本发明属于农业资源开发与土壤改良技术领域，具体涉及一种生物炭基土壤调理营养剂及其生产工艺。
背景技术：
土壤是人类赖以生存和发展的基础。近年来，我国农业生产中长期大量不合理使用新型农用化学物质，畜禽排泄物中兽用药物残留等的增加，致使土壤污染逐年加剧，土壤肥力障碍日益严重，直接影响植物正常生长和农产品品质。因此，现代农业发展正面临着土壤污染和农产品质量安全的严重问题。
作物生长与土壤的生态环境有密切联系，土壤生态系统是由土壤、生物及环境要素三个部分组成的具有结构和功能的一个开放系统和能量转换器。土壤修复技术被认为是改善土壤生态系统的根本措施，已成为当前土壤学研究的热点之一。土壤修复的技术原理主要是指利用物理、化学和生物的方法，转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。因此，土壤修复技术是解决上述现代农业发展中土壤污染的关键途径。
生物质炭是木质纤维素热解后残留的一种多孔炭，主要由c、h、o、n、p、s等元素组成，还含有k、ca、fe、mg、na、zn、cu和si等元素，具有多孔性、高比表面积、高度芳香化结构，充当土壤活性调理剂，起到富集营养物质和土壤微生物作用，改善土壤质量并提高土壤微生物活性。研究表明，生物质炭能改善微生物细胞附着性能，促进特殊类群土壤微生物的栖息生长和土壤团聚体的形成，改变土壤固氮与硝化微生物菌群活性，oguntunde等研究表明，生物质炭可增加土壤饱和渗透系数88％左右，容积密度减少9％，总孔隙度增加约5％，平均表面温度增加4℃，还会改变土壤色度以及反射率。刘国顺等研究了添加生物质炭对烟叶生长发育及烟叶质量的影响，结果表明添加适量的生物质炭，可以显著改善植烟土壤的肥力状况，增加植烟土壤有机质含量，以及烟田土壤中细菌和放线菌数量，改善烟田土壤根际与非根际土壤的微生物环境，促进烤烟根、茎、叶干物质积累，对植烟土壤环境的修复起到显著的效果。绿色木霉的拮抗作用具有广谱性、多机制性的特点，研究者们发现，绿色木霉对多种病原菌和植物病害有明显的拮抗作用和防治效果。此外，人们还发现绿色木霉可直接作用于植物，促进其生长发育。
本发明针对现有土壤修复技术的不足，通过生物质热解装置，采用微生物发酵技术，综合运用复合土壤修复原理，并结合土壤和植物营养吸收的规律，特别添加多种生物活性物质和生物质炭，以改善土壤结构、调整土壤c/n比和土壤活性，从而达到土壤修复及恢复土壤生态平衡的功效，提高作物体内微循环和促生作用，实现土壤原位修复的功效，并增强作物逆境条件下的生长发育。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种生物炭基土壤调理营养剂及其生产工艺。
生物质炭与微生物配施可提高土壤微生物数量和活性，提高细菌群落结构的多样性，改善土壤环境。生物质炭与微生物配施可有效抑制病害的发生，并促进作物的生长发育。
a.生物质炭的制备：
(1)将花生壳进行风干，然后粉碎至2-5mm，通过绞龙设备装入到连续化炭化设备中。
(2)将步骤1得到的粉碎好的物料在浓度1-10％的改性剂中浸润10-20h，然后在转鼓风干机中进行烘干，水分控制在15-20％。
(3)将步骤2处理过的花生壳，装入连续式生物质炭化设备，物料在设备上部区域先经160-200℃预氧化，水分挥发，然后进入设备中间区域在温度300-350℃的缺氧或无氧条件下初级炭化5-15min；最后在设备下部区域在350-400℃条件下进一步热解，时间10-15min。炭化后的物料在绞龙设备连续化输出，在出料口处喷施雾化后的稳定剂，每公斤炭化后的物料喷施100-300ml稳定剂。
(4)将步骤3炭化后的花生壳生物质炭进行粉碎，过40目筛，留作备用。
b.绿色木霉菌剂的制备：
(1)将绿色木霉菌种从4℃的冰箱中取出转接活化，放置在28℃培养箱中进行48-72h培养。
(2)将步骤1活化好的绿色木霉菌株接种于盛有灭菌培养基的三角瓶中，在28℃、80-120rpm条件下摇床培养36-72h，有效活菌数达到2×108个/g，生长期处于对数生长阶段，然后将其加入到灭菌好的一级种子发酵罐中，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率30-120rpm。
