CN102173944A - 一种炭基缓释马铃薯专用肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业化学领域，特别涉及一种炭基缓释马铃薯专用肥料及其制备方法。本发明提供的环保型高效马铃薯专用炭基缓释肥料，是以玉米芯、花生壳、稻壳、食用菌基质等农林废弃生物质制备的颗粒炭为基质材料的长效复合肥。生物质颗粒炭是生物质在缺氧条件下不完全燃烧后形成的黑色炭粉颗粒(炭黑)，具有类似土壤腐殖质(酸)的多种特性，其吸附和保持养分和水分的能力很强，还能刺激作物生长，对氮磷钾的缓释性能好，由此制备的缓释肥料一次施用可供马铃薯全生长发育期利用，而且具有增加地力，改善土壤结构和高效环保等特点，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及农业化学领域，特别涉及一种炭基缓释马铃薯专用肥料及其制备方法。
背景技术
马铃薯营养丰富，是粮菜兼用的食物，又是优质饲料，还是食品加工业及多种工业的原料。马铃薯适应范围广、生育期短、抗灾能力强、对土地质量要求不高、种植成本极低。大力发展马铃薯种植业，无论是在高寒贫困地区解决脱贫问题，还是在发达地区实现致富愿望，都具有非常重要的意义，在国民经济和社会发展中占有极其重要的地位。
我国是马铃薯生产大国，种植面积居世界前列，但单产水平却仅为世界平均水平的三分之一。根据中国农业年鉴数据显示，目前我国马铃薯种植面积约530万公顷，占世界总种植面积的四分之一。但平均单产只有15吨/公顷，大大落后于发达国家的平均45吨/公顷。可见，我国马铃薯产量提升空间巨大、需求迫切。
在马铃薯生产中，施肥是确保产量和品质的重要措施。通常在马铃薯生产中采用多次施肥方式，包括基肥、种肥和追肥等。近年来，由于马铃薯价格较低，利润较薄，为了节省生产成本，在马铃薯生产施肥管理上，农户不愿投入过多的劳力。加上马铃薯种植区多为干旱和半干旱地区，受水资源和供水条件的影响，普通马铃薯专用肥的养分利用率很低，不仅浪费资源，而且环境污染较重，已越来越不适应马铃薯生产发展的需要。采用马铃薯长效或缓释专用肥料一次性施肥已经越来越受到农民的欢迎。
目前国内外的缓释肥料一般都是通过包膜、包裹、包囊、涂层等物理方法达到延长肥效的目的，如包硫尿素、聚合物包膜肥料、肥料包肥料的包裹型肥料、涂层肥料以及将速溶性肥料与橡胶乳液、工农业废弃物混炼所形成的包裹肥料等。也有采用物理和生物化学方法相结合的缓控释技术生产缓释肥料的。这些肥料一般造价较高，且很少具备孔隙及吸附能力，更无增加地力、改善土壤结构等特点。
本发明提供的环保型高效炭基缓释马铃薯专用肥料，是以有机的生物质颗粒炭为基质材料的长效复合肥。本发明使用的生物质颗粒炭是农林废弃生物质在低氧条件下不完全燃烧后形成的黑色生物质颗粒炭颗粒(炭黑)，具有类似土壤腐殖质(酸)的多种特性，其吸附和保持养分和水分的能力很强，还能刺激作物生长，对氮磷钾的缓释性能好，由此制备的缓释肥一次施用可供马铃薯全生育期利用，而且具有增加地力，改善土壤结构和高效环保等特点，应用前景广阔。
本发明提供的是一种价格相对合理，肥料养分缓释性较好，具有保水增温功能，促进作物生长，具有改良土壤、培肥地力功能的，符合旱田耕作环境的，环保型一次性马铃薯专用炭基缓释复合肥料，可以更好地适应马铃薯生产的需要。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种炭基缓释马铃薯专用肥料，含有：
1.生物质颗粒炭；和
2.粘结剂(膨润土或/和粘土)；和
3.尿素、磷酸一铵、硫酸铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌中的一种或几种。
