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建設(shè)以炭化為創(chuàng)新點的種植產(chǎn)業(yè)循環(huán)體系可行性報告

一、背景

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)過了50年的改革進取取得了長的發(fā)展，無論是新品種的研發(fā)、化肥的使用、農(nóng)藥的使用等都促進了糧食數(shù)量安全的保障但隨之而來的土壤的有機質(zhì)大量減少、鹽化、次生鹽化、微生物大量減少，造成了土壤板結(jié)，對肥料的吸收利用率大幅度降低，個別地區(qū)的化肥使用量甚至超過2000公斤／公頃，如此飲鴆止渴，更會惡性循環(huán)下去，尤其是一些農(nóng)藥大量應(yīng)用，更是帶來大量殘留，給農(nóng)產(chǎn)品安全帶來隱患。秸稈不讓焚燒，更是給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來諸多不便，尤其是秸稈中的營養(yǎng)物質(zhì)和有機質(zhì)也不能得到充分利用。綠色青山、生態(tài)環(huán)保是我國下一步在涉農(nóng)工作中追求的目標(biāo)，而目前現(xiàn)狀又存在著巨大的矛盾。

二、現(xiàn)有解決辦法

1、秸稈打包送往發(fā)電廠；

2、發(fā)酵，轉(zhuǎn)換成有機肥；

3、部分焚燒；

4、粉碎還田。

以上的四種辦法存在著很大的弊端，用于發(fā)電，裝卸運輸?shù)荣M用不足以支撐秸稈自身擁有的大數(shù)值；發(fā)酵轉(zhuǎn)化為有機肥，需要大型廠地及大量時間，且施用到田間受到許多客觀條件制約；焚燒不僅帶來大氣污染和危險，同時使表面土層有機質(zhì)減少，大量土壤微生物被燒死，粉碎還田，田間腐熟產(chǎn)生大量氨氣，抑制作物生長，種子落在碎秸稈上不能出苗，會出現(xiàn)較大風(fēng)險。

三、新型秸稈炭化設(shè)備的功能及原理

隨著國家環(huán)保事業(yè)的發(fā)展和振興鄉(xiāng)村戰(zhàn)略的實施，中藥渣、畜禽糞便、作物秸稈、食用菌廢棄菌料、糠醛渣等發(fā)酵廢棄物以及生活垃圾的處理方式，已經(jīng)成為阻礙經(jīng)濟發(fā)展一大難題。

比如大部分秸稈打包堆在田間嚴(yán)重影響春播生產(chǎn)，發(fā)酵廢棄物和生活垃圾隨處傾倒，畜禽糞無處堆放，形成大氣環(huán)境和市容的嚴(yán)重污染，是各級政府和經(jīng)營者的頭疼難解之題。

我司研發(fā)的【有機廢棄炭化設(shè)備】變廢為寶，重塑美好環(huán)境。設(shè)備靈活輕便，即可以在田間地頭就近生產(chǎn)，也可以以村為單位建廠生產(chǎn)。其生產(chǎn)的活性炭和木醋液可用于炭基肥和殺蟲劑等，特別是炭被譽為土地的“黑金子”，價值極高。生產(chǎn)中的廢氣余熱可用于取暖、發(fā)電和洗浴等，節(jié)能減排，綠色環(huán)保。

1、設(shè)備炭化后產(chǎn)品優(yōu)勢

我們對生物質(zhì)炭進行了制成炭基復(fù)合肥（炭為20%-30%）的研究與示范，還田以后有如下效果：

(1) 生物質(zhì)炭還田，可以增加土壤孔隙度，降低土壤容重、改善土壤通氣、透水狀況，提高土壤最大持水量，可以增加土壤透氣性和緩解土壤板結(jié)的難題，解決土壤板結(jié)的作用。

(2)生物質(zhì)炭還田，可以將我國農(nóng)田土壤中緊缺的氮、磷、鉀等大量元素返回到土壤中，而且還可以補充植物所必須的硅、鈣、鎂、鈉。

2、系統(tǒng)功能介紹

系統(tǒng)工作流程：

1、藥渣、糞便上輸送機，輸送進入燒結(jié)爐內(nèi)

2、一號燒結(jié)爐加熱至280℃連續(xù)燒結(jié)2.5h

3、一號燒結(jié)爐內(nèi)280℃煙氣進入二號燒結(jié)爐內(nèi)，利用一號燒結(jié)爐的煙氣將二號爐溫度帶至280℃并穩(wěn)定加熱2.5-3h

