本发明属于肥料加工技术领域，具体地说是一种生物炭基马铃薯缓释专用肥及其制备方法。
背景技术：
马铃薯又称土豆、地蛋、洋山芋等，属茄科多年生草本植物，块茎可食，扁圆形或高15-80厘米，球形，无毛或被疏柔毛。马铃薯是全球第四大重要的粮食作物，仅次于小麦、稻谷和玉米。马铃薯块茎中含有8~29％的淀粉及蛋白质、矿物质和维生素等多种营养成分，丰产性好，适应性广，已经逐步成为人类重要的粮食、蔬菜、饲料和工业原料，并且已列入我国主粮之一。可以说，马铃薯将是21世纪最有发展前景的主要农作物之一。
马铃薯生长过程中需要营养成分来维持机体的各项活动，但是，自然界风化的矿物质无法满足马铃薯快速生长的需要，导致养分缺乏，需要进行人为辅助添加。在马铃薯生长过程中施加肥料，人为地改变土壤的演化过程来满足马铃薯生长过程中的营养需求。于是出现了复合肥、复混肥、测土配方肥等，以此来满足马铃薯的均衡营养吸收。但是这些肥料大都是化学肥料，对环境的污染较大，且肥效短易流失，需要不断地给马铃薯施加，容易造成富营养或者营养缺乏的问题，甚至造成土壤板结。
生物质炭是指植物或动物生物质在缺氧的条件下进行高温处理，其中的部分有机质中的油和气燃烧掉后剩余的高碳物质。它含有大量的碳和植物营养物质、具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积且表面含有较多的含氧活性基团，是一种多功能材料。生物炭具有改良土壤，改善土壤环境等作用，但是生物炭自身含有的营养物质有限，不能满足作物生长发育的需求。为了弥补生物炭的不足，将生物炭作为载体，与肥料混合制成生物炭基肥料，生物炭基肥料将生物炭和普通肥料有机结合起来，具有延缓土壤中肥料释放，降低养分损失，提高肥料养分利用率，减少化肥使用次数和数量、降低环境污染等优点。
中国专利201310705687.4公开了一种土豆专用缓释有机肥及其制备方法。该土豆专用缓释有机肥由木质素、硅藻土、凹凸棒土、腐殖酸、钙基膨润土、氮肥、钾肥、农用稀土和水组成，其制备方法为各组分溶解搅拌后混合制粒而成。该土豆专用缓释有机肥通过各组份的协同作用大大提高了有机肥的利用率以及土豆的出产率，同时有效解决了作物富营养或缺素症问题。
中国专利201710339246.5公开了一种马铃薯用缓释肥，其原料按重量份包括：发酵牛粪、生物炭、沼渣、多肽脲素、硝酸铵、过磷酸钙、钙镁磷肥、硫酸钾、硝酸钾、改性凹凸棒土、石灰粉、蛭石粉、柠檬酸、酒石酸、腐殖酸钠、赤霉素、油菜素内酯、木糖醇渣、芝麻壳、艾草粉。该发明只是说明用常规制备工艺得到，并未对具体的操作步骤做具体说明。
技术实现要素：
本发明提供了一种生物炭基马铃薯缓释专用肥及其制备方法，该生物炭基肥能够有效促进马铃薯产量的提高，针对性强，肥效周期长，养肥不易淋失，环境污染少，不会破坏土壤结构。
本发明的方案是通过这样实现的：一种生物炭基马铃薯缓释专用肥，该生物炭基马铃薯缓释专用肥各组成成分及其重量份数比为林业加工产品废弃物50~60份、畜禽粪便50~60份、海泡石4~6份、膨润土6~8份、羧甲基淀粉钠20~25份、蜘蛛丝20~30份、石灰粉2~3份、假酸浆粉15~20份、6~8份聚天门冬氨酸、萹蓄10~15份、苦皮藤12~14份、八仙草10~12份、氮肥20~25份、磷肥10~12.5份、钾肥40~50份、微量元素肥2~4份、复合菌8~14份、2~6份脲酶抑制剂、3~7份土壤调节剂、水适量。
作为本发明的进一步限定，所述的林业加工产品废弃物为木屑、削头、木片、碎单板、板皮一种或一种以上的组合。
作为本发明的进一步限定，所述的蜘蛛丝为直接取蜘蛛所结的网进行进行剪切后得到；所述的萹蓄、苦皮藤、八仙草为干燥后粉碎成240目的粉末。
作为本发明的进一步限定，所述的氮肥为碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵的混合物；所述的磷肥为磷酸一钙、磷酸二钙、磷酸三钙的混合物；所述的钾肥为氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾的混合物；所述的微量元素肥为硼肥、钼肥、锌肥、铜肥、锰肥、铁肥的混合物。
作为本发明的进一步限定，所述的复合菌为苏云金杆菌、球形芽孢杆菌、白僵菌、绿僵菌、黄僵菌的混合物。
一种制备生物炭基马铃薯缓释专用肥的方法，制备方法步骤包括：
