CN108456113A - 一种生物炭基肥及其制备方法与应用 - Google Patents

一种生物炭基肥及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物炭基肥及其制备方法与应用。它包括生物炭和肥料；所述生物炭与所述肥料的质量比为3:7～15。所述生物炭基肥还包括粘土和/或氧化淀粉粘合剂。它的制备方法，包括如下步骤：将所述生物炭和所述肥料混掺、造粒，即得到所述生物炭基肥。本发明生物炭基肥料能解决设施土壤酸化，连作障碍，提高对肥料的利用率、改善土壤理化环境、能提高黄瓜和油菜的产量和品质。本发明能利用农业生产中的废物作为原料，既降低了成本，又能对资源进行回收利用，避免造成污染。

Description

一种生物炭基肥及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种生物炭基肥及其制备方法与应用，属于环保型肥料生产技术领域。
背景技术
高投入、高产出的设施农业近年来得到迅猛发展，截止2008年底，我国已成为设施栽培面积最大的国家。由于设施农业的高度集约化栽培，使得棚室内病虫害严重发生，土壤酸化加重，养分失调，出现次生盐渍化等一系列土壤质量退化及连作障碍问题。我国是一个农业大国，拥有丰富的植物生物质资源，仅农作物秸秆等生物质资源每年产生的总量已超过10亿吨(花莉等，2011)。农业生产中产生的秸秆除少部分通过还田、氨化、青贮、发酵及用于食用菌培养基等方式被有效利用外，绝大部分被焚烧(吕宸等，2012)，这不仅造成环境的污染还导致了资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物炭基肥及其制备方法与应用，本发明生物炭基肥料能解决设施土壤酸化，连作障碍，提高对肥料的利用率、改善土壤理化环境、能提高黄瓜和油菜的产量和品质。本发明能利用农业生产中的废物作为原料，既降低了成本，又能对资源进行回收利用，避免造成污染。
本发明提供的生物炭基肥，它包括生物炭和肥料；
所述生物炭与所述肥料的质量比为3:7～15。
本发明所述生物炭与所述肥料的质量比为具体可为1:5、3:10或3:10～15
上述的生物炭基肥中，所述肥料包括有机肥、无机肥和微生物肥中的至少一种；所述有机肥、所述无机肥和所述微生物肥均为本领域常用的肥料或者常规方法制备的配料，均为商购产品；所述有机肥具体可为鸡粪经微生物作用和堆置而成的有机肥料；所述无机肥具体可为复合肥，所述复合肥护体可为氮磷钾复合肥，氮磷钾养分含量比例为18:12:15；所述微生物肥具体可为黄瓜绿翠旺、含有固氮菌、解磷菌或解钾菌的有益微生物和复合微生物菌剂。
所述肥料为有机肥、无机肥和微生物肥的混合肥料时，所述肥料中所述有机肥、所述无机肥和所述微生物肥的质量份分别为25～35份、55～60份、5～20份。
上述的生物炭基肥中，所述生物炭基肥还包括粘土和/或氧化淀粉粘合剂。
上述的生物炭基肥中，所述生物炭与所述粘土和/或氧化淀粉粘合剂的质量比为10：1～6，具体可为20:7、30：18。
上述的生物炭基肥中，所述生物炭按照如下步骤制得：将农业废弃物风干后除去杂质，然后依次进行粉碎、烘干和炭化，即得到所述生物炭。
本发明中所述生物炭也可为本领域中常见的生物炭。
上述的生物炭基肥中，所述农业废弃物为棉花秸秆、花生壳、玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、南瓜秸秆、圣女果秸秆、桃树修剪枝条和菌棒中的至少一种；
所述农业废弃物粉碎后的长度可为1～2cm。
本发明中，所述菌棒为本领域常见的各种菌菇的废弃菌棒，如栽培平菇、香菇的废弃菌棒。
上述的生物炭基肥中，所述烘干的温度可为55～65℃；所述烘干的时间可为10～12h；
所述炭化的温度可为300～700℃；所述炭化的的时间可为100～150分钟。
