本发明属于农业肥料制备技术领域，具体涉及一种玉米专用肥料及其制备方法。
背景技术：
我国黄淮海地区夏玉米的产量一般在亩产500-600公斤徘徊，影响夏玉米产量的原因之一是化学肥料的施用不合理且施用过多，导致土壤理化性能下降，肥料的利用率也下降。近年来，夏玉米产区化学肥料的应用越来越广泛，化学肥料虽然在一定时期能够提高农作物的产量，但长期高肥的农业生产方式，土壤已经变得板结，耕层变浅，土壤理化性能变差，极大的制约了土壤肥力的发挥，最终又导致农作物的产量下降，并且大量化学肥料的应用也会导致水体污染加剧。因此，很有必要改善目前的肥料使用现状，以改善土壤质量和提高夏玉米产量。
同时，我国是一个农业大国，农业生产和生活过程中产生了大量的农业废弃物和生活废弃物，如农作物秸秆和厨余垃圾，目前对这些农业废弃物和生活废弃物的资源化程度较低，相当一部分农业废弃物被焚烧，厨余垃圾被填埋，从而使其得不到有效的资源化利用。由于农业废弃物和生活废弃物都有作为有机肥料的潜质，因此，很有必要将目前土壤存在的状况和农业废弃物、生活废弃物结合起来综合考虑，以求寻找出一种农业废弃物、生活废弃物资源化利用的新途径，在解决农业废弃物、生活废弃物的基础上，也解决土壤存在的问题以及夏玉米产量的问题。
技术实现要素：
本发明提供了一种玉米专用肥料，解决了现有技术中土壤理化性能变差导致夏玉米产量降低的问题，还解决了农业废弃物、生活废弃物难以资源化利用的问题。
本发明的第一个目的是提供一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭15-20份、玉米秸秆30-50份、厨余垃圾20-30份、茶叶渣5-10份、钾肥5-10份、发酵菌剂1-2份、羟丙基-β-环糊精0.5-1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5-1份。
优选的，所述玉米专用肥料由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、钾肥8份、发酵菌剂1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份。
优选的，所述发酵菌剂为em菌，钾肥为硫酸钾或氯化钾。
优选的，所述发酵菌剂中有效活菌数为1.0×108-1.0×1010个/ml。
本发明的第二个目的是提供一种玉米专用肥料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备改性生物炭
往ph值为5.0的单宁酸水溶液中加入过氧化氢酶，使过氧化氢酶的质量浓度达到1％，得到改性溶液；
将生物炭浸泡到改性溶液中，超声处理10min，然后于60℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，即得到所述改性生物炭；
步骤2，按重量份数称取步骤1中制得的改性生物炭15-20份、玉米秸秆30-50份、厨余垃圾20-30份、茶叶渣5-10份、钾肥5-10份、发酵菌剂1-2份、羟丙基-β-环糊精0.5-1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5-1份；
步骤3，将步骤2中称取的茶叶渣浸泡到质量浓度为5％的磷酸溶液中，超声处理10min，然后于80℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，得到改性茶叶渣，将改性茶叶渣粉碎后过20目筛，得到改性茶叶渣粉；
步骤4，将步骤2中称取的玉米秸秆粉碎后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤2中称取的发酵菌剂混匀发酵，发酵完毕后得到发酵产物，将发酵产物过滤，得到滤液和滤渣；
步骤5，往滤液中加水，使其重量为步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的20倍，得到水溶液；
将步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵加入到水溶液中，混合均匀后得到混合溶液；
往混合溶液中加入步骤3中得到的改性茶叶渣粉，搅拌均匀，再加入步骤2中称取的改性生物炭，搅拌均匀，然后于室温下静置24h，得到混合原料；
步骤6，将步骤2中称取的钾肥、步骤4中的滤渣以及步骤5中的混合原料混合均匀后制粒、干燥，即得到所述玉米专用肥料。
优选的，步骤1中过氧化氢酶的酶活力为10000u/ml。
优选的，步骤1和步骤3中超声处理功率均为35khz。
优选的，步骤3中玉米秸秆切段成长度为1-2cm的段状后再发酵。
优选的，步骤4中具体发酵条件如下：在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天。
优选的，步骤6中制备出的玉米专用肥料的粒径为5-10目。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明在制备玉米专用肥料时添加了改性生物炭，生物炭在采用ph值为5.0的单宁酸水溶液处理后，能够在其表面和空隙中形成大量的能够吸附土壤中的铵根离子的活化位点，同时对土壤中硝酸根离子也有一定的吸附能力，从而降低土壤中铵根离子的淋失；过氧化氢酶可以对生物炭吸附的铵根离子进行保护，防止其氧化生成硝酸根离子或亚硝酸根离子而淋失。
本发明将茶叶渣采用磷酸溶液活化处理后增强了其吸附土壤中无机磷的能力，从而减少了土壤中磷的淋失；羟丙基-β-环糊精和聚二甲基二烯丙基氯化铵均为高分子聚合物，其聚合交联形成含阳离子、阴离子、非离子基团的网状结构，一方面，其形成的骨架更大，功能团的数量与种类也更多，官能团的分布也更均匀，因此其吸水性及保水性能更好，能使其网状结构中吸附的肥料缓慢释放，具备很好的缓释效果；此外，大骨架的网状结构以及众多的官能团可以对改性生物炭、茶叶渣进行强有力的吸附以及均匀分散，从而促使改性生物炭、茶叶渣可以对土壤内的氮磷进行高效吸附。
因此，本发明的改性生物炭、茶叶渣以及羟丙基-β-环糊精和聚二甲基二烯丙基氯化铵的配合使用能够协同增效，很好的吸附固定土壤中的氮和磷，避免其淋失后导致土壤肥力下降，也避免了其淋失后对环境的影响；同时还具备一定的缓释效果，使肥料发挥长效作用。
