本发明涉及缓释肥料技术领域，尤其涉及一种富硅富氧水稻高效缓释肥料及其制备方法。
背景技术：
化肥作为重要的农业资料, 在提高粮食产量方面起到了举足轻重的作用，尽管我国肥量总量大，但肥料利用效率远低于世界发达国家水平。我国传统的肥料施肥中氮肥利用率为30%～35%、磷肥当季利用率8%～20%、钾肥利用率约50%，大部分营养分随着渗漏和蒸发流失在空气和地下水中，不但浪费严重，而且会造成土壤、空气、地下水等环境污染。因此，对肥料进行改性，提高肥效是降低肥料用，提高利用率的有效途径。例如目前缓控释肥就是提高化肥利用率的有效措施之一，缓控释肥能有效地控制养分的释放、延长肥效期、满足作物整个生育期对肥料养分的需要、可最大限度地提高肥料的利用率、减少资源浪费和环境污染，对促进农林业增产、农民增收、农林业可持续发展有着重要作用，是21世纪肥料产业的重要发展方向。
牡蛎壳的由粒细胞不断分泌无机盐堆积而形成的。在牡蛎壳的形成中，有机生物大分子作为框架，诱导晶体形成，使得碳酸钙分子不断有次序的堆积，逐渐形成具有较高密度的三维网状结构。牡蛎壳主要是有三层结构组成，最外层是厚度极薄的硬化蛋白角质层，中间是钙质纤维交织，含有较多天然气孔的棱柱层，主要是由方解石构成，内层是珍珠层，主要是由文石构成。在牡蛎的三层结构中，最主要的棱柱层，呈叶片状结构，含有大量微孔，经过煅烧后，CO2排除，剩余主要成分是氧化钙，物质发生分解，原来的孔道发生改变，形成复杂的多孔型结构，牡蛎壳的物质组成分为无机质和有机质两部分，无机质部分碳酸钙为主，占牡蛎壳质量90%以上，其中，钙元素约占39.78%，此外，还包含铜、铁、锌、锰、锶等20多种微量元素；牡蛎壳的有机成分约占牡蛎壳质量的3-5%，含有甘氨酸、胱氨酸、蛋氨酸等17中氨基酸。
过氧化钙，化学分子式CaO2，是一种重要的无机化工产品，白色至淡黄色无臭，在水及潮湿空气中缓慢释放氧气、可用作杀菌剂、防腐剂、发酵剂、油类漂白剂和封闭泥胶快干剂以及增氧供氧剂。但是过氧化钙直接使用时，面临着遇水遇潮气过于快速释放氧气的缺陷和不足。由于可以通过氧化钙结合双氧水以及适量的水生成稳定过氧化钙晶体，如化学式所示， CaO+H2O2+7H2O→CaO2•8H2O，在该反应体系中，需要对生成的过氧化钙晶体进行过滤、冲洗、加热干燥等一系列程序才能得到稳定的过氧化钙。
牡蛎壳来源广泛，借助牡蛎壳开发高效廉价的缓释肥，对提高肥料的利用率具有重大的意义。
技术实现要素：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种富硅富氧水稻高效缓释肥料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种富硅富氧水稻高效缓释肥料，包括以下重量份组分：牡蛎壳81-82、乙基纤维素31-32、硅气凝胶81-82、腐殖酸硅40-50、米糠240-250、褐煤60-70、天然油页岩100-110、固氮菌2.3-2.4、植物乳杆菌3.4-3.5、光合细菌1.6-1.7、尿囊素3-3.1、硅酸钾2.5-2.6、硫酸锌2.3-2.4、硝酸钾2.5-2.6、蜂花醇3.1-3.2、大蒜素1.3-1.4、柠檬酸粉3-3.4、聚谷氨酸2.9-3、阿拉伯胶3.2-3.3、聚乙烯吡咯烷酮2-3、适量的双氧水、适量的氨水、适量的水。
所述的一种富硅富氧水稻高效缓释肥料制备方法，包括以下步骤：
(1)将牡蛎壳放入粉碎器中粉碎20-30min，过300目，之后放入马沸炉中，在900-950℃下煅烧3-4h，得煅烧牡蛎壳粉，将煅烧牡蛎壳粉中加入总重量3-5倍的氨水以及10-12倍的水，在室温下超声并机械搅拌20-40min，形成反应底液；将双氧水在室温以滴加到不断搅拌的反应底液中进行反应；双氧水滴加完毕后继续反应10-20min，形成包含过氧化钙晶体沉淀的反应液，其中双氧水与煅烧牡蛎壳粉的摩尔比为7-10:1；反应液上层澄清和下层沉淀分开，得复合液和沉淀备用；将沉淀中加入乙基纤维素，高压均质搅拌均匀，然后冷却在室温室压加入硅气凝胶、羟甲基环糊精以及总重量4-5倍的水混合搅拌均匀，得包膜液备用；
(2)将尿囊素、硅酸钾、硫酸锌、硝酸钾、蜂花醇、大蒜素、柠檬酸粉、聚谷氨酸混合，并加入总重量3-5倍的水混合搅拌均匀，得营养液备用；
