一种生物炭缓释氮肥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农用肥料领域，具体涉及一种生物炭缓释氮肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 化肥是农业可持续发展的物质保证，是粮食增产的物质基础。20世纪80年代， 化肥的施用对我国粮食的增产的贡献率约为46. 3%，肥料的施用极大地促进了我国粮食 的生产，但到20世纪90年代，在化肥投入直线增长的同时，粮食产量却徘徊不前，据统计， 1996~2009年间，我国化肥使用量增长了 41. 2%，而粮食总产量却只增长了 5. 1%，不断 增加的化肥投入并没有持续增加粮食的产量。出现这一现象的一个重要原因是化肥利用率 降低导致增产效应下降。现代农业以低投入、高产出、高效率和可持续发展为特征。而与此 密切相关的化肥工业更是现代农业生产和发展的重要物质基础。研究表明，我国当季氮肥 利用率仅为30%~35%，氮肥约为10%~25%，钾肥为35%~50% .我国化肥当季利用 率平均为30%，不仅远远低于欧美发达国家水平60%~70%的水平，且近年来还有下降的 趋势，以氮肥为例，20世纪90年代利用率平均约为35%，现今已降至27%左右。化肥有效 成分的流失，一是造成的损失惊人，每年折合人民币高达1000多亿元，相当于全年1000多 家化肥的产量白白倒进地里；二是严重污染环境，主要包括水体面源污染、土壤污染、大气 污染以及农产品品质下降。农田当季未回收的氮素50%~60%进入水体、大气，据估计， 流入河、湖中的氮素约有60%来自化肥，直接导致水体富营养化，引起藻类疯长、水质恶化、 水生生物的死亡；残留在农田中，致使土壤板结变硬，有害物质严重超标；渗入地下，造成 地下水大面积硝态氮超标。2010年农业源总氮排放2704. 6kt，占排放总量的57. 2% ;农业 源总磷排放284. 7kt，占排放总磷的67. 3% (第一次全国污染源普查公报，2010年）。我 国肥料工业特别是改革开放30年以来，发展十分迅速，据"十二五"钾肥规划，通过5年努 力，到2015年国内加境外生产的自给率达到80 %以上。我国已经成为化肥大国，但不是化 肥强国。虽然在传统化肥品种方面与世界无大差距，但化肥利用率低，特别是氮肥，比国际 水平低30%，每年造成上百亿元的经济损失和环境的严重污染。现在的化肥市场主要以全 溶、速溶、速散的化肥品种为主，加剧了肥料的浪费和流失。常用的速效肥料肥效期短，在生 产上必须通过多次追肥，才能满足作物整个发育期对养分的需求，这不仅费工，增加施肥成 本，而且追肥时，表施肥料损失量大，明显降低肥效，难以发挥肥料的增产效应。
[0003] 在我国的农业生产中，为追求产量而大量甚至过量施肥是一个普遍的问题，这造 成了一系列的环境问题，如何科学的、合理的施用肥料已经成为日前农业科学领域的重点 研究问题。
[0004] 近年来，我国粮食生产连年增收。然而，粮食大丰收的背后是每年产生7亿吨秸 杆，其中只有不到1/3的秸杆实现了还田，其余的基本被烧掉或废弃。如果将这些秸杆等农 业废弃物还田，无疑是遏制土壤退化、改善耕地质量的有效措施。
[0005] 生物炭（Biochar)，通常是指以自然界广泛存在的生物质资源为基础，利用特定 的炭化技术，由生物质在缺氧条件下不完全燃烧所产生的富碳产物。常见的生物炭有秸杆 炭、木炭、花生壳炭等。生物炭可溶性极低，具有高度羧酸酯化和芳香化结构，生物质在炭 化后具有较大的孔隙度和比表面积，吸附能力强，成为可应用于农业、工业等领域的一种 理想材料。近年来，生物炭受到农业、环境、能源等领域专家们的广泛关注，被誉为"黑色 黄金"。国内外相关研究结果表明，生物炭施入农田土壤后可改变土壤理化性质，对提高 肥料利用效率，增加作物产量，促进农业可持续发展等都具有重要作用。来自巴西亚马逊 河地区的田间试验表明，在土壤中施入生物炭（以lit hm-2标准），2年4个生长季后水 稻和高粱产量累积增加了约75%。而在热带与亚热带地区施用生物炭发现，除了可使大 豆、玉米等作物增产外，植株中的镁、钙含量也明显增加。生物炭对不同作物有一定促长、 增产作用，已成为国内外研究学者的普遍共识。
[0006] 生物炭有利于提高根系深度下扎，促进根系纵向生长。生物炭可在生长后期保持 一定根系体积，从而延缓根系衰老，有利于满足后期地上部对养分的需求。
[0007] 本发明研究如何将生物炭和各种化学肥料有机的结合，形成一种使用方便，肥效 高、肥料利用率高，又环保新型肥料。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种生物炭缓释氮肥。本肥料是一种环保、肥效好、肥效利用率高的 高效缓释氮肥。
[0009] 为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：
[0010] -种生物炭缓释氮肥，其特征在于，包括核心层和包覆在核心层表面的包膜层， 所述核心层由下列重量份的组分原料混合而成：氮肥40-60、生物炭粉40-60、肥料添加剂 1-2,所述核心层的重量为缓释肥总重量的60% -70% ;所述包膜层为生物炭粉和改性凹凸 棒土等质量混合而成的混合物，所述包膜层的重量为缓释肥总重量的30%~40% ;
[0011] 所述的改性凹凸棒土的制备方法：将凹凸棒土在200-300 °C煅烧2-3小时，取出后 放入凹凸棒土重量40-50%的稀硫酸中浸泡30-40分钟，向其中加入凹凸棒土重量8-10% 的糯米粉、3-5 %的魔芋胶，10-15 %的聚乙烯醇、0. 2-0. 5 %的硫磺粉和0. 2-0. 5 %的石灰 粉，充分搅拌研磨成浆糊状，即可。
[0012] 所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0. 02-0. 04、咪 唑0. 01-0. 03、烟碱0. 1-0. 2、聚六亚甲基双胍1-2、壳聚糖15-25,高速搅拌混合而成。
[0013] 所述的生物炭缓释氮肥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014] (1)按配方比例称取各组分原料；
[0015] (2)先将核心层的组分原料研磨混合均匀，并洒水为粘结剂进行造粒，待大部分肥 料成型后投入包覆层的原料，继续洒水，使包覆层的原料均匀包裹在肥料颗粒外面，形成缓 释肥料粒，干燥至水份小于5%，按要求包装即可。
[0016] 所述的生物炭缓释氮肥，其特征在于：所述的氮肥选自尿素、硫酸铵、氯化铵、碳酸 氢铵、氨水和液体氨、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铵钙中一种或多种混合。
[0017] 有益效果：
[0018] 本发明在核心层和包覆层中都添加生物炭，生物炭富含微孔，不但可以补充土壤 的有机物含量，还可以有效地保存水分和肥料，控制肥料缓慢释放，单