CN109809926A - 一种Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用 - Google Patents

一种Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用，属于肥料技术领域。Ca/Fe/GO/生物质炭包括以下步骤制备得到：将生物质原料渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，将混合物料依次在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，将炭化产物进行水洗至中性，得到改性生物质炭。玉米专用炭基缓释肥，包括如下重量份的组分：改性生物质炭15～20份、氰氨化钙5～8份、过磷酸钙35～40份、钾盐20～30份、草木灰6～9份、膨润土5～10份、硫酸钙1～5份和菌渣腐熟物3～7份。本发明的提供的缓释肥，不易破碎，肥效延长，施用于玉米种植过程中，增产5％以上同时还能改善土壤结构。

Description

一种Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用。
背景技术
土壤中的常量营养元素氮、磷、钾通常不能满足作物生长的需求，需要施用含氮、磷、钾的化肥来补足。常见的化肥包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等，具有成分单纯，养分含量高，肥效快，肥劲猛的特点，但是某些肥料有酸碱反应，同时一般不含有机质，无改土培肥的作用。
传统化学肥料的氮肥由于挥发、淋失和土壤固定等因素的影响，利用率一直不高，氮肥当季利用率只有30％～40％，磷肥当季利用率只有10％～20％左右；微量元素利用率更低，且施入当季难以充分发挥作用。肥料利用率不高，不但影响农作物增产增质，降低经济效益，还可能引起一系列的生态环境问题。
以生物质为原料制备的生物质炭具有无污染，高吸纳量，可再生等特点，已成为最具发展潜力的新材料之一。生物质炭具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积和较大的吸附力，这使生物质炭在农业环境领域中有广泛的应用前景。但是现有技术中的玉米专用生物质炭基肥不易成型、容易破损以及养分与生物质炭吸附不牢，肥效短的缺陷，容易使生物质炭基肥不能起到减肥增效的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其应用，所述Ca/Fe/GO/生物质炭具有较强的吸附能力，制备得到的玉米专用炭基缓释肥减肥增效等方面具有多种良好作用。
本发明提供的一种Ca/Fe/GO/生物质炭，包括以下步骤制备得到：
1)将生物质原料渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，得到混合物料；
2)将所述混合物料依次在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，得改性生物炭初品；
3)将所述改性生物炭初品进行水洗至中性，得到改性生物质炭。
优选的，步骤1)中所述氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％；
所述氯化铁的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％；
所述氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量的1％～2％。
优选的，步骤2)中所述混合物料依次在110℃下炭化1.5h和550℃下炭化5h。
本发明提供了一种玉米专用炭基缓释肥，包括如下重量份的组分：所述改性生物质炭15～20份、氰氨化钙5～8份、过磷酸钙35～40份、钾盐20～30份、草木灰6～9份、膨润土5～10份、硫酸钙1～5份和菌渣腐熟物3～7份。
优选的，所述菌渣腐熟物的制备方法，包括以下步骤：
A.向菌渣原料接种EM菌堆肥发酵剂后，调节含水量至60％～70％，得到预湿料；
