本发明主要涉及化肥技术领域，具体是一种生物炭肥的制备方法及在钝化土壤重金属中的应用。
背景技术：
随着工业、农业的快速发展，当前土壤重金属污染现象以及肥料过度使用已趋于普遍，土壤中重金属等可以通过“土壤→植物→人体”间接被人体吸收,损害身体健康，另外肥料过度使用，导致土壤板结、酸化，土壤酸化后有利于重金属以离子的形式存在与土壤中，进一步加重了植物对重金属的吸收，因此修复土壤重金属污染越来越受到重视。最佳的土壤修复方法是既能够保持土壤的生态功能，能够合理施肥保持甚至提高土壤的肥力，又能够有效阻控重金属等污染物进入食物链，将重金属修复材料融合于农业生产的施肥中，实现重金属污染耕地边生产边修复的目的，一般的肥料为速效肥或缓释肥，速效肥可以快速的与土壤结合钝化土壤中的重金属，但是其在土壤中溶解快，释放快，有效期短，无法为土壤提供持久的肥力需要在在农作物生长期间进行追肥，易导致肥料的过度使用；缓释肥可以有效减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失，减少施肥作业次数，节省劳力和费用，有效避免发生由于过量施肥而引起的对种子或幼苗的伤害，但是由于其释放缓慢对土壤中重金属的钝化作用被大大减弱。
技术实现要素：
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种生物炭肥的制备方法及在钝化土壤重金属中的应用，种植农作物前将肥料施加在土壤表面并进行翻耕式肥料表层的肥料作用于土壤，表层肥料为重金属吸附剂含有腐殖酸，内层是包型生物炭基缓释肥，能够合理施肥保持甚至提高土壤的肥力，又能够有效阻控重金属等污染物进入食物链，将重金属修复材料融合于农业生产的施肥中，实现重金属污染耕地边生产边修复的目的。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种生物炭肥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤1：按重量份数比准备生物炭50～80份、硝酸12～35份、氨水3～10份，首先将生物炭投入到盛有硝酸的反应器或在盛放生物炭的设备内将硝酸喷淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反应产物上投加或喷淋氨水，获得反应产物A；
步骤2：按重量份数比将反应产物A 40～60份、磷肥20～35份、固氮菌0.5～1份、植醋液15～30份、废糖蜜6～15份、肥料添加剂1～2份投放至搅拌器中，200rpm，10min，充分搅拌混匀；
步骤3：将搅拌混匀的原料均匀地送入肥料造粒机，按照圆盘造粒法进行初步造粒，形成颗粒A；
步骤4：按重量份数比将腐殖酸粉末35～45份，膨润土30～35份，氧化钙10～20份，硅藻土10～15份，混匀后加入水，搅拌至粘稠状，并升温至85～100摄氏度，恒温静置得物料B；
步骤5：将缓释包膜材料放入与空气泵相连的储液灌中，颗粒A装入带有加热功能的圆盘造粒机，在60～90℃条件下预热，缓释包膜材料通过空气泵每隔3分钟喷涂颗粒A的表面进行包膜，喷涂时间20分钟，包膜重量为总重量的5％～8％，得颗粒B；
步骤6：将物料B放入喷涂箱中，使用喷涂箱对颗粒B进行肥料包衣，包衣重量为总重量的35％～45％，得颗粒C；
步骤7：制成的颗粒C进一步烘干，烘干结束后，颗粒的含水量小于15％。
所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.02～0.04份、氨基酸粉0.5～2份、海藻粉0.1～0.8份、柠檬酸钾1～2份、硫化钴0.1～0.5份、生长素0.1～0.3份。
