本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种生物炭基有机肥及其制备方法及其在农作物种植中的应用。
背景技术：
虽然我国生物质资源丰富，但由于保存和转化的技术落后导致生物质资源浪费严重，这不仅污染了环境，还造成了生物质资源的巨大浪费。在畜禽养殖业上，随着畜禽养殖业、种植业的迅猛发展，畜禽粪便产生量越来越大，据统计我国每年畜禽粪便的排放总量高达38亿吨，大量畜禽粪便的随意堆放和低效处理，也给环境治理造成很大的压力。在酿酒工业上，我国啤酒产量巨大，啤酒渣作为啤酒工业的副产品，营养丰富。以往啤酒渣只有少数用作粗饲料使用，大部分作为废渣弃掉，这不仅造成资源浪费而且污染环境。在种植业上，以玉米秸秆为例，由于玉米秸秆资源利用缺乏创新支撑，导致丰富的秸秆资源未能发挥其应有的作用。总利用率不足50％，其余均被废弃或焚烧，造成了资源了浪费和环境的污染。虽然工业和农业中大量生物质原料，但是由于目前生物质原料转化技术有待提高，将生物质原料经过简单的转化施用到土地汇总容易出现利用困难，肥料施用效果不明显的问题。同时，传统化肥应用到农作物种植中因施肥方式会导致玉米产量不高，过量的施用化肥还会造成土壤质量下降、环境污染的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物炭基有机肥及其制备方法及其在农作物种植中的应用，所述生物炭基有机肥能有效提高作物产量的同时还有利于改善土壤环境。
本发明提供的一种生物炭基有机肥，包括以下重量份的原料发酵制备得到：石墨烯/mn/生物质炭15～20份、啤酒渣25～40份、黄腐酸锌钾5～8份、甜菜糖蜜3～5份、花生壳粉10～20份、em菌剂6～8份、玉米秸秆10～30份和猪粪50～70份；
所述石墨烯/mn/生物质炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将玉米秸秆残渣粉和石墨烯混合，得到混合料；
2)将所述混合料在90～110℃下加热0.5～2h，得到加热产物；
3)将所述加热产物与氯化锰混合，在500～600℃炭化3～5h，得到石墨烯改性生物炭初品；
4)将所述石墨烯改性生物炭初品去除灰分，得到石墨烯/mn/生物质炭。
优选的，步骤1)中玉米秸秆残渣粉和石墨烯的质量比为100～200：1。
优选的，步骤3)中加热产物的质量和氯化锰的质量比为100～150：1。
优选的，包括以下重量份的原料发酵制备得到：石墨烯/mn/生物质炭16～19份、啤酒渣28～35份、黄腐酸锌钾6～7份、甜菜糖蜜3.5～4.5份、花生壳粉12～18份、em菌剂6.5～7.5份、玉米秸秆15～25份和猪粪55～65份。
本发明提供了所述的生物炭基有机肥的制备方法，包括以下步骤：
a.将石墨烯/mn/生物质炭、猪粪、啤酒渣、玉米秸秆、花生壳粉和em菌剂1～2份混合，调节含水量至60％-70％，建堆，在25～40℃下发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到第一发酵产物；
b.待所述第一发酵产物温度降到40℃以下，与黄腐酸锌钾、甜菜糖蜜和余量的em菌剂混合，调节含水量含水量在40％～50％，再次建堆发酵，得到生物炭基有机肥。
优选的，所述再次建堆发酵根据季节的不同发酵时间有所差异：
当夏季和秋季时，发酵的时间为5～8d，每2d翻堆1次，发酵温度范围为30～40℃；
当春季和冬季时，发酵的时间为10～14d，每3d翻堆1次，发酵的温度为20～30℃。
优选的，步骤b中再次建堆发酵后得到的发酵产物进行造粒；所述造粒的温度为60～75℃。
本发明提供了所述生物炭基有机肥或所述方法制备的生物炭基有机肥在农作物种植中的应用。
优选的，所述农作物包括玉米。
优选的，所述生物炭基有机肥作为基肥同化肥一起施入到土壤中，所述生物炭基有机肥和化肥的质量比为1:3，所述生物炭基有机肥的施入量为20～25kg/亩。
本发明提供的一种生物炭基有机肥，具有如下优异效益：
1、生物炭基有机肥生成工艺流程简单，易操作，生产周期短，成本低廉，产品附加值高；通过啤酒渣的腐熟处理，发酵过程中微生物的酶解效果好；通过添加生物质炭，加速发酵进程，发酵过程无臭味，氮的损失量很小
