专利名称：生物碳土壤改良剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物碳土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
作物秸秆是一种重要有机肥源，多年的生产实践表明秸秆还田对于维持和稳定土 壤有机质含量起到了重要作用。但秸秆直接还田，特别是在旱地土壤中秸秆矿化分解的速 度较快，矿化系数较高。而且秸秆长期还田其土壤中有机质含量增加并不明显，改良土壤及 增加土壤培肥效果有限。目前，中国专利申请号为200410002132. 4公布的土壤改良剂是以 粉煤灰、炉渣、燃烧灰、钢渣等工业固体废弃物经造粒，得到的一种土壤改良剂。但粉煤粉及 炉渣等原料PH值偏高，同时还含有重金属等有害物质，长期施用会对土壤造成不利影响。 申请号为200410087676. 5公布的土壤改良剂由风化煤、蓖麻壳和磷矿粉混合发酵而成。申 请号为200410010642. 6公布的土壤改良剂是由0. 4 0. 6%的木炭面与99. 4 99. 6%的 花生皮混合，然后经过发酵、粉碎、干燥、过筛、压缩制成。申请号为200610122681. 4公布的 利用枯枝落叶、中药渣和椰糠等植物类有机废弃物与天然矿物材料、有机调理剂和微生物 菌种混合发酵加工而制成的多功能土壤改良剂。上述土壤改良剂以各种有机物料，如粉煤 灰、风化煤、花生皮、蓖麻壳等为原料，经发酵等工艺处理后，配以其他辅料制成。施用后对 于增加土壤有机质含量具有一定的作用，但是效果都不十分理想；尤其是对于旱地农田土 壤，有机质的提高作用很有限。有研究表明生物碳可以改善土壤的物理，化学，生物学性 质，从而提高土壤肥力和作物产量，是一种良好的土壤改良剂。同时生物碳比校稳定，半衰 期在1000年以上，将会以固定碳库的形式保留在土壤中。目前国际上一致认可生物碳是一 种无污染绿色土壤改良剂。有效地减少了 CO2的释放量，减少温室效应。因此其在全球碳 市场上具有很大的前景。例如老挝、美国、亚马逊河流域等地将生物碳直接施用于农田后， 土壤有机质含量显著增加，作物产量明显提高。但由于未经加工处理，运输及施用均较为困 难；同时生物碳质量较轻，施用后受风蚀损失严重。虽然生物碳能给人类带来很大利益，但 是关于生物碳及其应用研究方面还有一些问题需要解决。例如，由于生物碳密度少，较轻， 为了达到较好的效果，通常被制成粉末状，与此同时增加了运输及施用的成本。为了确保生 物碳既能降低温室气体，又能简单方便的在农田使用。因此急需开发生产成本低、生产方法 简单而且便于运输及施用的生物土壤改良剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低、生产方法简单而且便于运输及施用的生物 土壤改良剂。本发明的目的是通过以下技术方案实现的主要由以下重量组分组成生物碳40 60份；浮石10 25份；膨润土 20 45份，所述的生物碳为秸秆、木 屑、枯枝或落叶的碳化物中的至少一种。上述组份中还可加入沸石10 25份，最好再加入粘土 10 25份。
本发明的生产方法如下将作物秸秆、木屑、枯枝或落叶中的至少一种在300 1000°C温度下进行厌氧碳化，时间1 4小时，再进行粉碎，过0. 1 2mm的筛，得到生物碳主料；取浮石10 25份和 沸石10 25份中的至少一种粉碎后过0. 1 Imm的筛，取膨润土 20 45份粉碎过0. 1 0. 5mm的筛，混合后作为辅料；将上述过筛后的主辅料混合后加入水15 35份搅拌均勻， 用造粒机将其制成为直径为2 8mm的颗粒状，然后分量包装。上述主辅料混合时最好加入粘土 10 25份，所述粘土先粉碎过0. 01 0. Imm的
筛，再进行共混。与现有技术相比，本发明是将作物秸秆在厌氧条件下高温炭化后形成生物碳，使 其物理化学结构发生改变，具有了极强的吸附性能，稳定性大大提高，可显著增加土壤有机 质含量，提高土壤肥力。本发明选用的主要原料为作物秸秆、木屑、枯枝落叶等生物有机残 体，碳化温度能调控其表面与结构特征，进而决定其吸附性能和作用机制。生物碳土壤改良 剂中含有较多的有机碳，并且辅料中的浮石质轻、孔隙率高、吸水率大，沸石是具有较强的 吸附性能和阳离子交换性能，可增加盐基交换容量，促进土壤中养分的转化，所制得的土壤 改剂也具有多孔结构，施用后可以显著增加土壤的透气性。生物碳改良剂对土壤中农药、 重金属等具有强的吸附能力和较大的吸附容量，能增强土壤吸附性能，减轻农药、重金属等 污染物的毒性，大大的提高肥料利用率。在保护环境方面，由于生物碳土壤改良剂比校稳 定，能将碳长期封存在土壤内，有效的减少了温室气体二氧化碳的释放量，减轻全球的温室 效应。所以单独施用它，可以改良土壤理化性状，促进土壤团粒结构的形成，提高土壤的阳 离子的代换量，长期施用生物碳改良剂可以显著增加土壤有机质含量；与各种无机、有机肥 料混合及复合后施用，还可提高肥料利用效率。生物碳土壤改良剂有较强的吸附能力，能有 效吸附有害物质，净化土壤，减轻农药、重金属等污染物毒性，提高农作物的产量和品质。因 此，本发明具有改良土壤理化性质，提高土壤有机质含量和肥料利用率，减少二氧化碳释放 量的作用。