B.将所述预湿料建堆发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到发酵产物；
C.将所述发酵产物静置15d，得到菌渣腐熟肥。
优选的，所述菌渣包括以下重量份的组分：
平菇菌渣15～30份、木耳菌渣10～15份、鸡腿菌渣10～20份、双孢菇菌渣10～20份、玉米秸秆10～15和花生壳粉15～20份。
优选的，所述EM菌堆肥发酵剂的接种量为5～10％。
优选的，所述改性生物质炭18份、氰氨化钙7份、过磷酸钙38份、钾盐25份、草木灰8份、膨润土8份、硫酸钙3份和菌渣腐熟物5份。
本发明提供了所述玉米专用炭基缓释肥在农作物种植中的应用。
优选的，所述玉米专用炭基缓释肥作为基肥施入土壤中，所述玉米专用炭基缓释肥的施用量为55～65kg/亩。
本发明提供的一种Ca/Fe/GO/生物质炭，采用Ca、Fe和氧化石墨烯对生物质原料进行改性，然后在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，由于Ca、Fe和氧化石墨烯的改性使生物炭在烧制过程中形成疏松多孔的生物炭结构保证了对养分的吸附力，同时在梯度高温下使烧制的生物炭有较好的硬度，结构稳定。同时制备的改性生物质炭呈微碱性，具有丰富的稳定性有机质，也为缓释肥提供养分。
本发明提供的玉米专用炭基缓释肥是微碱性、疏松多孔和富含有机质的炭质混合物，利用生物炭丰富的稳定性和对养分的强吸复性以及土壤结构改良特性，防止化肥养分流失，经添加一定量的膨润土和定量配比的化肥养分(氰氨化钙、过磷酸钙、钾盐、草木灰和硫酸钙)，制成特殊有机无机多元肥料，保证肥料在土壤中缓慢释放，达到了合理利用肥料的目的。所述缓释肥是以生物质炭为载体，同时含有有机和无机生物活性物质，具有促进氮素等养分的生物周转而提高化肥养分的土壤保持和作物吸收，改善土壤结构，提高土壤墒情和促进作物根系生长等多种良好作用。同时菌渣腐熟物中含有植物需要的营养物质，其中残留的菌丝体在生长发育过程中能分泌一些酶，起到活化土壤的作用。另外，有机肥含有大量的腐殖质，对重金属具有一定的络合能力，能够防止作物的重金属污染，进一步阻止重金属向表土层的迁移能力。
本发明的玉米专用炭基缓释肥，具有如下优点：
1.本发明的提供的玉米专用改性生物质炭基肥，相对于传统的复合肥和早期类似炭基肥，在其水溶性(缓释性)和颗粒硬度上做了充分改善。本发明选用膨润土和硫酸钙共同作为粘结剂，不含有机成分，避免了有机物残留对土壤的影响；选用的特定粘结剂可使得肥料在造粒过程中具有良好的粘结效果，提高生物质炭与其他化学养分的有机结合，从而在施用过程中能有效控制养分的合理释放，起到肥效缓释作用；同时良好的塑形作用也使得肥料成粒效果良好，降低肥料在运输和施用中因粉碎而产生的浪费，同时，避免了由于肥料粉碎而导致肥料中的养分不能按照预期释放，肥效缩短的问题。
2.本发明的提供的玉米专用生物质炭基肥，不易破碎，肥效延长，施用于玉米种植过程中，收获的玉米颗粒饱满，增产5％以上。
3.本发明提供的玉米专用生物质炭基肥的制备方法，造粒过程兼具物理与化学双重反应，在高温蒸汽的反应条件下，炭基肥中氰氨化钙的酰胺键和过磷酸钙的氮磷键与炭基团结合而改变化学位移，养分与炭架互相联结，原料间结合更紧密，从而延长肥效。本发明提供的玉米专用生物质炭基肥的制备方法，干燥温度更高，干燥时间更短，更适用于大规模工厂化生产。
具体实施方式
本发明提供的一种Ca/Fe/GO/生物质炭，包括以下步骤制备得到：
1)将生物质原料渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，得到混合物料；
2)将所述混合物料依次在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，得改性生物炭初品；
3)将所述改性生物炭初品进行水洗至中性，得到改性生物质炭。
本发明将生物质原料渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，得到混合物料。
