本發(fā)明屬于肥料技術(shù)領域，具體涉及一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國肥料應用過程中存在肥料品質(zhì)低、用量過大、施用方法不當?shù)葐栴}，造成我國肥料利用率較低。數(shù)據(jù)顯示，我國肥料的回報率不及美國的三分之一，不到全世界的二分之一，大量肥料養(yǎng)分流失不僅造成資源的浪費，也帶來一系列的環(huán)境問題。從當前的肥料技術(shù)發(fā)展來看，通過技術(shù)創(chuàng)新提升肥料品質(zhì)、提高肥料的技術(shù)性以解決養(yǎng)分利用率低的問題，是解決當前農(nóng)業(yè)施肥面臨的部分矛盾的有效途徑。 2015年中央一號文件再次鎖定三農(nóng)問題，糧食安全依舊是重中之重。糧食安全與良種推廣和優(yōu)質(zhì)肥料密不可分。
研發(fā)新型肥料是肥料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級的方向，新型肥料指在傳統(tǒng)肥料上采用新材料、新工藝、新設備、新配方形成的不同功能和效用的肥料，能夠直接或間接的為作物提供必需的營養(yǎng)成分；調(diào)節(jié)土壤酸堿度、改良土壤結(jié)構(gòu)、改良土壤理化性質(zhì)和生物學性質(zhì)；調(diào)節(jié)或改善作物的生長機制；改善肥料品質(zhì)和性質(zhì)或能提高肥料的利用率，未來將進一步向著高效、增值、多功能、生態(tài)環(huán)保的方向發(fā)展。
聚谷氨酸技術(shù)在肥料領域應用廣泛，在保水型肥料中，可以利用其保水性能提高抗旱能力；在灌溉肥料中，能夠提高磷的溶性，促進下移；在中微量元素肥料中，能夠絡合中微量元素，促進吸收；同時也是雙功能肥料添加劑，既具備長效功能，又具備速效功能。聚谷氨酸具備以下三個特點：（1）能提高親水保水能力，有效提高溶解、存儲、輸送與吸收；（2）能增強作物抗病抗逆性，促進作物根系的發(fā)育；（3）能平衡土壤酸堿值，聚谷氨酸對酸、堿具有緩沖能力，避免長期使用造成土壤酸化。
炭基肥是一種以生物質(zhì)炭為基質(zhì)，根據(jù)不同區(qū)域土地特點、不同作物生長特點以及科學施肥原理，添加有機質(zhì)或/和無機質(zhì)配制而成的生態(tài)環(huán)保型肥料。農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、增產(chǎn)離不開化肥，但作物對化肥的吸收利用是有限的，另外化肥養(yǎng)分損失嚴重，導致肥料利用率較低。生物質(zhì)炭基肥的生物質(zhì)炭顆粒與化肥摻混造粒后，化肥與生物質(zhì)炭緊緊結(jié)合在一起，可以減少化肥的流失，緩釋肥效，從而提高化肥利用率，進而可以減少化肥的用量。田間試驗表明，農(nóng)田土壤施用生物質(zhì)炭達到每公頃20噸時，大約可以減少10%的化肥施用量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種增產(chǎn)、高效、無污染，且可改善環(huán)境條件的新型高效生物炭基保水型作物專用肥及其制備方法。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，其特殊之處在于：包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 100-300份
磷酸一銨 350-500份
氯化鉀 100-300份
鈣鎂磷肥 0-15份
生物炭 40-100份
EDTA螯合微量元素 0-30份
聚谷氨酸 0-15份
添加劑 0-100份
所述EDTA螯合微量元素呈粉末狀，為EDTA螯合鋅、EDTA螯合鐵、EDTA螯合硼、EDTA螯合錳、EDTA螯合銅的混合物；
所述聚谷氨酸由微生物發(fā)酵制得。
本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述原料中除尿素外，其它原料粒徑均不大于1mm。
進一步的，本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述尿素為小顆粒尿素，粒徑為0.85-2.80mm。
本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述尿素為白色顆粒狀，氮含量為46.2%；
所述磷酸一銨為普通粉狀，磷含量為44%，氮含量為11%；
所述鈣鎂磷肥中磷含量為18%，鈣含量為45%，鎂含量為12%，硅含量為20%；
所述生物炭中氮含量為1-6%；
上述含量均為質(zhì)量含量；其中氮含量以氮元素計，磷含量以五氧化二磷計，鉀含量以氧化鉀計，鎂含量以氧化鎂計，硅含量以氧化硅計。
本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述添加劑為滑石粉、磷膏、鈣粉中的一種，優(yōu)選為鈣粉。
本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
（1）將原料尿素、磷酸一銨、氯化鉀、鈣鎂磷肥、生物炭、EDTA螯合微量元素、聚谷氨酸、添加劑分別計量后進行混合，混合攪拌均勻；
（2）混合均勻的原料送入造粒機，在造粒機內(nèi)通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35-45℃；
（3）將顆粒進行第一次烘干和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干和第二次冷卻；