种植农作物前在重金属污染土壤的表面施加生物炭肥，每亩1400～3100kg，将污染的土壤表层以下20～30cm厚的土壤与所述生物炭肥通过翻耕混合均匀，反应7～10天后对土壤表层以下20～30cm厚的土壤进行再次翻耕，再次翻耕后反应5～18天。
对比与现有技术，本发明有益效果在于：
1、本发明肥料表层为重金属吸附剂，腐植酸施人土壤中可与水溶态、吸附态的生物有效性重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原、络合螯合等各种化学反应，氧化钙、膨润土等改良剂与腐植酸配合施用，因氧化钙可促进腐植酸对重金属的络合鳌合作用，使重金属离子更容易被络合和鳌合固定或吸附固定，降低重金属离子生物有效性，减少植物吸收量，提高了防治重金属污染的效果。然后种植农作物，肥料内层是包型生物炭基缓释肥，有效期长，与作物生长生育期养分吸收相协调和营养成分不易淋失，另外，生物炭基肥中的生物炭一般为多孔物质，具有极为丰富的空隙结构和巨大的比表面积，吸附性能优异，生物炭能够吸附土壤中的重金属元素，在植物生长期间持续钝化土壤中的重金属，减少减少植物重金属吸收量。
2、本发明使用肥料添加剂对肥料进行适度改性，进一步改良、活化土壤，改善土壤环境，增加肥效。
3、本发明种植农作前10～25天施肥，使外层重金属吸附剂对土壤中的重金属离子更容易被络合和鳌合固定或吸附固定，降低重金属离子生物有效性，然后在种植农作物，后期利用生物炭基肥植物生长期间持续钝化土壤中的重金属，减少减少植物重金属吸收量。
附图说明
附图1是本发明肥料颗粒的结构示意图。
附图中所示标号：1、生物炭基氮肥；2、包膜；3、重金属吸附剂。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
一种生物炭肥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤1：按重量份数比准备生物炭50～80份、硝酸12～35份、氨水3～10份，首先将生物炭投入到盛有硝酸的反应器或在盛放生物炭的设备内将硝酸喷淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反应产物上投加或喷淋氨水，获得反应产物A，在广泛的生物炭与硝酸铵复合工艺研究基础上，发现了硝酸铵合成原料在生物炭上通过化学反应工艺制造的生物炭基氮肥具有较为优异的控释性能，使硝酸铵的养分有效期增加，与农作物生长生育期养分吸收相协调，降低其养分淋失及反硝化损失。
步骤2：按重量份数比将反应产物A 40～60份、磷肥20～35份、固氮菌0.5～1份、植醋液15～30份、废糖蜜6～15份、肥料添加剂1～2份投放至搅拌器中，200rpm，10min，充分搅拌混匀；
步骤3：将搅拌混匀的原料均匀地送入肥料造粒机，按照圆盘造粒法进行初步造粒，形成颗粒A，优选的，造粒时可加入造粒粘结剂，如普鲁兰多糖粘结剂，其为一种微生物产生的多糖聚合物，聚合度为100～5000。
步骤4：按重量份数比将腐殖酸粉末35～45份，膨润土30～35份，氧化钙10～20份，硅藻土10～15份，混匀后加入水，搅拌至粘稠状，并升温至85～100摄氏度，恒温静置得物料B；
步骤5：将缓释包膜材料放入与空气泵相连的储液灌中，颗粒A装入带有加热功能的圆盘造粒机，在60～90℃条件下预热，缓释包膜材料通过空气泵每隔3分钟喷涂颗粒A的表面进行包膜，喷涂时间20分钟，包膜重量为总重量的5％～8％，得颗粒B，通过包膜，减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失；(2)减少施肥作业次数，节省劳力和费用；(3)避免发生由于过量施肥而引起的土壤板结、酸化。
