本发明涉及玉米肥料的
技术领域：
，尤其涉及一种生物炭基玉米肥料及其制备方法。
背景技术：
：随着我国经济的快速发展，工业生产所产生的重金属污染物也明显增加。重金属污染不仅降低土壤肥力，同时影响作物生长发育、降低作物产量。玉米是我国最重要的粮食作物之一，随着玉米产量的不断提高，玉米在我国粮食安全中发挥的作用日益突出。玉米作为一种生态循环型、环保型、可再生的生物资源，在我国国民经济发展中占据着十分重要的地位。因此，自从确认环境中的重金属可以通过食物链进入人体并对人类健康产生危害以来，人们对玉米与土壤重金属的关系进行了广泛深入的研究。镉是一种毒性很强的重金属元素，微量的镉即可引起玉米细胞dna损伤和代谢紊乱，抑制玉米生长，降低叶绿素含量，使叶片发黄、褪绿，影响光合作用，从而使玉米减产；玉米对铅的吸收表现出极强的隐蔽性，即使大量吸收铅后也没有表现出植株的表观病症，有害铅主要通过非代谢被动进入植物体内，而且吸收过程不受代谢抑制作用的影响；铬对玉米生长的毒害作用，主要在于其严重阻碍了作为幼苗的发育，降低作物产量，甚至导致植株死亡。生物炭作为一种土壤改良剂，其精致的孔隙结构与较大的比表面积，丰富的表面官能团，使其对重金属离子具有较强的吸附能力。但是，目前对于生物炭的吸附机制还不清楚，生物炭制备的原料广泛，因原料来源不同，不同类型的生物炭元素含量差异较大，对重金属的吸附效果不一。技术实现要素：本发明的目的在于针对玉米作物提供一种生物炭基玉米肥料及其制备方法，该生物炭基玉米肥料具有高效吸附土壤重金属、改良土壤结构和提高玉米产量的作用。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种生物炭基玉米肥料，由包括如下重量份的原料制备得到：尿素13～22份、磷肥10～30份、钾肥8～12份、生物炭1.5～3.2份、氯化钙0.25～0.64份、有机肥25～45份，所述生物炭的原料为灌木的枝条。优选的，所述磷肥为磷酸二氢铵、过磷酸钙和钙镁磷肥中的一种或几种。优选的，所述钾肥为氯化钾、硫酸钾和碳酸钾中的一种或几种。优选的，所述灌木包括月季、杜鹃、火棘、石楠中的一种或几种。优选的，所述有机肥为蚕沙、鸡粪和腐殖酸中的一种或几种。本发明还提供了一种生物炭基玉米肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述生物炭的原料粉碎，过10～35目筛，取筛下物，进行热解处理，即得生物炭；(2)将制得的生物炭和其他原料按照重量份混合，即得生物炭基玉米肥料。优选的，所述热解处理的温度为480～860℃，热解处理的时间为5～15h。优选的，所述热解处理在n2氛围下进行。优选的，所述热解处理后降温至20～30℃，过100～200目筛，取筛下物，即为生物炭。本发明提供的生物炭基玉米肥，能够高效吸附和固定土壤中的镉(cd)、铅(pb)、铬(cr)等重金属元素，降低玉米籽粒中的重金属含量，提高玉米粮食的安全性，还具有保水增肥的作用，降低土壤容重，改良土壤结构，提高玉米产量。具体实施方式本发明提供了一种生物炭基玉米肥料，由包括如下重量份的原料制备得到：尿素13～22份、磷肥10～30份、钾肥8～12份、生物炭1.5～3.2份、氯化钙0.25～0.64份、有机肥25～45份，所述生物炭的原料为灌木的枝条。在本发明中，所述生物炭基玉米肥料，优选由包括如下重量份的原料制备得到：尿素13～22份，优选为15～20份，进一步优选为17份；磷肥10～30份，优选为15～25份，进一步优选为20份；钾肥8～12份，优选为9～11份，进一步优选为10份；生物炭1.5～3.2份，优选为2.0～2.8份，进一步优选为2.4份；氯化钙0.25～0.64份，优选为0.35～0.51份，进一步优选为0.42份；有机肥25～45份，优选为30～40份，进一步优选为35份。在本发明中，所述生物炭的原料优选为灌木的枝条。在本发明中，所述灌木优选包括月季、杜鹃、火棘、石楠中的一种或几种，进一步优选为月季和/或杜鹃，再进一步优选为月季。在本发明中，所述磷肥优选为磷酸二氢铵、过磷酸钙和钙镁磷肥中的一种或几种，进一步优选为磷酸二氢铵和/或过磷酸钙，再进一步优选为磷酸二氢铵。在本发明中，所述钾肥优选为氯化钾、硫酸钾和碳酸钾中的一种或几种，进一步优选为氯化钾和/或硫酸钾，再进一步优选为硫酸钾。在本发明中，所述有机肥优选为蚕沙、鸡粪和腐殖酸中的一种或几种，进一步优选为鸡粪和/或腐殖酸，再进一步优选为腐殖酸。