本發明屬于肥料技術領域，具體涉及一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥及其制備方法。
背景技術：
我國肥料應用過程中存在肥料品質低、用量過大、施用方法不當等問題，造成我國肥料利用率較低。數據顯示，我國肥料的回報率不及美國的三分之一，不到全世界的二分之一，大量肥料養分流失不僅造成資源的浪費，也帶來一系列的環境問題。從當前的肥料技術發展來看，通過技術創新提升肥料品質、提高肥料的技術性以解決養分利用率低的問題，是解決當前農業施肥面臨的部分矛盾的有效途徑。 2015年中央一號文件再次鎖定三農問題，糧食安全依舊是重中之重。糧食安全與良種推廣和優質肥料密不可分。
研發新型肥料是肥料產業結構調整升級的方向，新型肥料指在傳統肥料上采用新材料、新工藝、新設備、新配方形成的不同功能和效用的肥料，能夠直接或間接的為作物提供必需的營養成分；調節土壤酸堿度、改良土壤結構、改良土壤理化性質和生物學性質；調節或改善作物的生長機制；改善肥料品質和性質或能提高肥料的利用率，未來將進一步向著高效、增值、多功能、生態環保的方向發展。
聚谷氨酸技術在肥料領域應用廣泛，在保水型肥料中，可以利用其保水性能提高抗旱能力；在灌溉肥料中，能夠提高磷的溶性，促進下移；在中微量元素肥料中，能夠絡合中微量元素，促進吸收；同時也是雙功能肥料添加劑，既具備長效功能，又具備速效功能。聚谷氨酸具備以下三個特點：（1）能提高親水保水能力，有效提高溶解、存儲、輸送與吸收；（2）能增強作物抗病抗逆性，促進作物根系的發育；（3）能平衡土壤酸堿值，聚谷氨酸對酸、堿具有緩沖能力，避免長期使用造成土壤酸化。
炭基肥是一種以生物質炭為基質，根據不同區域土地特點、不同作物生長特點以及科學施肥原理，添加有機質或/和無機質配制而成的生態環保型肥料。農業的高產、增產離不開化肥，但作物對化肥的吸收利用是有限的，另外化肥養分損失嚴重，導致肥料利用率較低。生物質炭基肥的生物質炭顆粒與化肥摻混造粒后，化肥與生物質炭緊緊結合在一起，可以減少化肥的流失，緩釋肥效，從而提高化肥利用率，進而可以減少化肥的用量。田間試驗表明，農田土壤施用生物質炭達到每公頃20噸時，大約可以減少10%的化肥施用量。
技術實現要素：
為實現上述目的，本發明提供一種增產、高效、無污染，且可改善環境條件的新型高效生物炭基保水型作物專用肥及其制備方法。
本發明是通過如下技術方案實現的：
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，其特殊之處在于：包括以下重量份數的原料：
尿素 100-300份
磷酸一銨 350-500份
氯化鉀 100-300份
鈣鎂磷肥 0-15份
生物炭 40-100份
EDTA螯合微量元素 0-30份
聚谷氨酸 0-15份
添加劑 0-100份
所述EDTA螯合微量元素呈粉末狀，為EDTA螯合鋅、EDTA螯合鐵、EDTA螯合硼、EDTA螯合錳、EDTA螯合銅的混合物；
所述聚谷氨酸由微生物發酵制得。
本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述原料中除尿素外，其它原料粒徑均不大于1mm。
進一步的，本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述尿素為小顆粒尿素，粒徑為0.85-2.80mm。
本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述尿素為白色顆粒狀，氮含量為46.2%；
所述磷酸一銨為普通粉狀，磷含量為44%，氮含量為11%；
所述鈣鎂磷肥中磷含量為18%，鈣含量為45%，鎂含量為12%，硅含量為20%；
所述生物炭中氮含量為1-6%；
上述含量均為質量含量；其中氮含量以氮元素計，磷含量以五氧化二磷計，鉀含量以氧化鉀計，鎂含量以氧化鎂計，硅含量以氧化硅計。
本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，所述添加劑為滑石粉、磷膏、鈣粉中的一種，優選為鈣粉。
本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
（1）將原料尿素、磷酸一銨、氯化鉀、鈣鎂磷肥、生物炭、EDTA螯合微量元素、聚谷氨酸、添加劑分別計量后進行混合，混合攪拌均勻；
（2）混合均勻的原料送入造粒機，在造粒機內通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35-45℃；
