一種炭基生物活性生態(tài)肥及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于肥料領(lǐng)域，涉及一種炭基生物活性生態(tài)肥及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在我國，隨著人民生活水平不斷提高，溫飽問題基本解決后，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品和衛(wèi) 生健康食品已成為當前社會和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的迫切需求。為此，農(nóng)業(yè)部于2000年召開了有 機食品工作會議，以推動有機食品的開發(fā)生產(chǎn)。這次會議在我國農(nóng)業(yè)和食品加工業(yè)中掀起 了一場綠色革命。國務(wù)院關(guān)于開發(fā)有機食品的文件指出："開發(fā)有機食品對于保護生態(tài)環(huán) 境，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，促進食品工業(yè)發(fā)展，增進人體健康，增加農(nóng)產(chǎn)品出口創(chuàng)匯都具有深遠 影響"。國務(wù)院在我國生態(tài)環(huán)境保護的十大對策中明確提出要推廣"生態(tài)農(nóng)業(yè)"。為了發(fā)展 生態(tài)農(nóng)業(yè)，開發(fā)生產(chǎn)無污染"有機食品"，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的施肥技術(shù)必須進行改革，即合理施用 化肥，走有機無機配合施用的發(fā)展之路，而生物肥料更應(yīng)大力提倡和發(fā)展。隨著我國加入 "世界貿(mào)易組織"，和下一個五年規(guī)劃對我國環(huán)境資源保護和人民生活健康水平等方面提出 的更高要求。一個減少化肥、農(nóng)藥的污染使用，大力發(fā)展生物有機肥的時代已經(jīng)來臨，目前， 在西方國家的農(nóng)業(yè)發(fā)展中，化肥正被生物肥、生物有機肥等新型高效的無公害、無污染綠色 肥料所取代。在當前的"世界貿(mào)易一體化"進程中，我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，要與西方國家和世界其 它國家農(nóng)產(chǎn)品進行競爭，其首要前提，就是要推廣實施"綠色無公害"肥料，將農(nóng)作物的"糧 食" 一一綠色無公害肥料，進行大張旗鼓的推廣、實施。這不但是我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，也 是我國加入"世貿(mào)"以后，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面臨的一個最大、最迫切的問題。農(nóng)業(yè)污染的主要來 源則是化肥、農(nóng)藥和水源污染。整治農(nóng)業(yè)污染已是擺在各級政府面前的一個迫在眉睫的現(xiàn) 實任務(wù)。
[0003] 目前，世界各國都在借助高科技手段，尋求新的肥源，其中炭基生物生態(tài)肥料是研 宄的重點。隨著微生物領(lǐng)域科學技術(shù)的進步，各國農(nóng)業(yè)科學家普遍認為，肥料要向高效、復 合的方向發(fā)展，即應(yīng)尋求一種新型炭基生物生態(tài)肥，不僅將氮、磷、鉀及微量元素配合使用， 而且要將活性炭與微生物肥和有機肥結(jié)合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢，以建立良性農(nóng)田生態(tài)循環(huán) 體系和作物營養(yǎng)綜合體系，充分利用土壤潛力，達到使作物增產(chǎn)增收最佳效果。