步骤6：将物料B放入喷涂箱中，使用喷涂箱对颗粒B进行肥料包衣，包衣重量为总重量的35％～45％，得颗粒C；
步骤7：制成的颗粒C进一步烘干，烘干结束后，颗粒的含水量小于15％，肥料表层的包衣为重金属吸附剂，种植农作物前进行施肥，氧化钙、膨润土等改良剂与腐植酸配合施用，腐植酸施人土壤中可与水溶态、吸附态的生物有效性重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原、络合螯合等各种化学反应，因氧化钙等可促进腐植酸对重金属的络合鳌合作用，使重金属离子更容易被络合和鳌合固定或吸附固定，降低重金属离子生物有效性，减少植物吸收量，提高了防治重金属污染的效果，而同时，肥料的内层在包膜的保护下进行缓释，肥效有效期长，与作物生长生育期养分吸收相协调和营养成分不易淋失，另外，生物炭基肥中的生物炭一般为多孔物质，具有极为丰富的空隙结构和巨大的比表面积，吸附性能优异，生物炭能够吸附土壤中的重金属元素，在植物生长期间持续钝化土壤中的重金属，减少减少植物重金属吸收量。
优选的，所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.02～0.04份、氨基酸粉0.5～2份、海藻粉0.1～0.8份、柠檬酸钾1～2份、硫化钴0.1～0.5份、生长素0.1～0.3份，进一步改良、活化土壤，改善土壤环境，增加肥效。
种植农作物前在重金属污染土壤的表面施加生物炭肥，每亩1400～3100kg，将污染的土壤表层以下20～30cm厚的土壤与所述生物炭肥通过翻耕混合均匀，反应7～10天后对土壤表层以下20～30cm厚的土壤进行再次翻耕，再次翻耕后反应5～18天。种植农作前10～25天施肥，使外层重金属吸附剂对土壤中的重金属离子更容易被络合和鳌合固定或吸附固定，降低重金属离子生物有效性，然后在种植农作物，后期利用生物炭基肥植物生长期间持续钝化土壤中的重金属，减少减少植物重金属吸收量。
实施例：
实施例1：
步骤1：按重量份数比准备生物炭50份、硝酸12份、氨水3份，首先将生物炭投入到盛有硝酸的反应器或在盛放生物炭的设备内将硝酸喷淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反应产物上投加或喷淋氨水，获得反应产物A。
步骤2：按重量份数比将反应产物A 40份、磷肥20份、固氮菌0.5份、植醋液15份、废糖蜜6份、肥料添加剂1份，所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.02份、氨基酸粉0.5份、海藻粉0.1份、柠檬酸钾1份、硫化钴0.1份、生长素0.1份，投放至搅拌器中，200rpm，10min，充分搅拌混匀。
步骤3：将搅拌混匀的原料均匀地送入肥料造粒机，按照圆盘造粒法进行初步造粒，形成颗粒A，造粒时加入造粒粘结剂，如普鲁兰多糖粘结剂，其为一种微生物产生的多糖聚合物聚合度为100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步骤4：按重量份数比将腐殖酸粉末35份，膨润土30份，氧化钙10份，硅藻土10份，混匀后加入水，搅拌至粘稠状，并升温至85摄氏度，恒温静置得物料B。
步骤5：将缓释包膜材料放入与空气泵相连的储液灌中，颗粒A装入带有加热功能的圆盘造粒机，在80～90℃条件下预热，缓释包膜材料通过空气泵每隔3分钟喷涂颗粒A的表面进行包膜，喷涂时间20分钟，喷涂压力控制在6～7MPa，包膜重量为总重量的5％～8％，喷涂完成后，冷却至室温，得颗粒B，通过包膜，形成缓释的效果，能够(1)减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失；(2)减少施肥作业次数，节省劳力和费用；(3)避免发生由于过量施肥而引起的土壤板结、酸化。