上述的生物炭基肥中，所述碳化后还包括粉碎过筛的步骤；
所述粉碎过筛的目数为80～120目。
本发明还提供了上述的生物炭基肥的制备方法，包括如下步骤：将所述生物炭和所述肥料混掺、造粒，即得到所述生物炭基肥。
上述的制备方法中，所述方法中还包括加入所述粘土与所述生物炭和所述肥料混合的步骤。
本发明进一步提供了上述的生物炭基肥在蔬菜种植和/或酸性土壤的改良中的应用。
本发明中，蔬菜具体可为黄瓜和油菜.。
本发明具有以下优点：
本发明生物炭基肥的制备方法简单，营养成分的含量高，应用于黄瓜、油菜等蔬菜的栽培中，能提高其产量和品质。本发明的生物炭基肥是由农业秸秆等废弃物制备的生物炭和其他肥料混配而成，施用后有利于提高土壤有机碳含量，改善地力，从而提高对黄瓜对土壤养分的吸收保持作用，能改善PH值达到解决土壤酸化的问题、提高肥料利用率、减少化肥使用量、增加作物产量、改善黄瓜品质之目的。本发明既降低了成本，又能对农业废弃物资源进行回收利用，避免造成污染
附图说明
图1为不同生物炭基肥对土壤有机碳含量的影响，其中图1(a)为生物炭基肥第一季黄瓜对土壤有机碳含量的影响，图1(b)为生物炭基肥第二季油菜对土壤有机碳含量的影响，图1(c)为生物炭基肥第三季油菜对土壤有机碳含量的影响。
图2为不同生物炭基肥对土壤PH值的影响，其中图2(a)为生物炭基肥第一季黄瓜对土壤PH值的影响，图2(b)为生物炭基肥第二季油菜对土壤PH值的影响，图2(c)为生物炭基肥第三季油菜对土壤PH值的影响。
图3为不同生物炭基肥对深层土壤硝态N含量的影响，其中图3(a)为生物炭基肥第一季黄瓜对深层土壤硝态N含量的影响，图3(b)为生物炭基肥第二季油菜对深层土壤硝态N含量的影响，图3(c)为生物炭基肥第三季油菜对深层土壤硝态N含量的影响。
图4为不同生物炭基肥对土壤全N含量的影响，其中图4(a)为生物炭基肥第一季黄瓜土壤全N含量的影响，图4(b)为生物炭基肥第二季油菜土壤全N含量的影响，图4(c)为生物炭基肥第三季油菜土壤全N含量的影响。
图5为不同生物炭基肥对第一季黄瓜土壤速效P含量的影响，其中图5(a)为生物炭基肥第一季黄瓜土壤速效P含量的影响，图5(b)为生物炭基肥第二季油菜土壤速效P含量的影响，图5(c)为生物炭基肥第三季油菜土壤速效P含量的影响。
图6为不同生物炭基肥对土壤速效K含量的影响，其中图6(a)为生物炭基肥第一季黄瓜土壤速效K含量的影响，图6(b)为生物炭基肥第二季油菜土壤速效K含量的影响，图6(c)为生物炭基肥第三季油菜土壤速效K含量的影响。
图7为不同生物炭基肥对黄瓜株高的影响，其中图7(a)为不同生物炭基肥处理对黄瓜株高的影响，图7(b)为不同生物炭基肥处理对黄瓜茎粗的影响，图7(c)为不同生物炭基肥处理对黄瓜叶片数的影响。
图8为不同生物炭基肥对黄瓜和油菜的长势的影响，其中图8(a)为生物炭基肥和复合肥(对照)对黄瓜长势的影响；其中图8(b)为生物炭基肥和复合肥(对照)对油菜长势的影响；
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，1)生物炭性质的测定：选取凯氏定氮法测定全N，钼锑抗吸光光度法测定全P和速效P，火焰光度计法测定全K和速效K，流动分析仪测定硝态N和铵态N。
2)土壤性质的测定
A：土壤基本性质
取土深度0-20cm,测定指标为pH、有机质、全N、硝态N、铵态N、速效P和速效K。pH计测定pH值，重铬酸钾外加热法测定有机质，凯氏定氮法测定全N，流动分析仪测定硝态N和铵态N，钼锑抗吸光光度法测定速效P，火焰光度计法测定速效K。
B：不同生物炭基肥对土壤pH含量的影响
分三次取样，取土深度为0-20cm,取样时间分别为第一季黄瓜拉秧期，第二季油菜收获期和第三季油菜收获期。测定方法同上。
C：不同生物炭基肥的土壤有机碳、全N、速效P和速效K变化动态