[0004] 土壤由礦物質(zhì)、有機質(zhì)和微生物三大部分組成，是農(nóng)作物生長發(fā)育的基礎(chǔ)。土壤礦 物質(zhì)是土壤物質(zhì)組成的主體，既是植物生長的基質(zhì)，又是植物無機營養(yǎng)的主要來源。有機質(zhì) 是土壤供肥、保肥的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，又是形成土壤團粒結(jié)構(gòu)和防止土壤板結(jié)的必要成份。微 生物是土壤中活的有機體，是轉(zhuǎn)化土壤肥力不可缺少的活性物質(zhì)。土壤微生物直接參與土 壤物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，腐殖質(zhì)的形成和分解，養(yǎng)分釋放，氮素固定等土壤肥力形成和發(fā)育過 程。因此，向土壤中增加有益微生物數(shù)量，能夠增強土壤微生物活性，從而提高了土壤的肥 力。特別是農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系的微生物活性對植物根部營養(yǎng)更為重要。
[0005] 微生物類肥料的優(yōu)點在于：
[0006] 1、在根際施用微生物類肥料，可增加根層土壤中有益菌類的數(shù)量和活性。在根際 施用有機肥料能有效促進農(nóng)作物根際土壤微生態(tài)區(qū)系內(nèi)有益菌類的活性，從而提高土壤肥 力。微生物肥料中的微生物在其發(fā)酵和土壤內(nèi)的生命活動過程中會產(chǎn)生大量的赤霉素和細 胞激動素類物質(zhì)，這些物質(zhì)在與植物根系接觸后，會刺激作物生長，調(diào)節(jié)作物新陳代謝，從 而產(chǎn)生增產(chǎn)效果。微生物肥料中的微生物在植物根部大量生長、繁殖，形成優(yōu)勢菌，抑制和 減少了病原菌的繁殖機會，有的還具有拮抗病原菌的作用，起到了減輕作物病害的功效。從 而減少農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本。
[0007] 2、在根際施用有機質(zhì)類肥料，由于有機肥料中含有豐富的有機質(zhì)、一定量的速效 氮、磷、鉀和微量元素，養(yǎng)分比較全面。其中的有機質(zhì)通過微生物活動后，可不斷釋放出植物 生長所需的營養(yǎng)元素，因而肥效持久。豐富的有機質(zhì)還可以改善土壤物理性狀，增加土壤團 粒結(jié)構(gòu)，從而使土壤疏松，減少土壤板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣和促進根系發(fā)展，為農(nóng)作 物提供舒適的生長環(huán)境。
[0008] 在根際施用生物質(zhì)炭類肥料，由于生物質(zhì)炭基肥料中的生物質(zhì)炭是由植物生物質(zhì) 在完全或部分缺氧的情況下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化難熔性固態(tài)物質(zhì)。生物質(zhì) 炭的元素組成主要包括碳（一般高達60%以上）、氫、氧等，其次是灰分（包括鉀、鈣、鈉、 鎂、硅等）。生物質(zhì)炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積巨大，同時還具有大量的表面負電荷以及高 電荷密度的特性，能吸附固定水、土壤或沉積物中的無機離子（如Cu2+、Zn2+、Pb2+、Hg2+和 N03-等）及極性或非極性有機化合物。生物質(zhì)炭作為可持續(xù)土壤管理的一個有效的輔助手 段，主要通過以下三種方式改善土壤理化性質(zhì)以及生物學性質(zhì)來提高作物的產(chǎn)量：
[0009] 1、生物質(zhì)炭的吸附性特別強，它如同海綿一樣，在土壤中起到保持水分、空氣和溶 液的作用[20]。研宄發(fā)現(xiàn)，土壤中的生物質(zhì)炭通過提高土壤的陽離子交換量來增強對陽離 子的吸附，這主要是因為其表面可部分被輕度氧化形成羰基、酚基和醌基，研宄結(jié)果表明往 土壤中添加2% (w/w)的生物炭，67天后發(fā)現(xiàn)土壤的pH值、有機碳含量以及Ca、K、Mn、P的 含量明顯升高，說明生物炭對一些元素（如Ca、K、Mn、P)具有很強的吸附性。生物質(zhì)炭還 可以吸附N03-、NH3，減少土壤的氨揮發(fā)，提高土壤的保肥能力。生物質(zhì)炭的加入還會增強豆 科植物的生物固氮能力，有研宄表明施加生物質(zhì)炭可以增加土壤對順 3和NH4+的吸收，減少 N20的排放以及N03-的流失，從而影響氮循環(huán)。在自然環(huán)境下，生物質(zhì)炭作為一種非完全燃 燒的剩余物加入森林土壤中，土壤環(huán)境會得到改善。