在本发明中，所述生物质原料渣粉优选将生物质原料经过去除杂质、粉碎、过筛，收集筛下物得到。所述去除杂质的方法优选采用水洗。所述水洗的次数优选为3～4次。所述水洗后优选包括烘干。所述烘干的温度优选为70～80℃，更优选为75℃。所述过筛用筛网的孔径优选为80～100目，更优选为90目。所述生物质原料优选包括农作物秸秆或附属物和树枝干；所述农作物秸秆或附属物包括玉米秸秆、玉米芯、花生壳或小麦秸秆等。所述树枝杆包括梧桐木、桃木、杏木或梨木等。
在本发明中，所述氯化钙的质量优选占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％，更优选为1.0％；所述氯化铁的质量优选占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％，更优选为1％；所述氧化石墨烯的质量优选占生物质原料渣粉质量的1％～2％。
得到混合物料后，本发明将所述混合物料依次在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，得改性生物炭初品。
在本发明中，所述混合物料优选依次在110℃下炭化1.5h和550℃下炭化5h。100～120℃下第一次炭化温度为生物质原材料的预热处理过程，500～600℃下第二个炭化温度处理下生物质原材料分解炭化，最终形成具有较多空隙结构，较大比表面积和性质稳定的生物质炭。
得到改性生物炭初品后，本发明将所述改性生物炭初品进行水洗至中性，得到改性生物质炭。
在本发明中，所述水洗后还优选包括烘干，研磨，过筛。烘干的温度优选为65～70℃。所述过筛用网筛的孔径优选为100～120目。
在本发明中，制备得到的Ca/Fe/GO/生物质炭的孔隙率为50.9％～52.2％，比表面积为9.56～10.7m2/g，平均孔径为18.9～24.3nm。而直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为46.1％～48.3％，比表面积为4.68～4.92m2/g，平均孔径为7.33～9.57nm。表明Ca/Fe/GO/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构，更有利于对土壤中所需营养元素的固持。
本发明提供了一种玉米专用炭基缓释肥，包括如下重量份的组分：所述改性生物质炭15～20份、氰氨化钙5～8份、过磷酸钙35～40份、钾盐20～30份、草木灰6～9份、膨润土5～10份、硫酸钙1～5份和菌渣腐熟物3～7份。
本发明提供的玉米专用炭基缓释肥包括上述方案制备的改性生物质炭。按重量份计，所述改性生物炭优选为18份。所述改性生物炭在缓释肥中作为载体，利用其较强的吸附性对其他有机质和无机盐等营养成分进行吸附，防治肥料散失，减少肥料浪费，在施用到土壤中，缓慢释放有机物质和无机盐，起到持续供肥的目的。
本发明提供的玉米专用炭基缓释肥包括氰氨化钙、过磷酸钙、钾盐、草木灰氰、硫酸钙。按重量份计，所述氨化钙优选为7份、过磷酸钙优选为38份，钾盐优选为25份，草木灰优选为8份，硫酸钙优选为3份。上述组分可以为植物提供无机盐。
本发明提供的玉米专用炭基缓释肥包括膨润土。按重量份计，所述膨润土优选为8份。所述膨润土作为粘结剂在后续造粒过程中使肥料颗粒稳定性强。
本发明提供的玉米专用炭基缓释肥包括菌渣腐熟物。按重量份计，所述菌渣腐熟物优选为5份。在本发明中，所述菌渣腐熟物的制备方法，优选包括以下步骤：
A.向菌渣原料接种EM菌堆肥发酵剂后，调节含水量至60％～70％，得到预湿料；
B.将所述预湿料建堆发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到发酵产物；
C.将所述发酵产物静置15d，得到菌渣腐熟肥。
在本发明中，所述菌渣优选包括以下重量份的组分：平菇菌渣15～30份、木耳菌渣10～15份、鸡腿菌渣10～20份、双孢菇菌渣10～20份、玉米秸秆10～15和花生壳粉15～20份，更优选为平菇菌渣20份、木耳菌渣12份、鸡腿菌渣15份、双孢菇菌渣15份、玉米秸秆13和花生壳粉18份。所述EM菌堆肥发酵剂的接种量优选为5～10％，更优选为8％。在本发明中，所述EM菌堆肥发酵剂购自潍坊益昊生物科技有限公司。所述菌渣腐熟物中含有植物需要的营养物质，其中残留的菌丝体在生长发育过程中能分泌一些酶，起到活化土壤的作用。另外，有机肥含有大量的腐殖质，对重金属具有一定的络合能力，能够防止作物的重金属污染，进一步阻止重金属向表土层的迁移能力。