4、二號爐280℃煙氣進入三號燒結(jié)爐內(nèi)，利用二號燒結(jié)爐的煙氣將三號爐溫度帶至280℃并穩(wěn)定加熱2.5-3h

5、三號爐280℃煙氣進入四號燒結(jié)爐內(nèi)，利用三號燒結(jié)爐的煙氣將四號爐溫度帶至280℃并穩(wěn)定加熱2.5-3h，四號爐的煙氣再回到一號爐。

6、煙氣在1-4號爐內(nèi)循環(huán)，只需要加熱一號爐，其余爐體靠煙氣帶動升溫

FT60

2.1 設(shè)備參數(shù)： 

2.2 上料輸送機

如上圖所示，上料輸送機主要用于將原料輸送至有機燒結(jié)爐內(nèi)，上料輸送機采用帶擋邊皮帶，皮帶材料為高耐磨皮帶，內(nèi)含鋼絲，結(jié)實耐用。

驅(qū)動部分采用三相異步電機驅(qū)動，配控制按鈕，操作員按下按鈕系統(tǒng)自動運行，進行上料。

傳動部分為鏈傳動，可實現(xiàn)大功率傳動。

2.3 有機燒結(jié)爐

有機燒結(jié)爐為整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，生物反應(yīng)都在此容器內(nèi)進行，有機物在有機燒結(jié)爐內(nèi)轉(zhuǎn)化為炭粉和木醋液。

如圖所示，黃色部分為轉(zhuǎn)動反應(yīng)罐，黑色部分為保溫外層，紫色部分為加熱裝置。

轉(zhuǎn)動反應(yīng)罐在燒結(jié)時自動旋轉(zhuǎn)，使燒結(jié)均勻，黑色保溫層為碳鋼焊接制作，保溫效果良好，旋轉(zhuǎn)部分為齒輪傳動，旋轉(zhuǎn)速度均勻，燒結(jié)效果好。

加熱裝置使用廢氣進行燃燒，加熱穩(wěn)定，效率高。

2.4 冷卻罐和木醋液集液箱

如上圖所示，藍(lán)色罐體為廢氣冷卻罐，廢氣經(jīng)此冷卻后經(jīng)管道輸送至系統(tǒng)加熱裝置，進行廢氣再利用。

黑色方箱為木醋液集液箱，燒結(jié)后產(chǎn)生的木醋液匯集在集液箱里，等待裝車轉(zhuǎn)運。

2.5 下料皮帶機

下料皮帶機用于將燒結(jié)完成后的炭粉從有機燒結(jié)爐內(nèi)傳輸出來。下料皮帶線將炭粉傳輸?shù)狡Ь€的末端的炭槽內(nèi)，工人將炭槽內(nèi)的炭粉裝袋。

2.6機械攪拌機

3、設(shè)備配置清單

本機屬于新型環(huán)保設(shè)備，能有效解決有機廢棄物對環(huán)境的污染。同時該設(shè)備能將廢棄物變廢為寶，所產(chǎn)生的附產(chǎn)品是新型生物質(zhì)能源，可以附加更大的經(jīng)濟價值。

四、炭在土壤中的功能

秸稈炭化后，施入田間，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)鏈條中起到替代蚯蚓的作用，而常年大化肥及農(nóng)藥的使用，土壤嚴(yán)重板結(jié)，蚯蚓量大幅度減少，而應(yīng)用秸稈炭的土壤，會極大的提高土壤三大功能，即:物理、化學(xué)、生物功能，從而提高作物對營養(yǎng)的吸收作用率。

碳肥是近幾年出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)新產(chǎn)品，雖然資歷尚淺，然而卻受到了專家學(xué)者和農(nóng)戶的充分認(rèn)可和肯定，成為農(nóng)資新寵，究竟有何神奇之處呢？

碳肥，指以生物炭為主原料，或利用碳技術(shù)、碳工藝所制得的新型肥料產(chǎn)品。根據(jù)碳肥的構(gòu)成和功能，可將碳肥分為碳氧肥、碳能肥兩大類。

碳氧肥是以生物碳和有機物為主原料制成，主要作為基肥施用的碳肥。包括了碳基有機肥、碳基生物有機肥、碳基復(fù)合微生物肥料、碳基土壤調(diào)理劑、碳基菌肥、碳基微生物菌劑等。生物炭是在缺氧的條件下把生物質(zhì)進行高溫處理，使其中的油和氣燃燒后所剩下的物質(zhì)。