具体实施例方式实施例1:以棉花秸秆为原料，在厌氧条件下，经过400°C的温度碳化4小时，粉碎后过0. Imm 的筛，得到生物碳，取生物碳40份；沸石10份，粉碎过0. Imm筛；膨润土 15份，粉碎过0. Imm 的筛；粘土 15份，粉碎过0. Olmm的筛；混合后，取水15份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直 径2mm，长度4mm的棒状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例2:以木屑为原料，在厌氧条件下，经过500°C的温度碳化3小时，粉碎后过0. 2mm的 筛，得到生物碳，取生物碳50份；浮石10份，粉碎过0. Imm筛；膨润土 20份，粉碎过0. 2mm 的筛；粘土 10份，粉碎过0. 05mm的筛；混合后，取水20份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直 径3mm，长度5mm的棒状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例3:以枯枝为原料，在厌氧条件下，经过700°C的温度碳化1小时，粉碎后过Imm的筛， 得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎过0. 5mm筛；膨润土 25份，粉碎过0. 5mm的筛；混合后，取水25份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径3mm，长度5mm的棒状颗粒，即制 得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例4: 以棉花秸秆为原料，在厌氧条件下，经过600°C的温度碳化2小时，粉碎后过Imm的 筛，得到生物碳，取生物碳50份；沸石10份，粉碎过0. Imm筛；浮石15份，粉碎过0. 5mm的 筛，膨润土 35份，粉碎过0. 5mm的筛；粘土 20份，粉碎过0. 05mm的筛；混合后，取水35份； 加入搅拌，用挤压造粒机制成直径5mm，长度5mm的棒状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最 后再进行分量包装。实施例5:以落叶为原料，在厌氧条件下，经过300°C的温度碳化3小时，粉碎后过0. 3mm的 筛，得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎过0. 5mm筛；膨润土 25份，粉碎过0. 5mm 的筛；混合后，取水10份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径5mm，长度7mm的棒状颗粒，即 制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例6:以木屑为原料，在厌氧条件下，经过800°C的温度碳化3小时，粉碎后过1. 5mm的 筛，得到生物碳，取生物碳60份；浮石10份，粉碎过0. 8mm筛；膨润土 30份，粉碎过0. 5mm 的筛；粘土 15份，粉碎过0. Imm的筛；混合后，取水35份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直 径5mm，长度8mm的棒状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例7 以枯枝为原料，在厌氧条件下，经过1000°C的温度碳化1小时，粉碎后过Imm的筛， 得到生物碳，取生物碳60份；浮石15份，粉碎过0. 8mm筛；膨润土 45份，粉碎过0. 4mm的 筛；混合后，取水30份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径4mm，长度7mm的棒状颗粒，即制 得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例8 以落叶为原料，在厌氧条件下，经过350°C的温度碳化1. 5小时，粉碎后过0. 3mm的 筛，得到生物碳，取生物碳45份；浮石20份，粉碎过0. 5mm筛；膨润土 25份，粉碎过0. 5mm 的筛；混合后，取水10份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径5mm，长度7mm的棒状颗粒，即 制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例9 以棉花秸秆为原料，在厌氧条件下，经过500°C的温度碳化2小时，粉碎后过2mm的 筛，得到生物碳，取生物碳50份；沸石20份，粉碎过Imm筛；膨润土 35份，粉碎过0. 3mm的 筛；粘土 10份，粉碎过0. Imm的筛；混合后，取水25份；加入搅拌，用造粒机制成粒径5mm的 圆形或椭圆形颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例10 以落叶为原料，在厌氧条件下，经过400°C的温度碳化1小时，粉碎后过1. 5mm的 筛，得到生物碳，取生物碳55份；沸石15份，粉碎过0. 8mm筛；膨润土 25份，粉碎过0. 2mm的 筛；粘土 25份，粉碎过0. 05mm的筛；混合后，取水30份；加入搅拌，用造粒机制成粒径4mm 的圆形或椭圆形颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例11