2、生物炭基有机肥，有机质和腐殖酸含量较高，疏松多孔，通气透水性好，比表面积大，吸附和螯合能力强；施用该玉米专用生物炭基有机肥后，能够降增加土壤中的有机质，改良土壤的结构和孔性，增加了土壤的水肥库容，改善玉米的根际环境，提高土壤的酶活性，促进作物根际有益微生物的繁衍，根系生长健壮，玉米抗病虫害的能力显著增强；
3、生物炭基有机肥能活化土壤中的养分，促进土壤营养元素的释放；生物炭添加到有机肥料中，能固定有机物中的氮素，使该有机肥缓慢释放养分供给谷物持续吸收利用；
总之，本发明提供的生物炭基有机肥达到了养地、增产的效果，是玉米有机栽培的优选肥源；本发明需要的有机物料为有机废弃物，易获得且成本低廉、工艺先进，可规模化生产。
具体实施方式
本发明提供的一种生物炭基有机肥，包括以下重量份的原料发酵制备得到：石墨烯/mn/生物质炭15～20份、啤酒渣25～40份、黄腐酸锌钾5～8份、甜菜糖蜜3～5份、花生壳粉10～20份、em菌剂6～8份、玉米秸秆10～30份和猪粪50～70份。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括石墨烯/mn/生物质炭。按重量份计，所述石墨烯/mn/生物质炭优选为16～19份，更优选为17～18份。所述石墨烯/mn/生物质炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将玉米秸秆残渣粉和石墨烯混合，得到混合料；
2)将所述混合料在90～110℃下加热0.5～2h，得到加热产物；
3)将所述加热产物与氯化锰混合，在500～600℃炭化3～5h，得到石墨烯改性生物炭初品；
4)将所述石墨烯改性生物炭初品去除灰分，得到石墨烯/mn/生物质炭。
在本发明中，所述玉米秸秆残渣粉是优选将玉米秸秆去除附着物后，粉碎，过筛得到。所述玉米秸秆去除附着物的方法优选为用水洗去除。所述水洗的次数优选为3～4次。所述水洗后优选烘干。所述烘干的温度优选为70～80℃，所述烘干的时间优选为10～14h，更优选为12h。所述过筛用筛网的孔径优选为80～100目，更优选为90目。
在本本发明中，所述玉米秸秆残渣粉和石墨烯的质量比优选为100～200：1，更优选为150:1。所述加热产物的质量和氯化锰的质量比优选为100～150：1，更优选为120：1。经mn和石墨烯改性后的玉米秸秆基生物质炭的空隙结构更加发达，比表面积显著增大，吸附能力增强，作为堆肥调理剂可以增加堆肥自由空域，且不会因其添加过大而增加堆肥体积，有利于堆肥的翻堆和通风，同时作为一种富碳物质，可以有效调节堆肥c/n比，减少堆肥过程中的碳素损失。施入土壤后能够保持水分，且具有肥料缓释功能，起到增强肥效和改善土壤肥力作用。
经石墨烯和mn改性后制备的石墨烯/mn/生物质炭的比表面积，孔容和t-plot微孔体积分别为439～516m2/g、0.278～0.309m3/g和0.121～0.137m3/g，而未改性的生物质炭的比表面积，孔容和t-plot微孔体积分别为42.9～48.7m2/g、0.0329～0.0355m3/g和0.118～0.125m3/g。表明石墨烯/mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔容和微孔，更有利于对土壤中植物所需营养元素的固持。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括啤酒渣。按重量份计，所述啤酒渣优选为28～35份，更优选为32份。本发明对所述啤酒渣的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的啤酒渣即可。在本发明实施例中，所述啤酒渣来自青岛崂山啤酒厂。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括黄腐酸锌钾。按重量份计，所述黄腐酸锌钾优选为6～7份，更优选为6.5份。本发明对所述黄腐酸锌钾的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的黄腐酸锌钾即可。在本发明实施例中，所述黄腐酸锌钾购自山东创新腐殖酸科技股份有限公司。黄腐酸和钾元素螯合，能防治植物病害，增强抗涝性，激发植物微观生物活性，缓释肥料，改善化肥及农药利用；提高营养吸收，促进植物发芽生长；加速沉淀分解，改善土壤结构。黄腐酸和二价锌元素进行螯合，形成黄腐酸螯合锌，可以抑制有害细菌的生长，最大限度的减少土传害病的发生，能有效的解决重茬问题。