(1)生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入50~60份林业加工产品废弃物、50~60份畜禽粪便、6~8份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.5~2.8mpa温度为220~250℃下加压浸渍3~4h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以6~10℃/min的速率加热到500~600℃温度下隔绝空气裂解1.5~3.0h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
(2)物料的混合：将20~25份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与(1)的生物炭复合材料粉末、4~6份海泡石、20~30份蜘蛛丝、2~3份石灰粉、15~20份假酸浆粉、6~8份聚天门冬氨酸、10~15份萹蓄、12~14份苦皮藤、10~12份八仙草、氮肥20~25份、磷肥10~12.5份、钾肥40~50份、复合菌8~14份、2~6份脲酶抑制剂、3~7份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入2~4份微量元素肥得到混合物料。
(3)混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
作为本发明的进一步限定，所述的生物炭基马铃薯缓释专用肥粒度为4~5mm。
本发明实现的技术原理：本发明的生物炭基马铃薯专用肥以生物炭作为载体，与肥料混合制成生物炭基马铃薯专用肥。将林业产品废弃物、畜禽粪便、膨润土加工成生物炭复合材料，原料来源广泛，能够降低原料成本。在制备过程中先将林业产品废弃物、畜禽粪便、膨润土进行高压浸渍活化，能够明显增大生物炭的比表面积和孔容，使生物炭吸附能力增强，采用koh作为活化剂可以去除绝大多数的灰分，提高应用价值。畜禽粪便为生物质，挥发成分高，有机碳芳香成分度低，对热、化学、微生物作用稳定性差，通过复合后可以提高畜禽粪便炭的结构，使其结构更加稳定，作用得以加强。膨润土具有层状结构，由于膨润土中的阳离子与晶包作用不牢固，易被其他阳离子交换，故具有较好的离子交换性，能够吸附大量水分子，保持土壤的湿润。此外，膨润土具有较大的比表面积，具有较高的吸附能力，可以吸附土壤中的污染物，净化土壤。经过复合后可以使生物炭基肥具有更强的吸附能力，具有较高的化学和生物稳定性，在达到相同效果时可以减少生物炭基肥的使用量。
海泡石具有层状和链状结构，具有较高的比表面积，且具有类分子筛的特性，可以增强复合生物炭基肥的吸附作用。
蜘蛛丝不溶于水、强度高、弹性大、粘性强。假酸浆含有与石灰粉混合后，吸收水分后可以形成胶膜。蜘蛛丝和假酸浆作用，可以网住生物炭基肥料并形成保护胶膜，使养分、水分和土壤牢牢结合，不易使炭基肥料流失，还能够延缓生物炭基肥的释放。此外，蜘蛛丝化学成分为蛋白质，所以它生物相容性好，可以被生物降解，不会造成污染。
聚天门冬氨酸金属离子具有鳌合作用，可以富集n、p、k及微量元素供给马铃薯，使得马铃薯更有效地利用肥料。聚天门冬氨酸还可以促进马铃薯根系的快速发育，增加马铃薯根系的附着面积，提升马铃薯根系的养分吸收能力，增强马铃薯的抗病害等多种抗逆能力。聚天门冬氨酸具有很强的吸水能力，与膨润土、海泡石协同作用，能够保持土壤的湿润，使本发明的缓释肥能够充分发挥药效。土壤调节剂含有丰富的有机质、腐殖酸等营养物质，能够促进土壤保水、保湿、透气，能够增强本发明的缓释肥肥效、有效改善土壤，使土壤疏松、透气、有营养，利于马铃薯产量的提高。
萹蓄(拉丁学名：polygonumavicularel)具有杀虫除湿止痒的作用；苦皮藤(拉丁学名：celastrusangulatus)是一种强力杀虫剂，可以杀死土壤中的害虫，八仙草(拉丁学名：galiumaparinel，galiumasperliumwall)对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、志贺痢疾杆菌等有抑制作用。萹蓄、苦皮藤、八仙草的添加可以抑制土壤中的害虫和有害微生物的生长，从而增强马铃薯的抗病性能，促进马铃薯健康生长。
本发明具备以下良好效果：
1.本发明的生物炭基肥具有较大的比表面积和孔隙，可以增加土壤的孔隙，有效提高土壤的通气量和透水性，不易使土壤造成板结。
2.本发明的生物炭基肥能够提高马铃薯生长所需的大量元素和微量元素，能调节土壤中酶活性，能够有效促进马铃薯的生长，提高马铃薯的产量质量。
3.本发明的生物炭基肥利用率高，不容易淋失，能够促进马铃薯对养分的吸收，抗旱、保水、抗病、抗逆能力强、能够改良土壤，降低土传染病的发生。