(3)将步骤2发酵好的种子液泵入二级发酵罐，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率50-150rpm，无菌空气通入量为罐容积的0.5-1倍，培养至结束后，发酵液放入已灭菌好的储液罐中，留作备用。
(4)将100-120目的微生物吸附载体材料灭菌后，接入发酵好的微生物菌液，然后增殖培养，制得所需绿色木霉菌剂固定化粉粒，控制含水量≤20％，有效活菌数≥2×108个/g。
c.芝麻饼肥的制备
(1)调节芝麻饼的c/n比为25-30/1，水分为50％-60％，ph控制在5.5-8.0。
(2)将步骤1所述芝麻饼在发酵床中堆制成条垛，条跺高度为0.8-1.5m，然后接入发酵好的微生物菌群进行好氧发酵，每5天翻垛一次。
(3)发酵时间为10-15天，发酵的工艺指标为c/n≤20、种子发酵指数≥50％、发酵达到效活菌数0.2×108个/g以上、ph6.0-8.0、有机质含量(干基)≥30％时表明物料腐熟好。
本发明针对现有技术的不足，提供一种以花生壳生物质炭和绿色木霉为原料的生物炭基土壤调理营养剂和方法。本发明具有以下有益效果：
(1)生物炭基土壤调理营养剂可有效调节土壤中碳元素和氮元素的比值，能够增加土壤中有机质的含量。
(2)生物炭基土壤调理营养剂可改善土壤中微生物的生态环境，有效促进烟株根系土壤微生物的酸碱平衡状态，给予烟株均衡的营养供应。
(3)生物炭基土壤调理营养剂可有效改善土壤中存在的长期过度施用化肥造成的板结现象，显著提高肥料利用率等。
(4)生物炭基土壤调理营养剂可有效抑制病害的发生。
(5)生物炭基土壤调理营养剂具有一体施用，操作简单，降低劳动量，节约人力成本的特点。
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例一
1、花生壳生物质炭生物炭基土壤调理营养剂制备：花生壳生物质炭生物炭基土壤调理营养剂的原料包括以下质量比例的成分：改性后的生物质炭25、绿色木霉菌剂1、饼肥45、腐殖酸15、矿物肥14。
制备方法：将各成分按上述比例混合，在模具中通过挤压造粒，造粒后的物料筛分即获得一种以花生壳为生物质炭原料的生物炭基土壤调理营养剂。
2、花生壳生物质炭制备方法：
(1)将花生壳进行风干，然后粉碎至2-5mm，通过绞龙设备装入到连续化炭化设备中。
(2)将步骤1得到的粉碎好的物料在浓度1％-10％的改性剂中浸润10-20h，然后在转鼓风干机中进行烘干，水分控制在15％-20％。
(3)将步骤2处理过的花生壳，装入连续式生物质炭化设备，物料在设备上部区域先经160-200℃预氧化，水分挥发，然后进入设备中间区域在温度300-350℃的缺氧或无氧条件下初级炭化5-15min；最后在设备下部区域在350-400℃条件下进一步热解，时间10-15min。炭化后的物料在绞龙设备连续化输出，在出料口处喷施雾化后的稳定剂，每公斤炭化后的物料喷施100-300ml稳定剂。
(4)将步骤3炭化后的花生壳生物质炭进行粉碎，过40目筛，留作备用。
3、绿色木霉菌剂的制备
(1)将绿色木霉菌种从4℃的冰箱中取出转接活化，放置在28℃培养箱中进行48-72h培养。
(2)将步骤1活化好的绿色木霉菌株接种于盛有灭菌培养基的三角瓶中，在28℃、80-120rpm条件下摇床培养36-72h，有效活菌数达到2×108个/g，生长期处于对数生长阶段，然后将其加入到灭菌好的一级种子发酵罐中，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率30-120rpm。
(3)将步骤2发酵好的种子液泵入二级发酵罐，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率50-150rpm，无菌空气通入量为罐容积的0.5-1倍，培养至结束后，发酵液放入已灭菌好的储液罐中，留作备用。
(4)将100-120目的微生物吸附载体材料灭菌后，接入发酵好的微生物菌液，然后增殖培养，制得所需绿色木霉菌剂固定化粉粒，控制含水量≤20％，有效活菌数≥2×108个/g。