在本发明中，所述玉米专用炭基缓释肥的制备方法，包括以下步骤：将上述组分混合，将混合料进行造粒。所述造粒过程采用高温水蒸汽作为反应介质，所使用的蒸汽量为原料总质量的25％～30％，通过高温水蒸气控制造粒温度优选为100～140℃，更优选为120～130℃。
本发明提供了所述玉米专用炭基缓释肥在农作物种植中的应用。
在本发明中，所述玉米专用炭基缓释肥优选作为基肥施入土壤中，所述玉米专用炭基缓释肥的施用量优选为55～65kg/亩。所述施用方法优选在土壤表层0～20cm深度翻耕，使所述缓释肥颗粒与土壤拌匀。玉米种植后，保持土壤水分标准为田间持水量测定值的70％～80％，全生育期不再追加氮肥和磷肥。
下面结合实施例对本发明提供的Ca/Fe/GO/生物质炭、玉米专用炭基缓释肥及其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
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％；氯化铁的质量占生物质原料渣粉质量的1.5％；氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量的1.5％，得到混合物料；将混合物料依次在100℃下炭化1h和600℃下炭化6h，得改性生物炭初品；将改性生物炭初品进行水洗至中性，得到Ca/Fe/GO改性改性生物质炭。
对比例1
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉依次在100℃下炭化1h和600℃下炭化6h，得生物炭初品；将生物炭初品进行水洗至中性，得到生物质炭。
实施例1制备得到的Ca/Fe/GO/生物质炭的孔隙率50.9％，比表面积为9.56m2/g，平均孔径为18.9nm。而对比例1直接用玉米芯制备的未改性生物质炭的孔隙率为46.1％，比表面积为4.68m2/g，平均孔径为7.33nm。表明Ca/Fe/GO/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构，更有利于对土壤中所需营养元素的固持。
实施例2
一种玉米专用改性生物质炭基肥，包括如下重量份的原料：实施例1制备的Ca/Fe/GO/生物质炭(以对比例1制备的生物质炭为对照组)15kg，氰氨化钙8kg，过磷酸钙35kg，硫酸钾30kg，草木灰6kg，膨润土5kg，硫酸钙5kg和菌渣腐熟物6kg。
其制备方法为：
(1)将各组分称重，混合均匀。
(2)将混合好的原料进行造粒，所述造粒过程采用高温水蒸汽作为反应介质，所使用的蒸汽量为原料总质量的25％，通过高温水蒸气维持造粒温度为100℃。
(3)将成型的生物质炭基肥颗粒在400℃下进行快速干燥，使含水率低于5％，再过20目筛，取肥粒径大于1mm，小于4.75mm的生物质炭基肥(专用肥)。
田间试验效果：
设无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理，复混肥料为氰氨化钙、过磷酸钙、硫酸钾、草木灰和硫酸钙组合，复混肥料N：P2O5：K2O与专用肥相同，用量为55kg/亩。对照肥的制备方法与专用肥相同，区别仅在于生物炭使用对比例1制备的生物炭。每个小区面积为25m2，每处理3次重复。
于2018年6月-10月在山东省青岛市典型土壤砂浆黑土上进行田间试验。
将炭基缓释肥按照55kg/亩进行基施，并在土壤表层0～20cm深度翻耕，使所述缓释肥颗粒与土壤拌匀。玉米种植后，保持土壤水分标准为田间持水量测定值的70％～80％，全生育期不再追加氮肥和磷肥。玉米成熟时进行收获，测定生物量以及籽粒产量，并进行考种。采集各处理土壤，测定有机质、碱解氮、速效磷及有效钾含量。
表1不同施肥处理对玉米产量构成及土壤理化性质的影响