（4）篩分、包膜，計量包裝得產(chǎn)品。
進一步的，本發(fā)明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，步驟（3）中第一次烘干的出口料溫控制在60-75℃；第二次烘干的出口料溫控制在50-60℃。
本發(fā)明的優(yōu)選方案為，一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 110-250份
磷酸一銨 400-500份
氯化鉀 150-250份
鈣鎂磷肥 8-10份
生物炭 60-80份
EDTA螯合微量元素 20-30份
聚谷氨酸 8-10份
添加劑 50-70份
進一步的，本發(fā)明的最優(yōu)方案為，一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 60份
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、培肥地力，改良土壤，提高肥料利用率
本發(fā)可以提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤養(yǎng)分狀況，減少鋁離子和鹽分濃度過高的毒害。其中炭基肥料中的的生物炭可以長期存留在土壤中，促進土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，提高土壤的保水性和保肥性，增加土壤微生物群落進而提高土壤酶活性，從而提高土壤肥力，利于作物吸收養(yǎng)分，可提高化肥利用率5-10％以上，減少化肥用量，從而降低農(nóng)業(yè)成本。
2、添加中微量元素，提高作物的抗逆性，增產(chǎn)效果顯著
本發(fā)明的肥料含有一定的速效氮、磷、鉀及部分中微量營養(yǎng)元素，可補充作物生長所需微量元素，增強根、莖、葉的抗病能力，增加光合作用，提高酶的活性，進而增加作物產(chǎn)量和提高作物品質(zhì)。除此之外，生物炭顆粒具有極強的吸附性能，可以吸附大量養(yǎng)分，延長速效養(yǎng)分的釋放時間，具備一定的緩釋效果，進而提高肥料利用率，增加肥效。
本發(fā)明的肥料能夠最大限度的激活作物內(nèi)部生理生化代謝機能，促使各類元素積極地參與各類營養(yǎng)代謝活動，因此能夠刺激作物生長，提高作物抗逆性，與同等養(yǎng)分復混肥相比可增產(chǎn)11.2％以上。
3、添加聚谷氨酸，具備長效保水緩釋功能，增強抗逆能力
聚谷氨酸能有效的促進根系的發(fā)育，使之長出更長的根和更多根毛，增加根的表面積，提高作物吸收養(yǎng)分的能力，增強作物抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力，并有一定的抗低溫能力。除此之外，聚谷氨酸還具備對養(yǎng)分的吸附螯合和吸蓄功能，把植物暫時不用的養(yǎng)分儲存起來，隨作物的生長發(fā)育需要而緩慢釋放，從而滿足作物中后期的養(yǎng)分需求，避免了早衰和脫肥，減少了追肥次數(shù)和追肥量，對糧食作物基本可以施足底肥，滿足整個生長期的營養(yǎng)需要。
4、新型環(huán)保，提高肥料利用率，降低化肥對環(huán)境的污染。
農(nóng)作物秸稈被炭化為生物炭可以有效利用作物秸稈資源，減少了農(nóng)作物秸稈不恰當利用帶來的環(huán)境污染，綠色環(huán)保。把生物炭作為有機原料與無機肥料生產(chǎn)混合制備的炭基肥料，可以極大提高化肥速效養(yǎng)分在土壤中的停留時間，減少因化肥養(yǎng)分流失造成的環(huán)境污染。
具體實施方式
實施例1
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 60份
本實施例的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、60份生物炭、10份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、60份添加劑等經(jīng)計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內(nèi)通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經(jīng)冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產(chǎn)品。
本實施例得到的產(chǎn)品規(guī)格為15-20-10，含有生物炭和聚谷氨酸。
實施例2
一種新型高效保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 120份
本實施例的一種新型高效保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、30份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、120份添加劑等經(jīng)計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內(nèi)通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經(jīng)冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產(chǎn)品。