为了起到更好的缓释效果，根据马铃薯需肥特点，炭基缓释马铃薯专用肥料同时含有上述各种成分最有效。
按重量百分比含量：
生物质颗粒炭的含量为10-50％；
所述的炭基缓释马铃薯专用肥的总养分含量为18-22％，优选为20.1％；所述的总养分是指氮(N)或/和有效磷(P2O5)，其中含氮(N)量为6-10％，优选为8.1％；含有效磷(P2O5)量为10-14％，优选为12.0％。
所述的生物质颗粒炭为玉米芯颗粒炭、稻壳颗粒炭、花生壳颗粒炭、秸秆颗粒炭、蘑菇盘颗粒炭中的一种或几种。
还可进一步含有其它微肥，所述其它微肥选自硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸铜中的一种或多种。其它微肥总含量优选为0.5-1％。各种微肥的纯度优选在90％以上。
所述的尿素优选大颗粒尿素(也称之为尿素粉)。
本发明还进一步提供了炭基缓释马铃薯专用肥料的制备工艺，包括将各种组份混合造粒，粒径3.35-5.0mm。
本发明还进一步提供了炭基缓释马铃薯专用肥料的用途，将其用作一次性底肥，优选施用量为40公斤/亩，播种时机械施于种子下12-15cm处或两穴之间5-10cm深处。
与现有复合肥料相比，本发明具有以下优点：
1、缓释效果好，肥料利用率高。本发明生产的炭基缓释肥料所用基质材料为玉米芯、花生壳、稻壳等生物质颗粒炭微粒，具有极强的吸附性、保水性和吸光增温性，缓释效果好，肥料养分利用率高。施入土壤以后，不但可以持肥缓释，减少肥料淋失，而且由于在每个炭粒周围都可形成一个小的吸光增温保水区，既有利于增加地温，又可在一定程度上缓释干旱缺水对马铃薯生长发育产生的影响。
2、生产工艺简单，原料易得。本发明所用基质材料是玉米芯、花生壳、稻壳等生物质颗粒炭，来自于农林业生产的废弃生物质，所用设备为常用的粉碎机、简易炭化炉、搅拌器、圆盘造粒机等，生产设备简单，成本低廉，易于产业化。只要略加改进，现有的肥料厂均可直接投入生产。
3、对环境友好，安全环保。本发明所用的基质材料为纯生物质颗粒炭微粒，其主要成分90％以上是炭素，可有效地改善土壤结构，对环境友好，安全环保。
附图说明
图1为炭化炉结构简图。
图2为炭化炉的三角形燃烧器结构简图。
具体实施方式
本发明提供的马铃薯专用肥料是将生物质颗粒炭用于制备炭基缓释马铃薯专用肥料。生物质颗粒炭作为缓释基质生产的炭基缓释马铃薯专用肥料，可用作一次性底肥单独施用，也可与其他产品配合使用。
本发明提供的炭基缓释马铃薯专用肥料制备工艺简单，利用生物质颗粒炭的多微孔特性和强吸附能力，与马铃薯生长发育所必需的氮、磷、钾及其他营养元素复合，并用酸性膨润土或粘土作粘结剂，制成颗粒状炭基缓释马铃薯专用肥料。该肥料经济环保，一次施用，即可有效地供应马铃薯整个生长期对养分的需求，肥料利用率高，节省施肥成本及能耗，有利于在马铃薯生产中大规模推广应用。
炭基缓释马铃薯专用肥料，包含：
1.生物质颗粒炭
2.粘结剂(膨润土或粘土)
3.尿素(含N：46％)、磷酸一铵(含N：11％，P2O5：46％)、硫酸铵(含N：21.2％)、硫酸钾(含钾：50％)、硼砂(含硼：11％)和硫酸锌(含锌：23％)中的一种或几种。
为了起到更好的缓释效果，根据马铃薯需肥特点，炭基缓释马铃薯专用肥料同时含有上述各种成分最有效，在实施例4的肥效实验中得到证实。
按重量比或重量百分比含量：
生物质颗粒炭的含量为10-50％。
所述的炭基缓释马铃薯专用肥的总养分含量为18-22％，优选为20.1％，符合有机-无机复混肥料国家标准。所述的总养分是指氮(N)和有效磷(P2O5)。其中含氮(N)量为6-10％，优选为8.1％；含有效磷(P2O5)量为10-14％，优选为12.0％。