4.本发明的生物炭基肥能够完全降解，不会在土壤中积累，少污染、低残留，环境友好。
5.本发明的生物炭基肥以林业产品废弃物木屑、碎单板、木片等为原料，资源化利用废弃物，有效降低了成本。
具体实施方式
以下结合实施例描述本发明一种生物炭基马铃薯缓释专用肥及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。
实施例1
生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入55份林业加工产品废弃物、60份畜禽粪便、7.5份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.7mpa温度为240℃下加压浸渍3.5h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以8℃/min的速率加热到600℃温度下隔绝空气裂解2.0h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
物料的混合：将25份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与步骤1)的生物炭复合材料粉末、4.5份海泡石、22份蜘蛛丝、3份石灰粉、20份假酸浆粉、6.5聚天门冬氨酸、12份萹蓄、13.5份苦皮藤、11.5份八仙草、30份氮肥、14份磷肥、16份钾肥、10份复合菌、6份脲酶抑制剂、6份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入2.5份微量元素肥得到混合物料。
混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
本实施例制备得到的产品经检测分析，制得的生物炭基马铃薯缓释专用肥总养分为34.8%，水分为2.74%，生物炭含量为36.8%，酸碱度ph为7.0，符合中国农业标准ny/t3041对生物炭基肥料产品相关技术指标的要求。
实施例2
生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入52份林业加工产品废弃物、58份畜禽粪便、6份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.8mpa温度为220℃下加压浸渍4h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以7℃/min的速率加热到530℃温度下隔绝空气裂解1.5h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
物料的混合：将22份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与步骤1)的生物炭复合材料粉末、4份海泡石、28份蜘蛛丝、2份石灰粉、17份假酸浆粉、7聚天门冬氨酸、13份萹蓄、12份苦皮藤、10.5份八仙草、22份氮肥、10份磷肥、45份钾肥、14份复合菌、2份脲酶抑制剂、5份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入3份微量元素肥得到混合物料。
混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
本实施例制备得到的产品经检测分析，制得的生物炭基马铃薯缓释专用肥总养分为37.4%，水分为2.92%，生物炭含量为34.8%，酸碱度ph为6.9，符合中国农业标准ny/t3041对生物炭基肥料产品相关技术指标的要求。
实施例3
生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入58份林业加工产品废弃物、50份畜禽粪便、6.5份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.6mpa温度为250℃下加压浸渍3h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以6℃/min的速率加热到500℃温度下隔绝空气裂解3.0h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