本實施例得到的產(chǎn)品規(guī)格為15-20-10，含有聚谷氨酸，不含生物炭。
實施例3
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
添加劑 68份
本實施例的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、60份生物炭、30份EDTA螯合微量元素、68份添加劑等經(jīng)計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內(nèi)通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經(jīng)冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產(chǎn)品。
本實施例得到的產(chǎn)品規(guī)格為15-20-10，含有生物炭，不含聚谷氨酸。
實施例4
一種新型高效保水型作物專用肥，包括以下重量份數(shù)的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
添加劑 128份
本實施例的一種新型高效保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、30份EDTA螯合微量元素、128份添加劑等經(jīng)計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內(nèi)通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經(jīng)冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產(chǎn)品。
本實施例得到的產(chǎn)品規(guī)格為15-20-10，不含聚谷氨酸，不含生物炭。
對比例
市售總養(yǎng)分為45%的普通復合肥。
肥效試驗1
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園
土壤類型為紅沙壤土，土壤養(yǎng)分含量：有機質(zhì)1.30%，堿解氮56ppm，速效磷12.4ppm，速效鉀98ppm。
供試作物為大豆，品種為“高優(yōu)1號”。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用本發(fā)明的作物專用肥為處理2，以同等養(yǎng)分的普通肥為處理1，其中每666.7m2施本發(fā)明作物專用肥、普通肥各50kg，以不施肥為對照，其他同大田管理，對比實施效果見表1。
（3）試驗結(jié)果
表1 主要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量比較表
從表1可以看出，施用肥料后均優(yōu)于空白對照，與施用普通肥相比，施用本發(fā)明產(chǎn)品作物專用肥，即處理2中實施例1、實施例2、實施例3、實施例4的株高分別為54.9cm、54.3cm、54.1cm、53.9cm，分枝數(shù)分別為2.9個/株、2.8個/株、2.6個/株、2.4個/株，莢數(shù)分別為10.5莢/株、10.3莢/株、10.0莢/株、9.9莢/株，百粒重分別為19.9g、19.6g、19.4g、19.1g，其中實施例1的各項經(jīng)濟性狀指標均達到最優(yōu)。
試驗表明，本發(fā)明產(chǎn)品可有效地促進作物植株的生長發(fā)育，增加株莢數(shù)，株粒數(shù)，提高百粒重，畝產(chǎn)平均增加26.2kg，增產(chǎn)幅度平均為13.8%。
實施例1含生物炭和聚谷氨酸，增產(chǎn)效果最好；實施例2含聚谷氨酸、不含生物炭，增產(chǎn)效果次之；實施例3含生物炭、不含聚谷氨酸，；實施例4不含生物炭、不含聚谷氨酸，增產(chǎn)效果不甚理想。因此，實施例1值得大力推廣。
肥效試驗2
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園
供試作物為玉米。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用實施例1的作物專用肥為處理2，以同等養(yǎng)分的普通肥為處理1，其中處理2施本發(fā)明作物專用肥30kg，處理1施用普通肥30kg，且都作為基肥一次施用，后期不再追肥，田間日常管理情況均一致。
（3）試驗結(jié)果
施用實施例1產(chǎn)品的處理2比施用對比例產(chǎn)品的處理1的畝均產(chǎn)量提高10.15%，且保水抗倒伏效果較佳。
肥效試驗3
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園
供試作物為水稻。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用實施例1的作物專用肥為處理2，以同等養(yǎng)分的普通肥為處理1，其中處理2施本發(fā)明作物專用肥25kg，處理1施用普通肥25kg，且都作為基肥一次施用，后期不再追肥，田間日常管理情況均一致。
（3）試驗結(jié)果
施用實施例1產(chǎn)品的處理2的產(chǎn)量為851公斤，施用對比例產(chǎn)品的處理1的產(chǎn)量為800公斤，施用本發(fā)明的產(chǎn)品畝均收入提高11.09%。
此外，對比發(fā)現(xiàn)：試驗區(qū)的土壤較對照區(qū)松軟、濕潤，含水率偏高6.73%。