上述的总养分含量或氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)的养分含量按本领域常用的计算方法计算。其它成分含量可根据生产需要自行调整。
所述的生物质颗粒炭为玉米芯颗粒炭、稻壳颗粒炭、花生壳颗粒炭、秸秆颗粒炭或蘑菇盘颗粒炭一种或几种的混合物。
针对缺少微量元素的地区或田块，可在本配方中有目的地添加其它微肥，所述其它微肥选自硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸铜的一种或多种，制备专用肥料。添加的微量元素可以其它的化合物形式存在，如选择添加硫酸亚铁或氯化铁等补充Fe3+或Fe2+，本领域技术人员可根据公知常识随意调整。添加的微肥种类不限于上述的微肥，可根据马铃薯生长需要或不同的产品用途需要添加其它的微肥，如添加硒肥等。各种微肥的纯度优选在90％以上。马铃薯专用一次性底肥中其它微肥(硫酸锰，钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸铜等)总含量优选为0.5-1％。
所述的硫酸铵、尿素、磷酸一铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌在市场上均可买到，在农资商店均有售。
所述的其它微肥如硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸铜等在市场上均可买到，在农资商店均有售。
所述的尿素优选大颗粒尿素(也称之为尿素粉)。
炭基缓释马铃薯专用肥料的制备工艺包括将各种组份混合造粒，粒径3.35-5.0mm。
本发明提供的炭基缓释马铃薯专用肥料，使用简单，可用作马铃薯专用一次性底肥。一次性底肥的优选施用量为40公斤/亩，播种时机械施于种子下12-15cm处或两穴之间5-10cm深处，免追肥。
优选的，本发明是利用专利号是ZL200710086505.4的中国发明专利所描述的半封闭式颗粒炭化炉(如图1、2所示)生产生物质颗粒炭，正如该专利中所描述的，该半封闭式颗粒炭化炉采用亚高温条件下缺氧干馏分解工艺生产农林废弃生物质颗粒炭。所述的农林废弃生物质可以是玉米芯、秸秆、花生壳、稻壳、生产用废弃蘑菇盘等，但不限于此。
通过对不同生物质进行炭化，生产出玉米芯颗粒炭、稻壳颗粒炭、花生壳颗粒炭、秸秆颗粒炭或蘑菇盘颗粒炭等，可进一步加工成粒度为80-100目。
实施例1玉米芯颗粒炭示例性生产方法
本实施例示例性的描述了利用专利号是ZL200710086505.4的中国发明专利所描述的半封闭式颗粒炭化炉生产玉米芯颗粒炭的方法，包括选料、物料加工、装炉炭化、冷却出炉、计量包装等步骤，但并不限于此。
选料：将农副产品的玉米芯自然风干使其含水量降至20％以下。
物料加工：采用现有技术中任何破碎方式将上述的合格玉米芯加工粉碎，粉碎后的玉米芯颗粒直径为2-10mm。粉碎后的玉米芯颗粒可过筛筛选，对于不符合要求的玉米芯颗粒可重新加工。
装炉炭化：将加工好的玉米芯颗粒装入炉体中，最初的物料加入量以覆盖在燃烧器上10-25厘米为宜。将燃烧器点火盘内引燃物点燃。所述的引燃物是柴油。物料被点燃后，持续自燃，无需外加热源。物料在150-450℃亚高温条件下缺氧炭化。当温度加热到150℃以上时，颗粒的复杂结构开始分解；当温度大于260℃时分解加剧，生成焦油和气体；当温度达到450℃时开始绝氧、雾化，生成黑色炭素颗粒。人工控制炉体内缺氧条件。采用XMT-121型数字式温控仪进行监测。XMT-121型数字式温控仪是本领域的常用仪器，在市场上仪器仪表商店均可买到。当炉体内温度达到450℃时，及时补充物料控制氧气供应量。每次追加物料的厚度为6-12厘米。待全部物料添加完毕后，加上一层成品炭覆盖，厚度为15-30厘米。