（3）將顆粒進行第一次烘干和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干和第二次冷卻；
（4）篩分、包膜，計量包裝得產品。
進一步的，本發明的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，步驟（3）中第一次烘干的出口料溫控制在60-75℃；第二次烘干的出口料溫控制在50-60℃。
本發明的優選方案為，一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 110-250份
磷酸一銨 400-500份
氯化鉀 150-250份
鈣鎂磷肥 8-10份
生物炭 60-80份
EDTA螯合微量元素 20-30份
聚谷氨酸 8-10份
添加劑 50-70份
進一步的，本發明的最優方案為，一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 60份
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、培肥地力，改良土壤，提高肥料利用率
本發可以提高土壤有機質含量，改善土壤養分狀況，減少鋁離子和鹽分濃度過高的毒害。其中炭基肥料中的的生物炭可以長期存留在土壤中，促進土壤團粒結構的形成，提高土壤的保水性和保肥性，增加土壤微生物群落進而提高土壤酶活性，從而提高土壤肥力，利于作物吸收養分，可提高化肥利用率5-10％以上，減少化肥用量，從而降低農業成本。
2、添加中微量元素，提高作物的抗逆性，增產效果顯著
本發明的肥料含有一定的速效氮、磷、鉀及部分中微量營養元素，可補充作物生長所需微量元素，增強根、莖、葉的抗病能力，增加光合作用，提高酶的活性，進而增加作物產量和提高作物品質。除此之外，生物炭顆粒具有極強的吸附性能，可以吸附大量養分，延長速效養分的釋放時間，具備一定的緩釋效果，進而提高肥料利用率，增加肥效。
本發明的肥料能夠最大限度的激活作物內部生理生化代謝機能，促使各類元素積極地參與各類營養代謝活動，因此能夠刺激作物生長，提高作物抗逆性，與同等養分復混肥相比可增產11.2％以上。
3、添加聚谷氨酸，具備長效保水緩釋功能，增強抗逆能力
聚谷氨酸能有效的促進根系的發育，使之長出更長的根和更多根毛，增加根的表面積，提高作物吸收養分的能力，增強作物抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力，并有一定的抗低溫能力。除此之外，聚谷氨酸還具備對養分的吸附螯合和吸蓄功能，把植物暫時不用的養分儲存起來，隨作物的生長發育需要而緩慢釋放，從而滿足作物中后期的養分需求，避免了早衰和脫肥，減少了追肥次數和追肥量，對糧食作物基本可以施足底肥，滿足整個生長期的營養需要。
4、新型環保，提高肥料利用率，降低化肥對環境的污染。
農作物秸稈被炭化為生物炭可以有效利用作物秸稈資源，減少了農作物秸稈不恰當利用帶來的環境污染，綠色環保。把生物炭作為有機原料與無機肥料生產混合制備的炭基肥料，可以極大提高化肥速效養分在土壤中的停留時間，減少因化肥養分流失造成的環境污染。
具體實施方式
實施例1
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 60份
本實施例的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、60份生物炭、10份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、60份添加劑等經計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產品。
本實施例得到的產品規格為15-20-10，含有生物炭和聚谷氨酸。
實施例2
一種新型高效保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
聚谷氨酸 8份
添加劑 120份
本實施例的一種新型高效保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、30份EDTA螯合微量元素、8份聚谷氨酸、120份添加劑等經計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產品。
本實施例得到的產品規格為15-20-10，含有聚谷氨酸，不含生物炭。
