[发明专利]一种基于水热炭肥的养分控释方法

说明书

本发明公开了一种基于水热炭肥的养分控释方法。取水热炭肥与不同浓度的盐酸溶液混合振荡不同时间，结束后洗至中性过滤，烘干后可得到具有不同养分控释效果的水热炭肥，该方法可使得水热炭肥中的主要养分氮缓慢释放。同时，解析其控释原理，并且基于Matlab‑2018b，将相关数据通过多项式模型拟合，建立了一个养分控释方程。该方法可以有效延缓水热炭肥中氮素的溶出速率，提高养分利用率；并且该方法操作简单，设备及工艺要求低，易于工业化生产，在生产中应用前景广阔；通过该方法得到的水热炭肥缓释效果好，一次性施用即可，可提升作物产量；并且该养分控释方程可根据不同作物的养分需求，预测最佳养分控释的处理条件。

技术领域

本发明涉及肥料缓释控释方法，具体涉及到一种基于水热炭肥的养分控释方法。

背景技术

我国作为农业大国，化肥的大量施用在保障我国粮食安全上发挥了重要作用，值得注意的是，1980年至今的三十几年间，我国粮食产量增长了近85％，但化肥施用量却增长了4.5倍。过量施用化肥导致肥料利用率不高，我国的氮肥利用率在20％-35％左右，远低于国际水平，同时造成巨大的生态环境污染，威胁农业可持续发展。越来越多学者认为研制新型肥料，降低生产成本，提高肥料利用率是目前肥料研究亟待解决的问题，因此，“缓释化肥”提供了新的思路。

缓释肥中传统生物炭材料利用方法比较成熟，但大多作为控释材料及改良材料与有机和/或无机肥料配合使用，是由于大多生物炭自身保留的营养元素较少，无法直接肥用。中国专利申请CN 104876679 A公开了一种粗制生物炭缓释肥料及其制备方法，该方法是将生物炭作为一种缓释剂与尿素、硫酸铵及粘结剂等物质混合，达到调控尿素等肥料在土壤中释放速率的目的，该方法得到的生物炭肥是一种混合肥料，制备方法复杂，能源消耗过大，成本较高，并且使其不能充分发挥作用；中国专利申请CN 105272389 A公开了一种基于土壤改良的猪粪炭基肥料开发方法，该发明是将猪粪通过水热炭化方法制备成猪粪炭基肥料，其中含有大量植物所需的营养元素，可直接以肥料的形式加入土壤，但是由于该肥料不具备养分缓释的效果，施入土壤后会出现养分释放过快而导致养分损失。

水热炭是指生物质在缺氧环境下，以水为反应介质，经低温(150-340℃)热解产生的一类养分含量高、具有丰富含氧官能团的富碳类物质。因此，针对高养分含量的水热炭肥，急需一种操作方法简单，不会对环境造成二次污染，且显著提升肥料利用率的养分控释方法，为将来针对不同农作物的养分需求规律，开发相匹配的控释炭肥以提升农作物的肥料利用效率，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水热炭肥的养分控释方法，以解决上述问题。通过酸处理会在水热炭肥表面引入丰富的酸性含氧官能团(如羧基、内酯基等)，这些官能团可以通过配位螯合反应而实现其限域限速释放；同时，水热炭肥通过酸处理后，出现了清晰的孔道结构，大部分营养元素被储存在孔隙和通道中，而孔隙和通道过小，水具有表面张力，无法迅速渗透进窄小的水热炭通道中，只能慢慢通过渗透压渗入，水热炭中的营养元素得以缓慢释放。

一种基于水热炭肥的养分控释方法，取水热炭肥加入到浓度为0.05-0.2mol/L的盐酸溶液中，室温下，120-200r/min条件下，振荡6-24h，结束后洗至中性过滤，在60℃-80℃烘干，通过该方法可得到具有不同养分控释效果的水热炭肥；

在步骤(1)中，水热炭肥与盐酸溶液的固液比为1:10-30(g/mL)。

在步骤(1)中，盐酸溶液浓度为0.05-0.1mol/L。

在步骤(1)中，摇床的震荡时间为8-18h。

养分控释分析：