[发明专利]基于改性生物炭的控释肥料组合物

说明书

本发明公开了一种基于改性生物炭的控释肥料组合物，用于改良土壤化学组成和土壤结构，并显著增强肥效。控释肥料组合物包括水溶性植物养料和改性生物碳混合物；改性生物炭原料包括：各种农林废弃物以及鸡蛋壳、贝壳物质；混合物原料经高温厌氧后获得改性生物炭。该控释肥料组合物中农林废弃物粉末、含钙物质粉末与水溶性植物养料的重量比依次为0.09～0.6：0.01～0.5。控释肥料组合物所需原料常见且易得，方便制备，具有缓释性能并且具有抗磨性，同时可降低肥料生产成本。

技术领域

本发明涉及控释肥料组合物，并且特别涉及一种基于改性生物炭的控释肥料组合物。

背景技术

土壤成分和结构为土壤之重要物理化学特性，所描述之物理化学特性包括土壤化学组成、土壤团聚体数量及介于其间之孔隙空间布置。因而，土壤化学组成和土壤结构对于土壤功能、植物生长以及动物生产来说是重要的。良好的土壤化学组成和土壤结构对于植物生长的益处包括：侵蚀作用由于更大的土壤团聚体强度和减少的地表径流而有所减少；根系穿透作用以及对土壤水分和营养素的获取得到改良；幼苗出苗由于表面的板结减少而得到改良；以及水的入渗、保持以及可用性，由于土壤孔隙度提高而更大。

耕种一般会导致土壤化学组成和土壤结构衰退，这是因为对土壤进行的机械操作将土壤团聚体压实和剪切并且填实孔隙空间。持续的耕种和通行还导致土壤剖面内出现压实的不可渗透层或硬土层。灌溉还会导致土壤化学组成和土壤结构随时间推移逐渐衰退，这是因为由于快速的土壤湿润而使得团聚体分解并且粘土物质分散。

多种方法已经被采用以保持和修复土壤化学组成和土壤结构，包括通过将牧草期并入到轮作中以提高有机物含量；减少或消除在种植和牧场活动中的耕作和耕种；在过度干燥或过度湿润的阶段期间避免土壤扰动，从而确保足够的地面覆盖以保护土壤防止雨滴冲击；以及施用石膏或碳酸钙(石灰)以使钠离子与钙离子交换，并且因此以改良土壤条件、通透性以及入渗性。然而，施用或添加石膏或碳酸钙由于它们的不溶性、高的相对成本、以及缓慢的作用速率而对于精准农业和保护性耕作系统来说可能是不够高效的。另外，施用或添加工业副产品(如粉煤灰、磷石膏)含有较多重金属，具有潜在的环境风险；施用或添加有机物料(如农作物秸秆)改良效果缓慢且容易产生病害。

同时，多年来使用肥料来补充生长介质中的养料。近年来本领域关注向土壤或其他生长介质输送可控量的植物养料的技术。公认的是，例如控制来自高度可溶的肥料颗粒的植物养料如氮磷钾的释放是合意的，这是因为养料经过延长时间段的释放获得包括如下的好处：提高植物对肥料的使用效率，由于需要施用较少肥料而降低施用成本，以及降低由于沥滤和解吸附作用所引起的养料流失。肥料颗粒表面上的硫涂层可降低颗粒的溶解速率并赋予控释特性。基本上，土壤中的水和雨水不接触易溶肥料，直到颗粒的涂层中产生裂纹如裂缝或裂隙或者涂层被微生物作用渗透为止。

由于在颗粒上形成的结晶固体硫涂层的固有脆性以及在很多颗粒上的薄的或者甚至不连续的涂层，因此向硫涂覆的表面上施涂某些类型的第二外涂层或密封剂是至关重要的。这种密封剂通常是聚合烃类、石油基蜡或高粘度聚合石蜡油和聚乙烯的组合，其作为热熔液喷涂施用到热的但是固化的硫涂覆表面上。尽管这些硫涂覆肥料已被大量使用，但是从获得均匀涂层厚度、由硫涂层中裂缝引起的可预测释放特性、基本抗磨性和抗冲击性以及工序的复杂性观点来看都存在问题。

最近，由于如上所述的与硫涂覆肥料相关的问题，聚合物涂覆肥料受到很大关注，尤其是考虑到用某些聚合物涂覆肥料在较低涂层重量下获得的改善的控释特性。

美国专利No.5,538,531(Hudson)教导了一种粒状控释肥料产品，其具有包裹在多个水不溶性耐磨涂层中的水溶性肥料中心体。至少一种内涂层是衍生自所述异氰酸酯和多元醇反应的聚氨酯反应产物。外涂层是由有机蜡形成的。