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这些肥料中都含有大量的原生腐殖酸。
土壤中这种腐殖酸一般不多。
肥沃土壤中,含量也不过百分之几,泥炭中腐殖酸含量较高,约10%?
50%。
褐煤于成煤过程的差异,腐殖酸含量变化很大,在1%?
80%之间。
2.再生腐殖酸 含腐殖酸较低的煤类,经过自然风化或人工氧化方法所生成的腐殖酸,叫再生腐殖酸。
在煤矿区,化验一下露头风化煤,可以发现煤中腐殖酸含量从表层向煤层深处逐渐减少,甚至在较深的煤层中,煤的腐殖酸含量等于零。
这就说明了原来煤中并没有腐殖酸或极少,而是于煤层出露地表,经风吹雨打日晒,煤的化学组成发生了变化,才形成了腐殖酸。
于这种腐殖酸不是天然物质化学组成中所固有的,所以,叫再生腐殖酸。
正是根据这个原理,工业生产腐殖酸类肥料时,为提高原料中腐殖酸的含量,可采用空气氧化、臭氧氧化及硝酸氧化等办法,以达到提髙产品质量的目的。
生物有机肥/ 广大农村也可采用“堆怄腐熟”办法,通过自然氧化提高原料中腐殖酸含量。
3.合成腐殖酸 合成腐殖酸,也称为人造腐殖酸。
它是指用人工方法从非煤类物质所制取的,其结构和性质与原生腐殖酸相似。
例如蔗糖与铵盐起反应所得的碱可溶物,就是合成腐殖酸的一种。
现在也有许多造纸厂、酒厂、糖厂等,积极开展综合利用,可充分利用废液中所含的合成腐殖酸制成液体腐殖酸类肥料用于农业生产。
腐殖酸按其存在形态,又可分为游离腐殖酸和结合态腐殖酸,了解这一点在腐殖酸类肥料生产上有很大意义。
游离腐殖酸,通常是指用碱可以直接提取出来的那部分腐殖酸,称为游离腐殖酸。
如果原料中游离腐殖酸含量高,则适宜采用直接氨化法、碱提取法生产腐殖酸类肥料,相反,则不能直接采用上述方法。
结合态腐殖酸,是指用碱提取不出来的那部分腐殖酸,往往同钙、镁结合,即为结合态腐殖酸。
这部分含量的高低直接影响腐殖酸类肥料的生产工艺过程。
我国有许多地区的风化煤,其中的腐殖酸常成结合态存在。
例如山西某地的风化煤,钙、镁含量达5%?
7%,大部分腐殖酸都同钙、镁成结合态存在。
腐殖酸的原料来源十分广泛,是在大自然的有机界与无机界大循环中,不断生成的物质。
腐殖酸除存在于土壤、堆肥、厩肥中外,还大量的存在于泥炭、褐煤、风化煤中。
另外,造纸废液、酒糟废液 生物有机肥/ 中,也含有一定数量的腐殖酸。
因此,极利于因地制宜,就地取材,加工腐殖酸类肥料。
第二节腐殖酸类肥料资海及其特性一、泥炭1.泥炭性质与分类 泥炭又称草炭或泥煤,此外,有些地方还把它叫做漂筏子、草木炭、草煤、土煤、泥炭土等。
泥炭是在一定的气候、地形、水文条件下在沼泽地里形成的。
于沼泽地表长期过度湿润或浅层积水,土层通气不良,每年都有大量死亡的植物残体,不能充分腐烂堆积地表。
这些未完全腐烂的植物残体,年复一年地堆积起来,经过成千上万年地堆积和发展变化,便形成了泥炭。
有的经过地质作用,被沙土埋没在地下。
因此,我们把有沙土覆盖的泥炭叫埋藏泥炭,没有沙土覆盖的叫现代泥炭或裸露泥炭。
从成煤作用来看,泥炭又是成煤的第一阶段,属于最年轻的煤。
泥炭的干物质大致包括三部分:
①没有完全分解的植物残体;
②植物残体被分解后,丧失了细胞结构的黑色的、无定形的腐殖质;
③矿物质。
在自然状态下,泥炭的湿度很大,它的含水量一般都在50%以上。
分解较弱的泥炭,纤维多,呈海绵状,疏松并具有弹性,植物残体可清楚辨认,一般色较浅,多为棕黄色,浅褐色;
分解较强的泥炭,腐殖质较多,植物残体用肉眼已很难辨认,较坚实,呈 生物有机肥/ 可塑性,风干后易粉碎,色较深,多灰褐色、黑褐色,接触空气以后,能迅速氧化成黑色。
风干的泥炭密度较低,可以燃烧。
泥炭的组成中有纤维素、半纤维素、沥青、腐殖酸、灰分,一般有机物含量为40%?