由表1可以看出，无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理间的玉米产量及农学形状有显著差异。供试各肥料处理中，玉米产量构成专用肥处理效果最好，单位面积株数、株穗数、穗粒数、千粒重均相对较高，说明实施例1中制备的缓释肥施用相较于单纯的复混肥和对比肥，可显著改善玉米产量构成，提高玉米产量。相对于无肥、复混肥和对照肥处理，专用肥处理下的玉米产量分别增加了12.0％、6.16％和3.71％。
不同施肥处理下玉米收获时期土壤理化性质差异显著，其中专用肥处理下有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量最高。相对于无肥处理，有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了10.2％，24.2％，31.5％和24.4％；相对于复混肥处理，分别提高了5.85％，9.56％，22.1％和13.4％；相对于对照肥处理，分别提高了2.36％，5.84％，14.4％和6.06％。说明本发明的缓释肥能够增高土壤有机质含量，改良土壤物理性状，加速土壤物质和能量循环，提高氮、磷、钾肥料利用率，提高土壤生产力。
实施例3
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的1.5％；氯化铁的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％；氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量的2％，得到混合物料；将混合物料依次在120℃下炭化2h和500℃下炭化4h，得改性生物炭初品；将改性生物炭初品进行水洗至中性，得到Ca/Fe/GO改性改性生物质炭。
对比例2
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉与氯化钙混合，氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的1.5％，得到混合物料；将混合物料依次在120℃下炭化2h和500℃下炭化4h，得改性生物炭初品；将改性生物炭初品进行水洗至中性，得到Ca改性生物质炭。
实施例2制备得到的Ca/Fe/GO/生物质炭的孔隙率51.6％，比表面积为10.2m2/g，平均孔径为22.7nm。而对比例2中制备Ca改性生物质炭的孔隙率为47.6％，比表面积为4.79m2/g，平均孔径为8.55nm。表明Ca/Fe/GO/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构，更有利于对土壤中所需营养元素的固持。
实施例4
一种玉米专用改性生物质炭基肥，包括如下重量份的原料：实施例3制备的Ca/Fe/GO改性改性生物质炭(以对比例2制备的改性生物炭作为对照组)20kg，氰氨化钙5kg，过磷酸钙40kg，氯化钾20kg，草木灰8kg，膨润土10kg，硫酸钙1kg和渣腐熟物5kg。
其制备方法为：
(1)将各组分称重，混合均匀。
(2)将混合好的原料进行造粒，所述造粒过程采用高温水蒸汽作为反应介质，所使用的蒸汽量为原料总质量的30％，通过高温水蒸气控制造粒温度为140℃。
(3)将成型的生物质炭基肥颗粒在300℃下进行快速干燥，使含水率低于12％，再过20目筛，取肥粒径大于1mm，小于4.75mm的生物质炭基肥(专用肥)。
田间试验效果：
设无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理，复混肥料为氰氨化钙、过磷酸钙、氯化钾、草木灰和硫酸钙组合，复混肥料N：P2O5：K2O与专用肥相同，用量为65kg/亩，对照肥与专用肥的制备方法一致，区别在于以对比例2制备的改性生物炭替换Ca/Fe/GO改性改性生物质炭。每个小区面积为25m2，每处理3次重复。
于2018年6月-10月在山东省青岛市典型土壤砂浆黑土上进行田间试验。
将炭基缓释肥按照65kg/亩进行基施，并在土壤表层0～20cm深度翻耕，使所述缓释肥颗粒与土壤拌匀。玉米种植后，保持土壤水分标准为田间持水量测定值的70％～80％，全生育期不再追加氮肥和磷肥。玉米成熟时进行收获，测定生物量以及籽粒产量，并进行考种。采集各处理土壤，测定有机质、碱解氮、速效磷及有效钾含量。