取土深度为0-20cm，取土时间为第一季黄瓜的定植期、初瓜期、盛瓜期和末瓜期，测定指标为全氮、速效P和速效钾；两季油菜分别按生育期长短分为四个时期取样，测定方法同上。
D：不同生物炭基肥对深层土壤硝态氮含量的影响
第一季黄瓜取土时间为末瓜期，取土深度为0-100cm，每25cm为一土层，分四层，测定硝态氮含量；两季油菜取土时间为收获期，取土深度为0-50cm，分为0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-50cm四层取样，测定硝态氮含量。测定方法同上。
3)蔬菜相关指标的测定
A：蔬菜形态指标的测定
黄瓜季，各小区随机选定5株，分别于定植期、初瓜期、盛瓜期和末瓜期测定株高、茎粗、叶片数等形态指标；用游标卡纸测定茎粗，卷尺测定株高，叶片直接计数。
油菜季，各小区随机选定10株，在收获期测定叶长、叶宽、株高和叶片数等指标；用卷尺测定株高，直尺测定叶长和叶宽，叶片直接计数。
B：肥料当季利用率的测定
取样时间为黄瓜末瓜期和油菜收获期，每小区随机选定10株，分别测定瓜、叶、茎的养分及全N、P、K含量。植株全N、P、K的测定采用H2SO4-H2O2联合消煮法测定，即先将植物样消煮，然后定容到100ml，凯氏定氮法测定全N，钼锑抗吸光光度法测定全P，火焰光度计法测定全K。
肥料当季利用率＝(施生物炭区收获物中某养分含量-未施生物炭区收获物中某养分含量)/所施肥中某养分含量×100％
C：蔬菜品质的测定
取样时间为黄瓜盛瓜期和油菜收获期，黄瓜季每小区随机采摘20根外形、成熟度相近的黄瓜，放入保鲜袋，低温下保存。测定硝酸盐、可溶性糖、维生素C和可溶性固形物含量。油菜季每小区随机采摘15株大小，成熟度相近的油菜。测定硝酸盐、维生素C和可溶性糖含量。采用紫外分光光度法测定硝酸盐含量，2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，蒽酮法测定可溶性糖含量。
D：蔬菜产量的测定
黄瓜和油菜每次收获时记录每个小区的所有产量，计产面积为10m2，由此推算每公顷产量。
实施例1、生物炭基肥的制备与应用
一、生物炭基肥的制备
本试验选用的生物炭为棉花秸秆制备而成，将上述所有材料分别进行如下处理：
将试验材料经风干后去除杂质，然后用粉碎机将材料粉碎成1-2cm的短枝条，备用。将处理过的试验材料放入60℃烘箱中，保持12h，待其自然冷却后，将烘干后的材料放入马弗炉中。为保证实验条件一致，在填充过程中，称取相同质量的各原材料，塞实，盖紧炭化罐，将有孔的一面朝上，放入马弗炉中，进行炭化，制备生物炭。设置炭化温度为500℃，炭化时间均为2h，即待温度升高到所需温度时，开始计时，两个小时后关闭开关，停止加热。待炭化罐完全冷却后，将其从马弗炉中取出，打开炭化罐，称取其中各种材料制成的生物炭的质量，计算生物炭产率。将生物炭粉碎过100目筛，置于自封袋中保存。
生物炭的基本特性如下表1所示：
表1生物炭基本特性
试验选用的肥料为复合肥、有机肥和黄瓜绿翠旺，肥料参数如下表2所示：
表2供试肥料参数
将生物炭和复合肥、有机肥、微生物肥直接掺混，加入粘合剂(氧化淀粉粘合剂和粘土)，在有机和无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基肥，两种生物炭基肥中生物炭与肥料、粘合剂的质量分别为20:100：13和30:100：18，其中肥料中有机肥、无机肥(复合肥)、微生物肥(黄瓜绿翠旺)的质量比为30:55:10。
二、应用
1、试验在北京市海淀区阳坊镇后沙涧村总参阳坊生活供应服务中心蔬菜大棚内进行，大棚前茬种植茴香和菠菜，棚龄17年，南北朝向。土壤质地为轻质壤土，0-20cm土壤基本性质如下表3所示：
表3供试土壤基本性质
供试蔬菜为黄瓜和油菜，黄瓜品种为硕源长青，油菜品种为京冠一号。
