一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用

技术领域

本发明属于农业肥料技术领域，尤其涉及一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用。

背景技术

我国北方的早春，由于温度较低，土壤还处于冻融状态，冻融作为一种非生物胁迫，改变了农田土壤结构和水热传输过程，水稳性团聚体含量减少，土壤抗侵蚀能力下降，从而导致农田早春作物的播种成为难题。现有改良冻融土壤的方法是铺设管道或采用设备来进行改良，目前还未有直接采用肥料进行冻融土壤改良。

炭基肥是一种以生物炭为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加土壤有机质或无机质配制而成的生态环保型肥料，炭基肥分为三大基本类型：炭基有机肥；炭基无机肥；炭基有机无机复合肥。

为了提高炭基肥的利用率，将肥料与其它具有缓释特性的物质混合制成缓释肥，中国专利文献CN102701833A公开了一种生物炭基尿素及其制备方法，以农业废弃物作为生物质原料，低温炭化成多孔的生物炭黑；再以生物炭黑为核心，混入尿素；最后加入粘合剂，并在肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基尿素。该炭基肥通过加入生物炭，可以对无机肥有一定的缓释作用，但是由于生物炭中的土壤有机质含量较低，整个肥料中可被植物利用的有机养分偏低，植物难以健康快速成长，且无机肥释放入土壤后，作物对其吸收能力有限，养分的利用率不高。因此，亟待制备出一种改良冻融土壤、提高土壤肥力以及土壤有机质的炭基肥。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用。

本发明是这样实现的，一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用组成为：硅改性生物炭55-65份、蒙脱土2-3份、尿素12-18份、EDTA5-10份、氯化钾12-18份、粘结剂8-12份、土壤改良剂0.5-1份。

所述硅改性生物炭制备方法为：

(1)将粉碎后生物质秸秆粉末放入刚玉方舟中，然后放置在管式炉中，在氮气氛围下，以5℃·min

(2)将秸秆生物炭浸渍到硅酸钠溶液中，固液比为1∶15，搅拌均匀后置于150r·min

土壤改良剂包括黏土、海藻酸钠、腐植酸、硫酸铝，其中黏土、海藻酸钠、腐植酸、硫酸铝的比重为8：3：4：1。

本发明的炭基肥的制备方法如下：

步骤一：糊状体制备。取配比数量的蒙脱土、尿素、氯化钾、EDTA、粘结剂、土壤改良剂加入水中，搅拌混合均匀成为混合溶液；将粉碎后的复合生物炭、硅改性生物炭加入混合溶液中搅拌均匀，在40-50℃下将混合物中的水分蒸发，直至混合物成为糊状体。

步骤二：糊状体造粒。颗粒的直径为5-6mm。

步骤三：对颗粒进行干燥得到炭基肥，含水量为18％-23％。

施肥之前，将炭基肥和生石灰按照质量比1:2混合，施入田中。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

(1)本发明的炭基肥含有丰富的氮磷钾速效养分和多种活性有机质，其中碳元素含量高，作为炭基肥原料可改善土壤物理结构，提高土壤的微生物多样性；硅改性生物炭，利用硅酸钠改性的生物炭中引入了二氧化硅，碳硅之间的相互作用提高了生物炭的吸附能力，生物炭和土壤改良剂配合工作可以改良土壤物理性状，增加土壤保肥性能。

(2)采用生物炭和蒙脱土混合制备炭基肥，生物炭和蒙脱土具有较强的吸附能力，表面含有丰富的含氧官能团、大的比表面积，通过表面分配作用、孔填充、静电作用来体改土壤的总孔隙度，蒙脱土具有优良的亲水性、塑性、膨胀性、黏结性，可与适量的水结合成胶体，在水中能释放出带电离子，抑制团聚体的破坏程度，便于作物生长。

(3)土壤改良剂中加入了腐植酸，以起到对炭基肥中的尿素、磷肥和钾肥的增效作用，可以为作物生长提供充足的有机养分，促进植物的生长发育，同时促进微生物的活动，加速营养元素的分解，提高养分含量，提高土壤的保肥性和缓冲性。加入硫酸铝，可以调节土壤酸碱性。