這里所說的生物質(zhì)，主要來源于植物體，如毛竹、木材、作物秸稈等，其中，尤以竹炭的品質(zhì)為佳。竹炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，可以作為土壤微生物和有機營養(yǎng)成份的載體，保持良好的營養(yǎng)平衡和微生態(tài)平衡，增強土壤活力；竹炭具有很強的吸附能力，能夠吸附土壤中的重金屬和殘留農(nóng)藥，凈化土壤環(huán)境，修復(fù)污染和受損土壤；竹炭施入土壤之后，可以增強土壤透氣、保水、保肥性能，有利于提高水分和養(yǎng)分利用率，并能顯著降低干旱和水淹給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的影響。

碳能肥：以有機或無機養(yǎng)分為主原料，添加天然植物提取物碳能，具有極佳水溶性，主要作為追肥施用的肥料。碳能肥又根據(jù)產(chǎn)品形態(tài)，可以分為碳能水溶肥料、碳能液體肥料。

“碳肥施入土壤中能被根系直接利用，其有機營養(yǎng)水平相當(dāng)于普通有機肥的10倍以上。采用碳酶技術(shù)的復(fù)混肥料，有機碳本身發(fā)揮巨大肥力能量的同時可將其他營養(yǎng)元素(NPK、中微量元素等)水溶轉(zhuǎn)變?yōu)楦〉姆肿?，快速被作物吸收利用。已慢慢為人所知，雖然是近幾年才興起的產(chǎn)品，但得到了權(quán)威專家和農(nóng)民的青睞。權(quán)威預(yù)測，碳肥這種新型肥料將會引領(lǐng)肥料發(fā)展潮流，也將影響肥料市場的格局。

☉碳元素對作物生長的重要性

在深入介紹碳肥之前，我們有必要先認(rèn)識一下碳元素。碳元素是植物必需的六種大量元素之首，是生命元素，其在植物干物質(zhì)中占35%，是非常重要而又易被忽視的植物必需營養(yǎng)元素。

植物吸收碳的主要途徑有：

（1）由葉片氣孔吸收空氣中的二氧化碳，經(jīng)光合作用轉(zhuǎn)化為碳水化合物，再轉(zhuǎn)化為糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸、纖維素和酶類等重要物質(zhì)，組成農(nóng)作物的內(nèi)部組織和能量來源。

（2）植物的根部也由土壤中的有機質(zhì)直接吸收溶解于水的小分子有機碳元素，輸入植物內(nèi)部經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)形成植物的內(nèi)部組織和能量來源。

有研究表明,植物利用CO2(在陽光充足時)最佳濃度是0.1%,而自然界空氣中的CO2平均濃度只有0.03%，植物光合作用遠(yuǎn)沒有達到最佳狀態(tài)，再加上光照強度低或者陰雨天弱光合作用,農(nóng)作物缺碳更嚴(yán)重。如果土壤不能有效地向作物供給有效碳,農(nóng)作物就會長期處于“缺饑渴”的病態(tài)。

“碳饑渴”，能給植物帶來什么嚴(yán)重后果呢？碳元素如果充足的話，可以提高土壤的碳氮比（C/N），使土壤中的微生物獲得良好的繁殖條件。土壤微生物的大量繁殖會進一步提高土壤的生物肥力和物理肥力，從而提高土壤中N、P、K等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的利用率，形成良性循環(huán)。反之，“碳饑渴”長期持續(xù)會導(dǎo)致微生物的繁殖條件每況愈下，土地肥力下降，氮磷鉀速效化肥也不能被作物吸收，反而會造成土壤酸化、板結(jié)，根系敗壞，作物產(chǎn)量與品質(zhì)的下降等惡果。

☉據(jù)相關(guān)研究表明，作物長時間缺碳會表現(xiàn)以下病癥：

（1）、根系衰弱、早衰、黃葉病或失綠癥等；

（2）、作物亞健康；

（3）、防病抗逆機能低：作物失去自身正常狀態(tài)下具備的對逆境的抵御機能，抗寒、抗旱、抗?jié)?、抗病蟲害功能低，易造成嚴(yán)重失收。

△由此可見，碳元素是植物生長過程中必需營養(yǎng)元素，其重要性毋庸置疑。

目前碳肥逐漸在市場上流通，許多農(nóng)戶也開始注重給土壤補充碳元素，現(xiàn)在市場上主要有：竹炭生物有機肥、竹炭土壤改良劑、竹炭復(fù)合微生物肥料、碳能生物菌肥、植物液體肥、碳能水溶肥等產(chǎn)品；產(chǎn)品種類也開始慢慢多樣化，但是最終目的都一樣，補充植物所需的碳元素，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥的能力，提高肥料利用率。