(3)将褐煤、天然油页岩混合粉碎，过300目，之后加入腐殖酸硅、米糠、营养液、固氮菌、植物乳杆菌、光合细菌以及总重量0.34-0.35倍的水搅拌均匀之后，堆置成煤球形状的带孔柱状堆肥，在35-40℃下堆置发酵26-38d，将堆肥发酵按时间均分成2个阶段，在第2个阶段开始时加入步骤（1）得到的复合液，待发酵结束，粉碎带孔柱状堆肥，加入阿拉伯胶、聚乙烯吡咯烷酮混合搅拌均匀之后，调整水分含量为总重量46.5-50%，之后采用圆形造粒机制造直径1.05-1.25mm的球型肥料颗粒备用；
(4)将球型肥料颗粒放置带高压喷头和热风烘烤的在高温滚动流化床上，将步骤（1）得到的包膜液通过高压喷头重复3-5次均匀的喷洒在球型肥料颗粒，每次喷洒时配合138.5-140℃的热风烘烤，待操作完毕，在采用48.5-50℃干燥1.3-2h，冷却，袋装即得。
本发明的优点是：
本发明采用硅气凝胶、褐煤、天然油页岩、腐殖酸硅、米糠等开了一种富硅有机包膜肥料，营养丰富，富含大量硅元素，能够满足水稻根茎秸秆等的生长需要，肥料为发酵有机无机缓释肥，肥效时间长，肥效有用成分能够被水稻根系容易利用，无毒无害，绿色环保，同时，添加有尿囊素、蜂花醇、大蒜素等营养物质，能够促进水稻的增长，保证水稻根系不受杂菌污染，增加其抗逆性，提高其产量；在者，根据水稻根系环境特点，增加富氧成分，根据牡蛎壳的结构以及成分特点，利用乙基纤维素以及硅气凝胶，开了一种包含稳定过氧化钙的包膜层，包膜层包覆主料之后整体经131-140℃的热风烘烤，包膜层中过氧化钙晶体中的水分以及主料中其它自由水去除，增加了肥料的保质期，同时，包膜层一步实现了过氧化钙的加载利用，在肥料的使用过程中，过氧化钙包膜层与渗透的水分结合，氧化钙与水反应，一部分释放氧气，实现了肥料的富氧，促进植物的新陈代谢，另一方面生成具有粘结性能的氢氧化钙，动态调控包膜层的孔隙，调整肥料的释放效率，减缓包膜层的崩解速率，具有一箭双雕的效果，可以一定程度上取代高代价包膜材料。同时，本发明的包膜肥料材料来源广泛，价格成本低，制备工艺操作简单，能够广泛应用和推广。
具体实施方式
一种富硅富氧水稻高效缓释肥料，包括以下重量份组分：牡蛎壳81、乙基纤维素31、硅气凝胶81、腐殖酸硅40、米糠240、褐煤60、天然油页岩100、固氮菌2.3、植物乳杆菌3.4、光合细菌1.6、尿囊素3、硅酸钾2.5、硫酸锌2.3、硝酸钾2.5、蜂花醇3.1、大蒜素1.3、柠檬酸粉3、聚谷氨酸2.9、阿拉伯胶3.2、聚乙烯吡咯烷酮2、适量的双氧水、适量的氨水、适量的水。
所述的一种富硅富氧水稻高效缓释肥料制备方法，包括以下步骤：
(1)将牡蛎壳放入粉碎器中粉碎20min，过300目，之后放入马沸炉中，在900℃下煅烧3h，得煅烧牡蛎壳粉，将煅烧牡蛎壳粉中加入总重量3倍的氨水以及10倍的水，在室温下超声并机械搅拌20min，形成反应底液；将双氧水在室温以滴加到不断搅拌的反应底液中进行反应；双氧水滴加完毕后继续反应10min，形成包含过氧化钙晶体沉淀的反应液，其中双氧水与煅烧牡蛎壳粉的摩尔比为7:1；反应液上层澄清和下层沉淀分开，得复合液和沉淀备用；将沉淀中加入乙基纤维素，高压均质搅拌均匀，然后冷却在室温室压加入硅气凝胶、羟甲基环糊精以及总重量4倍的水混合搅拌均匀，得包膜液备用；
(2)将尿囊素、硅酸钾、硫酸锌、硝酸钾、蜂花醇、大蒜素、柠檬酸粉、聚谷氨酸混合，并加入总重量3倍的水混合搅拌均匀，得营养液备用；
(3)将褐煤、天然油页岩混合粉碎，过300目，之后加入腐殖酸硅、米糠、营养液、固氮菌、植物乳杆菌、光合细菌以及总重量0.34倍的水搅拌均匀之后，堆置成煤球形状的带孔柱状堆肥，在35℃下堆置发酵26d，将堆肥发酵按时间均分成2个阶段，在第2个阶段开始时加入步骤（1）得到的复合液，待发酵结束，粉碎带孔柱状堆肥，加入阿拉伯胶、聚乙烯吡咯烷酮混合搅拌均匀之后，调整水分含量为总重量46.5%，之后采用圆形造粒机制造直径1.05mm的球型肥料颗粒备用；
(4)将球型肥料颗粒放置带高压喷头和热风烘烤的在高温滚动流化床上，将步骤（1）得到的包膜液通过高压喷头重复3次均匀的喷洒在球型肥料颗粒，每次喷洒时配合138.5℃的热风烘烤，待操作完毕，在采用48.5℃干燥1.3h，冷却，袋装即得。
取两块面积均为22亩的水稻种植基地，分为对照组和实验组。对照组使用市售高效缓释肥，每亩用肥料23kg，实验组使用本发明制得的高效缓释肥，每亩用肥料23kg。两块水稻种植基地相邻，日照和田间照料一致，成熟后分别采摘，对照组平均亩产603.3kg，实验组平均亩产740.7kg。对照组发病率为13%，实验组发病率为5%。使用本发明肥料的实验组，土壤结块明显减少。说明实验组使用本发明的肥料后亩产量得到提高，平均亩产量提高了137.4 kg，发病率减少了近8%。