活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂及其制备方法，属于土壤调理剂技术及复合肥料技术领域。上述新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂由以下重量百分比的组分组成：微纳米活性农林生物炭40‑60％，其它辅料40‑60％；其中，所述其它辅料由以下重量百分比的组分组成：农林生物质废弃物25‑35％、非金属含氧酸盐类矿物15‑35％、天然大分子有机物质15‑30％和中药15‑30％。本发明专利技术制备的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂具有较好的土壤农药、重金属有害残留原位修复功能，并且能够兼顾土壤肥力提升和病虫害防治功效。

Active agroforestry biochar micro nano composite soil conditioner and preparation method thereof

The invention relates to a new type of active agroforestry bio carbon micro nano composite soil conditioner and a preparation method, which belongs to the field of soil conditioner and compound fertilizer. The new active agroforestry micronano composite soil conditioner consists of the following weight percentage components: micronanoscale bioactive agroforestry 40, 60% and 40 other auxiliary materials, 60%. The other auxiliary materials are composed of the following weight percentage components: agroforestry waste 25 35%, non-metallic oxygen acid Salt minerals 15, 35%, natural macromolecule organic matter 15, 30% and Chinese medicine 15 15 30%. The new biochar micronano composite soil conditioner prepared by the invention has good in situ remediation function of soil pesticides, heavy metals and harmful residues, and can give consideration to the effect of soil fertility improvement and pest control.

【技术实现步骤摘要】
活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂及其制备方法
本专利技术涉及土壤调理剂技术及复合肥料
，具体涉及一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂及其制备方法。
技术介绍
土壤调理剂的研究始于19世纪末，研究较多的有天然调理剂、人工合成改良剂、天然-合成共聚物调理剂和生物调理剂。土壤调理剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤微生物产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力。目前土壤调理剂已广泛应用于退化土壤的改良，其改良作用主要体现在：一是改善土壤物理性状、增强土壤的保水透气能力；增强土壤中营养元素的有效性，提高土壤肥力；二是提高土壤中有益微生物和酶活性，抑制病原微生物，增强植物的免疫力；三是降低土壤中有害残留,增强土壤自身降解、转化等净化能力，尤其是重金属污染土壤中重金属Cd、Pb、Zn、Co、Cu、Ni等的迁移能力，抑制作物对重金属吸收。但天然调理剂改良效果有限，且有持续期短或储量的限制等问题；人工合成的高分子化合物的高成本以及潜在的环境污染风险而限制了它的广泛应用；单一土壤调理剂，如沸石、粉煤灰、污泥、绿肥、聚丙烯酰胺等存在改良效果不全面或有不同程度的负面影响等问题。近年来，以天然材料为主要原料研制新型多功能土壤调理剂进行低产土壤的改良是目前土壤调理剂研究的热点。
技术实现思路
为解决土壤中农药、重金属污染严重，土壤板结等问题，本专利技术提供的一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，将中药调理、土壤联合修复与天然肥料融为一体，是一种具有新型无污染、无残留、无毒副作用、来源广、可降解、成本低廉等特点的新型多功能复合土壤调理剂肥。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：本专利技术提供一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，由以下重量百分比的组分组成：微纳米活性农林生物炭40-60％，其它辅料40-60％；其中，所述其它辅料由以下重量百分比的组分组成：农业生物质废弃物和/或林业生物质废弃物30-35％、非金属含氧酸盐类矿物15-35％、天然大分子有机物质15-30％和中药15-30％。进一步的，所述微纳米活性农林生物炭的制备方法为：步骤1：将原料进行干燥和粗粉碎；步骤2：在厌氧或缺氧条件下热裂解；步骤3：将热裂解的产物进行细粉碎，然后过筛，获得500μm以下微纳米活性农林生物炭粗品；步骤4：将步骤3中微纳米活性农林生物炭粗品依次通过弱氧化剂溶液、碱性溶液进行活性处理各12小时即得到微纳米活性农林生物炭。进一步的，所述步骤1中，原料为农业生物质废弃物和/或林业生物质废弃物；所述步骤2中，通过通入氮气调节体系中氧气浓度；所述原料为农业生物质废弃物热裂解温度为280℃；所述原料为林业生物质废弃物热裂解温度为650℃，所述原料为农业生物质废弃物和林业生物质废弃物(农林生物质废弃物)的混合物热裂解温度为450℃；所述步骤4中，弱氧化剂为双氧水，碱性溶液为碱石灰溶液或氨水。优选的，所述农业生物质废弃物为作物秸秆、作物壳类、粮食壳类、畜禽粪便等中的一种或多种。优选的，所述林业生物质废弃物为木屑、竹屑、树枝、竹枝、树叶等中的一种或多种。优选的，所述非金属含氧酸盐类矿物为硅酸盐矿物、碳酸盐矿物和磷酸盐矿物；所述硅酸盐矿物、碳酸盐矿物与磷酸盐矿物的质量比为1:1:1；所述硅酸盐矿物为蒙脱石、凹凸棒石和埃洛石等中的一种或多种；所述碳酸盐矿物为钟乳石、方解石和白云石等中的一种或多种；所述磷酸盐矿物为羟基磷灰石和/或氟磷石灰等。优选的，所述天然大分子有机物质为腐植酸、甲壳素、壳聚糖和纤维素等中的两种以上等质量混合而成的混合物。优选的，所述中药成分为中草药和药用矿物；所述中草药和药用矿物质量比为1:1；所述中草药为紫背天葵和乳香等；所述药用矿物为阳起石、钟乳石和麦饭石等中的两种以上混合而成的混合物。本专利技术还提供一种上述新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂的制备方法，包括：步骤1：微纳米活性农林生物炭的制备，农业生物质废弃物采用低温厌氧热裂解炭化技术(微炭化技术),林业生物质废弃物采用高温厌氧热裂解炭化技术,它们的混合物采用中低温厌氧热裂解炭化技术。步骤2：其它辅料细粉碎和过筛，得500微米以下的其它辅料粉末；步骤3：将上述各原料粉末按比例混合均匀；步骤4：向步骤2中的混合粉末中加入水进行加热搅拌混合均匀，加热温度为60-80℃，直至总含水量蒸发到10-20％，然后冷却至室温后即得新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂。将上述将制备的新型活性农林生物微纳米炭复合土壤调理剂拌入土壤中(600kg/亩～40kg/亩，取决于重金属污染程度，重度450-600kg/亩,中度300-450kg/亩,轻度150-300kg/亩，其它板结，调酸，肥效等40-150kg/亩)，浇适量水(不出现明水为佳)，调理剂与土壤进行自然发酵半个月，使其充分与土壤生物体和有害残留相互作用、实现矿质化、腐殖化、固定化和稳定化。本专利技术使用的原料来源广泛，是由成本低廉、无污染的天然原料组成，包括以微纳米活性农林生物炭为主料，以农业生物质废弃物、非金属含氧酸盐类矿物、天然大分子有机物质、中药为辅料，其每类成分可根据土壤污染严重程度、土壤肥瘦程度和土壤病虫害程度，对其比例进行调整。为了使产品更好适应当地市场实际情况，土壤调理剂的原料成分可进行同类组分替换(但最好结合其功能和药性进行同类替换)。土壤调理剂中的一些药用矿物和中草药等具有中药调理特性，可增强土壤及其生物体自身的免疫力和抗病菌害能力，促进土壤大量有益生物群落的数量与活性、抑制有害病原生物的生长繁殖，分解释放土壤中大量有效物质和生产作物生长繁殖和病虫害防治的次生代谢物质等。同时，农林废弃物和中草药等生物质通过调理繁殖和生长的生物体(主要是微生物)产生特殊分解酶效益、微生物菌群效益(可释放大量酵素(酶)和一些特殊驱虫抑菌物质)，能降解农药和转化重金属等有害残留、抑制有害病原微生物的生长与繁殖和驱虫等。本专利技术制备的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂中的所有成分均具有肥效功能，如非金属含氧酸盐类矿物释放大量中、微量元素，生物质分解形成大量氨基酸、糖、植物激素、酵素等生物有机质，中药调理繁殖与生长的生物体(主要是微生物)可激活土壤固化成分，释放土壤有效微量元素(铁、锌、锰、氮、磷、钾等)，天然大分子有机物质自身具有肥效功能，持续提升土壤的肥力。本专利技术的土壤调理剂中所有成分均能实现对土壤重金属、农药等有害污染物的固化/稳定化/催化等多种物理和化学联合修复，同时形成的微纳米复合土壤调理剂由于具有巨大比表面积、多功能基团和复合物自身致使的超强吸附螯合能力和优秀催化能力等不仅可大幅度提高土壤修复效率，还可调理土壤大量生物体(主要是微生物)的繁殖与生长，实现生物联合修复，疏松板结土壤，改善土壤理化性质和结构，提高pH值，使土壤具有保水、增肥、透气和修复等多重功能。此外，本专利技术的土壤调理剂的固化/稳定化作用和中药特性可缓解重度有害物对早期生物体的中毒功能、繁殖与生长的生物体兼有逐渐生物修复固化/稳定化等物理修复逐步释放的有害物的功能。本专利技术调理剂的微纳米活性农林生物炭，不仅能高效吸附和高效催化转化有害残留，还能作为缓慢释放肥料使用,中药调理本土微生物繁殖与生长，即可降解和转化土壤重金属、农药等有害残留，又可避本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：微纳米活性农林生物炭40‑60％，其它辅料40‑60％；其中，所述其它辅料由以下重量百分比的组分组成：农业生物质废弃物和/或林业生物质废弃物25‑35％、非金属含氧酸盐类矿物15‑35％、天然大分子有机物质15‑30％和中药15‑30％。