本发明还提供了一种生物炭基玉米肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)将所述生物炭的原料粉碎，过10～35目筛，取筛下物，进行热解处理，即得生物炭；(2)将制得的生物炭和其他原料按照重量份混合，即得生物炭基玉米肥料。本发明在制备生物炭时，先将原料粉碎，过10～35目筛，然后取筛下物进行热解处理，即得到生物炭。在本发明中，原料粉碎后优选过10～35目筛，进一步优选过14～25目筛，再进一步优选过18目筛。在本发明中，原料粉碎后，还优选对粉碎后的原料先进行烘干再过筛，所述烘干的温度优选为50～105℃，进一步优选为70～95℃，再进一步优选为85℃；所述烘干的时间优选为12～24h，进一步优选为15～20h，再进一步优选为18h。在本发明中，所述热解处理的温度优选为480～860℃，进一步优选为500～800℃，再进一步优选为620～750℃；所述热解处理的时间优选为5～15h，进一步优选为8～13h，再进一步优选为10h。在本发明中，所述热解处理在管式炉中进行。在本发明中，在管式炉中热解处理时，升温的速率优选为3～8℃/min，进一步优选为5℃/min；降温的速率优选为10～20℃/min，进一步优选为15℃/min。在本发明中，所述热解处理优选在n2氛围下进行。在本发明中，所述热解处理后优选降温至20～30℃，然后优选过100～200目筛，进一步优选过120～170目筛，再进一步优选过140目筛。本发明在制得生物炭后，将生物炭和其他原料按照重量份混合，即得生物炭基玉米肥料。下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。实施例1本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由17份尿素、20份磷肥(磷肥为磷酸二氢铵)、10份钾肥(钾肥为硫酸钾)、2.4份生物炭、0.42份氯化钙、35份有机肥(有机肥为腐殖酸)混合制得。其中，生物炭以月季枝条为原料制得，将修剪月季花后收集的月季枝条除去叶片和花朵，粉碎，过18目筛，取筛下物在85℃下烘干18h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以5℃/min的速率升温至680℃，保温10h，然后再以15℃/min的速率降温至25℃。降温完成后取出过140目筛，取筛下物即为生物炭。实施例2本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由22份尿素、15份磷肥(磷肥为过磷酸钙)、11份钾肥(钾肥为氯化钾)、2.0份生物炭、0.64份氯化钙、30机肥(有机肥为鸡粪)混合制得。其中，生物炭以杜鹃枝条为原料制得，将收集的杜鹃枝条粉碎，过10目筛，取筛下物在105℃下烘干12h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以8℃/min的速率升温至750℃，保温8h，然后再以10℃/min的速率降温至20℃。降温完成后取出过120目筛，取筛下物即为生物炭。实施例3本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由13份尿素、30份磷肥(磷肥为磷酸二氢铵和钙镁磷肥按照质量比1:1混合的混合磷肥)、8份钾肥(钾肥为硫酸钾与碳酸钾按照质量比5:3混合的混合钾肥)、2.8份生物炭、0.35份氯化钙、25份有机肥(有机肥为腐殖酸)混合制得。其中，生物炭以火棘枝条为原料制得，将收集的火棘枝条粉碎，过25目筛，取筛下物在50℃下烘干20h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以3℃/min的速率升温至480℃，保温13h，然后再以20℃/min的速率降温至30℃。降温完成后取出过170目筛，取筛下物即为生物炭。实施例4本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由15份尿素、10份磷肥(磷肥为磷酸二氢铵)、12份钾肥(钾肥为硫酸钾、碳酸钾和氯化钾按照质量比1:1:1混合的混合钾肥)、1.5份生物炭、0.25份氯化钙、45份有机肥(有机肥为蚕沙)混合制得。其中，生物炭以石楠枝条为原料制得，将修剪石楠后收集的石楠枝条除去叶片，粉碎，过14目筛，取筛下物在95℃下烘干24h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以6℃/min的速率升温至500℃，保温5h，然后再以15℃/min的速率降温至20℃。