本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥及其制备方法。
背景技术：
我国肥料应用过程中存在肥料品质低、用量过大、施用方法不当等问题，造成我国肥料利用率较低。数据显示，我国肥料的回报率不及美国的三分之一，不到全世界的二分之一，大量肥料养分流失不仅造成资源的浪费，也带来一系列的环境问题。从当前的肥料技术发展来看，通过技术创新提升肥料品质、提高肥料的技术性以解决养分利用率低的问题，是解决当前农业施肥面临的部分矛盾的有效途径。 2015年中央一号文件再次锁定三农问题，粮食安全依旧是重中之重。粮食安全与良种推广和优质肥料密不可分。
研发新型肥料是肥料产业结构调整升级的方向，新型肥料指在传统肥料上采用新材料、新工艺、新设备、新配方形成的不同功能和效用的肥料，能够直接或间接的为作物提供必需的营养成分；调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改良土壤理化性质和生物学性质；调节或改善作物的生长机制；改善肥料品质和性质或能提高肥料的利用率，未来将进一步向着高效、增值、多功能、生态环保的方向发展。
聚谷氨酸技术在肥料领域应用广泛，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，能够提高磷的溶性，促进下移；在中微量元素肥料中，能够络合中微量元素，促进吸收；同时也是双功能肥料添加剂，既具备长效功能，又具备速效功能。聚谷氨酸具备以下三个特点：（1）能提高亲水保水能力，有效提高溶解、存储、输送与吸收；（2）能增强作物抗病抗逆性，促进作物根系的发育；（3）能平衡土壤酸碱值，聚谷氨酸对酸、碱具有缓冲能力，避免长期使用造成土壤酸化。
炭基肥是一种以生物质炭为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加有机质或/和无机质配制而成的生态环保型肥料。农业的高产、增产离不开化肥，但作物对化肥的吸收利用是有限的，另外化肥养分损失严重，导致肥料利用率较低。生物质炭基肥的生物质炭颗粒与化肥掺混造粒后，化肥与生物质炭紧紧结合在一起，可以减少化肥的流失，缓释肥效，从而提高化肥利用率，进而可以减少化肥的用量。田间试验表明，农田土壤施用生物质炭达到每公顷20吨时，大约可以减少10%的化肥施用量。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供一种增产、高效、无污染，且可改善环境条件的新型高效生物炭基保水型作物专用肥及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，其特殊之处在于：包括以下重量份数的原料：
尿素 100-300份
磷酸一铵 350-500份
氯化钾 100-300份
钙镁磷肥 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
添加剂 0-100份
所述EDTA螯合微量元素呈粉末状，为EDTA螯合锌、EDTA螯合铁、EDTA螯合硼、EDTA螯合锰、EDTA螯合铜的混合物；
所述聚谷氨酸由微生物发酵制得。
本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，所述原料中除尿素外，其它原料粒径均不大于1mm。
进一步的，本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，所述尿素为小颗粒尿素，粒径为0.85-2.80mm。
本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，所述尿素为白色颗粒状，氮含量为46.2%；
所述磷酸一铵为普通粉状，磷含量为44%，氮含量为11%；
所述钙镁磷肥中磷含量为18%，钙含量为45%，镁含量为12%，硅含量为20%；
所述生物炭中氮含量为1-6%；
上述含量均为质量含量；其中氮含量以氮元素计，磷含量以五氧化二磷计，钾含量以氧化钾计，镁含量以氧化镁计，硅含量以氧化硅计。
本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，所述添加剂为滑石粉、磷膏、钙粉中的一种，优选为钙粉。
本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥的制备方法，包括以下步骤：
（1）将原料尿素、磷酸一铵、氯化钾、钙镁磷肥、生物炭、EDTA螯合微量元素、聚谷氨酸、添加剂分别计量后进行混合，混合搅拌均匀；
（2）混合均匀的原料送入造粒机，在造粒机内通入蒸汽进行成球造粒，料温控制在35-45℃；
（3）将颗粒进行第一次烘干和第一次冷却，冷却完后进行筛分，筛分后的半成品再进行第二次烘干和第二次冷却；
（4）筛分、包膜，计量包装得产品。
进一步的，本发明的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥的制备方法，步骤（3）中第一次烘干的出口料温控制在60-75℃；第二次烘干的出口料温控制在50-60℃。