70%,腐殖酸20%?
40%,碳氮比为10?
20,pH值?
。
养分含量全氮%?
%,全磷%?
49%,全钾%?
%。
泥炭中全氮含量较高,但氨的转化速度很慢,只占全氮量的%?
我国泥炭资源按照形成条件、养分状况分为三种类型。
⑴.低位泥炭,又称富营养型泥炭。
是在地势比较低洼的地方,季节性或常年浸泡在含矿物质较高的水中,主要是苔属植物、芦苇、木贼等植物形成。
低位泥炭一般是黑色,于分解程度较高,有机物含量比较低,而氮、磷、钾的含量比高位或中位泥炭高。
据调查样本分析:
一般低位泥炭烘干物中粗有机物%、氮%、磷17%、钾%左右。
低位泥炭比高位泥炭吸水、吸氨能力低,一般每100kg低位泥炭能吸水500?
800kg,吸氨。
目前我国出产的泥炭大部分是低位泥炭。
⑵高位泥炭,又称贫营养型泥炭,多发育在地热较髙的高寒地带,多为水藓莎草等形成,生成年代晚,植物残体分解差。
多呈棕黄色,有机物含量比较高,而氮、磷、钾的含量比较低。
据调查取样分析:
一般高位泥炭烘干物中粗有机物%、氮%、磷%、钾%左右。
高位泥炭吸水能力很强,一般每100kg高位泥炭可吸水1000?
1800kg,吸氨态氮的能力也强,每100kg高位泥炭能吸氨态氮
生物有机肥/ 。
所以高位泥炭具有保水、保肥的作用。
此类泥炭在我国分布面积较少,约占泥炭面积的5%左右。
⑶中位泥炭,又称过渡性泥炭,是介于上述两者之间的类型,腐殖酸含量15%?
25%,其养分含量介于低位泥炭与高位泥炭之间,据调查取样分析,一般中位泥炭烘干物中粗有机物%、氮68%,磷%、钾%左右。
它的性质接近低位泥炭。
2.泥炭的分布 我国的泥炭资源非常丰富,分布广,储量多。
据煤炭、地质部门提供的资料,全国储量约270?
280亿吨,主要分布在东北的大、小兴安岭、三江平原、广东、浙江、福建、青藏高原北部、东部,以及四川阿坝草原等地。
埋藏深度较浅或裸露地面的泥炭主要集中在海河、淮河、长江流域的中下游、云贵高原、成都平原等地,数量也很大。
二、褐煤1.褐煤性质及分类 褐煤是成煤过程进一步发展的产物。
当泥炭被其它沉积物覆盖而与地表氧化环境隔绝时,细菌分解作用便逐渐停止,在压力不断加大和温度不断增高的条件下,泥炭开始变得紧密和坚硬,碳化程度增高,逐渐变成了褐煤。
同泥炭相比,褐煤较为致密,常呈板状,一般不含未分解的植物残体,含碳量增多,还可以把褐煤分为土状褐煤、致密褐煤和光泽褐煤三种。
前者为浅褐色,后者为深褐色,甚至黑色,但它们在没上釉的白瓷板上都能划出褐色条痕,这也是褐煤在外观上与烟煤的重要区别之一。
土状褐煤是一种煤化程度较浅的褐煤。
碳含量较低,腐殖酸含量 较高,一般腐殖酸含量在40%左右,这种类型的褐煤可采用直接氨化法生产腐殖酸铵肥料。
光泽褐煤是一种煤化程度较深的褐煤。
从外表来看,有些光泽近 似烟煤。
碳含量高,沥青和腐殖酸含量。
地表面的煤经过空气和水长时间氧化、水解作用,形成了大量的腐殖酸。
风化煤中的这种再生腐殖酸,含量一般在5%?