表2不同施肥处理对玉米产量构成及土壤理化性质的影响
由表2可以看出，无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理间的玉米产量及农学形状有显著差异。供试各肥料处理中，玉米产量构成专用肥处理效果最好，单位面积株数、株穗数、穗粒数、千粒重均相对较高，说明实施例2制备的缓释施用相较于单纯的复混肥和对比肥，可显著改善玉米产量构成，提高玉米产量。相对于无肥、复混肥和对照肥处理，专用肥处理下的玉米产量分别增加了10.4％、7.43％和4.59％。
不同施肥处理下玉米收获时期土壤理化性质差异显著，其中专用肥处理下有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量最高。相对于无肥处理，有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了12.3％，27.0％，38.4％和27.9％；相对于复混肥处理，分别提高了7.35％，8.50％，29.8％和13.7％；相对于对照肥处理，分别提高了4.78％，5.05％，18.0％和6.64％。说明本发明的专用肥能够增高土壤有机质含量，改良土壤物理性状，加速土壤物质和能量循环，提高氮、磷、钾肥料利用率，提高土壤生产力。
实施例5
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的1.0％；氯化铁的质量占生物质原料渣粉质量的1％；氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量的1％，得到混合物料；将混合物料依次在110℃下炭化1.5h和550℃下炭化5h，得改性生物炭初品；将改性生物炭初品进行水洗至中性，得到Ca/Fe/GO改性改性生物质炭。
对比例3
将玉米秸秆经过水洗除去表面杂质，70℃烘干，粉碎，过100目筛，得到的玉米秸秆渣粉与氯化钙和氧化石墨烯混合，氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的1.0％，氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量1％，得到混合物料；将混合物料依次在110℃下炭化1.5h和550℃下炭化5h，得改性生物炭初品；将改性生物炭初品进行水洗至中性，得到Ca/GO改性生物质炭。
实施例3制备得到的Ca/Fe/GO/生物质炭的孔隙率52.2％，比表面积为10.7m2/g，平均孔径为24.3nm。而对比例3制备的Ca/GO改性生物质炭的孔隙率为48.3％，比表面积为4.92m2/g，平均孔径为9.57nm。表明Ca/Fe/GO/生物质炭有更大的表面积以及更丰富的孔隙结构，更有利于对土壤中所需营养元素的固持。
实施例6
一种玉米专用改性生物质炭基肥，包括如下重量份的原料：实施例5Ca/Fe/GO改性改性生物质炭17kg，氰氨化钙6kg，过磷酸钙36kg，草木灰7kg，氯化钾24kg，膨润土6kg，硫酸钙4kg和菌渣腐熟物4kg。
其制备方法为：
(1)将各组分称重，混合均匀。
(2)将混合好的原料进行造粒，所述造粒过程采用高温水蒸汽作为反应介质，所使用的蒸汽量为原料总质量的28％，通过高温水蒸气控制造粒温度为120℃。
(3)将成型的生物质炭基肥颗粒在350℃下进行快速干燥，使含水率低于5％，再过20目筛，取肥粒径大于1mm，小于4.75mm的生物质炭基肥(专用肥)。
田间试验效果：
设无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理，复混肥料为氰氨化钙、过磷酸钙、氯化钾、草木灰和硫酸钙组合，复混肥料N：P2O5：K2O与专用肥相同，用量为60kg/亩，对照肥与专用肥的制备方法一致，区别在于以对比例2制备的Ca/GO改性生物炭替换Ca/Fe/GO改性改性生物质炭。每个小区面积为25m2，每处理3次重复。
于2018年6月-10月在山东省青岛市典型土壤砂浆黑土上进行田间试验。