【技术特征摘要】
1.一种新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：微纳米活性农林生物炭40-60％，其它辅料40-60％；其中，所述其它辅料由以下重量百分比的组分组成：农业生物质废弃物和/或林业生物质废弃物25-35％、非金属含氧酸盐类矿物15-35％、天然大分子有机物质15-30％和中药15-30％。2.根据权利要求1所述的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征在于，所述微纳米活性农林生物炭的制备方法为：步骤1：将原料进行干燥和粗粉碎；步骤2：在厌氧或缺氧条件下热裂解；步骤3：将热裂解的产物进行细粉碎，然后过筛，获得500μm以下微纳米活性农林生物炭粗品；步骤4：将步骤3中微纳米活性农林生物炭粗品依次通过弱氧化剂溶液、碱性溶液进行活性处理各12小时即得到微纳米活性农林生物炭。3.根据权利要求2所述的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征在于，所述步骤1中，原料为农业生物质废弃物和/或林业生物质废弃物；所述步骤2中，通过通入氮气除去体系中氧气浓度；所述原料为农业生物质废弃物热裂解温度为280℃；所述原料为林业生物质废弃物热裂解温度为650℃，所述原料为农业生物质废弃物和林业生物质废弃物的混合物热裂解温度为450℃；所述步骤4中，弱氧化剂为双氧水，碱性溶液为碱石灰溶液或氨水。4.根据权利要求1或3所述的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征在于，所述农业生物质废弃物为作物秸秆、作物壳类、粮食壳类、畜禽粪便中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的新型活性农林生物炭微纳米复合土壤调理剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：文阳平，盛莹莹，董文洁，黎帆，李振涛，陈莉，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：江西,36