專利名稱：一種水稻炭基緩釋肥及其制備方法
一種水稻炭基緩釋肥及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種炭基緩釋肥及其制備方法，尤其涉及一種用于水稻的炭基緩釋肥及其制備方法。
背景技術(shù)：
水稻是中國主要糧食作物，而施肥是水稻栽培體系中重要的組成部分，對(duì)水稻產(chǎn)量的提高和稻米品質(zhì)的改善起著重要的作用。傳統(tǒng)施肥采用多次追施方式，不僅浪費(fèi)勞動(dòng)力，而且會(huì)因肥料流失造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)等問題。包膜緩釋肥具有顯著提高肥料利用率的作用。然而，目前市場上銷售的絕大部分緩釋肥其包膜材料均采用化學(xué)合成的不可降解高分子聚合物，這些難降解性高分子包膜材料極易殘留在農(nóng)用土壤中造成土壤退化和嚴(yán)重的污染。因此，高效、廉價(jià)和環(huán)境友好型包膜材料研發(fā)成為國內(nèi)外包膜緩釋肥料研制和生產(chǎn)應(yīng)用的重點(diǎn)發(fā)展方向。生物質(zhì)炭是一類由植物生物質(zhì)在300°C -700°C低溫條件下熱解炭化形成的
高度芳香化難熔性固態(tài)物質(zhì)。生物質(zhì)炭具有增加土壤碳庫儲(chǔ)量，改良土壤，提高土壤肥力，促進(jìn)作物增產(chǎn)和維系土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡的作用。不僅如此，高度穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、固碳減排和對(duì)N、P等養(yǎng)分的專性吸附與持留特性，使其成為一種理想的緩釋肥包膜材料。另一方面，我國稻田秸稈生物質(zhì)資源豐富，但主要采用露天簡易焚燒方式進(jìn)行處理處置，資源浪費(fèi)和環(huán)境污染極其嚴(yán)重。如能將價(jià)廉易得的水稻秸稈生物質(zhì)原料經(jīng)適當(dāng)加工制備成適用于作緩釋肥料的炭基包膜材料，制備環(huán)境友好型緩釋肥料，不僅可以有效解決水稻秸稈處置難題，使水稻秸稈廢棄物資源得到高效利用，而且可以在實(shí)現(xiàn)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的情況下，顯著減少化肥施用量，降低農(nóng)田土壤N、P養(yǎng)分流失，有效遏制農(nóng)田面源污染對(duì)水環(huán)境的影響。因此，如果將水稻秸稈生物質(zhì)炭與緩釋肥生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，探索一種新型炭基緩釋肥，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、廢棄物資源利用和環(huán)境保護(hù)等方向?qū)⒋笥星熬啊５珖鴥?nèi)，緩釋肥研究尚處于起步階段，應(yīng)用水稻秸稈生物質(zhì)低溫?zé)峤庵苽涞纳镔|(zhì)炭研制炭基緩釋肥產(chǎn)品及其在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)肥料的不足及高分子包膜材料昂貴有殘留污染的弊端，本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉，無污染，有利于提高土壤肥力的水稻炭基緩釋肥及其制備方法。本發(fā)明的水稻炭基緩釋肥，是以氮磷鉀顆粒復(fù)合肥作為肥芯，肥芯外包覆水稻秸稈生物質(zhì)炭、膨潤土和腐殖酸的顆粒，其組份按份數(shù)如下氮磷鉀復(fù)合肥40-45份，腐殖酸 3-6份，膨潤土 2-5份，水稻秸稈生物質(zhì)炭6-10份，氮磷鉀顆粒復(fù)合肥中氮元素，五氧化二磷和氧化鉀的質(zhì)量比為15 15 15。上述腐殖酸可以為煤炭腐殖酸。水稻炭基緩釋肥的制備方法，步驟如下