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括甜菜糖蜜。按重量份计，所述甜菜糖蜜优选为3.5～4.5份，更优选为4份。本发明对所述甜菜糖蜜的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的甜菜糖蜜即可。甜菜糖蜜购自大成生化科技集团有限公司。甜菜糖蜜中富含微量元素和生物因子，为发酵过程中微生物的生长提供碳源和能源，也用作造粒的粘结剂和抗氧化剂。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括花生壳粉。按重量份计，所述花生壳粉优选为12～18份，更优选为15份。所述花生壳粉的粒径优选为40-50目，更优选为45目。花生壳中含有大量的有机化合物，如木质素、纤维素、蛋白质、谷甾醇、皂甙等。同时加速发酵进程，发酵过程无臭味，氮的损失量很小。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括em菌剂。按重量份计，所述em菌剂优选为6.5～7.5份，更优选为7份。em菌是以酵母菌、乳酸菌、光合细菌、放线菌和发酵丝状菌为主的复合微生物菌剂，含有好氧细菌和厌氧细菌。本发明实施例中，所述em菌剂，由河南众邦生物制品有限公司生产，包含益生菌、乳酸菌、酵母菌、光合菌、革兰氏阳性放线菌、发酵系的丝状菌等十属80余种有益微生物菌，有效菌含量≥2×1010cfu/ml。em菌剂能够使发酵过程各种原料充分发酵，将有机质、无机盐已经其他营养物质充分释放，便于微生物利用和植物吸收。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括玉米秸秆。按重量份计，所述
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括猪粪。按重量份计，所述玉米秸秆优选为15～25份，更优选为20份。所述玉米秸秆优选经过粉碎得到的玉米秸秆碎段；所述玉米秸秆碎段的长度优选为长度2～3cm。
本发明提供的生物炭基有机肥的原料包括猪粪。按重量份计，所述猪粪优选为55～65份，更优选为60份。猪粪含较为丰富的氮、磷、钾等无机养分及蛋白质、有机质等有机养分，可有效改良土壤理化性质，为作物提供营养。
本发明提供了所述的生物炭基有机肥的制备方法，包括以下步骤：
a.将石墨烯/mn/生物质炭、猪粪、啤酒渣、玉米秸秆、花生壳粉和em菌剂1～2份混合，调节含水量至60％～70％，建堆，在25～40℃下发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到第一发酵产物；
b.待所述第一发酵产物温度降到40℃以下，与黄腐酸锌钾、甜菜糖蜜和余量的em菌剂混合，调节含水量含水量在40％～50％，再次建堆发酵，得到生物炭基有机肥。
本发明将石墨烯/mn/生物质炭、猪粪、啤酒渣、玉米秸秆、花生壳粉和em菌剂1～2份混合，调节含水量至60％～70％，建堆，在25～40℃下发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到第一发酵产物。
在本发明中，所述第一发酵产物在建堆发酵前含水量优选为65％。所述发酵的温度优选为30～35℃。所述发酵的时间优选为12～16d。所述翻堆优选每隔3d翻堆一次。
待所述第一发酵产物温度降到40℃以下，与黄腐酸锌钾、甜菜糖蜜和余量的em菌剂混合，调节含水量含水量在40％～50％，再次建堆发酵，得到生物炭基有机肥。
在本发明中，再次建堆发酵前物料的含水量优选为45％。
在本发明中，所述再次建堆发酵优选根据季节的不同发酵时间有所差异：
当夏季和秋季时，发酵的时间为5～8d，每2d翻堆1次，发酵温度范围为30～40℃；
当春季和冬季时，发酵的时间为10～14d，每3d翻堆1次，发酵的温度为20～30℃。
在本发明中，再次建堆发酵后得到的发酵产物进行造粒；所述造粒的温度优选为60～75℃。所述造粒有利于最大限度保持有机肥肥力及有益微生物活性。
本发明提供了所述生物炭基有机肥或所述方法制备的生物炭基有机肥在农作物种植中的应用。
在本发明中，所述农作物优选包括玉米。所述生物炭基有机肥作为基肥优选同化肥一起施入到土壤中，所述生物炭基有机肥和化肥的n素施入质量比为1:3，所述生物炭基有机肥的施入量优选为20～25kg/亩。