步骤6：将物料B放入喷涂箱中，使用喷涂箱对颗粒B进行肥料包衣，包衣重量为总重量的35％～45％，得颗粒C。
步骤7：制成的颗粒C进一步烘干，烘干结束后，颗粒的含水量小于15％。实施例2：
按重量份数比准备生物炭65份、硝酸20份、氨水7份，首先将生物炭投入到盛有硝酸的反应器或在盛放生物炭的设备内将硝酸喷淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反应产物上投加或喷淋氨水，获得反应产物A。
步骤2：按重量份数比将反应产物A 50份、磷肥28份、固氮菌0.8份、植醋液25份、废糖蜜8份、肥料添加剂1.5份，所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.03份、氨基酸粉1份、海藻粉0.6份、柠檬酸钾1.5份、硫化钴0.4份、生长素0.2份，投放至搅拌器中，200rpm，10min，充分搅拌混匀。
步骤3：将搅拌混匀的原料均匀地送入肥料造粒机，按照圆盘造粒法进行初步造粒，形成颗粒A，造粒时加入造粒粘结剂，如普鲁兰多糖粘结剂，其为一种微生物产生的多糖聚合物，聚合度为100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步骤4：按重量份数比将腐殖酸粉末28份，膨润土32份，氧化钙15份，硅藻土13份，混匀后加入水，搅拌至粘稠状，并升温至90摄氏度，恒温静置得物料B。
步骤5：制备缓释包膜材料：(1)大豆油改性：取大豆油，在10℃温度条件下，与过氧化乙酸反应，反应时间50～60min，得环氧化大豆油，然后将环氧化大豆油在催化剂氟硼酸的作用下与甲醇反应，反应温度10℃，反应时间50～60min，得大豆油低聚物；所述大豆油与过氧化乙酸的质量比为5:1；所述环氧化大豆油、氟硼酸、甲醇三者的质量比为10:1:2；(2)淀粉改性：取淀粉，加入聚乙二醇、15％丙三醇溶液和浓硫酸，在150℃温度条件下，减压条件下，搅拌反应50～60min；然后，调整pH值至7.0，得液态淀粉；所述淀粉、聚乙二醇、15％丙三醇溶液和浓硫酸，四者的质量比为10:3:2:1；(3)将大豆油低聚物与液态淀粉按质量比1：1的比例混合，得混合物，再与聚酯树脂混合，反应成膜，反应温度80～90℃，反应时间20min，即为缓释包膜材料。
将缓释包膜材料放入与空气泵相连的储液灌中，颗粒A装入带有加热功能的圆盘造粒机，在80～90℃条件下预热，缓释包膜材料通过空气泵每隔3分钟喷涂颗粒A的表面进行包膜，喷涂时间20分钟，喷涂压力控制在6～7MPa，包膜重量为总重量的5％～8％，喷涂完成后，冷却至室温，得颗粒B，通过包膜，其缓释期为30～130天，包膜材料埋入土壤后，在26～32℃、相对湿度大于85％的环境下，包膜材料首先会被微生物侵蚀和水解，产生断裂，生成有机酸、糖等物质，并在包膜材料表面形成许多微孔；随着时间的推移，材料表面的微孔、裂痕会越来越大，然后微生物酶会沿微孔和裂隙进一步侵蚀包膜材料内部以及分子链中易被攻击的基团，使包膜材料出现崩裂，形成分子量相对较低的“碎片”，分解、崩裂作用在材料表面和内部同步进行且相互促进，加速包膜材料的降解，在包膜材料分解、崩裂的过程中，其包裹的颗粒A即可释放至土壤中，由于包膜材料的降解需要一定的时间，因此形成缓释的效果。能够(1)减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失；(2)减少施肥作业次数，节省劳力和费用；(3)避免发生由于过量施肥而引起的土壤板结、酸化。
