一种绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂及其制备方法与流程

本发明属于微生物发酵，尤其涉及一种绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂及其制备方法。

背景技术：

1、我国的磷肥利用率较低，只有10％-25％，施入土壤中的磷容易转化成吸附态磷和矿物态磷，例如难溶性的无机磷化合物，不容易被植物吸收利用。而易被植物吸收的磷为可溶性磷，例如水溶性磷和弱酸溶性磷。但是可溶性磷在酸性土壤中(ph＜5.5)，磷元素与铝离子和铁离子生成不溶于水的磷酸盐；而在碱性土壤中(ph＞6.5)，磷元素与钙离子和镁离子生成不溶于水的磷酸盐，降低了磷肥利用率，需要反复大量施用，不仅加大了生产成本，还可能会引起一系列的生态环境问题。

2、国内外多采取生态拦截草带、植物篱、水平沟耕作、轮作、地膜覆盖等方式减少土壤养分的流失，通过工业途径生产以高利用率、高环境安全性为特征的高效磷素肥料增效剂，减少环境污染，节省磷肥用量，对于农作物有效的快速生长、增产增收带来积极的社会经济效益，对于推动我国肥料工业和无公害农业的发展意义重大。如何尽力减少磷的固定及增大磷与根系接触面积，提高磷肥利用率是急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明克服现有技术的不足，公开了大豆秸秆生物炭多元聚合物包膜缓控释磷肥及其制备方法，通过大豆秸秆生物炭前驱体、膨润土、黄腐酸和谷氨酸在过硫酸铵催化聚合及蓖麻油增塑作用下混合均匀共热解，将膨润土、黄腐酸和谷氨酸接枝到生物炭上，形成大豆秸秆生物炭-膨润土-黄腐酸-谷氨酸大骨架多元聚合物，并且将质量比为1:1的地衣芽孢杆菌、伯克霍尔德氏菌与生物炭多元聚合物进行共接种，增强了生物炭多元聚合物的溶磷和金属螯合效果；还加入了复硝酚钠，增加肥料的渗透、粘着、展着力、打破植物自身限制，增强肥料进入植物体内的能力，减少了磷的固定，增大了磷与根系接触面积，提高磷肥利用率。

2、为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂，包括以下重量份原料制备而成：谷氨酸20-30份，黄腐酸10-15份，蓖麻油1-3份，大豆秸秆60-80份，鸡粪30-50份，微生物菌剂3-5份，催化聚合剂1-4份，膨润土3-10份，复硝酚钠8-10份。

4、优选的，所述的微生物菌剂为质量比为1:1的地衣芽孢杆菌和伯克霍尔德氏菌。

5、更优选的，所述的地衣芽孢杆菌购于中国普通微生物保藏管理中心(cgmcc),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，于2009年11月5日保藏，保藏编号为cgmcc1.10314，所述的伯克霍尔德氏菌购于中国普通微生物保藏管理中心(cgmcc),地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，于2011年9月27日保藏，保藏编号为cgmcc1.11013。

6、优选的，所述的磷肥为磷酸二铵、磷酸一铵、过磷酸钙、重过磷酸钙一种或两种以上。

7、优选的，所述的催化聚合剂为过硫酸铵。

8、一种绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂的制备方法步骤如下：

9、(1)微生物菌剂制备

10、将地衣芽孢杆菌、伯克霍尔德氏菌分别在30℃和28℃的种子培养基中培养24h，然后按10％接种量接入lb培养基，分别在30℃和28℃的温度条件下振荡培养至菌浓度od600≈2.5，然后按照质量比1：1混合均匀，冻干成冻干粉，得到微生物菌剂；

11、(2)大豆秸秆生物炭多元聚合物制备

12、准备好各质量份原料，将风干后的大豆秸秆自然风干至含水量≤3％，粉碎成2-3cm的小段，与谷氨酸，黄腐酸，膨润土，蓖麻油，催化聚合剂混合均匀后一起加入到热解炉中，通入氮气将热解炉空气排空，设置热解炉温度400℃，升温速度20℃/min，升温过程持续通入氮气，氮气流速控制在3l/h，达到400℃后维持400℃保持30min，停止加热，待温度自然冷却降至100℃停止通入氮气，冷却至25℃，得到大豆秸秆生物炭多元聚合物；

13、(3)含微生物菌剂的大豆秸秆生物炭聚合物细粉制备

14、将步骤(2)制备的大豆秸秆生物炭多元聚合物加入反应容器中，依次加入2-3倍体积的蒸馏水，鸡粪，步骤(1)制备的微生物菌剂，搅拌均匀，28-30℃静置培养48h，加入复硝酚钠，搅拌20-25min，通风干燥至含水量