下面结合实施例对本发明提供的一种生物炭基有机肥及其制备方法及其在农作物种植中的应用进行详细的说明，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
原料准备
1)啤酒渣预处理：对啤酒渣进行脱水烘干至含水量为10％以内，置于粉碎机中粉碎，过20目筛，得到预处理的啤酒渣。
2)玉米秸秆生物质炭的制备方法
玉米秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d，并在70℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过100筛子，装于棕色瓶中，待用。
仪器:程序控温马弗炉。
方法:限氧控温炭化法。将上述玉米秸秆残渣粉和石墨烯按质量比为200：1混合末于坩埚中，得到混合料；在110℃下加热0.5h，按加热产物的质量和氯化锰的质量比为100～1的比例加入氯化锰，混合均匀，再将得到的加热产物升温至500℃炭化3h，得到改性生物炭初品，混合制得的炭化产物用200ml1mol/l的hcl溶液处理12h，去除灰分；经过滤，用蒸馏水洗至中性后，于70℃过夜烘干，研磨，过筛，得到改性生物炭，即石墨烯/mn/生物炭。
石墨烯/mn/生物质炭的比表面积、孔容和t-plot微孔体积分别为439m2/g、0.278m3/g和0.121m3/g，而未改性的生物质炭(与上述制备方法相比，仅不添加氧化石墨烯和mncl2溶液，其他方案相同)的比表面积、孔容和t-plot微孔体积分别为42.9m2/g、0.0329m3/g和0.118m3/g。表明石墨烯/mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔容和微孔，更有利于对土壤中植物所需营养元素的固持。
称量下列重量的原料：改性生物质炭15kg、啤酒渣40kg、黄腐酸锌钾5kg、甜菜糖蜜5kg、花生壳粉10kg、em菌剂6kg、玉米秸秆10kg和猪粪50kg。
有机肥的制备方法包括以下步骤：
一次发酵：将改性生物质炭、猪粪、啤酒渣、玉米秸秆和花生壳粉混合后，均匀喷洒上em菌剂5kg，充分混合搅拌，得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在60％，建堆进行常温发酵10d，每2d翻堆1次。
二次发酵：待一次发酵完成后的一次混合物料堆体温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆体中按比例加入黄腐酸锌钾、甜菜糖蜜，再次喷洒1kgem菌剂，搅拌均匀后得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在40％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，二次发酵时间为夏季和秋季，发酵5～8d。
经过二次发酵后得到含水量为20％的混合物即为猪粪发酵有机肥，它既可以直接作为有机肥施用，也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。
对比例1
按照实施例1的方法制备有机肥，不同之处在于不添加啤酒渣。
实施例2
原料准备：
1)啤酒渣腐熟：对啤酒渣进行脱水烘干至含水量为10％以内，置于粉碎机中粉碎，过20目筛，得到预处理的啤酒渣。
2)玉米秸秆生物质炭的制备，即改性生物炭制备，制备方式为：玉米秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d，并在80℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过80目筛子，装于棕色瓶中，待用。
仪器:程序控温马弗炉。方法:限氧控温炭化法。过80目筛子的玉米秸秆残渣粉和石墨烯按照质量比为200：1混合末于坩埚中，得到混合料；在110℃下加热0.5h，再按加热产物的质量和氯化锰的质量比为150～1的比例加入氯化锰，混合均匀，再将得到的加热产物升温至600℃炭化5h，得到石墨烯改性生物炭初品，混合制得的炭化产物用200ml1mol/l的hcl溶液处理12h，去除灰分；经过滤，用蒸馏水洗至中性后，于80℃过夜烘干，研磨，过筛，得到改性生物炭，即石墨烯/mn/生物炭。