按大棚面积300m2计算，每小区10m2，50kg45％复合肥(18：12：15)一次性作基肥施用，即每小区需用1.667kg复合肥。以普通复合肥处理为对照，生物炭基肥I和生物炭基肥II共三个处理，不同处理肥料基本性状及施肥量如下表4所示：
表4不同处理肥料基本性状及施肥量
2、试验设计
试验设三个处理，分别是A：复合肥，B：生物炭基肥I(生物炭占比20％)，C：生物炭基肥II(生物炭占比30％)，各组处理做三次平行试验，共9个小区，每小区10m2，随机区组排列。试验于2015年3月-2015年12月间进行，大棚种三季蔬菜：第一季黄瓜，行距：70cm，株距：35cm；每小区种植52株，3月24日育苗，4月12日定植，5月23日开始采收，7月19日落秧，此后闷棚一个月，待油菜种植；第二，三季油菜，在原划定小区内进行油菜种植，油菜行株距10cm*10cm，每小区750株，第二季油菜于8月3日育苗，8月26日定植，9月15日采收，9月25日收获完。第三季油菜于9月29日撒播种，待油菜长出3-4片真叶后统一进行间苗，11月20日采收，12月3日收获完。
水肥管理：黄瓜季施基肥和追肥，即每小区施入1.667kg的有机肥，1.667kg的过磷酸钙作为基肥且按表4-4所示将生物炭基肥施入土壤。分别在5月20日，6月15日和7月10日每小区追施4kg的黄瓜绿翠旺。第二季油菜定植前施基肥，每小区施入1.19kg的复合肥和1.19kg的过磷酸钙。生育期内不追肥，第三季油菜生育期不施肥；黄瓜季平均每周浇一次水，油菜季生育期内定植前和采收前各浇一次水。
3、试验结果
(1)生物炭基肥对养分利用率的影响
1)不同生物炭基肥对土壤有机碳含量的影响
图1为不同生物炭基肥处理对不同时期土壤有机碳含量的影响。由图1(a)可知，在第一季的黄瓜试验中，生物炭基肥处理下的土壤有机碳含量有所增加，结瓜前期不明显，后期增加效果显著。定植期A的有机碳含量最高，为14.35g/kg，与B和C均有显著性关系。在盛瓜期，C比对照A的有机碳含量多1.81g/kg，与B相比高0.71g/kg，差异均呈显著水平。到末瓜期，不同处理下土壤中有机碳含量大小关系为：C>B>A，不同处理之间存在显著性差异。
由图1(b)可知，在第二季的油菜试验中，在油菜整个生育期，A，B，C三个处理的土壤有机碳含量先增高，后降低，其中B和C的土壤有机碳含量始终高于A。移栽10d后，B的土壤有机碳含量达到最大值，分别比A，C多0.51g/kg和0.35g/kg。油菜移栽30d后，A的土壤有机碳含量为11.88g/kg，与B相比减少1.64g/kg，比C减少了0.97g/kg，不同处理间差异显著。
由图1(c)可知，在第三季的油菜试验中，油菜整个生育期，不同处理的土壤有机碳含量呈逐渐下降的趋势。B的土壤有机碳含量最高，且B和C的土壤有机碳含量均高于A，不同处理间差异呈现显著水平。油菜移栽定植60天后，B比A的土壤有机碳含量多1.37g/kg，比C多0.49g/kg。
综上可知，本发明生物炭基肥可以提高土壤的有机碳含量，生物炭基肥II提高黄瓜季土壤有机碳含量作用效果更显著，生物炭基肥I能显著提高油菜茬土壤有机碳含量，说明生物炭基肥中生物炭含量的多少影响土壤中有机碳含量，且对不同蔬菜土壤作用效果不同。
2)不同生物炭基肥对土壤PH值的影响
图2(a)为不同生物炭基肥处理对土壤pH值的影响。由图2(a)可知，第一季黄瓜收获期：生物炭基肥可以提高土壤PH值，处理C的pH值最大，为6.99，与A相比，增加了0.25个单位，差异达到显著水平，B比A的pH值增加了0.2个单位，达到显著性差异。
由图2(b)可知，第二季油菜收获期：A，B，C三个处理的pH值差异大概为0.1个单位，处理间差异显著，处理C的pH值为7.16，比A增加0.21个单位，差异显著。
由图2(c)可知，第三季油菜收获期：处理C的pH值比A增加0.27个单位，差异显著，B与A的pH值达到显著性差异，B比A的PH值增加了0.19个单位。