降温完成后取出过200目筛，取筛下物即为生物炭。实施例5本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由20份尿素、25份磷肥(磷肥为过磷酸钙)、9份钾肥(钾肥为碳酸钾)、3.2份生物炭、0.45份氯化钙、40份有机肥(有机肥为鸡粪和腐殖酸按照质量比1：1混合的混合有机肥)混合制得。其中，生物炭以月季和杜鹃枝条为原料制得，将修剪月季花后收集的月季枝条除去叶片和花朵与杜鹃枝条一起粉碎，过35目筛，取筛下物在70℃下烘干15h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以5℃/min的速率升温至860℃，保温15h，然后再以15℃/min的速率降温至25℃。降温完成后取出过100目筛，取筛下物即为生物炭。实施例6本实施例提供了一种生物炭基玉米肥料，由17份尿素、20份磷肥(磷肥为磷酸二氢铵)、10份钾肥(钾肥为硫酸钾)、2.4份生物炭、0.42份氯化钙、35份有机肥(有机肥为腐殖酸)混合制得。其中，生物炭以月季、杜鹃、火棘和石楠枝条为原料制得，将各种类的枝条混合粉碎，过18目筛，取筛下物在85℃下烘干18h，然后放入管式炉中在n2氛围下进行热解处理，热解时以5℃/min的速率升温至680℃，保温10h，然后再以15℃/min的速率降温至25℃。降温完成后取出过140目筛，取筛下物即为生物炭。对比例1将从市场上购买来的生物炭替换本发明实施例1中自制的生物炭，得到一种玉米肥料。实验例1播种前取土样进行检测，土壤ph在6.5～7.5之间，含水量为10.32％，有机含量为3.81g/kg，土壤容重为1.120g/cm3，cd含量5.73mg/kg，pb含量552mg/kg，cr含量813mg/kg。可以得知，该土壤中含水量偏低，有机质含量匮乏，土壤的容重偏高，存在严重的重金属cd、pb和cr污染。本实验于4月中下旬进行播种，在播种前5天进行土壤翻耕，翻耕前按照150kg/亩分别均匀撒施实施例1～6的生物炭基玉米肥料和对比例1的玉米肥料，然后按照常规方法追肥和进行田间管理。并设置对照，对照按照常规方法施用氮磷钾复合肥(肥料中不添加生物炭)，田间管理同其他处理一致。待到9月份玉米成熟，收获玉米，计算产量。玉米收获后再取土样对土壤情况进行检测，结果如表1，并检测收获的玉米籽粒的重金属含量，结果如表2。表1播种后的土壤情况实施例ph含水量有机质g/kg容重g/cm3实施例16.814.32％36.980.785实施例27.013.51％30.250.889实施例36.512.98％32.120.854实施例47.214.02％29.860.789实施例56.915.01％34.210.879实施例66.814.35％35.120.798对比例17.310.85％18.650.998对照7.09.54％2.531.121由表1的检测结果可以看出，施用本发明提供的生物炭基玉米肥料使土壤含水量达到12.98～15.01％，比对比例1提高了2.13～4.16％，比对照提高了3.44～5.47％；使土壤的有机质含量达到29.86～36.98g/kg，比对比例1提高了11.21～18.33g/kg，比对照提高了27.33～34.45g/kg；使土壤容重降低至0.785～0.889g/cm3。因此，本发明提供的生物炭基玉米肥料能够显著提高土壤的有机质含量，提高土壤含水量，降低土壤容重。表2玉米籽实中重金属含量及产量由表2可知，在含有重金属污染的土壤中施入本发明的生物炭基玉米肥料，能够高效稳定的吸附和固定土壤中的重金属cd、pb、cr。分析表2的数据可知，实施例～6的玉米籽粒中平均cd含量为0.0092mg/kg，平均比对比例1降低81.60％，比对照降低97.12％；平均pb含量为0.0225mg/kg，平均比对比例1降低62.50％，比对照降低95.67％；平均cr含量为0.042mg/kg，平均比对比例1降低95.12％，比对照降低96.58％。因此，本发明提供的生物炭基玉米肥料大大降低了玉米籽粒中的重金属含量，保证了玉米籽粒的安全性。此外，使用本发明提供的生物炭基玉米肥料种植玉米还可显著提高玉米的产量，相比于对照的玉米产量提高了1.8倍。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12