專利名稱：生物碳土壤改良劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物碳土壤改良劑及其制備方法。
背景技術：
作物秸稈是一種重要有機肥源，多年的生產(chǎn)實踐表明秸稈還田對于維持和穩(wěn)定土 壤有機質(zhì)含量起到了重要作用。但秸稈直接還田，特別是在旱地土壤中秸稈礦化分解的速 度較快，礦化系數(shù)較高。而且秸稈長期還田其土壤中有機質(zhì)含量增加并不明顯，改良土壤及 增加土壤培肥效果有限。目前，中國專利申請?zhí)枮?00410002132. 4公布的土壤改良劑是以 粉煤灰、爐渣、燃燒灰、鋼渣等工業(yè)固體廢棄物經(jīng)造粒，得到的一種土壤改良劑。但粉煤粉及 爐渣等原料PH值偏高，同時還含有重金屬等有害物質(zhì)，長期施用會對土壤造成不利影響。 申請?zhí)枮?00410087676. 5公布的土壤改良劑由風化煤、蓖麻殼和磷礦粉混合發(fā)酵而成。申 請?zhí)枮?00410010642. 6公布的土壤改良劑是由0. 4 0. 6%的木炭面與99. 4 99. 6%的 花生皮混合，然后經(jīng)過發(fā)酵、粉碎、干燥、過篩、壓縮制成。申請?zhí)枮?00610122681. 4公布的 利用枯枝落葉、中藥渣和椰糠等植物類有機廢棄物與天然礦物材料、有機調(diào)理劑和微生物 菌種混合發(fā)酵加工而制成的多功能土壤改良劑。上述土壤改良劑以各種有機物料，如粉煤 灰、風化煤、花生皮、蓖麻殼等為原料，經(jīng)發(fā)酵等工藝處理后，配以其他輔料制成。施用后對 于增加土壤有機質(zhì)含量具有一定的作用，但是效果都不十分理想；尤其是對于旱地農(nóng)田土 壤，有機質(zhì)的提高作用很有限。有研究表明生物碳可以改善土壤的物理，化學，生物學性 質(zhì)，從而提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，是一種良好的土壤改良劑。同時生物碳比校穩(wěn)定，半衰 期在1000年以上，將會以固定碳庫的形式保留在土壤中。目前國際上一致認可生物碳是一 種無污染綠色土壤改良劑。有效地減少了 CO2的釋放量，減少溫室效應。因此其在全球碳 市場上具有很大的前景。例如老撾、美國、亞馬遜河流域等地將生物碳直接施用于農(nóng)田后， 土壤有機質(zhì)含量顯著增加，作物產(chǎn)量明顯提高。但由于未經(jīng)加工處理，運輸及施用均較為困 難；同時生物碳質(zhì)量較輕，施用后受風蝕損失嚴重。雖然生物碳能給人類帶來很大利益，但 是關于生物碳及其應用研究方面還有一些問題需要解決。例如，由于生物碳密度少，較輕， 為了達到較好的效果，通常被制成粉末狀，與此同時增加了運輸及施用的成本。為了確保生 物碳既能降低溫室氣體，又能簡單方便的在農(nóng)田使用。因此急需開發(fā)生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)方法 簡單而且便于運輸及施用的生物土壤改良劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)方法簡單而且便于運輸及施用的生物 土壤改良劑。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的主要由以下重量組分組成生物碳40 60份；浮石10 25份；膨潤土 20 45份，所述的生物碳為秸稈、木 屑、枯枝或落葉的碳化物中的至少一種。上述組份中還可加入沸石10 25份，最好再加入粘土 10 25份。
本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下將作物秸稈、木屑、枯枝或落葉中的至少一種在300 1000°C溫度下進行厭氧碳化，時間1 4小時，再進行粉碎，過0. 1 2mm的篩，得到生物碳主料；取浮石10 25份和 沸石10 25份中的至少一種粉碎后過0. 1 Imm的篩，取膨潤土 20 45份粉碎過0. 1 0. 5mm的篩，混合后作為輔料；將上述過篩后的主輔料混合后加入水15 35份攪拌均勻， 用造粒機將其制成為直徑為2 8mm的顆粒狀，然后分量包裝。上述主輔料混合時最好加入粘土 10 25份，所述粘土先粉碎過0. 01 0. Imm的
篩，再進行共混。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明是將作物秸稈在厭氧條件下高溫炭化后形成生物碳，使 其物理化學結(jié)構發(fā)生改變，具有了極強的吸附性能，穩(wěn)定性大大提高，可顯著增加土壤有機 質(zhì)含量，提高土壤肥力。本發(fā)明選用的主要原料為作物秸稈、木屑、枯枝落葉等生物有機殘 體，碳化溫度能調(diào)控其表面與結(jié)構特征，進而決定其吸附性能和作用機制。生物碳土壤改良 劑中含有較多的有機碳，并且輔料中的浮石質(zhì)輕、孔隙率高、吸水率大，沸石是具有較強的 吸附性能和陽離子交換性能，可增加鹽基交換容量，促進土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，所制得的土壤 改劑也具有多孔結(jié)構，施用后可以顯著增加土壤的透氣性。生物碳改良劑對土壤中農(nóng)藥、 重金屬等具有強的吸附能力和較大的吸附容量，能增強土壤吸附性能，減輕農(nóng)藥、重金屬等 污染物的毒性，大大的提高肥料利用率。在保護環(huán)境方面，由于生物碳土壤改良劑比校穩(wěn) 定，能將碳長期封存在土壤內(nèi)，有效的減少了溫室氣體二氧化碳的釋放量，減輕全球的溫室 效應。所以單獨施用它，可以改良土壤理化性狀，促進土壤團粒結(jié)構的形成，提高土壤的陽 離子的代換量，長期施用生物碳改良劑可以顯著增加土壤有機質(zhì)含量；與各種無機、有機肥 料混合及復合后施用，還可提高肥料利用效率。生物碳土壤改良劑有較強的吸附能力，能有 效吸附有害物質(zhì)，凈化土壤，減輕農(nóng)藥、重金屬等污染物毒性，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。因 此，本發(fā)明具有改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤有機質(zhì)含量和肥料利用率，減少二氧化碳釋放 量的作用。