将炭基缓释肥按照60kg/亩进行基施，并在土壤表层0～20cm深度翻耕，使所述缓释肥颗粒与土壤拌匀。玉米种植后，保持土壤水分标准为田间持水量测定值的70％～80％，全生育期不再追加氮肥和磷肥。玉米成熟时进行收获，测定生物量以及籽粒产量，并进行考种。采集各处理土壤，测定有机质、碱解氮、速效磷及有效钾含量。
表3不同施肥处理对玉米产量构成及土壤理化性质的影响
由表3可以看出，无肥、复混肥、对照肥和专用肥4个处理间的玉米产量及农学形状有显著差异。供试各肥料处理中，玉米产量构成专用肥处理效果最好，单位面积株数、株穗数、穗粒数、千粒重均相对较高，说明实施例3制备的缓释肥施用相较于单纯的复混肥和对比肥，可显著改善玉米产量构成，提高玉米产量。相对于无肥、复混肥和对照肥处理，专用肥处理下的玉米产量分别增加了10.6％、7.66％和4.11％。
不同施肥处理下玉米收获时期土壤理化性质差异显著，其中专用肥处理下有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量最高。相对于无肥处理，有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别提高了15.9％，25.7％，31.3％和18.3％；相对于复混肥处理，分别提高了7.35％，9.97％，22.0％和10.1％；相对于对照肥处理，分别提高了3.43％，5.06％，8.21％和5.14％。说明本发明的专用肥能够增高土壤有机质含量，改良土壤物理性状，加速土壤物质和能量循环，提高氮、磷、钾肥料利用率，提高土壤生产力。
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。

Claims (10)

1.一种Ca/Fe/GO/生物质炭，其特征在于，包括以下步骤制备得到：
1)将生物质原料渣粉与氯化钙、氯化铁和氧化石墨烯混合，得到混合物料；
2)将所述混合物料依次在100～120℃下炭化1～2h和500～600℃下炭化4～6h，得改性生物炭初品；
3)将所述改性生物炭初品进行水洗至中性，得到改性生物质炭。
2.根据权利要求1所述改性生物质炭，其特征在于，步骤1)中所述氯化钙的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％；
所述氯化铁的质量占生物质原料渣粉质量的0.5％～1.5％；
所述氧化石墨烯的质量占生物质原料渣粉质量的1％～2％。
3.根据权利要求1所述改性生物质炭，其特征在于，步骤2)中所述混合物料依次在110℃下炭化1.5h和550℃下炭化5h。
4.一种玉米专用炭基缓释肥，其特征在于，包括如下重量份的组分：权利要求1～3任意一项所述改性生物质炭15～20份、氰氨化钙5～8份、过磷酸钙35～40份、钾盐20～30份、草木灰6～9份、膨润土5～10份、硫酸钙1～5份和菌渣腐熟物3～7份。
5.根据权利要求4所述的玉米专用炭基缓释肥，其特征在于，所述菌渣腐熟物的制备方法，包括以下步骤：
A.向菌渣原料接种EM菌堆肥发酵剂后，调节含水量至60％～70％，得到预湿料；
B.将所述预湿料建堆发酵10～18d，每2～4d翻堆1次，得到发酵产物；
C.将所述发酵产物静置15d，得到菌渣腐熟肥。
6.根据权利要求5所述玉米专用炭基缓释肥，其特征在于，所述菌渣包括以下重量份的组分：
平菇菌渣15～30份、木耳菌渣10～15份、鸡腿菌渣10～20份、双孢菇菌渣10～20份、玉米秸秆10～15和花生壳粉15～20份。
7.根据权利要求5所述的玉米专用炭基缓释肥，其特征在于，所述EM菌堆肥发酵剂的接种量为5～10％。
8.根据权利要求4所述的玉米专用炭基缓释肥，其特征在于，所述改性生物质炭18份、氰氨化钙7份、过磷酸钙38份、钾盐25份、草木灰8份、膨润土8份、硫酸钙3份和菌渣腐熟物5份。
9.权利要求4～8任意一项所述玉米专用炭基缓释肥在农作物种植中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述玉米专用炭基缓释肥作为基肥施入土壤中，所述玉米专用炭基缓释肥的施用量为55～65kg/亩。
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