[发明专利]一种用于土壤改良的缓释肥料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种用于土壤改良的缓释肥料及其制备方法与应用。该方法操作简单，成本较低，原料易得，效果显著，无二次污染，无毒无害，更加环保；磷矿粉通过高温和酸液进行活化，增加可溶磷含量，满足植物生长，同时加入农作物废弃物并负载铁盐，高温下生成疏松多孔的生物炭改良土壤，同时生成的氧化铁可吸附固定重金属，集土壤改良和缓释肥料于一体；活化磷矿粉提升了磷矿粉的利用率，缓解了磷矿资源短缺的现状，利用农作物废弃物实现了废物的二次利用。本发明制备的用于土壤改良的缓释肥料磷素的缓释效果好，既满足植物生物活性，有可避免磷素的流失；具有土壤重金属的吸附固定、改善土壤板结、增加土壤容重等优点，增加粮食产量，保证粮食安全。

技术领域

本发明属于农业环境科学领域，涉及一种用于土壤改良的缓释肥料及其制备方法与应用，特别涉及一种利用磷矿粉和农作物废弃物负载铁盐并在酸液的活化作用下得到的用于土壤改良的缓释肥料及其制备方法与应用。

背景技术

随着经济与社会的不断发展，土壤退化问题日益突出，主要表现为土壤板结、侵蚀、盐碱化、酸化、元素失衡、重金属污染、有机质流失和动植物区系的退化等，严重限制了土地生产力的发展。目前全世界拥有耕地大约7亿hm²，但每年平均大约有500万hm²的土地因退化而不能生产粮食。我国土地资源更不容乐观，各地每年受污染耕地面积接近700万hm²。由于诸多原因导致土壤肥力下降，中低产田面积也在不断扩大，大约占耕地面积的2/3。由于人们不合理的耕作、轮作及过度施用化肥、农药、杀虫剂等，导致黄淮海平原沙地大约200万hm²的土壤退化非常严重。土壤重金属污染，产生严重的食品安全问题，人类健康受到威胁。如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性、减少土传病害传播，成为人们关注的焦点。

为了改善土壤现状，目前应用最多的是土壤改良剂，土壤改良产品种类繁多，如松土剂、固沙剂、增肥剂、消毒剂、降酸碱剂、土壤改良剂、土壤调节剂、土壤调理剂、保水剂、土壤改良调节剂等。

生物炭和木炭的生产过程几乎相同，即生物质材料在无氧或缺氧条件下经高温热解，除去挥发性的油和气，剩下的物质就是生物炭。用于生产生物炭的基质材料非常广泛，木材、农作物废弃物，甚至部分城市垃圾都可以作为生物炭的基质。向土壤中施入生物炭可以减小土壤的抗张力强度和土壤密度，从而改善土壤质量。抗张力强度减小会使种子易发芽，同时利于根系的伸长生长，促进土壤生物在土壤中的移动；土壤密度的降低，可使土壤具有更大的孔隙度，保持更多的水分、空气和养分，进而影响土壤的水含量、根分布和土壤动物群。生物炭本身具有微孔结构和较强的吸附作用，使其能够吸附更多的矿物质元素。生物炭还能激活部分稳定态元素，使其成为活化态，因而生物炭能增加土壤的阳离子交换量(CEC)。生物炭施入土壤后，生物炭初期的表面官能团氧化，但随着在土壤中存在时间的延长，表面钝化后的生物炭与土壤相互作用产生一种保护基质，增加土壤有机质的氧化稳定性，提高土壤有机碳的积累。由于生物炭表面结构的多样性，无论疏水性物质、亲水性的物质，还是酸性物质、碱性物质，都能被生物炭所吸附。生物炭因其多孔结构，成为藻类、细菌、真菌、土壤动物的栖息场所，增加了土壤生物多样性。我国的农作物废弃物包括稻草、谷壳、秸秆等的产量巨大，处理的方式主要是焚烧，产生的气体会产生严重的大气污染，且没有产生经济效益，是一种资源的严重浪费。把它做成生物炭，以肥料的形式还田，即避免了环境污染也产生了一定的经济效益。

从已有的研究和应用来看，土壤重金属污染主要有3种治理策略(净化、钝化和避害策略)和4类治理技术(物理、化学、生物和生态技术)。纳米氧化铁被证实具有很好的吸附性能，它能够吸附固定重金属元素，且其制备方法简单。把它应用于土壤中，可以吸附固定土壤中的Cr、Cd、Pb、Cu等重金属，使其免于流向粮食作物，保证粮食安全，降低人类健康风险。同时，铁元素在地球上含量丰富，铁是植物生长必需的营养元素之一，它参与植物叶绿素的合成、呼吸作用和氧化还原反应等生理过程，人们对铁肥的研究也开始慢慢深入。