综上可知：本发明生物炭基肥可以提高连作土壤的PH值，减轻土壤的酸化程度。生物炭基肥II中生物炭占比较多，提高土壤PH值作用越明显。
3)不同生物炭基肥对深层土壤硝态N含量的影响
图3(a)为不同生物炭基肥处理对不同土层土壤硝态N含量的影响。由图3(a)可知，第一季黄瓜试验中，0-25cm土层，A的硝态N含量最高，为11.72mg/100g，与B、C间差异显著。在50-75cm土层，硝态N达到一个高峰，为6.09mg/100g，是C的2.62倍，后期逐渐下降；B和C的硝态氮在0～100cm土层中的分布规律基本一致，其中处理C的硝态N含量基本维持在2.20mg/100g，有效减少土壤中硝态N的淋失。
由图3(b)可知，第二季油菜试验中，三个处理的土壤硝态N含量随着土层加深，逐步降低。处理A在四个土层的硝态N含量均高于B和C,在0-10cm土层，处理间差异不显著。在20-50cm土层，处理B和C的硝态N含量2.16-2.37mg/100g，与A相比，差异不显著。10-50cm土层，处理C硝态N含量稳定在2.47mg/100g左右，变化幅度不大。
由图3(c)可知，第三季油菜试验中，在0-10cm表土层，处理B和C的硝态N含量最高，分别为5.05和5.09mg/100g，是A的1.68倍和1.69倍，差异显著，为油菜提供充足的养分供应。10-20cm土层，处理B和C含量较高，与A差异显著，处理C的硝态N含量为2mg/100g左右。20-50cm土层，处理间差异不明显。生物炭基肥能够有效减少土壤中硝态N的淋失，延缓肥料养分的释放。
4)不同生物炭基肥对土壤全N含量的影响
图4(a)为不同生物炭基肥处理对黄瓜季不同时期土壤全N含量的影响。由图4(a)可知，第一季黄瓜试验中，处理A在定植期全N含量最高，为3.07g/kg，其后总体趋于下降态势。B和C在施入土壤后土壤中全N含量呈缓慢上升的变化趋势，在末瓜期达到最大值，由于生物炭吸附肥料养分，使其养分在黄瓜生育前期处于稳定状态，在黄瓜结瓜期保持一个较高的养分水平。在黄瓜采收期，处理B和C中土壤全N含量均高于A，持续供应氮素。
图4(b)为不同生物炭基肥处理对油菜第二季不同时期土壤全N含量的影响。由图4(b)可知，第二季油菜试验中，由于施基肥，使得处理B和C的全N含量短期内增加，均高于A，差异显著，此后维持在2.3g/kg左右，为油菜生长持续供应养分。
图4(c)为不同生物炭基肥处理对第三季油菜不同时期土壤全N含量的影响。由图4(c)可知，第三季油菜试验中，在整个油菜生育期间，B和C土壤全N含量均高于处理A。由于未施入基肥，后期也没有追施肥料，使得处理A的全N含量呈缓慢下降的趋势，60d后达到最低值，为1.46g/kg，与B和C间差异显著。处理B和C中土壤全N含量先缓慢增加，40d后开始缓慢下降，土壤中较高的全N含量为油菜生长提供充足的氮素。
5)不同生物炭基肥对土壤速效P含量的影响
图5(a)为不同生物炭基肥处理对第一季黄瓜不同时期土壤速效P含量的影。由图5(a)可知，第一季黄瓜试验中，处理A在定植期的速效P含量较高，达到61.40mg/kg，随后逐渐呈下降趋势，B的土壤速效P含量先升后降，与C的变化趋势相反。在初瓜期，B的速效P含量达到最高，为60.68mg/kg，与A，C相比，差异呈显著水平，C的速效P含量在初瓜期最低，在后期逐渐升高；因为处理B缓释肥料，使得养分在黄瓜采收前期得到有效供应，处理C的养分释放主要在黄瓜生长后期。
图5(b)为不同生物炭基肥处理对第二季油菜不同时期土壤速效P含量的影响。由图5(b)可知，第二季油菜试验中，由于油菜定植前，土壤施入基肥，处理A的速效P含量短期内增加，10d后达到最大，后期逐渐下降，30d时，B和C的土壤速效P含量达到顶峰，分别为44.18mg/kg，41.02mg/kg，与A相比差异显著。
