[發明專利]一種新型生物炭肥及其制備方法

在審

• 申請號: 201610263619.0
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN107311731A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 黃名義
• 申請（專利權）人: 黃名義
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,汪治興

技術領域

本發明涉及生物質資源回收利用領域，具體涉及一種新型生物炭肥及其制備方法。

背景技術

不論是在糧食作物還是在經濟作物的種植領域，長久以來就采用施肥的手段來提高作物產量和質量。從最早的施用農家有機肥到施用無機肥，再到施用有機無機復混肥。施肥種類、施肥量及配比等對糧食作物或經濟作物產量和質量都有很大的影響。傳統的肥料尤其是有機無機復混肥雖然在提高作物產量方面起到了不錯的效果。但是，傳統的肥料存在成分和養分配比不合理，幾乎不能恢復土壤肥力、改善土壤結構，甚至還會產生副作用，造成土壤板結等。

人類的生存與發展始終伴隨著大量的人及牲畜排泄物的產生，隨著人們生活的提高，人畜糞便對環境的污染也日益嚴重。首先，人畜糞便中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等物質，若直接排放，會造成水體污染和富營養化。其次，糞便中含有大量病原體，容易引發大規模傳染病的流行。再次，糞便污水中有機質腐爛分解后產生有毒有害氣體，發生惡臭。這些均嚴重污染了大地、水體、大氣和生物群落，并對人體健康產生潛在威脅。同時人畜糞便大都具有含水率高、不易儲存、受潮易腐爛等特點，導致運輸成本大、儲存空間大和處理成本高等問題。因此尋求合適的人畜糞便處理方法具有現實意義和商業化前景。

我國年產農林業副產物（生物質）約10 億噸，其中僅玉米、水稻、小麥等大宗作物的秸稈量就超過5億噸。隨著我國糧食生產總量的增加，這一數字還將進一步提高。雖然我國農作物秸稈數量龐大，卻越來越難以返還給農田。為此，農業部在《國家糧食安全中長期規劃綱要（2008—2020 年）中指出，嚴格控制面源污染、保護和改善糧食產地環境，并通過農業資源高效利用等方面的新突破著力提高糧食單產水平。因此，如何將秸稈等廢棄資源返還給農田，增加土壤輸入，改良土壤結構，是當前我國農業發展迫切需要解決的問題之一。其中，農林副產物炭化還田技術將成為重要的途徑之一。推廣秸稈炭粉與化肥混合技術，形成完整的秸稈綜合利用產業鏈，不僅可以形成新的經濟增長點，增加農民的收入，有效減少碳排放，滿足了農業生產需要，既符合我國的產業政策，也有廣闊的市場，同時也與綠色環保經濟發展模式相適應，使項目具有經濟效益和社會效益雙重效能。

生物炭（biochar）是生物質在缺氧或厭氧條件下經碳化熱裂解所得的一類具有高度芳香化物質。生物炭一般具有疏松微孔的結構，所以目前生物炭作為土壤改良劑、肥料緩釋載體在作物種植領域的應用越來越多。大量研究表明，生物炭的施用可提高土壤肥效，增加作物產量，施加生物炭可培肥土壤，提高土壤有機質（SOM），同時分解慢、能降低重金屬和有機污染物生物有效性等作用。其多孔性促使生物炭吸附土壤有機質，催化活性小的有機分子聚合形成 SOM，促進土壤團聚體的形成；另外，其生物穩定性可促進土壤腐殖質的形成，構筑土壤肥力。此外生物質碳可有效調節土壤 N、P、K 等營養元素的循環，提高土壤保水保肥能力。目前的生物炭肥由于其原料以及制備方法的原因，微孔結構偏少、比表面積也偏小，而微孔結構和比表面積是決定其吸附功能的主要因素；再者，傳統生物炭肥的氮、磷、鉀等植物營養元素及其他微量元素的含量極低，在施用中往往需要配合其他肥料以增強肥效，造成成本和勞動力的增加。因此，提高生物炭肥的吸附性能和肥效是實現生物質功能化與高值化利用的一個重要的努力方向。

發明內容

為克服以上不足，本發明改變單純使用農林副產物為原料制備生物炭肥的方式，利用活化劑和催化劑同時增強農林副產物和人畜糞便生物炭產品的微孔結構和肥效，同時解決人畜糞便處理困難和傳統生物炭產品肥效不足的難題。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案是：

一種新型生物炭肥，由下述重量份的原料組成 ：農林副產物 60~80份 、人畜糞便 20~30 份、催化劑15~25份、活化劑 8~12份。所述催化劑為草木灰用水溶解后，用氨水調節PH 至8.2~8.6，然后過濾，冷凍干燥而成；所述活化劑由磷酸鉀、碳酸鉀和氫氧化鉀按質量比 2:2:1 混合配制而成。

上述原料中，農林副產物重量份數是指含水量在 10% 以下進行稱量的份數，人畜糞便的重量份數是指含水量在 20% 以下進行稱量的份數。

作為優選的技術方案：一種新型生物炭肥，由下述重量份的原料組成：農林副產物 75份 、人畜糞便 25份 、催化劑 20份、活化劑10份 。

作為優選的技術方案：所述農林副產物是玉米秸稈、小麥秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣、果皮、菜葉菜幫、等外果、殘次果、木屑等中的一種或若干種的任意混合物。