具體實施例方式實施例1:以棉花秸稈為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過400°C的溫度碳化4小時，粉碎后過0. Imm 的篩，得到生物碳，取生物碳40份；沸石10份，粉碎過0. Imm篩；膨潤土 15份，粉碎過0. Imm 的篩；粘土 15份，粉碎過0. Olmm的篩；混合后，取水15份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直 徑2mm，長度4mm的棒狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例2:以木屑為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過500°C的溫度碳化3小時，粉碎后過0. 2mm的 篩，得到生物碳，取生物碳50份；浮石10份，粉碎過0. Imm篩；膨潤土 20份，粉碎過0. 2mm 的篩；粘土 10份，粉碎過0. 05mm的篩；混合后，取水20份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直 徑3mm，長度5mm的棒狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例3:以枯枝為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過700°C的溫度碳化1小時，粉碎后過Imm的篩， 得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎過0. 5mm篩；膨潤土 25份，粉碎過0. 5mm的篩；混合后，取水25份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑3mm，長度5mm的棒狀顆粒，即制 得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例4: 以棉花秸稈為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過600°C的溫度碳化2小時，粉碎后過Imm的 篩，得到生物碳，取生物碳50份；沸石10份，粉碎過0. Imm篩；浮石15份，粉碎過0. 5mm的 篩，膨潤土 35份，粉碎過0. 5mm的篩；粘土 20份，粉碎過0. 05mm的篩；混合后，取水35份； 加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑5mm，長度5mm的棒狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最 后再進行分量包裝。實施例5:以落葉為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過300°C的溫度碳化3小時，粉碎后過0. 3mm的 篩，得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎過0. 5mm篩；膨潤土 25份，粉碎過0. 5mm 的篩；混合后，取水10份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑5mm，長度7mm的棒狀顆粒，即 制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例6:以木屑為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過800°C的溫度碳化3小時，粉碎后過1. 5mm的 篩，得到生物碳，取生物碳60份；浮石10份，粉碎過0. 8mm篩；膨潤土 30份，粉碎過0. 5mm 的篩；粘土 15份，粉碎過0. Imm的篩；混合后，取水35份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直 徑5mm，長度8mm的棒狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例7 以枯枝為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過1000°C的溫度碳化1小時，粉碎后過Imm的篩， 得到生物碳，取生物碳60份；浮石15份，粉碎過0. 8mm篩；膨潤土 45份，粉碎過0. 4mm的 篩；混合后，取水30份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑4mm，長度7mm的棒狀顆粒，即制 得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例8 以落葉為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過350°C的溫度碳化1. 5小時，粉碎后過0. 3mm的 篩，得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎過0. 5mm篩；膨潤土 25份，粉碎過0. 5mm 的篩；混合后，取水10份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑5mm，長度7mm的棒狀顆粒，即 制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例9 以棉花秸稈為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過500°C的溫度碳化2小時，粉碎后過2mm的 篩，得到生物碳，取生物碳50份；沸石20份，粉碎過Imm篩；膨潤土 35份，粉碎過0. 3mm的 篩；粘土 10份，粉碎過0. Imm的篩；混合后，取水25份；加入攪拌，用造粒機制成粒徑5mm的 圓形或橢圓形顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例10 以落葉為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過400°C的溫度碳化1小時，粉碎后過1. 5mm的 篩，得到生物碳，取生物碳55份；沸石15份，粉碎過0. 8mm篩；膨潤土 25份，粉碎過0. 2mm的 篩；粘土 25份，粉碎過0. 05mm的篩；混合后，取水30份；加入攪拌，用造粒機制成粒徑4mm 的圓形或橢圓形顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例11