图5(c)为不同生物炭基肥处理对第三季油菜不同时期土壤速效P含量的影响。由图5(c)可知，第三季油菜试验中，在油菜整个生育期，处理A的土壤速效P含量呈现出缓慢下降的趋势，60d时，含量达到最低值，为35.57mg/kg，与B和C差异显著。B和C的土壤速效P含量在20d时达到最大值，后期逐渐下降，且B的下降幅度要高于C，两者间差异显著。A的土壤速效P含量始终要低于B和C，且三者间差异明显。
6)不同生物炭基肥对土壤速效K含量的影响
图6(a)为不同生物炭基肥处理对第一季黄瓜不同时期土壤速效K含量的影响。由图6(a)可知，第一季黄瓜试验中，A、B、C三个处理在定植期土壤速效K含量变化不大，为0.4g/kg左右，在采收期，A的土壤速效K含量呈逐渐下降趋势，处理B基本保持稳定。在盛瓜期，B的速效K含量达到最大值，为0.43g/kg，是A的1.5倍，差异显著。处理C在生长旺期，速效K含量先降低后升高，在盛瓜期含量降到最低，为0.32g/kg，末瓜期逐渐升高。分析认为，B和C土壤速效K含量在黄瓜采收期维持在较高水平，其中处理B缓释期较短，养分在黄瓜采收前期得到有效供应，处理C释放期较长，养分释放主要在生长后期。
图6(b)为不同生物炭基肥处理对第二季油菜不同时期土壤速效K含量的影响。由图6(b)可知，第二季油菜试验中，10d时，A、B、C三个处理的土壤速效K含量显著增加，由于施入基肥，使得土壤养分在短期有所增加。在油菜生长后期，A的速效K含量基本保持在0.33g/kg，B和C的速效K含量先下降后上升，60d达到最高值，B与C相比，土壤速效K含量多0.1g/kg，差异显著。
图6(c)为不同生物炭基肥处理对第三季油菜不同时期土壤速效K含量的影响。由图6(c)可知，第三季油菜试验中，在油菜整个生长阶段，没有施入肥料，A、B、C三个处理的土壤速效K含量呈逐渐下降的趋势，A的速效K含量要始终低于B和C，且三者间差异显著。B的下降趋势更大，从0.48g/kg下降到0.35g/kg，C土壤速效K含量下降了0.11g/kg，两者间差异不显著。
7)不同生物炭基肥对肥料当季利用率的影响
表5(a)为不同生物炭基肥处理对黄瓜季肥料当季利用率的影响。由表可知，黄瓜季各处理间茎叶瓜营养总吸收量均为C>B>A，处理间差异显著。其中处理C黄瓜茎叶瓜氮素营养总吸收量为258.32kg/hm2，与B相比，提高了56.12kg/hm2，比A增加了6.91kg/hm2。生物炭基肥处理显著提高黄瓜茎叶瓜中磷素吸收量，与对照A相比，B增加了41.79％，C提高了65.46％，三者之间差异显著。处理C的钾素吸收量最大，为447.69kg/hm2，较A和B分别增加了92.51kg/hm2和13.27kg/hm2，处理间差异呈显著水平。处理C的氮素当季利用率较高，比B多6.45％，B和C的钾素利用率较高，分别为27.83％和32.49％，而磷素利用率较低，分别为4.7％和7.36％。
表5(a)施用不同生物炭基肥对肥料利用率的影响—黄瓜
注：N肥料投入量:321.3kg/hm2；P2O5肥料投入量：506.7kg/hm2；K2O肥料投入量：284.7kg/hm2。
表5(b)为不同生物炭基肥处理对油菜季肥料当季利用率的影响。由表5(b)可知，油菜各处理N、P、K营养总吸收量均为B>C>A，处理间差异呈显著水平。A，B，C三个处理的氮素总吸收量分别为81.39kg/hm2，89.22kg/hm2和88.30kg/hm2，与对照A相比，B显著增加了氮素总吸收量，B比C多吸收氮素0.92kg/hm2，两处理之间差异不显著。B和C处理显著提高了油菜磷素和钾素总吸收量，与A相比，B的磷素总吸收量提高了15.59kg/hm2，钾素总吸收量增加了14.97％，C的磷素总吸收量提高了13.16kg/hm2，钾素总吸收量增加了4.03％，三个处理之间差异呈显著水平。两种生物炭基肥中氮素、磷素和钾素利用率均为B>C；其中钾素利用率较高，处理B钾素当季利用率为24.14％，与C相比，提高了3.7倍。
表5(b)施用不同生物炭基肥对肥料利用率的影响—油菜