15、≤3％，粉碎过200目筛，得到含微生物菌剂的大豆秸秆生物炭多元聚合物细粉；

16、(4)制粒

17、将步骤(3)制得的含微生物菌剂的大豆秸秆生物炭多元聚合物细粉加入干法辊压造粒机内进行造粒，筛分出粒径为1-4.75mm的颗粒，得到一种绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂。

18、大豆秸秆生物炭材料含有丰富的羧基、酚羟基、羟基、脂肪族双键、芳香结构和优良的孔隙结构；膨润土丰富的硅氧和铝氧活性基团、比表面积大、理化性质稳定、阳离子交换能力大、易于改性；黄腐酸含有大量活性基团，包括羧基、羟基以及某些含p、o、n、s的基团，有较强的络合、螯合和表面吸附能力；谷氨酸含有大量的氨基、羧基活性基团。将大豆秸秆生物炭前驱体、膨润土、黄腐酸和谷氨酸在过硫酸铵催化聚合及蓖麻油增塑作用下混合均匀共热解，将膨润土、黄腐酸和谷氨酸的甲基-ch，硅氧、铝氧活性基团，羧基或羰基c＝o和羟基-oh等接枝到生物炭上，形成大豆秸秆生物炭-膨润土-黄腐酸-谷氨酸大骨架多元聚合物，使生物炭层间距增大，复合物平均孔径增大、结构更加蓬松，具有高比表面积的生物炭多元聚合物对土壤中的磷具有强的吸附能力，螯合膨润土的生物炭形成多孔结构，提高了比表面积及其对磷素的吸附性能，当土壤中磷素过高，养分含量低的生物炭多元聚合物就会减少向土壤中磷酸盐的浸出，当生物炭多元聚合物对土壤中的磷素吸附过多时，就会造成土壤中生物有效的磷含量降低，从而对微生物介导的磷的循环产生影响。生物炭多元聚合物还可以促进菌根真菌在植物根系的定殖，从而促进植物对磷素的吸收，向土壤中添加生物炭多元聚合物可以增加溶磷微生物的数量，生物炭多元聚合物大的表面还可以储存水分；生物炭螯合的黄腐酸有丰富的活性基团，有较强的络合、螯合和表面吸附能力，可以增加磷在土壤中移动距离，抑制土壤对水溶性磷的固定，使无效磷转化为有效磷，促进根系对磷的吸收；物炭螯合的谷氨酸对阳离子具有很强的螯合能力，能将被土壤固定的磷酸铁、磷酸铝及磷酸钙等之铁、铝、钙阳离子结合，来帮助被固定磷的释出，物炭多元聚合物的溶磷和金属螯合效果，提高了磷肥的利用率；加入的复增加植物有效磷的吸收；将质量比为1:1的地衣芽孢杆菌、伯克霍尔德氏菌进行共接种，增强了生硝酚钠，增加肥料的渗透、粘着、展着力、打破植物自身限制，增强肥料进入植物体内的能力。

19、有益效果

20、本发明制备的绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂通过大豆秸秆生物炭前驱体、膨润土、黄腐酸和谷氨酸在过硫酸铵催化聚合及蓖麻油增塑作用下混合均匀共热解，将膨润土、黄腐酸和谷氨酸接枝到生物炭上，形成大豆秸秆生物炭-膨润土-黄腐酸-谷氨酸大骨架多元聚合物，并且将质量比为1:1的地衣芽孢杆菌、伯克霍尔德氏菌与生物炭多元聚合物进行共接种，增强了生物炭多元聚合物的溶磷和金属螯合效果；还加入了复硝酚钠，增加肥料的渗透、粘着、展着力、打破植物自身限制，增强肥料进入植物体内的能力。和现有技术对比，本发明的制备的绿色高效大豆秸秆生物炭多元聚合物磷肥增效剂，各原料进行协同作用，对土壤中磷肥吸附效果更强，当土壤中磷素浓度过高，会对土壤中磷素吸附，土壤中磷素过低会对磷素进行释放；加入的微生菌剂大幅度提高了磷肥增效剂的溶磷和金属螯合作用，降低土壤板结，活化土壤，改善土壤结构；以天然材料大豆秸秆为原料，具有降解性，环保绿色；空间结构大，具有优异的保水性，活化土壤微生物的群落，促进土壤健康，提高磷肥利用率，增加作物产量。