4、饼肥制备方法
(1)调节芝麻饼的c/n比为25-30/1，水分为50％-60％，ph控制在5.5-8.0。
(2)将步骤1所述芝麻饼在发酵床中堆制成条垛，条跺高度为0.8-1.5m，然后接入发酵好的微生物菌群进行好氧发酵，每5天翻垛一次。
(3)发酵时间为10-15天，发酵的工艺指标为c/n≤20、种子发酵指数≥50％、发酵达到效活菌数0.2×108个/g以上、ph6.0-8.0、有机质含量(干基)≥30％时表明物料腐熟好。
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例二
1、花生壳生物质炭生物炭基土壤调理营养剂制备：花生壳生物质炭生物炭基土壤调理营养剂的原料包括以下质量比例的成分：改性后的生物质炭30、绿色木霉菌剂2、饼肥40、腐殖酸15、矿物肥13。
制备方法：将各成分按上述比例混合，在模具中通过挤压造粒，造粒后的物料筛分即获得一种以花生壳为生物质炭原料的生物炭基土壤调理营养剂。
2、花生壳生物质炭制备方法：
(1)将花生壳进行风干，然后粉碎至2-5mm，通过绞龙设备装入到连续化炭化设备中。
(2)将步骤1得到的粉碎好的物料在浓度1％-10％的改性剂中浸润10-20h，然后在转鼓风干机中进行烘干，水分控制在15％-20％。
(3)将步骤2处理过的花生壳，装入连续式生物质炭化设备，物料在设备上部区域先经160-200℃预氧化，水分挥发，然后进入设备中间区域在温度300-350℃的缺氧或无氧条件下初级炭化5-15min；最后在设备下部区域在350-400℃条件下进一步热解，时间10-15min。炭化后的物料在绞龙设备连续化输出，在出料口处喷施雾化后的稳定剂，每公斤炭化后的物料喷施100-300ml稳定剂。
(4)将步骤3炭化后的花生壳生物质炭进行粉碎，过40目筛，留作备用。
3、绿色木霉菌剂的制备
(1)将绿色木霉菌种从4℃的冰箱中取出转接活化，放置在28℃培养箱中进行48-72h培养。
(2)将步骤1活化好的绿色木霉菌株接种于盛有灭菌培养基的三角瓶中，在28℃、80-120rpm条件下摇床培养36-72h，有效活菌数达到2×108个/g，生长期处于对数生长阶段，然后将其加入到灭菌好的一级种子发酵罐中，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率30-120rpm。
(3)将步骤2发酵好的种子液泵入二级发酵罐，接种量为1％-10％，发酵工艺参数，ph5.0-8.3，搅拌速率50-150rpm，无菌空气通入量为罐容积的0.5-1倍，培养至结束后，发酵液放入已灭菌好的储液罐中，留作备用。
(4)将100-120目的微生物吸附载体材料灭菌后，接入发酵好的微生物菌液，然后增殖培养，制得所需绿色木霉菌剂固定化粉粒，控制含水量≤20％，有效活菌数≥2×108个/g。
4、芝麻饼饼肥制备方法
(1)调节芝麻饼的c/n比为25-30/1，水分为50％-60％，ph控制在5.5-8.0。
(2)将步骤1所述芝麻饼在发酵床中堆制成条垛，条跺高度为0.8-1.5m，然后接入发酵好的微生物菌群进行好氧发酵，每5天翻垛一次。
(3)发酵时间为10-15天，发酵的工艺指标为c/n≤20、种子发酵指数≥50％、发酵达到效活菌数0.2×108个/g以上、ph6.0-8.0、有机质含量(干基)≥30％时表明物料腐熟好。
本试验于2014年在山东省诸城市洛庄烟草试验站，试验共设4个处理，即常规施肥及实施例1-3绿色木霉碳基土壤调理营养剂。试验釆用大田种植，每处理面积2亩。以烤烟为供试作物，品种为nc55，3月1播种、5月4日移栽。常规施肥施用纯氮5kg/亩，氮磷钾1:1:3。每一处理均重复三次。所有处理田间管理依据最优生产管理措施进行。
烟草收获后，测定不同处理条件下的烤后烟叶产量和产值，依据国家烟叶分级收购标准统计中上等烟叶比例，组织评吸专家组对烤后烟叶进行感官质量评价。结果如表1所示：
表1各处理烟草产质量评价
以上描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求为准。