注：N肥料投入量：214.3kg/hm2；P2O5肥料投入量：357.1kg/hm2；K2O肥料投入量：178.6kg/hm2。
综上可知，本发明生物炭基肥能够促进肥料养分释放，提高肥料利用率，进而提高黄瓜和油菜的生长，两种生物炭基肥中，生物炭基肥II对提高黄瓜季肥料当季利用率效果更好，而生物炭基肥I可以在一定程度上提高油菜季肥料养分当季利用率。
(2)生物炭基肥对设施蔬菜产量及品质的影响
1)不同生物炭基肥对蔬菜形态指标的影响
图7(a)为不同生物炭基肥处理对黄瓜株高的影响。由图7(a)可知，定植期，三个处理的黄瓜株高差别不大，其中处理C的黄瓜株高为10.4cm，与A和B，差异均呈显著水平，从初瓜期开始，黄瓜由营养生长为主转为生殖生长为主，结瓜期的B和C株高均高于A，差异显著，黄瓜生殖生长需要充足的养分供应，生物炭基肥在黄瓜生长后期能持续供应养分。
图7(b)为不同生物炭基肥处理对黄瓜茎粗的影响。由图7(b)可知，黄瓜在营养生长阶段，处理间黄瓜茎粗差异不明显，到初瓜期，处理C茎粗为0.77cm，明显高于处理A和B，差异显著，处理间的黄瓜茎粗在末瓜期变化不大，保持在1.1cm左右，可能由于黄瓜的生殖生长抑制了营养生长。
图7(c)为不同生物炭基肥处理对黄瓜叶片数的影响。由图7(c)可知，在黄瓜整个的生育期间，黄瓜的叶片数随株高增加而增加，处理间变化不大，仅在初瓜期，处理C的叶片数显著多于处理A，可能与黄瓜的品种，栽培管理措施有关。
表6为不同生物炭基肥处理对油菜植物学性状的影响。由表6可知，第二季油菜试验中，处理B和C的叶宽显著增加，较A分别增加了0.55cm和0.47cm，差异显著。生物炭基肥对油菜叶长也有显著促进作用，与A相比，处理B增加了3.51％，处理C增加了1.97％，差异呈显著水平。处理间的油菜株高差异较明显。第三季油菜试验中，处理B和C的叶宽和叶长显著增加，均高于第二季油菜，株高也有所增加，与对照相比，差异呈显著水平。两季油菜的叶片数差异不大，均为11片，生物炭基肥处理，促进油菜的叶宽和叶长增加，叶面积增大，进而提高油菜产量。
表6生物炭基肥对油菜植物学性状的影响
2)不同生物炭基肥对蔬菜品质的影响
表7(a)为不同生物炭基肥处理对大棚黄瓜品质的影响。由表7(a)可知，三种处理间可溶性固形物含量变化不大。处理B的可溶性糖含量最高，为9.38g·kg-1，较A增加了11.40％，较C增加0.87g.kg-1，差异均达到显著水平。与A相比，处理C的Vc含量增加了21.37％，处理间差异显著，处理B下降了6.00％，与A相比，差异不显著。处理B和C显著降低了黄瓜的硝酸盐含量，与对照相比，分别降低32.11％和54.69％。
表7(a)生物炭基肥对黄瓜品质的影响
表7(b)为不同生物炭基肥处理对大棚油菜品质的影响。由表7(b)可知，第二季油菜试验中，处理C中油菜可溶性糖含量最高，为11.31g/kg，较A和B分别增加了25.11％和19.05％，其中B和C，A和C之间差异显著，A和B之间差异不显著。B和C的油菜Vc含量分别为36.67mg·(100g)-1和40.00mg·(100g)-1，较对照A，分别增加了9.08％和20.01％，A和C之间差异显著，A和B，A和C间差异不显著。处理B和C均能降低油菜的硝酸盐含量，与对照相比降低11.57％和8.92％，A和B之间差异显著。第三季油菜试验中，处理B油菜可溶性糖含量最高，为13.24g/kg，较A和C增加了1.37％和8.79％，A和B差异显著。处理C的Vc含量最高，为23.33mg·(100g)-1，较A增加了5.00mg·(100g)-1，差异呈显著水平，较B增加了18.61mg·(100g)-1，差异显著。生物炭基肥对油菜硝酸盐含量影响较大，与A相比，处理B降低了15.13％，差异呈显著水平。两季油菜中，B和C均提高油菜可溶性糖含量和Vc含量，降低油菜的硝酸盐含量。
表7(b)生物炭基肥对油菜品质的影响