本发明的优选方案为，一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 110-250份
磷酸一铵 400-500份
氯化钾 150-250份
钙镁磷肥 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
添加剂 50-70份
进一步的，本发明的最优方案为，一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 217份
磷酸一铵 454份
氯化钾 161份
钙镁磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加剂 60份
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、培肥地力，改良土壤，提高肥料利用率
本发可以提高土壤有机质含量，改善土壤养分状况，减少铝离子和盐分浓度过高的毒害。其中炭基肥料中的的生物炭可以长期存留在土壤中，促进土壤团粒结构的形成，提高土壤的保水性和保肥性，增加土壤微生物群落进而提高土壤酶活性，从而提高土壤肥力，利于作物吸收养分，可提高化肥利用率5-10％以上，减少化肥用量，从而降低农业成本。
2、添加中微量元素，提高作物的抗逆性，增产效果显著
本发明的肥料含有一定的速效氮、磷、钾及部分中微量营养元素，可补充作物生长所需微量元素，增强根、茎、叶的抗病能力，增加光合作用，提高酶的活性，进而增加作物产量和提高作物品质。除此之外，生物炭颗粒具有极强的吸附性能，可以吸附大量养分，延长速效养分的释放时间，具备一定的缓释效果，进而提高肥料利用率，增加肥效。
本发明的肥料能够最大限度的激活作物内部生理生化代谢机能，促使各类元素积极地参与各类营养代谢活动，因此能够刺激作物生长，提高作物抗逆性，与同等养分复混肥相比可增产11.2％以上。
3、添加聚谷氨酸，具备长效保水缓释功能，增强抗逆能力
聚谷氨酸能有效的促进根系的发育，使之长出更长的根和更多根毛，增加根的表面积，提高作物吸收养分的能力，增强作物抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力，并有一定的抗低温能力。除此之外，聚谷氨酸还具备对养分的吸附螯合和吸蓄功能，把植物暂时不用的养分储存起来，随作物的生长发育需要而缓慢释放，从而满足作物中后期的养分需求，避免了早衰和脱肥，减少了追肥次数和追肥量，对粮食作物基本可以施足底肥，满足整个生长期的营养需要。
4、新型环保，提高肥料利用率，降低化肥对环境的污染。
农作物秸秆被炭化为生物炭可以有效利用作物秸秆资源，减少了农作物秸秆不恰当利用带来的环境污染，绿色环保。把生物炭作为有机原料与无机肥料生产混合制备的炭基肥料，可以极大提高化肥速效养分在土壤中的停留时间，减少因化肥养分流失造成的环境污染。
具体实施方式
实施例1
一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 217份
磷酸一铵 454份
氯化钾 161份
钙镁磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加剂 60份
本实施例的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥的制备方法，包括以下步骤：
将217份尿素、454份磷酸一铵、161份氯化钾、10份钙镁磷肥、60份生物炭、10份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、60份添加剂等经计量后进行混合，混合搅拌均匀后，进入造粒机，在造粒机内通入蒸汽进行成球造粒，料温控制在35℃-45℃，然后进入第一次烘干（出口料温控制在60℃-75℃）和第一次冷却，冷却完后进行筛分，筛分后的半成品再进行第二次烘干（出口料温控制在50℃-60℃）和第二次冷却，经冷却后，再进行筛分和包膜处理后，计量包装即为产品。
本实施例得到的产品规格为15-20-10，含有生物炭和聚谷氨酸。
实施例2
一种新型高效保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 217份
磷酸一铵 454份
氯化钾 161份
钙镁磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加剂 120份
本实施例的一种新型高效保水型作物专用肥的制备方法，包括以下步骤：
将217份尿素、454份磷酸一铵、161份氯化钾、10份钙镁磷肥、30份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、120份添加剂等经计量后进行混合，混合搅拌均匀后，进入造粒机，在造粒机内通入蒸汽进行成球造粒，料温控制在35℃-45℃，然后进入第一次烘干（出口料温控制在60℃-75℃）和第一次冷却，冷却完后进行筛分，筛分后的半成品再进行第二次烘干（出口料温控制在50℃-60℃）和第二次冷却，经冷却后，再进行筛分和包膜处理后，计量包装即为产品。