1)將水稻秸稈用炭化爐在300-70(TC下炭化成水稻秸稈生物質(zhì)炭；
2)將水稻秸稈生物質(zhì)炭破碎成炭粉，過48目篩子；3)按組分份數(shù)稱取氮磷鉀顆粒復(fù)合肥，水稻秸稈生物質(zhì)炭粉，膨潤土和腐殖酸，將上述物料送入上方具有噴頭的攪拌機(jī)，攪拌物料的同時(shí)均勻噴灑濃度為0. 1-0. 6wt%的淀粉溶液作為粘結(jié)劑；
4)將混合均勻的濕物料送入具有熱風(fēng)機(jī)的滾筒造粒機(jī)，設(shè)定轉(zhuǎn)速為250-300r/min，溫度為70-12(TC，造粒30-40分鐘后，過30目篩，得水稻炭基緩釋肥。與現(xiàn)有的緩釋肥相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn) (1)肥料緩釋效果好。該緩釋肥養(yǎng)分釋放是一個(gè)緩慢過程，使得水稻養(yǎng)分供給均勻，滿足其生長過程中的需求。該炭基緩釋肥初期總氮釋放率為7%-8. 5%, 28天時(shí)總氮釋放率為39. 1%_42%，釋肥速度比較緩慢。(2)肥料利用效率高且水稻增產(chǎn)明顯。該緩釋肥根據(jù)水稻的養(yǎng)分吸收特點(diǎn)，采用一定的養(yǎng)分配比。肥料養(yǎng)分能有效地被水稻吸收，滿足水稻生長的養(yǎng)分需求。同時(shí)腐殖酸能刺激水稻增長，促進(jìn)磷素吸收，提高氮碳比。有研究表明，水稻的吸氮高峰均集中在幼穗分化至抽穗期。本發(fā)明緩釋肥28天釋放的氮素可以被水稻有效吸收。在氮磷鉀養(yǎng)分含量相同的情況下，施用緩釋肥的稻田與施用一般復(fù)合肥的稻田相比，產(chǎn)量有明顯增加，增產(chǎn)范圍可達(dá)6. 8-13. 6%。(3)膜材成本低且環(huán)保。本發(fā)明以水稻秸稈廢棄物制備的低溫生物質(zhì)炭作為包膜材料。低溫水稻秸稈生物質(zhì)炭孔隙豐富，吸附能力強(qiáng)，能有效吸收肥料養(yǎng)分，減少有效養(yǎng)分的流失。水稻秸稈來源豐富，膜材制造成本低。同時(shí)水稻秸稈生物質(zhì)炭可以改良土壤理化性質(zhì)，已有研究表明疏松的秸稈炭顆粒可以降低土壤密度，提高土壤通透性，改善水稻田通氣情況，提供豐富土壤的氮、磷、鉀、鈣和鎂等元素含量，保證作物生長，提高產(chǎn)量。此外，低溫?zé)频乃窘斩捝镔|(zhì)炭，相比于普通炭來說，性質(zhì)更加穩(wěn)定，可以將二氧化碳以穩(wěn)定態(tài)碳的形式儲(chǔ)存在土壤中， 減少溫室氣體的排放，減緩溫室效應(yīng)。(4)降低農(nóng)業(yè)面源污染。該緩釋肥避免一般肥料由于不能被有效利用而淋濾流失，進(jìn)而引起富營養(yǎng)化等相應(yīng)環(huán)境問題的情況。對(duì)田面水和下滲水的測定表明，施加該炭基緩釋肥的氮素流失低于施加一般復(fù)合肥的稻田，表明該炭基緩釋肥能有效控制氮素流失，減少農(nóng)業(yè)面源污染。(5)生產(chǎn)工藝簡單。該緩釋肥制備采用常規(guī)設(shè)備粉碎機(jī)、攪拌機(jī)、滾筒造粒機(jī)等，工藝流程簡單，操作容易，易于產(chǎn)業(yè)化。


圖1分別施加水稻炭基緩釋肥和復(fù)合肥稻田田面水中氨氮和硝態(tài)氮含量變化； 圖2分別施加水稻炭基緩釋肥和復(fù)合肥稻田下滲水中氨氮和硝態(tài)氮含量變化；
圖3分別施加水稻炭基緩釋肥和復(fù)合肥稻田土壤中氨氮和硝態(tài)氮含量變化。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1
1)將水稻秸稈用炭化 爐在400°C下炭化成水稻秸稈生物質(zhì)炭；
2)將水稻秸稈生物質(zhì)炭破碎成炭粉，過48目篩子；