包膜材料出现崩裂后微生物酶会吸收、消化崩裂后相对低分子量的物质，形成新的微生物体或转化成微生物活动能量，并生成水、二氧化碳等，生成的水、二氧化碳等进入大自然循环，包膜材料可在两年之内完全降解，无残留，对环境无污染。
步骤6：将物料B放入喷涂箱中，使用喷涂箱对颗粒B进行肥料包衣，包衣重量为总重量的35％～45％，得颗粒C。
步骤7：制成的颗粒C进一步烘干，烘干结束后，颗粒的含水量小于15％。实施例3：
步骤1：按重量份数比准备生物炭80份、硝酸35份、氨水10份，首先将生物炭投入到盛有硝酸的反应器或在盛放生物炭的设备内将硝酸喷淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反应产物上投加或喷淋氨水，获得反应产物A。
步骤2：按重量份数比将反应产物A 60份、磷肥35份、固氮菌1份、植醋液30份、废糖蜜15份、肥料添加剂2份，所述的肥料添加剂由下列重量份的组分原料混合而成：复硝酚钠0.04份、氨基酸粉2份、海藻粉0.8份、柠檬酸钾2份、硫化钴0.5份、生长素0.3份，投放至搅拌器中，200rpm，10min，充分搅拌混匀。
步骤3：将搅拌混匀的原料均匀地送入肥料造粒机，按照圆盘造粒法进行初步造粒，形成颗粒A，造粒时加入造粒粘结剂，如普鲁兰多糖粘结剂，其为一种微生物产生的多糖聚合物，聚合度为100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步骤4：按重量份数比将腐殖酸粉末45份，膨润土35份，氧化钙20份，硅藻土15份，混匀后加入水，搅拌至粘稠状，并升温至100摄氏度，恒温静置得物料B。
步骤5：制备缓释包膜材料：
(1)选取蓖麻油、腰果油、腰果酚、桐油酚，四中的任意一种作为C物料。
玉米、马铃薯、小麦、稻米、木薯的任意一种或任意混合，作为D物料。
赖氨酸乙酯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多聚二苯基甲烷二异氰酸酯的任意一种作为F物料。
(2)将C物料、D物料在80～100℃混合，C物料的体积与D物料的质量的比为0.5～2ml/g，得到植物油脂塑化淀粉，将C物料和F物料在15～60℃搅拌混合，得到植物油脂聚氨酯预聚体；其中植物油脂塑化淀粉占植物油脂聚氨酯预聚体质量百分比为80～200％。
(3)将所述的植物油脂塑化淀粉与所述的植物油脂聚氨酯预聚体在水或乙醇中混合，得到改性淀粉溶液即为缓释包膜材料；
将缓释包膜材料放入与空气泵相连的储液灌中，颗粒A装入带有加热功能的圆盘造粒机，在80～90℃条件下预热，缓释包膜材料通过空气泵每隔3分钟喷涂颗粒A的表面进行包膜，喷涂时间20分钟，喷涂压力控制在6～7MPa，包膜重量为总重量的5％～8％，喷涂完成后，冷却至室温，得颗粒B，通过包膜，利用天然植物油脂中羟基与淀粉分子内羟基形成一定的氢键作用，以提高淀粉的可塑性，制备出疏水性能和力学性能良好的改性淀粉。能够(1)减少肥料养分特别是氮素在土壤中的损失；(2)减少施肥作业次数，节省劳力和费用；(3)避免发生由于过量施肥而引起的土壤板结、酸化。
步骤6：将物料B放入喷涂箱中，使用喷涂箱对颗粒B进行肥料包衣，包衣重量为总重量的35％～45％，得颗粒C。
步骤7：制成的颗粒C进一步烘干，烘干结束后，颗粒的含水量小于15％。
实施例4：
生物炭在钝化土壤重金属中的应用，种植农作物前在重金属污染土壤的表面施加生物炭肥，每亩1400～3100kg，将污染的土壤表层以下20～30cm厚的土壤与所述生物炭肥通过翻耕混合均匀，反应7～10天后对土壤表层以下20～30cm厚的土壤进行再次翻耕，再次翻耕后反应5～18天，便可种植。使用此种物炭肥可以显著降低土壤中有效重金属的含量，同时能使土壤有机质含量大幅度提高，从而达到钝化土壤重金属以及改良土壤理化性质的目的。