實施例3
一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
生物炭 60份
EDTA螯合微量元素 30份
添加劑 68份
本實施例的一種新型高效生物炭基保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、60份生物炭、30份EDTA螯合微量元素、68份添加劑等經計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產品。
本實施例得到的產品規格為15-20-10，含有生物炭，不含聚谷氨酸。
實施例4
一種新型高效保水型作物專用肥，包括以下重量份數的原料：
尿素 217份
磷酸一銨 454份
氯化鉀 161份
鈣鎂磷肥 10份
EDTA螯合微量元素 30份
添加劑 128份
本實施例的一種新型高效保水型作物專用肥的制備方法，包括以下步驟：
將217份尿素、454份磷酸一銨、161份氯化鉀、10份鈣鎂磷肥、30份EDTA螯合微量元素、128份添加劑等經計量后進行混合，混合攪拌均勻后，進入造粒機，在造粒機內通入蒸汽進行成球造粒，料溫控制在35℃-45℃，然后進入第一次烘干（出口料溫控制在60℃-75℃）和第一次冷卻，冷卻完后進行篩分，篩分后的半成品再進行第二次烘干（出口料溫控制在50℃-60℃）和第二次冷卻，經冷卻后，再進行篩分和包膜處理后，計量包裝即為產品。
本實施例得到的產品規格為15-20-10，不含聚谷氨酸，不含生物炭。
對比例
市售總養分為45%的普通復合肥。
肥效試驗1
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現代農業示范園
土壤類型為紅沙壤土，土壤養分含量：有機質1.30%，堿解氮56ppm，速效磷12.4ppm，速效鉀98ppm。
供試作物為大豆，品種為“高優1號”。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用本發明的作物專用肥為處理2，以同等養分的普通肥為處理1，其中每666.7m2施本發明作物專用肥、普通肥各50kg，以不施肥為對照，其他同大田管理，對比實施效果見表1。
（3）試驗結果
表1 主要農藝性狀與產量比較表
從表1可以看出，施用肥料后均優于空白對照，與施用普通肥相比，施用本發明產品作物專用肥，即處理2中實施例1、實施例2、實施例3、實施例4的株高分別為54.9cm、54.3cm、54.1cm、53.9cm，分枝數分別為2.9個/株、2.8個/株、2.6個/株、2.4個/株，莢數分別為10.5莢/株、10.3莢/株、10.0莢/株、9.9莢/株，百粒重分別為19.9g、19.6g、19.4g、19.1g，其中實施例1的各項經濟性狀指標均達到最優。
試驗表明，本發明產品可有效地促進作物植株的生長發育，增加株莢數，株粒數，提高百粒重，畝產平均增加26.2kg，增產幅度平均為13.8%。
實施例1含生物炭和聚谷氨酸，增產效果最好；實施例2含聚谷氨酸、不含生物炭，增產效果次之；實施例3含生物炭、不含聚谷氨酸，；實施例4不含生物炭、不含聚谷氨酸，增產效果不甚理想。因此，實施例1值得大力推廣。
肥效試驗2
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現代農業示范園
供試作物為玉米。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用實施例1的作物專用肥為處理2，以同等養分的普通肥為處理1，其中處理2施本發明作物專用肥30kg，處理1施用普通肥30kg，且都作為基肥一次施用，后期不再追肥，田間日常管理情況均一致。
（3）試驗結果
施用實施例1產品的處理2比施用對比例產品的處理1的畝均產量提高10.15%，且保水抗倒伏效果較佳。
肥效試驗3
（1）試驗材料
試驗地點：山東省臨沂市史丹利現代農業示范園
供試作物為水稻。
（2）試驗方法
試驗設兩個施肥處理，每個處理面積為666.7m2，以施用實施例1的作物專用肥為處理2，以同等養分的普通肥為處理1，其中處理2施本發明作物專用肥25kg，處理1施用普通肥25kg，且都作為基肥一次施用，后期不再追肥，田間日常管理情況均一致。
（3）試驗結果
施用實施例1產品的處理2的產量為851公斤，施用對比例產品的處理1的產量為800公斤，施用本發明的產品畝均收入提高11.09%。
此外，對比發現：試驗區的土壤較對照區松軟、濕潤，含水率偏高6.73%。