[發明專利]一種基于水熱炭肥的養分控釋方法

在審

• 申請號: 201910965359.5
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110683895A
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 鐘磊;孫于茹;陳冠益;田靜楠;武文竹;顏蓓蓓;馬文超;宋英今
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 曹玉平

本發明公開了一種基于水熱炭肥的養分控釋方法。取水熱炭肥與不同濃度的鹽酸溶液混合振蕩不同時間，結束后洗至中性過濾，烘干后可得到具有不同養分控釋效果的水熱炭肥，該方法可使得水熱炭肥中的主要養分氮緩慢釋放。同時，解析其控釋原理，并且基于Matlab?2018b，將相關數據通過多項式模型擬合，建立了一個養分控釋方程。該方法可以有效延緩水熱炭肥中氮素的溶出速率，提高養分利用率；并且該方法操作簡單，設備及工藝要求低，易于工業化生產，在生產中應用前景廣闊；通過該方法得到的水熱炭肥緩釋效果好，一次性施用即可，可提升作物產量；并且該養分控釋方程可根據不同作物的養分需求，預測最佳養分控釋的處理條件。

技術領域

本發明涉及肥料緩釋控釋方法，具體涉及到一種基于水熱炭肥的養分控釋方法。

背景技術

我國作為農業大國，化肥的大量施用在保障我國糧食安全上發揮了重要作用，值得注意的是，1980年至今的三十幾年間，我國糧食產量增長了近85％，但化肥施用量卻增長了4.5倍。過量施用化肥導致肥料利用率不高，我國的氮肥利用率在20％-35％左右，遠低于國際水平，同時造成巨大的生態環境污染，威脅農業可持續發展。越來越多學者認為研制新型肥料，降低生產成本，提高肥料利用率是目前肥料研究亟待解決的問題，因此，“緩釋化肥”提供了新的思路。

緩釋肥中傳統生物炭材料利用方法比較成熟，但大多作為控釋材料及改良材料與有機和/或無機肥料配合使用，是由于大多生物炭自身保留的營養元素較少，無法直接肥用。中國專利申請CN 104876679 A公開了一種粗制生物炭緩釋肥料及其制備方法，該方法是將生物炭作為一種緩釋劑與尿素、硫酸銨及粘結劑等物質混合，達到調控尿素等肥料在土壤中釋放速率的目的，該方法得到的生物炭肥是一種混合肥料，制備方法復雜，能源消耗過大，成本較高，并且使其不能充分發揮作用；中國專利申請CN 105272389 A公開了一種基于土壤改良的豬糞炭基肥料開發方法，該發明是將豬糞通過水熱炭化方法制備成豬糞炭基肥料，其中含有大量植物所需的營養元素，可直接以肥料的形式加入土壤，但是由于該肥料不具備養分緩釋的效果，施入土壤后會出現養分釋放過快而導致養分損失。

水熱炭是指生物質在缺氧環境下，以水為反應介質，經低溫(150-340℃)熱解產生的一類養分含量高、具有豐富含氧官能團的富碳類物質。因此，針對高養分含量的水熱炭肥，急需一種操作方法簡單，不會對環境造成二次污染，且顯著提升肥料利用率的養分控釋方法，為將來針對不同農作物的養分需求規律，開發相匹配的控釋炭肥以提升農作物的肥料利用效率，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于水熱炭肥的養分控釋方法，以解決上述問題。通過酸處理會在水熱炭肥表面引入豐富的酸性含氧官能團(如羧基、內酯基等)，這些官能團可以通過配位螯合反應而實現其限域限速釋放；同時，水熱炭肥通過酸處理后，出現了清晰的孔道結構，大部分營養元素被儲存在孔隙和通道中，而孔隙和通道過小，水具有表面張力，無法迅速滲透進窄小的水熱炭通道中，只能慢慢通過滲透壓滲入，水熱炭中的營養元素得以緩慢釋放。

一種基于水熱炭肥的養分控釋方法，取水熱炭肥加入到濃度為0.05-0.2mol/L的鹽酸溶液中，室溫下，120-200r/min條件下，振蕩6-24h，結束后洗至中性過濾，在60℃-80℃烘干，通過該方法可得到具有不同養分控釋效果的水熱炭肥；

在步驟(1)中，水熱炭肥與鹽酸溶液的固液比為1:10-30(g/mL)。

在步驟(1)中，鹽酸溶液濃度為0.05-0.1mol/L。

在步驟(1)中，搖床的震蕩時間為8-18h。

養分控釋分析：