[发明专利]惰性炭基钝化肥料、其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种惰性炭基产品，本产品是采用无氧/缺氧条件在450‑550℃的炭化温度下制备成的富碳、性质稳定的材料，主要特点是具有较大比表面积、多孔结构性质等优良特性，能够起到提高土壤pH，增加土壤有机碳含量，固持土壤养分的作用。本发明将惰性炭基产品与尿素或粪肥按照一定比例复合制备成惰性炭基钝化氮肥或者惰性炭基钝化有机肥，使外源氮素在土壤中缓慢释放，能够延长肥效，提高氮肥利用率，减少氮素流失。田间试验结果表明本发明的惰性炭基钝化氮肥和惰性炭基钝化有机肥均能够有效地使农作物增产增收，提高土壤pH，增加土壤有机碳、全氮、铵态氮、有效磷、速效钾等养分含量，降低土壤硝态氮的残留和一氧化二氮等温室气体的排放。

技术领域

本发明涉及肥料制备领域，具体地说，涉及一种惰性炭基钝化肥料的制备方法和应用。

背景技术

氮是大多数植物正常生长发育所必不可少的营养元素，世界人口所需蛋白的近50％依赖于化学氮肥。然而，随着农业生产中氮肥施用逐渐增加，氮肥除被作物吸收外，大量盈余氮素带来了一系列严重的环境问题，如地下水硝酸盐超标、地表水富营养化、以氧化亚氮或氨挥发形式进入大气导致的温室效应和大气质量降低，以及这些活性氮素通过干湿沉降返回陆地，进一步导致的生态系统多样性下降等。然而，随着人口增长对粮食需求的不断增加，氮肥的使用是不可避免的甚至会更多，因此，研发环境友好的肥料将会成为我国肥料的主体，也是我国农业可持续发展的重大需求。

缓释肥料是一种环境友好型肥料，具有养分利用率高、养分释放与作物需求同步、肥效均衡、持续、释放周期长、理化性质稳定、环境污染小等优势，能满足植物生长时期所需养分，减少了施肥次数以及施肥过程中不必要的人力、物力、财力的消耗，备受到农业科技人员的青睐，成为近年来的研发热点。然而，目前市场上销售的采用包埋技术、改性技术等得到的缓释肥料多因价格过高、其分解产物对农田土壤有一定的毒害作用等缘故，难以得到广泛应用。

活性炭(active carbon)是经过特殊工艺加工而成的无定形碳，具有孔隙结构丰富、比表面积巨大、吸附速度快且能力强等优点，对多数污染物具有较好的吸附性能，是一种优良的吸附材料，但是活性炭的价格过高，难以在农业中得到广泛应用。生物炭(biochar)是在完全或部分缺氧条件下，生物质在 300-700℃条件下热解炭化成的一种含碳量极其丰富的、性质稳定的产物，具有孔隙结构发达，较强的吸附特性和高度的稳定性，不仅能够提高土壤pH和土壤含水量，改善土壤结构，而且能够提高土壤有机质含量，增加土壤中氮、磷、钾、钙、镁等含量，增加土壤固碳能力及农作物产量等。然而，由于生物炭的热解温度范围较大，得到的生物质产品质量稳定性较差，田间应用效果具有很大的争议性。

本发明提出的惰性炭(passivated carbon)，是指在缺氧或无氧条件下，秸秆、畜禽粪便等农业废弃物在450-550℃条件下热解得到的一种富碳物质。在此条件下得到的惰性炭基产品，具有造价低廉、比表面积大、孔隙结构致密、吸附能力强等优势，是一种绿色环保、环境友好型的新型功能材料。

在农业生产实践中，氮肥以及粪肥直接施入土壤中，氮素很容易通过氨挥发、淋溶、径流、氧化亚氮排放等途径进入环境，即降低了作物利用率又造成了生态环境污染问题。将氮肥或粪肥与惰性炭基产品按照一定比例进行混合制备成钝化肥料施入到土壤中，可更长时间给植物提供营养，提高肥料利用率，减少面源污染，从而提高施肥的经济效益、社会效益和环境效益。

发明内容

本发明的目的是提出惰性炭(passivated carbon)，并将惰性炭与化肥或者粪肥按照一定比例进行复合，开发出一种新型的钝化肥料，使外源氮素在土壤中缓慢释放，提高氮肥利用率，使农作物增产增收，减少氮素流失。

本发明的另一目的提供上述钝化肥料的制备方法及应用。

为了实现本发明目的，本发明首先提供一种制备钝化肥料的方法，包括以下步骤：