冷却出炉：当最上一层的成品炭烧红后(目测即可)，及时喷冷水熄灭炉火，自然冷却出炉。
可根据需要对出炉的玉米芯颗粒炭进一步粉碎加工成粒度为80-100目的微粒。
秸秆颗粒炭、蘑菇盘颗粒炭的生产工艺除原料不同外，其它工艺与本实施例基本相同，可以此实施例作为参考。
实施例2花生壳颗粒炭生产方法
本实施例示例性的描述了利用专利号是ZL200710086505.4的中国发明专利所描述的半封闭式颗粒炭化炉生产花生壳颗粒炭的方法，包括选料、装炉炭化、冷却出炉、计量包装等步骤，但并不限于此。
选料：将农副产品的花生壳自然风干使其含水量降至20％以下。
装炉炭化：将清选好的花生壳装入炉体中，最初的物料加入量以覆盖在燃烧器上10-25厘米为宜。将燃烧器点火盘内引燃物点燃。所述的引燃物是柴油。物料被点燃后，持续自燃，无需外加热源。物料在150-450℃亚高温条件下缺氧炭化。当温度加热到150℃以上时，颗粒的复杂结构开始分解；当温度大于260℃时分解加剧，生成焦油和气体；当温度达到450℃时开始绝氧、雾化，生成黑色炭素颗粒。人工控制炉体内缺氧条件。采用XMT-121型数字式温控仪进行监测。XMT-121型数字式温控仪是本领域的常用仪器，在市场上仪器仪表商店均可买到。当炉体内温度达到450℃时，及时补充物料控制氧气供应量。每次追加物料的厚度为6-12厘米。待全部物料添加完毕后，加上一层成品炭覆盖，厚度为15-30厘米。
冷却出炉：当最上一层的成品炭烧红后(目测即可)，及时喷冷水熄灭炉火，自然冷却出炉。
稻壳颗粒炭的生产工艺除原料不同外，其它工艺与本实施例基本相同，可以此实施例作为参考。
将实施例1或2生产的颗粒炭用于生产炭基缓释马铃薯专用肥料，所使用的原料颗粒炭可以是玉米芯颗粒炭、稻壳颗粒炭、花生壳颗粒炭、秸秆颗粒炭或蘑菇盘颗粒炭中一种或几种混合。根据需要可对出炉的颗粒炭进一步粉碎加工成粒度为80-100目的微粒。
实施例3：炭基缓释马铃薯专用肥料的制备工艺
按照下述步骤以重量比或重量百分比混合：
(1)将含硫酸铵、80目的生物质颗粒炭和粘结剂，按62.5％、25％和12.5％的比例混合，用KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，制成含氮(N)量13.25％的缓释氮肥。
(2)将含N量为11％、含P2O5量为46％的磷酸一铵粉、80目的玉米芯颗粒炭微粒和粘结剂，按66.7％、26.7％和6.6％的比例混合，用KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，制成含氮(N)量7.3％，含有效磷(P2O5)量为30.7％的氮磷复合肥。
(3)将含有效钾(K2O)量为50％的氯化钾、80目的颗粒炭微粒、粘结剂、含锌量为23％的硫酸锌和硼肥(农资商店均可买到)，按67.8％、17.0％、6.8％、2.8％、5.6％的比例混合，用KP-300型有机肥造粒机进行压力造粒，制成含钾量33.9％的锌、钾、硼复合肥。
(4)取含氮(N)量为46％的大颗粒尿素，80目的玉米芯颗粒炭微粒，按58.8％、41.2％的比例混合，利用带有加热功能的圆盘式造粒机(肥料制备过程中的常用机械)进行包衣，制成含氮(N)量27.1％的单质缓释氮肥。
可进一步复混：将(1)、(2)、(3)和(4)的制成品按12％、38％、35.4％和13.6％的比例复混，并用ZLC-300型搅拌机(肥料制备过程中的常用机械)搅拌均匀。