60%。
这种再生腐殖酸与泥炭、褐煤中的原生腐殖酸有所区别,它在生成过程中,常与钙、镁、铁、铝等盐类作用,生成了不溶于水的腐殖酸钙、镁、铁、钼盐。
作物吸收利用相对较难,过去一直把这种风化煤视为“废物”,很少利用。
2.风化煤的分布 生物有机肥/ 风化煤的蕴藏量极为丰富,遍及我国各矿区,以山西、内蒙古、河北、河南、四川、贵州、宁夏、新疆等省储量多,特别是山西、河南的风化煤储量大,腐殖酸的含量髙,适宜作腐殖酸肥料。
第三节腐殖酸类肥料的生产 我国生产腐殖酸类肥料,原料来源广,种类多。
于原料中腐殖酸含量和存在的形态不同,所采取的生产方法亦有所不同。
目前采用的生产方法有:
直接氨化法、发酵法、酸析氨化法、碱化酸析法以及各种氧化法等。
当前,生产的腐殖酸类肥料有很多品种,按它的形态来分,可分为两大类:
一类是固体腐殖酸类肥料,如腐殖酸铵、腐殖酸磷及腐殖酸氮磷复合肥料等;
另一类是液体腐殖酸类肥料,如腐殖酸钠、腐殖酸铵和腐殖酸钾等。
一、泥炭的开采 泥炭的开采多为露天开采,因此,开采时要考虑两个方面的问题,排水和剥离覆盖层。
泥炭矿的开采不同于其它矿,因为它多分布在地势低洼地段,泥炭含水量又很大,因此,开采之前必须进行排水,使泥炭的含水量降低到70%以下。
现在许多地方在开采泥炭时,为把流入泥炭开采地的水截住排除,要在开采区周围挖些截水沟,如山前截水沟等。
同时,在开采矿区内还要挖些排水沟渠,或排水和开采泥炭相结合的沟渠。
其排水沟渠布置 生物有机肥/ 是:
在泥炭矿地中心,往往是地面倾斜坡度较大的流水方向上,挖一两条主沟。
垂直主沟方向可挖数条干沟,再与干沟垂直方向上挖数条支沟。
沟的密度,沟的深浅、宽窄视矿区大小,泥炭层厚薄而确定,但主沟要挖至下伏层为宜,干沟深于支沟,宽于支沟。
沟的间距要因地制宜设计,特别是开采泥炭和改土造田相结合的矿区,沟距可密些,干沟间距可为300,400,500,?
m,支沟间距为30?
100m。
沟坡可根据泥炭分解度和含水量而定,沟应上宽下窄,干沟坡缓些,支沟坡可陡些;
泥炭分解弱的,沟坡度可陡些,反之,可以缓些。
开采埋藏泥炭时,还要查明泥炭上覆盖层的厚度,岩性情况,一般可用剥离系数来计算,评价泥炭矿区。
剥离系数是指开采有用的泥炭矿需要剥离多少上覆盖层顶板,其计算方法是:
覆盖层平均厚度(米)泥炭梟平_度—(米) 剥离系数在实际开采泥炭上很有意义,从这个系数可计算出开采lm3(或It)泥炭需要剥离多少覆盖层,再根据剥离量计算出开采用工量,以做出矿区的经济评价。
例如,某矿区泥炭覆盖层平均厚度为lm,泥炭层平均厚度为5m,分布面积相同,预计今年要开采泥炭10万立方米,问需要剥离多少土方?
剥离系数 需要剥离:
10万立方米X 在进行上述两项工作的基础上,便可以进行泥炭的开采工作。
开始从排水沟下游段,逐块向上游段开采,从中心向周边推移开采。
具体做法是,先开采下游段地块,再依次向上游段地块开采,如埋藏
生物有机肥/ 泥炭,则将泥炭覆盖层依次上游地块倒填到下游地块,这样既开采了泥炭,又深翻平整了土地,群众称这种方法为“大翻身”的开采方法。
这种开采方法更适宜泥炭层在水平方向变化不大,泥炭及覆盖层均不太厚的矿区。
如果泥炭矿地不大,泥炭厚度在近距离的水平方向上变化很大,那么,可以采用从泥炭层最大厚度的中心部位,破土挖掘。
开采时,可用简单抽水设备或抽水机排水,用提升设备,将泥炭运到地面,这种泥炭层深厚的矿地,开采后有些不适于做耕地,可做贮水池或养鱼池等。
’开采后的泥炭最好就地晾晒风干,以便运输。
晾晒方法,可采用在坡地上,顺着坡地的倾斜方向,垛成长条形,一般高1?
2m,宽2?