[0010] 2、生物質(zhì)炭疏松多孔的結(jié)構(gòu)以及巨大的表面積為特殊類群的微生物的生長提供 了溫床，從而促進土壤營養(yǎng)元素的循環(huán)。研宄表明生物質(zhì)炭的弱堿性、多孔性以及能夠保持 水分和空氣的特點為微生物的聚集提供了條件。研宄發(fā)現(xiàn)有些微生物可以把黑色碳作為生 存的唯一碳源，說明土壤在加入生物質(zhì)炭以后會促進某一類群微生物的生長，從而可以長 期地提高土壤肥力。生物質(zhì)炭的添加通常能促進菌根真菌對植物根部的侵染，增加菌根真 菌的豐度。
[0011] 3、生物質(zhì)炭不僅是土壤的改良劑，而且可以起到有機肥的作用。
[0012] 4、施用生物質(zhì)炭不僅能夠改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力，還能夠吸附重金屬 (如鎘、砷等），減少植物對污染物的吸收，在一定程度上達到環(huán)境修復的效果。通過研宄 棉桿炭對鎘污染土壤的修復效果以及鎘污染土壤上小白菜對鎘吸收，其結(jié)果表明棉桿炭能 夠通過吸附或共沉淀作用降低生物對土壤中鎘有效利用；在輕度鎘污染時，棉桿炭處理土 壤對鎘的吸附速率較快，隨著鎘污染程度的增加，吸附速率逐漸慢，吸附量逐漸增加；棉桿 炭能夠明顯降低鎘污染土壤上小白菜可食部和根部的鎘積累量，可食部鎘質(zhì)量分數(shù)降低 49. 43 %~68. 29%，根部降低64. 14%~77. 66%，說明棉桿炭具有修復土壤鎘污染，降低 蔬菜中鎘含量的作用，因此也提高了蔬菜品質(zhì)。另外，用牛糞制成的生物質(zhì)炭對水溶液中鉛 的吸收率可達到100%。污泥炭對Hg有較好的吸附效果，吸附機理主要包括物理吸附、化學 吸附、化學反應(yīng)以及三者相結(jié)合的共同作用。生物質(zhì)炭本身呈弱堿性，土壤添加生物質(zhì)炭后 pH值升高，引起土壤負電荷增加，導致土壤對重金屬的吸附也增加，進而降低了重金屬的生 物利用度。此外，由于生物質(zhì)炭本身含有氮、磷、鉀等養(yǎng)分元素，一方面，這些元素的存在與 重金屬形成競爭，另一方面也促進了植物生長。同時添加生物質(zhì)炭后的土壤也表現(xiàn)出對農(nóng) 藥殘留的吸收，從而減少對地下水的污染。
[0013] 肥料是農(nóng)作物的糧食，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的基本生產(chǎn)資料。然而，我國多數(shù)地 區(qū)因長期施用化學肥料已使土壤生態(tài)環(huán)境、土壤理化性狀以及土壤微生物區(qū)系受到了不同 程度的破壞，尤其是過多施用單質(zhì)化學肥料，已使土壤中營養(yǎng)元素比例嚴重失調(diào)，肥力供給 能力下降，土壤板結(jié)加劇，根際土壤微生物優(yōu)勢種群大量減少，并在一定程度上對農(nóng)產(chǎn)品品 質(zhì)造成了污染，使產(chǎn)品難以達到無公害食品的要求。隨著生物質(zhì)能源領(lǐng)域以及微生物領(lǐng)域 科學技術(shù)的進步，各國科學家普遍認為，肥料要向高效、復合的方向發(fā)展，即應(yīng)當尋求一種 能將生物質(zhì)炭與有機質(zhì)和微生物肥料整體優(yōu)勢集于一體的新型肥料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種以生物質(zhì)炭為基質(zhì)的生物活性生態(tài)肥，可有效的解決土 壤中重金屬污染對作物的影響、土壤板結(jié)、土壤肥力降低的問題，同時還可改善土壤酸堿 度，尤其對北方酸性土壤的改良大有益處，真正做到無污染，同時還能降低C02以及N20的排 放量。
[0015] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：以土壤有益微生物（包括有固氮、解磷、解鉀作用和 刺激作物生長抗病功能的菌類）及有機質(zhì)和微量元素為核心活性肥源，以為生物質(zhì)炭基質(zhì) 載體組成生物活性肥料。
[0016] -種炭基生物活性生態(tài)肥，以微生物質(zhì)炭基質(zhì)載體，加入土壤有益微生物及有機 質(zhì)和微量元素作為核心活性肥源，其特征在于：該生態(tài)肥的物質(zhì)比例為：生物質(zhì)炭以重量 計占40%-45%，苦土石灰占8%-12%，干燥無霉菌牛糞占7%-14. 5%，骨粉占8%-13%， 膨潤土占7% -11 %，木醋酸液占2% -5%，微量元素占2% -4%，活性因子占0. 1 %