☉碳肥存在的爭議

1、植物是否需要額外補充碳元素？

作物獲取生長所需的碳元素主要有兩條途徑：一是植物葉片氣孔吸收大氣中的二氧化碳，通過光合作用合成碳水化合物，進而轉(zhuǎn)化為植物所需的大分子化合物；二是植物通過根系從土壤中吸收小分子液態(tài)碳化合物，與其他營養(yǎng)元素、礦質(zhì)元素一起被根系吸收，然后通過一系列生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為植物所需的生命物質(zhì)，如糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸等等。

有人會問：地球空氣中CO2含量逐年躍升，那么植物可以從空氣中就地取材汲取“碳”營養(yǎng)啊，有必要大張旗鼓地高喊為植物補碳嗎？

研究表明,植物利用CO2(在陽光充足時)最佳濃度是0.1%,而自然界空氣中的CO2平均濃度只有0.03%，加上光照強度低或者陰雨天，光合作用更弱,作物缺碳更嚴(yán)重。如果植物不能及時從土壤吸收有效碳,作物就會長期處于“碳饑渴”的狀態(tài)。

現(xiàn)實情況中，農(nóng)民不理解作物需肥規(guī)律，認(rèn)為化肥施用越多，作物就可以獲得高產(chǎn)。當(dāng)作物處于“碳饑渴”狀態(tài)時，微生物繁殖條件差，土壤中大量的N、P、K無法被有效利用，進一步加劇土壤板結(jié)，形成惡性循環(huán)；而當(dāng)碳元素充足時，土壤的碳氮比（C/N）提高，這使土壤中的微生物獲得良好的繁殖條件。土壤微生物的大量繁殖會進一步提高土壤的生物肥力和物理肥力，從而提高土壤中N、P、K等礦質(zhì)營養(yǎng)元素的利用率，形成良性循環(huán)。

2、碳肥是否只是傳統(tǒng)有機肥的替代者？

有機肥是緩釋肥料，它的有機質(zhì)含量雖然很高，但大部分在短近期不能溶于水。大部分有機質(zhì)以礦化腐殖質(zhì)形式存在，需經(jīng)土壤微生物長時間分解才能逐漸釋放出水溶性有機碳，專家曾試驗，將有機肥兌4倍水混勻置于密閉容器中100天后，測試其水溶有機碳卻僅有1%!可見，施進土壤的有機肥，其當(dāng)季被吸收利用的有機營養(yǎng)(主要是有機水溶碳)是非常少的?！　　?/span>

但有機肥為什么又有肥效?之所以有肥效有以下幾個原因！

一是它改變了土壤結(jié)構(gòu)，提高了土壤物理肥力與生物肥力；

二是它本身含有N、P、K營養(yǎng)元素(一般占5%-12%左右)作用發(fā)揮得比較充分，具備一定的化學(xué)肥力。而其短近期內(nèi)發(fā)生作用的有機質(zhì)肥力(水溶有機碳)則是十分有限的，每100公斤僅1公斤左右。這就說明連續(xù)大量地使用合格的有機肥，才能保證農(nóng)作物根部吸收所需的有機碳。但現(xiàn)實很殘酷!農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)狀證明：“連續(xù)地大量地使用合格有機肥”不是件容易的事！　　　

化學(xué)肥料施入土壤后需通過微生物或各種菌類、酶類進行有選擇性、重復(fù)性的化學(xué)分解，被分解成功的那一部分才能順利進入植物根系，然后被作物吸收并利用，較有機碳直接進入作物根系來比較的話，肥料利用速度與利用率都大大打了折扣?！　　?/span>

傳統(tǒng)有機肥及化學(xué)肥料應(yīng)用的種種弊端， “碳肥”應(yīng)運而生!　　

“碳肥”打造作物營養(yǎng)吸收利用的“高速公路”，“碳肥”被作物利用的過程區(qū)別于其他所有傳統(tǒng)肥料，“碳肥”所含的水溶有機碳不必經(jīng)過任何化學(xué)分解也無需耗費土壤氧氣與能量就能被作物吸收!  

最后我們用16字來總結(jié)碳肥 優(yōu)勢

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解除板結(jié)、調(diào)酸控鹽、促根補碳、降解農(nóng)殘