3m。
垛时最好将泥炭块有层次的摆平,且留有一定间隙,以利风干。
如在平坦地上晾晒风干,可以将泥炭块挖成砖形或方块形,垛成空心圆垛,晾晒风干。
二、腐殖酸肥料的生产技术 1.氨水直接氨化 这种方法主要用于含游离腐殖酸较多发生中和反应而生成腐殖酸铵,其化学反 生物有机肥/ 应式如下:
以氨水为氨化剂时 [R]—COOH+NH4OH^[R]—COONH4+H20腐殖酸氨水腐殖酸铵水以碳酸氢铵水溶液为氨化剂时 [R]—(C00H)2+2NH4HC03度均一,提高产品质量。
以褐煤或风化煤为原料时,首先挑出石块、碎木等混杂物,将新开采来的煤,经晒干或烘干,使水分降至20%以下,进行粉碎,粉碎细度一般为?
(30?
60目)。
②氨化和熟化氨化是指原料煤粉与氨水相互作用生成腐殖酸铵的过程。
于这是弱酸、弱碱的作用,反应速度较慢,经过氨化的物料,还要贮存一段时间,使其反应完全,这一过程叫做熟化。
生物有机肥/ 目前采用的方法,大多是湿式氨化法,各地的处理方法基本相同,只是设备简繁差异,为了适应农村大搞腐殖酸类肥料的需要,便于推广的氨化和熟化的方式介绍如下。
第一种是人工氨化和堆放熟化。
利用这种方式生产腐殖酸铵肥料,其特点不需要氨化罐和熟化池等机械设备,便于就地生产和使用。
生产时,先将原料煤经适当晾晒后,用人工或机器粉碎,即成制备原料。
然后将制备原料平铺在地上,约10?
12cm厚,一般按500g泥炭粉末,加入浓度7%?
10%的氨水或碳酸氢铵水溶液5?
用褐煤或风化煤时,用氨量要适当增加。
氨水要均均匀洒在泥炭粉末上,然后再撒一层泥炭粉末,这样依次轮回泼洒氨水和铺撒泥炭,待堆髙达三、四尺左右,再覆盖泥炭粉末或用泥巴稻草、塑料布密封盖好。
一般熟化5?
7d,把堆摊撒开,再混拌均均匀,即成腐殖酸铵肥料。
第二种是用氨化罐氨化和包装熟化。
目前,有些乡镇厂矿,采用半机械化和机械化生产,基本过程是将经过机械化粉碎的原料,直接送入带有搅拌和喷洒氨水装置的氨化罐进行密封氨化,然后物料密封包装熟化。
生产时,先将原料煤皮带输送机送入粉煤漏斗,然后原料煤粉同含量为7%?
10%左右的氨水或碳酸氢铵水溶液按一定比例均均匀而连续地加人氨化罐中进行密封氨化。
氨水用量一般为原料煤粉质量的10%?
30%,主要根据原料煤中腐殖酸含量的多少而定。
根据各地生产实践经验,泥炭含腐殖酸20%时,需用浓度7%?
10%左右的氨水5?
,如褐煤或风化煤 生物有机肥/ 中含腐殖酸30%以上时,用氨量要适当增加。
经氨化的原料煤氨化罐的出料口排出,接着装人塑料袋,封口,使之在袋中熟化,或者堆放在密闭熟化池中进行熟化,熟化池的内壁最好加涂防漏材料,以防止氨气挥发。
熟化时间一般为5?
7d,即为腐殖酸铵肥料。
2.碳化氨水法 对含钙、镁较高使风化煤氨化。
在碳化氨水中,二氧化碳混合堆沤,经过微生物的“加工”、“制造”,使复杂的有机物质,转化为可吸收的腐殖酸类肥料。
泥碳与人、畜粪尿混合堆沤用人、畜粪尿与泥炭堆沤时,先在堆肥场地上,每隔65?
100cm挖一条通气沟,沟宽半尺,深半尺,沟上再铺上秸秆,以便通气,促进微生物活动。
然后采用分层堆沤方式,即一层泥炭粉末,洒上一层粪尿,再铺上一层泥炭粉末,洒上一层粪尿,这样一层层堆积起来。
堆120?
150cm高,堆的宽度以8?
10尺为好。
堆积时不要压得太紧实,使堆内保持足够水分。
在堆沤过程中,一般堆沤一周后,要检查一下堆内是否发热,如不发热,需再加一些粪尿,重新堆
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