本发明制备出的玉米专用肥料能显著增加土壤中有机碳及氮、磷、钾等营养元素的含量，提高养分转化率及有益微生物数量，促进土壤修复，培肥地力，提高夏玉米产量，促进增收。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中所用em菌购买自福州活水生物技术有限公司，型号为bio-007；生物炭购买自郑州天辰净化材料有限公司，货号为tc3032；厨余垃圾泛指做饭过程中所产生的垃圾，包括剩菜、剩饭、菜叶、果皮、蛋壳、茶渣、骨、扇贝等，厨余垃圾含有极高的水分与有机物，很容易腐坏，产生恶臭。
下述各实施例中所述原料，如无特殊说明，均为常规原料，所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×108个/ml。
具体制备方法如下：
步骤1，制备改性生物炭
往ph值为5.0的单宁酸水溶液中加入酶活力为10000u/ml的过氧化氢酶，使过氧化氢酶的质量浓度达到1％，得到改性溶液；
将生物炭浸泡到改性溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于60℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，即得到所述改性生物炭；
步骤2，按重量份数称取步骤1中制得的改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
步骤3，将步骤2中称取的茶叶渣浸泡到质量浓度为5％的磷酸溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于80℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，得到改性茶叶渣，将改性茶叶渣粉碎后过20目筛，得到改性茶叶渣粉；
步骤4，将步骤2中称取的玉米秸秆粉碎成1-2cm的段状后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤2中称取的em菌，混匀后在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天，发酵完毕后得到发酵产物，将发酵产物过滤，得到滤液和滤渣；
步骤5，往滤液中加水，使其重量为步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的20倍，得到水溶液；
将步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵加入到水溶液中，混合均匀后得到混合溶液；
往混合溶液中加入步骤3中得到的改性茶叶渣粉，搅拌均匀，再加入步骤2中称取的改性生物炭，搅拌均匀，然后于室温下静置24h，得到混合原料；
步骤6，将步骤2中称取的硫酸钾、步骤4中的滤渣以及步骤5中的混合原料混合均匀后送入平模制粒机，采用平模和压辊压制成粒、干燥，即得到粒径为5-10目的玉米专用肥料。
实施例2
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭15份、玉米秸秆30份、厨余垃圾20份、茶叶渣10份、氯化钾5份、em菌1份、羟丙基-β-环糊精0.5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵1份；
em菌中有效活菌数为1.0×109个/ml。
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1中的配方改成实施例2的。
实施例3
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭20份、玉米秸秆50份、厨余垃圾30份、茶叶渣5份、氯化钾10份、em菌2份、羟丙基-β-环糊精0.5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×1010个/ml。
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1中的配方改成实施例3的。
为了进一步说明本发明的效果，本发明还设置了对比例，具体如下。
对比例1
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×108个/ml。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份数称取玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
步骤2，将步骤1中称取的茶叶渣浸泡到质量浓度为5％的磷酸溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于80℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，得到改性茶叶渣，将改性茶叶渣粉碎后过20目筛，得到改性茶叶渣粉；
步骤3，将步骤1中称取的玉米秸秆粉碎成1-2cm的段状后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤1中称取的em菌，混匀后在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天，发酵完毕后得到发酵产物，将发酵产物过滤，得到滤液和滤渣；
步骤4，往滤液中加水，使其重量为步骤1中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的20倍，得到水溶液；
将步骤1中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵加入到水溶液中，混合均匀后得到混合溶液；
往混合溶液中加入步骤2中得到的改性茶叶渣粉，搅拌均匀，然后于室温下静置24h，得到混合原料；
步骤5，将步骤1中称取的硫酸钾、步骤3中的滤渣以及步骤4中的混合原料混合均匀后制粒、干燥，即得到粒径为5-10目的玉米专用肥料。
对比例2
