[發明專利]一種鐵硅?腐殖質復合的生物炭基肥及其制備方法和使用方法

在審

• 申請號: 201710993615.2
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107935671A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 丁效東;張士榮;鄧智瀚;劉盛林;孫澤強
• 申請（專利權）人: 青島農業大學;山東省農業科學院農業資源與環境研究所
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;C05G3/04;A01C21/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 蔣歡妹,劉明星

技術領域：

本發明涉及農業廢物資源化利用技術領域，具體涉及一種鐵硅-腐殖質復合的生物炭基肥及其制備方法和使用方法。

背景技術：

資源和環境問題是當代人類面臨的重大問題。而生產力高度發達的現代工業產生數量巨大、種類繁多的固體廢物，特別是農林業廢棄物。中國是秸稈、木材等廢棄物生產的大國，而且在今后相當長的時期內不會改變。利用農業、林業廢棄物生產生物炭，降低所造成的環境污染，同時提高土壤肥力引起了人們的普遍關注。生物炭是指以自然界廣泛存在的生物質資源(作物秸稈等)為基礎，在缺氧條件下通過熱裂解產生的炭質材料。生物炭的含碳量為40％-75％，而且還有少量的礦物質和揮發性有機化合物，生物炭呈堿性，且不易被環境微生物分解。另外，生物炭為多孔物質，具有極為豐富的空隙結構和巨大的比表面積，這些特性賦予了生物炭具有強大的吸附性能，故生物炭具有較強的陽離子交換性能(大的陽離子交換量)，因此，生物炭能夠吸附土壤中的養分元素，可有效提高養分吸附量。

近年來，隨著全球變暖和淡水資源缺乏的加劇，土壤鹽漬化和次生鹽漬化面積和程度呈上升趨勢；同時，隨著人口劇增、人類對糧食需求的增加，如何發揮鹽堿土在糧食增產和環境保護中的作用顯得也愈發重要。在黃河三角洲地區，由于鹽漬化土壤剖面結構單一，土壤保肥能力較差，加之水稻種植過程中采用“深灌-大排”式的灌溉洗鹽降漬，進而加劇了農田磷素養分流失，對水體環境造成威脅。在土壤肥力較低時，作物高產需要施用較高量肥料，大量施肥對環境脅迫并不突出，但是濱海鹽漬化土壤水稻種植中施用大量化肥，特別是磷肥，加之該類土壤由于其特殊成土特性，對磷素固持能力較弱，導致磷淋洗，土壤肥力相對較低。

目前磷素資源已成為我國農業生產面臨的重大問題；為了提高磷素資源利用效率，前人在應用技術方面開展了大量的研發，這些技術可以歸納為以下四種類型：其一、通過常規的育種或通過轉基因的分子育種途徑培育磷素高吸收的作物新品種或種質。目前，常規育種(包括篩選與馴化結合、雜交與化學或輻射誘變相結合等)獲得了很多磷高效吸收的新品種。其二、通過研發土壤磷素活化劑，提高土壤有效磷含量方法。例如，中國科學院沈陽應用生態研究所(專利申請號：200610046170.9)研制了一種土壤磷素活化劑及應用方法，通過使用絡合劑、腐殖酸、填充劑，可活化土壤磷，保持土壤磷肥長時期高水平，降低磷肥投入量，對環境安全。中國科學院新疆生物土壤沙漠研究所(專利申請號：94105175.7)研制了一種活化根際土壤磷的菌劑及其制備方法，通過根際土壤中分離出的假單孢菌屬研制具有磷活化的菌劑。目前，可用于提高鹽堿地稻田磷素利用效率技術不多，缺乏成本廉價的方法。

發明內容：

本發明的目的是針對濱海鹽堿地土壤磷素含量低且磷肥利用效率低的特點，提供一種鐵硅-腐殖質復合的生物炭基肥及其制備方法和使用方法，利用生物炭的吸附性能，利用鐵基和腐殖質的吸附和氧化還原性能，添加外源硅，得到的鐵硅-腐殖質復合生物炭基肥吸附量大、并具有氧化還原活性、能提高稻田土壤前期的磷素的吸附能力，提高土壤保肥供給磷素的能力，而且能提高水稻生育期土壤磷有效性，提高磷肥利用效率，降低磷素淋洗風險，解決了濱海鹽堿地水稻生產中磷素淋洗風險大、利用率低的問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種鐵硅-腐殖質復合的生物炭基肥，包括生物炭與鐵硅-腐殖質復合材料，生物炭與鐵硅-腐殖質復合材料質量體積比為30～20g：1L，鐵硅-腐殖質復合材料噴灑于所述生物炭上得到目標產物；所述生物炭是將農業廢棄物晾干并粉碎，在隔絕空氣條件下，升溫至300℃～500℃，并保持此溫度4～6小時制得；所述鐵硅-腐殖質復合材料的制備方法包括以下步驟：

(1)將硫酸亞鐵與硅酸鈉粉末按照質量比2:1～4:1混合并制備成質量百分數為1～4wt％的鐵硅懸浮液，溶劑為水；

(2)鐵硅懸浮液與質量百分數為15～25％的腐殖質液體按照體積比1：5～1：10(v/v)充分混合，所述腐殖質液體通過常規農林廢棄物堆肥漚制后過濾制得而成。

所述的鐵硅-腐殖質復合的生物炭粒徑為0.50～4.0mm，優選為1-2mm；理論磷素最大吸附能力為8.3mg/g；密度0.70～1.00g/cm³；最大含水量為452g/kg；具有極細的蜂窩狀空心體。

所述農業廢棄物優選為水稻秸稈、稻殼。

本發明還提供上述鐵硅-腐殖質復合的生物炭基肥的使用方法，將鐵硅-腐殖質復合的生物炭基肥在濱海鹽堿地稻田第二次灌水洗鹽后施入土壤中。