本实施例得到的产品规格为15-20-10，含有聚谷氨酸，不含生物炭。
实施例3
一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 217份
磷酸一铵 454份
氯化钾 161份
钙镁磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
添加剂 68份
本实施例的一种新型高效生物炭基保水型作物专用肥的制备方法，包括以下步骤：
将217份尿素、454份磷酸一铵、161份氯化钾、10份钙镁磷肥、60份生物炭、30份EDTA螯合微量元素、68份添加剂等经计量后进行混合，混合搅拌均匀后，进入造粒机，在造粒机内通入蒸汽进行成球造粒，料温控制在35℃-45℃，然后进入第一次烘干（出口料温控制在60℃-75℃）和第一次冷却，冷却完后进行筛分，筛分后的半成品再进行第二次烘干（出口料温控制在50℃-60℃）和第二次冷却，经冷却后，再进行筛分和包膜处理后，计量包装即为产品。
本实施例得到的产品规格为15-20-10，含有生物炭，不含聚谷氨酸。
实施例4
一种新型高效保水型作物专用肥，包括以下重量份数的原料：
尿素 217份
磷酸一铵 454份
氯化钾 161份
钙镁磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
添加剂 128份
本实施例的一种新型高效保水型作物专用肥的制备方法，包括以下步骤：
将217份尿素、454份磷酸一铵、161份氯化钾、10份钙镁磷肥、30份EDTA螯合微量元素、128份添加剂等经计量后进行混合，混合搅拌均匀后，进入造粒机，在造粒机内通入蒸汽进行成球造粒，料温控制在35℃-45℃，然后进入第一次烘干（出口料温控制在60℃-75℃）和第一次冷却，冷却完后进行筛分，筛分后的半成品再进行第二次烘干（出口料温控制在50℃-60℃）和第二次冷却，经冷却后，再进行筛分和包膜处理后，计量包装即为产品。
本实施例得到的产品规格为15-20-10，不含聚谷氨酸，不含生物炭。
对比例
市售总养分为45%的普通复合肥。
肥效试验1
（1）试验材料
试验地点：山东省临沂市史丹利现代农业示范园
土壤类型为红沙壤土，土壤养分含量：有机质1.30%，碱解氮56ppm，速效磷12.4ppm，速效钾98ppm。
供试作物为大豆，品种为“高优1号”。
（2）试验方法
试验设两个施肥处理，每个处理面积为666.7m2，以施用本发明的作物专用肥为处理2，以同等养分的普通肥为处理1，其中每666.7m2施本发明作物专用肥、普通肥各50kg，以不施肥为对照，其他同大田管理，对比实施效果见表1。
（3）试验结果
表1 主要农艺性状与产量比较表
从表1可以看出，施用肥料后均优于空白对照，与施用普通肥相比，施用本发明产品作物专用肥，即处理2中实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的株高分别为54.9cm、54.3cm、54.1cm、53.9cm，分枝数分别为2.9个/株、2.8个/株、2.6个/株、2.4个/株，荚数分别为10.5荚/株、10.3荚/株、10.0荚/株、9.9荚/株，百粒重分别为19.9g、19.6g、19.4g、19.1g，其中实施例1的各项经济性状指标均达到最优。
试验表明，本发明产品可有效地促进作物植株的生长发育，增加株荚数，株粒数，提高百粒重，亩产平均增加26.2kg，增产幅度平均为13.8%。
实施例1含生物炭和聚谷氨酸，增产效果最好；实施例2含聚谷氨酸、不含生物炭，增产效果次之；实施例3含生物炭、不含聚谷氨酸，；实施例4不含生物炭、不含聚谷氨酸，增产效果不甚理想。因此，实施例1值得大力推广。
肥效试验2
（1）试验材料
试验地点：山东省临沂市史丹利现代农业示范园
供试作物为玉米。
（2）试验方法
试验设两个施肥处理，每个处理面积为666.7m2，以施用实施例1的作物专用肥为处理2，以同等养分的普通肥为处理1，其中处理2施本发明作物专用肥30kg，处理1施用普通肥30kg，且都作为基肥一次施用，后期不再追肥，田间日常管理情况均一致。
（3）试验结果
施用实施例1产品的处理2比施用对比例产品的处理1的亩均产量提高10.15%，且保水抗倒伏效果较佳。
肥效试验3
（1）试验材料
试验地点：山东省临沂市史丹利现代农业示范园
供试作物为水稻。
（2）试验方法
试验设两个施肥处理，每个处理面积为666.7m2，以施用实施例1的作物专用肥为处理2，以同等养分的普通肥为处理1，其中处理2施本发明作物专用肥25kg，处理1施用普通肥25kg，且都作为基肥一次施用，后期不再追肥，田间日常管理情况均一致。
（3）试验结果
施用实施例1产品的处理2的产量为851公斤，施用对比例产品的处理1的产量为800公斤，施用本发明的产品亩均收入提高11.09%。
此外，对比发现：试验区的土壤较对照区松软、湿润，含水率偏高6.73%。