石墨烯/mn/生物质炭的比表面积，孔容和t-plot微孔体积分别为516m2/g、0.309m3/g和0.137m3/g，而未改性的生物质炭(与上述制备方法相比，仅不添加氧化石墨烯和氯化锰，其他方案相同)的比表面积、孔容和t-plot微孔体积分别为48.7m2/g、0.0355m3/g和0.125m3/g。表明石墨烯/mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔容和微孔，更有利于对土壤中植物所需营养元素的固持。
称量下列重量份的原料：上述制备的改性生物质炭20kg，啤酒渣25kg、黄腐酸锌钾8kg、甜菜糖3kg、花生壳粉20kg、em菌剂7kg、玉米秸秆30kg和猪粪70kg。
有机肥的制备方法，包括以下步骤：
一次发酵：按重量分数计称取将改性生物质炭、猪粪、啤酒渣和花生壳粉混合后，均匀喷洒上em菌堆肥发酵剂6份，充分混合搅拌，得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在70％，建堆进行常温发酵10d，每2d翻堆1次。
二次发酵：待一次发酵完成后的一次混合物料堆体温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆体中按比例加入黄腐酸锌钾、甜菜糖蜜，再次喷洒1kgem菌剂，搅拌均匀后得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在50％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，二次发酵时间为夏季和秋季8d，春季和冬季14d。
经过二次发酵后得到含水量为25％的混合物即为猪粪发酵有机肥，它既可以直接作为有机肥施用，也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。
对比例2
按照实施例2的方法制备有机肥，不同之处在于不添加改性的生物炭。
实施例3
原料准备：
1)啤酒渣：对啤酒渣进行脱水烘干至含水量为10％以内，置于粉碎机中粉碎，过20目筛，得到预处理的啤酒渣。
玉米秸秆生物质炭的制备方式为：玉米秸秆经水洗4次去除表面黏附物后，风干2d，并在75℃烘箱中过夜干燥，经粉碎，过90目筛子，装于棕色瓶中，待用。
仪器:程序控温马弗炉。方法:限氧控温炭化法。过90目筛子的玉米秸秆残渣粉和石墨烯按质量比为200：1混合末于坩埚中，得到混合料；在100℃下加热1h，按加热产物的质量和氯化锰的质量比为120～1的比例加入氯化锰，混合均匀，再将得到的加热产物升温至550℃炭化4h，得到石墨烯改性生物炭初品，混合制得的炭化产物用200ml1mol/l的hcl溶液处理12h，去除灰分；经过滤，用蒸馏水洗至中性后，于75℃过夜烘干，研磨，过筛，得到改性生物炭。
经石墨烯和mn改性后制备的石墨烯/mn/生物质炭的比表面积、孔容和t-plot微孔体积分别为508m2/g、0.297m3/g和0.132m3/g，而未改性的生物质炭(与上述制备方法相比，仅不添加氧化石墨烯和氯化锰，其他方案相同)的比表面积，孔容和t-plot微孔体积分别为46.9m2/g、0.0339m3/g和0.122m3/g。表明石墨烯/mn/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔容和微孔，更有利于对土壤中植物所需营养元素的固持。
称量下列重量份的原料：上述制备的改性生物质炭20kg，啤酒渣30kg、黄腐酸锌钾8kg、甜菜糖蜜5kg、花生壳粉15kg、em菌剂8kg、玉米秸秆30kg和猪粪65kg。
有机肥的制备方法，包括以下步骤：
一次发酵：将改性生物质炭、猪粪、啤酒渣、玉米秸秆和花生壳粉15份混合后，均匀喷洒上em菌剂6kg，充分混合搅拌，得一次混合物料，加水调节一次混合物料的含水量在65％，建堆进行常温发酵10d，每2d翻堆1次。
二次发酵：待一次发酵完成后的一次混合物料堆体温度降至40℃以下时，向一次混合物料堆体中按比例加入黄腐酸钾、糖蜜，再次喷洒2kgem菌剂，搅拌均匀后得二次混合物料，加水调节二次混合物料的含水量在45％，将二次混合物料建堆进行二次发酵，二次发酵时间为春季和冬季，发酵13d。
经过二次发酵后得到含水量为23％的混合物即为猪粪发酵有机肥，它既可以直接作为有机肥施用，也可以作为造粒原料进行粒状有机肥的生产。