也可进一步添加0.5％的硫酸锰和0.5％的硫酸铜，或添加1％的硫酸亚铁，用ZLC-300型搅拌机(肥料制备过程中的常用机械)搅拌均匀。
所述的粘结剂为pH5.5-6.5的酸性膨润土。
实施例4：肥效实验
将实施例3复混制备的炭基缓释马铃薯专用肥料用于肥效实验。在辽宁鞍山市岫岩县洋河镇棕壤土上进行了该专用肥的试验。应试马铃薯品种为黄麻子。设炭基缓释肥和对照两个处理。缓释肥处理施用所述炭基缓释肥40公斤/亩，对照处理按照等养分、等比例原则施用常规肥料(尿素、磷酸二胺、硫酸钾)，均作为基肥一次性施入，生育后期不再追肥。种植方式和田间管理同生产田。
实验结果表明，与应用常规肥料的对照相比，应用本发明生产的炭基缓释马铃薯专用肥料可以在多个方面提升马铃薯的植株形态指标和生理性状。在全生育期，炭基缓释肥处理的马铃薯植株地上部干重均高于或等于对照。尤其在开花初期，应试品种株高达到36.72厘米，高于对照8.13％，说明在营养需求关键期，炭基缓释肥对马铃薯植株生长起到了较明显的促进作用。测产结果显示，最终马铃薯产量达到2396.12公斤/亩，高于对照8.12％。
实验结果还表明，炭基缓释马铃薯专用肥料的应用显著促进了结薯商品性的提高。中薯(大于等于75g，小于150g)、大薯(大于等于150g)比例分别达到47.38％、11.46％，高于对照32.24％和56.99％，差异达极显著水平。同时，炭基缓释肥对马铃薯品质指标也具有正面作用，块茎干物质、淀粉、可溶性糖、维生素C含量分别为21.09％、15.31％、0.31％、32.06mg/100g，均高于对照，可溶性蛋白含量则达到4.27mg/g，显著高于对照11.20％。可见，炭基缓释肥处理的马铃薯在产量、品质、商品性(大中薯比例)等方面均具有明显优势。
Claims (7)
1.一种炭基缓释马铃薯专用肥料，其特征在于含有：
1)生物质颗粒炭；和
2)粘结剂；和
3)尿素、磷酸一铵、硫酸铵、硫酸钾、硼砂、硫酸锌中的一种或几种；
按重量百分比含量：
生物质颗粒炭的含量为10-50％；
所述的炭基缓释马铃薯专用肥的总养分含量为18-22％，所述的总养分是指氮N或/和有效磷P2O5；其中含氮N量为6-10％，含有效磷P2O5量为10-14％；
所述的生物质颗粒炭为玉米芯颗粒炭、稻壳颗粒炭、花生壳颗粒炭、秸秆颗粒炭、蘑菇盘颗粒炭中的一种或几种；
所述粘结剂为膨润土或/和粘土。
2.如权利要求1所述的炭基缓释马铃薯专用肥料，其特征在于含有：
1)生物质颗粒炭；和
2)粘结剂；和
3)尿素、磷酸一铵、硫酸铵、硫酸钾、硼砂和硫酸锌。
3.如权利要求1或2所述的炭基缓释马铃薯专用肥料，其特征在于总养分重量百分比含量为20.1％，含氮N重量百分比含量为8.1％，含有效磷P2O5重量百分比含量为12.0％。
4.如权利要求1或2所述的炭基缓释马铃薯专用肥料，其特征在于还进一步含有其它微肥，所述其它微肥选自硫酸锰、钼酸铵、硫酸亚铁、硫酸铜中的一种或多种。
5.如权利要求4所述的炭基缓释马铃薯专用肥料，其特征在于其它微肥总重量百分比含量为0.5-1％。
6.如权利要求1-5任一所述的炭基缓释马铃薯专用肥料的制备工艺，其特征在于将所述的各种组份混合造粒，粒径3.35-5.0mm。
7.如权利要求1-5任一所述的炭基缓释马铃薯专用肥料的的用途，其特征在于将其用作一次性底肥，施用量为40公斤/亩，播种时机械施于种子下12-15cm处或两穴之间5-10cm深处。
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