3)稱取氮磷鉀顆粒復(fù)合肥45份，水稻秸稈生物質(zhì)炭粉10份，膨潤土2份和腐殖酸3 份，氮磷鉀顆粒復(fù)合肥中氮元素，五氧化二磷和氧化鉀的質(zhì)量比為15 15 :15。將上述物料送入上方具有噴頭的攪拌機(jī)，攪拌物料的同時(shí)均勻噴灑濃度為0. 2wt% 的淀粉溶液作為粘結(jié)劑。4)將混合均勻的濕物料送入具有熱風(fēng)機(jī)的滾筒造粒機(jī)，設(shè)定轉(zhuǎn)速為250 r/min，溫度為90°C，造粒30分鐘后，過30目篩，得水稻炭基緩釋肥，淀粉溶液在制備過程中蒸發(fā)。試驗(yàn)選用水稻為雜交梗稻秀優(yōu)5號(hào)。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理，各處理供試材料添加水平如表1所示。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。 共計(jì)6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)大小為3 mX4 m，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。 為保證小區(qū)單元的獨(dú)立性，除小區(qū)間設(shè)置隔離帶外，四面隔離田埂以薄膜包被防止串水。表 權(quán)利要求
1.水稻炭基緩釋肥，其特征是以氮磷鉀顆粒復(fù)合肥作為肥芯，肥芯外包覆水稻秸稈生物質(zhì)炭、膨潤土和腐殖酸的顆粒，其組份按份數(shù)如下氮磷鉀復(fù)合肥40-45份，腐殖酸3-6 份，膨潤土 2-5份，水稻秸稈生物質(zhì)炭6-10份，氮磷鉀顆粒復(fù)合肥中氮元素，五氧化二磷和氧化鉀的質(zhì)量比為15 15 :15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水稻炭基緩釋肥，其特征是腐殖酸為煤炭腐殖酸。
3.制備權(quán)利要求1所述的水稻炭基緩釋肥的方法，其特征是步驟如下1)將水稻秸稈用炭化爐在300-70(TC下炭化成水稻秸稈生物質(zhì)炭；2)將水稻秸稈生物質(zhì)炭破碎成炭粉，過48目篩子；3)按組分份數(shù)稱取氮磷鉀顆粒復(fù)合肥，水稻秸稈生物質(zhì)炭粉，膨潤土和腐殖酸，將上述物料送入上方具有噴頭的攪拌機(jī)，攪拌物料的同時(shí)均勻噴灑濃度為0. 1-0. 6wt%的淀粉溶液作為粘結(jié)劑；4)將混合均勻的濕物料送入具有熱風(fēng)機(jī)的滾筒造粒機(jī)，設(shè)定轉(zhuǎn)速為250-300r/min，溫度為70-12(TC，造粒30-40分鐘后，過30目篩，得水稻炭基緩釋肥。
全文摘要
本發(fā)明的水稻炭基緩釋肥是以氮磷鉀顆粒復(fù)合肥作為肥芯，肥芯外包覆水稻秸稈生物質(zhì)炭、膨潤土和腐殖酸的顆粒，其組份按份數(shù)如下氮磷鉀復(fù)合肥40-45份，腐殖酸3-6份，膨潤土2-5份，水稻秸稈生物質(zhì)炭6-10份，氮磷鉀顆粒復(fù)合肥中氮元素，五氧化二磷和氧化鉀的質(zhì)量比為151515。其制備步驟如下將水稻秸稈炭化成水稻秸稈生物質(zhì)炭，破碎成炭粉；按份數(shù)稱取組分送入攪拌機(jī)，攪拌物料的同時(shí)噴灑粘結(jié)劑；將混合均勻的濕物料送入滾筒造粒機(jī)造粒，得水稻炭基緩釋肥。本發(fā)明的水稻炭基緩釋肥成本低、環(huán)保，生產(chǎn)工藝簡單，緩釋效果好，肥料利用效率高且水稻增產(chǎn)明顯，同時(shí)可以控制農(nóng)業(yè)面源污染。
文檔編號(hào)C05G3/04GK102219604SQ20111011040
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者馮琪波, 吳偉祥, 吳憶敏, 周旻旻 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)