物料的混合：将20份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与步骤1)的生物炭复合材料粉末、6份海泡石、30份蜘蛛丝、2.5份石灰粉、15份假酸浆粉、8聚天门冬氨酸、14份萹蓄、13份苦皮藤、10份八仙草、24份氮肥、12.5份磷肥、40份钾肥、12份复合菌、4份脲酶抑制剂、7份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入3份微量元素肥得到混合物料。
混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
本实施例制备得到的产品经检测分析，制得的生物炭基马铃薯缓释专用肥总养分为38.1%，水分为3.04%，生物炭含量为35.9%，酸碱度ph为6.8，符合中国农业标准ny/t3041对生物炭基肥料产品相关技术指标的要求。
实施例4
生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入60份林业加工产品废弃物、52份畜禽粪便、8份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.5mpa温度为230℃下加压浸渍3.5h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以9℃/min的速率加热到550℃温度下隔绝空气裂解1.8h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
物料的混合：将23份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与步骤1)的生物炭复合材料粉末、5份海泡石、20份蜘蛛丝、3份石灰粉、18份假酸浆粉、7.5聚天门冬氨酸、10份萹蓄、14份苦皮藤、11份八仙草、23份氮肥、12份磷肥、50份钾肥、13份复合菌、5份脲酶抑制剂、3份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入2份微量元素肥得到混合物料。
混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
本实施例制备得到的产品经检测分析，制得的生物炭基马铃薯缓释专用肥总养分为37.3%，水分为2.76%，生物炭含量为37.5%，酸碱度ph为6.8，符合中国农业标准ny/t3041对生物炭基肥料产品相关技术指标的要求。
实施例5
生物炭复合材料的制备：将koh溶于水中，加入50份林业加工产品废弃物、55份畜禽粪便、7份膨润土，搅拌均匀，转移到密闭高压反应釜中，在压力为2.6mpa温度为230℃下加压浸渍4h，冷却至室温后移置管式炉中，在n2-nh3保护下，以10℃/min的速率加热到570℃温度下隔绝空气裂解2.5h，冷却至室温，得到生物炭复合材料，将生物炭复合材料粉碎、过筛，得到生物炭复合材料粉末。
物料的混合：将24份羧甲基淀粉钠溶于水中后，与步骤1)的生物炭复合材料粉末、5.5份海泡石、25份蜘蛛丝、2份石灰粉、16份假酸浆粉、6聚天门冬氨酸、15份萹蓄、12.5份苦皮藤、12份八仙草、24份氮肥、11.5份磷肥、42份钾肥、8份复合菌、3份脲酶抑制剂、4份土壤调节剂在混合机中混合均匀，混合均匀后加入4份微量元素肥得到混合物料。
混合物料进过造粒机进行造粒，造粒后进入干燥机，干燥后进行冷却筛分，合格的颗粒进行包装成产品，不合格的颗粒经过粉碎后回到造粒机中进行重新造粒。
本实施例制备得到的产品经检测分析，制得的生物炭基马铃薯缓释专用肥总养分为36.2%，水分为3.01%，生物炭含量为36.7%，酸碱度ph为7.4，符合中国农业标准ny/t3041对生物炭基肥料产品相关技术指标的要求。
将本发明的生物炭基马铃薯专用缓释肥进行种植实验。结合挖畦整地，每亩施用生物炭基马铃薯缓释专用肥700kg，与市售的缓释肥料进行对比，共进行3次试验，结果取平均值，产量换算成亩产量。结果如下表所示：
表1生物炭基马铃薯缓释专用肥试验结果
经过田间试种试验，马铃薯在种植过程中出苗率高达95.8%以上，发病率低，亩产量高，与市售的缓释肥相比增产40%以上，使用效果好。
本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。
本发明是经过多位肥料加工人员长期工作经验积累，并通过创造性劳动创作而出，本发明的生物炭基马铃薯缓释专用肥肥效好、利用率高，能提高马铃薯的产量，对马铃薯的种植有深远的意义。