以枯枝为原料，在厌氧条件下，经过900°C的温度碳化1小时，粉碎后过2mm的筛， 得到生物碳，取生物碳45份；沸石15份，粉碎过0. 5mm筛；膨润土 45份，粉碎过0. 5mm的 筛；粘土 25份，粉碎过0. 05mm的筛；混合后，取水35份；加入搅拌，用造粒机制成粒径3mm 的圆形或椭圆形颗粒，最后再进行分量包装。实施例12 以木屑为原料，在厌氧条件下，经过500°C的温度碳化4小时，粉碎后过1mm的筛， 得到生物碳，取生物碳60份；沸石15份，粉碎过0. 5mm筛；膨润土 25份，粉碎过0. 3mm的 筛；粘土 15份，粉碎过0. 08mm的筛；混合后，取水30份；加入搅拌，用造粒机制成粒径6mm 的圆形或椭圆形颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例13 以落叶为原料，在厌氧条件下，经过300°C的温度碳化2小时，粉碎后过0. 5mm的 筛，得到生物碳，取生物碳45份；沸石25份，粉碎过0. 6mm筛；膨润土 35份，粉碎过0. 4mm 的筛；混合后，取水25份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径6mm，长度5mm的棒状颗粒，即 制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例14 以花秸秆为原料，在厌氧条件下，经过500°C的温度碳化3小时，粉碎后 过0. 5mm的筛，得到生物碳，取生物碳50份；浮石20份，粉碎过0. 6mm筛；膨润土 30份，粉 碎过0. 1mm的筛；混合后，取水30份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径4mm，长度6mm的棒 状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例15 以枯枝为原料，在厌氧条件下，经过600°C的温度碳化3小时，粉碎后过0. 3mm的 筛，得到生物碳，取生物碳40份；沸石10份；浮石15份，粉碎过0. 2mm筛；膨润土 25份，粉 碎过0. 2mm的筛；混合后，取水20份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径6mm，长度6mm的棒 状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。实施例16 以落叶为原料，在厌氧条件下，经过300°C的温度碳化4小时，粉碎后过0. 1mm的 筛，得到生物碳，取生物碳50份；沸石20份；浮石20份，粉碎过0. 1mm筛；膨润土 20份， 粘土 10份，分别粉碎过0. 1mm的筛；混合后，取水15份；加入搅拌，用挤压造粒机制成直径 6mm，长度4mm的棒状颗粒，即制得生物碳土壤改良剂，最后再进行分量包装。
权利要求
一种生物碳土壤改良剂，其特征在于主要由以下重量组分组成生物碳40～60份；浮石10～25份；膨润土20～45份，所述的生物碳为秸秆、木屑、枯枝或落叶的碳化物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的生物碳土壤改良剂，其特征在于加有沸石10 25份。
3.根据权利要求1或2所述的生物碳土壤改良剂，其特征在于加有粘土10 25份。
4.一种生物碳土壤改良剂的生产方法，其特征在于过程如下将作物秸秆、木屑、枯枝或落叶中的至少一种在300 1000°C温度下进行厌氧碳化，时 间1 4小时，再进行粉碎，过0. 1 2mm的筛，得到生物碳主料；取浮石10 25份和沸石10 25份中的至少一种粉碎后过0. 1 Imm的筛，取膨润 土 20 45份粉碎过0. 1 0. 5mm的筛，混合后作为辅料；将上述主辅料混合后加入水15 35份搅拌，制成为直径为2 8mm的颗粒状，然后分 量包装。
5.根据权利要求4所述的生物碳土壤改良剂的生产方法，其特征在于在主辅料混合时 加入粘土 10 25份，所述粘土粉碎过0. 01 0. Imm的筛。
全文摘要
本发明公开了一种生物碳土壤改良剂及其制备方法，主要由以下重量组分组成生物碳40～60份，浮石10～25份，膨润土20～45份，所述的生物碳为将作物秸秆、木屑、枯枝或落叶中的至少一种在300～1000℃温度下进行厌氧碳化得到，将上述原料料混合后加入水15～35份搅拌挤压造粒，然后分量包装。本发明具有改良土壤理化性质，提高土壤有机质含量和肥料利用率，减少二氧化碳释放量的作用。
文档编号C09K101/00GK101818067SQ201010148039
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月16日 优先权日2010年4月16日
发明者侯振安, 侯森, 冶军, 林秀, 王海龙, 马莉 申请人:石河子大学