步骤(3)中，放置的时间t4为15-20天，保持含水量y为10％-20％。
在步骤(8)中，加热温度w4为100-150℃。
在步骤(4)中，适量的硝酸钙、硝酸铵钙、硫酸铵、硫酸铵钙是按照以下重量份配比：(12-20)：(14-25)：(18-27)：(16-31)。
为了保证农作物秸秆颗粒和废木料颗粒碳化程度，使制得的生物炭具有较久的燃烧时间，所述的温度w1、w2、t1、t2之间满足以下关系：
w1/w2＝α·(t2/t1)；
其中，α为平衡因数，取值范围为0.72-3.56。
所述放置的时间t4和加热温度w4满足：
t4＝βw4；
其中，β为调节系数，取值范围为0.1-0.2。
所述的调节系数β与平衡因数α之间满足：
β＝μα；
其中，μ为关系因子，取值范围为0.07-0.22。
该制备方法中采用的富氮生物炭的组分按重量份为：硝酸钙14-18、硝酸铵钙16-22、硫酸铵20-24、硫酸铵钙18-26、改性玉米淀粉粘合剂16-19、人类尿液20-28、农作物秸秆28-35、废木料30-34。
所述改性玉米淀粉粘合剂由下列按百分比的原料制成：玉米淀粉4％、催化剂硫酸亚铁4％、过氧化氢25％、氢氧化钠20％、硼砂1％、尿素1％、硫代硫酸钠1％，余量为水。
所述改性玉米淀粉粘合剂的制备方法是向反应容器中加入适量温水，加入工业级玉米淀粉4％和催化剂硫酸亚铁4％搅拌，一直到呈现均匀的浆料，慢慢的向浆料中加入一定量的过氧化氢25％溶液，同时将适量的氢氧化钠10％加入其中，不断的搅拌90分钟使工业级玉米淀粉充分的氧化，然后再继续计入一定量的氢氧化钠10％溶液，以此确保氧化后的工业级玉米淀粉充分糊化，这个过程保持在30分钟，最后加入适量的硼砂1％、尿素溶液1％、代硫酸钠1％溶液，继续搅拌之后进行定容，等到冷却至室温即可，整个的反应在恒温水中进行，即可得到改性玉米淀粉粘合剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。