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×108个/ml。
具体制备方法如下：
步骤1，制备改性生物炭
往ph值为5.0的单宁酸水溶液中加入酶活力为10000u/ml的过氧化氢酶，使过氧化氢酶的质量浓度达到1％，得到改性溶液；
将生物炭浸泡到改性溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于60℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，即得到所述改性生物炭；
步骤2，按重量份数称取步骤1中制得的改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、茶叶渣8份、硫酸钾8份、em菌1.5份；
步骤3，将步骤2中称取的茶叶渣浸泡到质量浓度为5％的磷酸溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于80℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，得到改性茶叶渣，将改性茶叶渣粉碎后过20目筛，得到改性茶叶渣粉；
步骤4，将步骤2中称取的玉米秸秆粉碎成1-2cm的段状后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤2中称取的em菌，混匀后在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天，发酵完毕后得到发酵产物；
步骤5，将步骤2中称取的硫酸钾、改性生物炭、步骤3中得到的改性茶叶渣粉、步骤4中的发酵产物混合均匀后制粒、干燥，即得到粒径为5-10目的玉米专用肥料。
对比例3
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×108个/ml。
具体制备方法如下：
步骤1，制备改性生物炭
往ph值为5.0的单宁酸水溶液中加入酶活力为10000u/ml的过氧化氢酶，使过氧化氢酶的质量浓度达到1％，得到改性溶液；
将生物炭浸泡到改性溶液中，在35khz的功率下超声处理10min，然后于60℃下活化2h，活化完毕后取出晾干，即得到所述改性生物炭；
步骤2，按重量份数称取步骤1中制得的改性生物炭18份、玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、硫酸钾8份、em菌1.5份、羟丙基-β-环糊精1份、聚二甲基二烯丙基氯化铵0.5份；
步骤3，将步骤2中称取的玉米秸秆粉碎成1-2cm的段状后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤2中称取的em菌，混匀后在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天，发酵完毕后得到发酵产物，将发酵产物过滤，得到滤液和滤渣；
步骤4，往滤液中加水，使其重量为步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵总重量的20倍，得到水溶液；
将步骤2中称取的羟丙基-β-环糊精、聚二甲基二烯丙基氯化铵加入到水溶液中，混合均匀后得到混合溶液；
往混合溶液中加入步骤2中称取的改性生物炭，搅拌均匀，然后于室温下静置24h，得到混合原料；
步骤5，将步骤2中称取的硫酸钾、步骤3中的滤渣以及步骤4中的混合原料混合均匀后制粒、干燥，即得到粒径为5-10目的玉米专用肥料。
对比例4
一种玉米专用肥料，由以下重量份数的组分制备而成：玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、硫酸钾8份、em菌1.5份；
em菌中有效活菌数为1.0×108个/ml。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份数称取玉米秸秆40份、厨余垃圾25份、硫酸钾8份、em菌1.5份；
步骤2，将步骤1中称取的玉米秸秆粉碎成1-2cm的段状后与厨余垃圾混匀，加水，使其含水率为55-60％，然后加入步骤2中称取的em菌，混匀后在厌氧条件下，于37±2℃发酵30天，发酵完毕后得到发酵产物；
步骤3，将步骤1中称取的硫酸钾与步骤2中得到的发酵产物混合均匀后制粒、干燥，即得到粒径为5-10目的玉米专用肥料。
实施例1-3和对比例1-4均制备出了玉米专用肥料，下面将本发明制备出的玉米专用肥料应用于夏玉米的种植以说明本发明的效果。
将70亩夏玉米种植地分成7组，每组10亩，其中三组为试验组，分别施用实施例1-3制备出的玉米专用肥料；另外四组为对照组，分别施用对比例1-4制备出的玉米专用肥料。上述各组均于2017年6月15日在邯郸市肥乡区种植品种为邯丰08的夏玉米，并同时进行施肥，施加量均为500kg/亩。
实验过程中分别采集肥料施加前以及夏玉米收获后的耕层土壤，分析其基本的理化数值，具体结果见表1。
表1施加前后土壤理化性质
从表1可以看出，在夏玉米种植地土壤上施用实施例1-3的玉米专用肥料后，土壤的理化性质得到了很大改善，土壤中营养元素的含量得到增加，肥力也得到提高，并且还降低了土壤容重，增加了土壤孔隙度。而对比例1-4的肥料对土壤理化性能的改善效果是有限的。对比例1的肥料配方中由于没有添加改性生物炭，因此土壤中全氮含量较实施例1-3以及对比例2-3低；对比例2的肥料配方中没有添加羟丙基-β-环糊精和聚二甲基二烯丙基氯化铵，因此其对土壤中氮磷的吸附能力以及肥料的持续释放能力效果有限，不及实施例1-3；对比例3的肥料配方没有添加茶叶渣，因此土壤中速效磷的含量较实施例1-3以及对比例1-2低；对比例4相当于一个普通有机肥的配方，因此其改善土壤性能的总体效果不及实施例1-3和对比例1-3。
在10月上旬对上述种植的夏玉米收获后，记录其产量，具体结果见表2。
表2夏玉米产量
从表2可以看出，施用实施例1-3的玉米专用肥料种植夏玉米后，相对于施用对比例1-4肥料种植的夏玉米来说，夏玉米的产量均得到了提高。
本发明描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。