(4)施肥前，将炭基肥和生石灰混合，撒入田中，生石灰遇冰放热生成熟石灰，提高冻土的温度，并且冰化成水，蒙脱土遇水生成胶体，释放带电离子，促进作物生长，同时熟石灰的溶解度小，同等程度下对土壤和植物的伤害程度小，并且容易使土壤形成团粒结构，使土壤疏松有利于植物生长，还能为植物提供一些无机盐钙元素。

附图说明

图1是本发明实施例提供的炭基肥的制备方法流程。

图2是本发明实施例提供的生物炭制备方法流程。

图3是本发明实施例提供的作物产量数据图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用的组成成分为：改性秸秆生物炭55-65份、蒙脱土2-3份、尿素12-18份、EDTA5-10份、氯化钾12-18份、粘结剂8-12份、土壤改良剂0.5-1份。

硅改性生物炭由硅酸钠改性秸秆生物炭制成，其中生物炭原料可以是玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆的一种或几种，本发明的原材料价廉易得、制备工艺简单、养分释放期长，可有效保持土壤肥力、改良土壤。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于解冻土壤的炭基肥制备方法及其应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

实施例1

硅改性生物炭制备方法为：

(1)将粉碎后玉米秸秆粉末放入刚玉方舟中，然后放置在管式炉中，在氮气氛围下，以5℃·min

(2)将秸秆生物炭浸渍到硅酸钠溶液中，固液比为1∶15，搅拌均匀后置于150r·min

土壤改良剂包括黏土、海藻酸钠、腐植酸、硫酸铝，其中黏土、海藻酸钠、腐植酸、硫酸铝的比重为8：3：4：1。

炭基肥的制备方法如下：

炭基肥的组成成分为：改性秸秆生物炭55份、蒙脱土2份、尿素12份、EDTA5份、氯化钾12份、粘结剂8份、土壤改良剂0.5份。

步骤一：糊状体制备。取配比数量的蒙脱土、尿素、氯化钾、EDTA、粘结剂、土壤改良剂加入水中，搅拌混合均匀成为混合溶液；将硅改性生物炭加入混合溶液中搅拌均匀，在40℃下将混合物中的水分蒸发，直至混合物成为糊状体。

步骤二：糊状体造粒。颗粒的直径为7mm。

步骤三：对颗粒进行干燥得到炭基肥，含水量为20％。

施肥之前，将炭基肥和生石灰按照质量比1:2混合，施入田中。

在对颗粒进行干燥时包括以下步骤：

(1)将颗粒放置到25℃的环境下进行干燥，时间为5min；

(2)将处理好的颗粒，放置到60℃的环境中进行干燥，时间为5min；

(3)将处理的好的颗粒表面喷洒上水，然后放置到通风的环境中进行通风干燥。

炭基肥用于冻土改良的步骤为：

(1)在春季3月初，翻耕土地，并且施加生石灰-炭基肥混合物，改良土壤的温度以及团聚性能；

(2)施加生石灰-炭基肥混合物之后，一周左右喷施除草剂；

(3)喷施除草剂后再翻耕一次，播种抗逆性小麦，施加炭基肥；

(4)插秧后一周施用返青肥和分蘖肥；

(5)施加炭基肥，进行追肥；

(6)施用穗肥、粒肥；

(7)小麦成熟后收割。

将制备的炭基肥应用于小麦土壤中，检测施加普通肥料和炭基肥的小麦产量，如图3所示。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是：一种炭基肥的组成成分为：改性秸秆生物炭65份、蒙脱土3份、尿素18份、EDTA10份、氯化钾18份、粘结剂12份、土壤改良剂1份。

将制备的炭基肥应用于小麦土壤中，检测施加普通肥料和炭基肥的小麦产量，如图3所示。

本发明提供的炭基肥制备方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的炭基肥制备方法仅仅是一个具体实施例而已。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。