对比例3
按照实施例3的方法制备有机肥，不同之处在于不添加啤酒渣和改性生物炭。
实施例4
为了进一步说明本发明的应用价值，本发明人选取了生物炭有机肥进行田间施用试验，试验设计以下处理：
(1)常规施肥模式(对照)：亩施60kg缓控肥；n、p2o5和k2o施用量分别为12.0、6.0和6.0kg/亩，养分总施入量为24.0kg/亩。
(2)对比例1炭基有机肥(缺少啤酒渣)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例1炭基有机肥(与实施例1的有机肥相比缺少啤酒渣)；
(3)对比例2炭基有机肥(缺少生物质炭)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例2炭基有机肥(与实施例2有机肥相比缺少生物炭)；
(4)对比例3炭基有机肥(缺少啤酒渣和生物炭)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例例3炭基有机肥(与实施例3的有机肥相比缺少沼渣和生物炭)；
(5)对比例4炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例4炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭；所述未改性生物炭的制备方法同实施例1中制备的改性生物炭的方法相同，区别仅在于不添加石墨烯和氯化锰)；
(6)对比例5炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例5炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭；所述未改性生物炭的制备方法同实施例2中制备的改性生物炭的方法相同，区别仅在于不添加石墨烯和氯化锰)；
(7)对比例6炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭)处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量对比例6炭基有机肥(未改性生物炭替代改性生物质炭；所述未改性生物炭的制备方法同实施例3中制备的改性生物炭的方法相同，区别仅在于不添加石墨烯和氯化锰)；
(8)实施例1炭基有机肥处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量实施例1炭基有机肥；
(9)实施例2炭基有机肥处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量实施例2炭基有机肥；
(10)实施例3炭基有机肥处理：75％的化肥n(缓控肥)养分+25％化肥n量实施例3炭基有机肥。
10个处理，每个处理3次重复，小区面积25cm2，采用随机区组排列。小区间有宽1m的保护行，田间管理等其他因素相同。
表1不同施肥处理对玉米产量及土壤理化性质的影响
由上表可知，相对于常规化学施肥，采用本发明的发酵有机肥替代25％化肥氮，可明显提高作物产量，玉米增产8.03％～9.94％，玉米秸秆增产14.2％～15.8％，经济效益显著；而缺少生物质炭和啤酒渣制备的有机肥对玉米的增产效果仅为1.34％～3.82％，使用未改性生物炭替代改性生物炭制备的有机肥的增产效果仅为5.88％～8.72％，远不如本发明方案所取得亩产量。
相对于常规施肥，采用本发明的发酵有机肥替代25％化肥氮，可有效改善玉米生长根系环境，提高土壤的酶活性，促进微生物生长，使土壤有机质含量提高了4.60％～6.90％，脲酶提高了15.3％～18.2％，过氧化氢酶提高了10.3％～14.9％，土壤微生物量碳提高了23.0％～31.1％，土壤微生物量氮提高了22.6％～28.9％。
相对于未改性生物炭替代改性生物炭处理，采用本发明的发酵有机肥替代25％化肥氮，可有效改善玉米生长根系环境，提高土壤的酶活性，促进微生物生长，使土壤有机质含量提高了1.11％～2.32％，脲酶提高了4.32％～11.3％，过氧化氢酶提高了3.65％～8.77％，土壤微生物量碳提高了7.90％～14.8％，土壤微生物量氮提高了12.5％～13.3％。
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。