以枯枝為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過900°C的溫度碳化1小時，粉碎后過2mm的篩， 得到生物碳，取生物碳45份；沸石15份，粉碎過0. 5mm篩；膨潤土 45份，粉碎過0. 5mm的 篩；粘土 25份，粉碎過0. 05mm的篩；混合后，取水35份；加入攪拌，用造粒機制成粒徑3mm 的圓形或橢圓形顆粒，最后再進行分量包裝。實施例12 以木屑為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過500°C的溫度碳化4小時，粉碎后過1mm的篩， 得到生物碳，取生物碳60份；沸石15份，粉碎過0. 5mm篩；膨潤土 25份，粉碎過0. 3mm的 篩；粘土 15份，粉碎過0. 08mm的篩；混合后，取水30份；加入攪拌，用造粒機制成粒徑6mm 的圓形或橢圓形顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例13 以落葉為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過300°C的溫度碳化2小時，粉碎后過0. 5mm的 篩，得到生物碳，取生物碳45份；沸石25份，粉碎過0. 6mm篩；膨潤土 35份，粉碎過0. 4mm 的篩；混合后，取水25份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑6mm，長度5mm的棒狀顆粒，即 制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例14 以花秸稈為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過500°C的溫度碳化3小時，粉碎后 過0. 5mm的篩，得到生物碳，取生物碳50份；浮石20份，粉碎過0. 6mm篩；膨潤土 30份，粉 碎過0. 1mm的篩；混合后，取水30份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑4mm，長度6mm的棒 狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例15 以枯枝為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過600°C的溫度碳化3小時，粉碎后過0. 3mm的 篩，得到生物碳，取生物碳40份；沸石10份；浮石15份，粉碎過0. 2mm篩；膨潤土 25份，粉 碎過0. 2mm的篩；混合后，取水20份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑6mm，長度6mm的棒 狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。實施例16 以落葉為原料，在厭氧條件下，經(jīng)過300°C的溫度碳化4小時，粉碎后過0. 1mm的 篩，得到生物碳，取生物碳50份；沸石20份；浮石20份，粉碎過0. 1mm篩；膨潤土 20份， 粘土 10份，分別粉碎過0. 1mm的篩；混合后，取水15份；加入攪拌，用擠壓造粒機制成直徑 6mm，長度4mm的棒狀顆粒，即制得生物碳土壤改良劑，最后再進行分量包裝。
權利要求
一種生物碳土壤改良劑，其特征在于主要由以下重量組分組成生物碳40～60份；浮石10～25份；膨潤土20～45份，所述的生物碳為秸稈、木屑、枯枝或落葉的碳化物中的至少一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的生物碳土壤改良劑，其特征在于加有沸石10 25份。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的生物碳土壤改良劑，其特征在于加有粘土10 25份。
4.一種生物碳土壤改良劑的生產(chǎn)方法，其特征在于過程如下將作物秸稈、木屑、枯枝或落葉中的至少一種在300 1000°C溫度下進行厭氧碳化，時 間1 4小時，再進行粉碎，過0. 1 2mm的篩，得到生物碳主料；取浮石10 25份和沸石10 25份中的至少一種粉碎后過0. 1 Imm的篩，取膨潤 土 20 45份粉碎過0. 1 0. 5mm的篩，混合后作為輔料；將上述主輔料混合后加入水15 35份攪拌，制成為直徑為2 8mm的顆粒狀，然后分 量包裝。
5.根據(jù)權利要求4所述的生物碳土壤改良劑的生產(chǎn)方法，其特征在于在主輔料混合時 加入粘土 10 25份，所述粘土粉碎過0. 01 0. Imm的篩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物碳土壤改良劑及其制備方法，主要由以下重量組分組成生物碳40～60份，浮石10～25份，膨潤土20～45份，所述的生物碳為將作物秸稈、木屑、枯枝或落葉中的至少一種在300～1000℃溫度下進行厭氧碳化得到，將上述原料料混合后加入水15～35份攪拌擠壓造粒，然后分量包裝。本發(fā)明具有改良土壤理化性質(zhì)，提高土壤有機質(zhì)含量和肥料利用率，減少二氧化碳釋放量的作用。
文檔編號C09K101/00GK101818067SQ201010148039
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月16日 優(yōu)先權日2010年4月16日
發(fā)明者侯振安, 侯森, 冶軍, 林秀, 王海龍, 馬莉 申請人:石河子大學