3)不同生物炭基肥对蔬菜产量的影响
表8(a)为不同生物炭基肥处理对大棚黄瓜产量的影响。由表8(a)可知，三个处理中，黄瓜的平均产量为C处理>B处理>A处理，即生物炭基肥II>生物炭基肥I>对照。C的黄瓜产量最高，为93810.0kg/hm2，与A相比，C处理增产5460.0kg/hm2，增产率为6.18％，两者间差异显著；B处理较A增产效果不大，仅增产4210.0kg/hm2，增产率为4.77％。
表8(a)生物炭基肥对黄瓜产量的影响
不同生物炭基肥对黄瓜和油菜的长势的影响如图8所示，由图8可知，施用本发明生物炭基肥黄瓜和油菜长势与施用复合肥相比，其长势更好，蔬菜的品质更好。
表8(b)生物炭基肥对油菜产量的影响
表8(b)为不同生物炭基肥处理对大棚油菜产量的影响。由表8(b)可知，两季油菜的平均产量均为B处理>C处理>A处理，即生物炭基肥1>生物炭基肥2>对照。第二季油菜试验中，与A处理相比，C处理油菜增产了11.13％，增产了3700.0kg/hm2，产量达到36930.0kg/hm2；B处理产量最高，为39570.0kg/hm2，与A相比，增产19.08％，增产效果显著，与C相比，油菜增产了2640.0kg/hm2，增产了7.15％，差异不显著。第三季油菜试验中，B处理油菜产量最高，为40020.0kg/hm2，与A相比，B处理和C处理分别增产21.72％，14.42％，三处理间差异均达到显著水平，其中，B较A增产7140.0kg/hm2，C较A增产4740.0kg/hm2。两季油菜中第三季油菜产量高于第二季油菜，其中第三季油菜处理B产量最高，说明生物炭可以缓释肥料，使肥料养分在后期得到充分释放，促进油菜生长，进而提高油菜产量。

Claims (10)

1.一种生物炭基肥，它包括生物炭和肥料；
所述生物炭与所述肥料的质量比为3:7～15。
2.根据权利要求1所述的生物炭基肥，其特征在于：所述肥料包括有机肥、无机肥和微生物肥中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的生物炭基肥，其特征在于：所述生物炭基肥还包括粘土和/或氧化淀粉粘合剂；
所述生物炭与所述粘土和/或氧化淀粉粘合剂的质量比为10：1～9。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物炭基肥，其特征在于：所述生物炭按照如下步骤制得：将农业废弃物风干后除去杂质，然后依次进行粉碎、烘干和炭化，即得到所述生物炭。
5.根据权利要求4所述的生物炭基肥，其特征在于：所述农业废弃物为棉花秸秆、锯末、花生壳、玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆、南瓜秸秆、圣女果秸秆、桃树修剪枝条和菌棒中的至少一种；
所述农业废弃物粉碎后的长度为1～2cm。
6.根据权利要求4或5所述的生物炭基肥，其特征在于：所述烘干的温度为55～65℃；所述烘干的时间为10～12h；
所述炭化的温度为300～700℃；所述炭化的的时间为100～150分钟。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的生物炭基肥，其特征在于：所述碳化后还包括粉碎过筛的步骤；
所述粉碎过筛的目数为80～120目。
8.权利要求1-7中任一项所述的生物炭基肥的制备方法，包括如下步骤：将所述生物炭和所述肥料混掺、造粒，即得到所述生物炭基肥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述方法中还包括加入所述粘土与所述生物炭和所述肥料混合的步骤。
10.权利要求1-7中任一项所述的生物炭基肥在蔬菜种植和/或酸性土壤的改良中的应用。
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