一种生物炭基固碳改土增效调理剂及制备方法和应用

本发明属于生物炭改土剂，具体涉及一种生物炭基固碳改土增效调理剂及制备方法和应用。

背景技术：

1、生物炭由单质炭和石墨等有机碳组成，含有60％以上的碳元素，由于生物炭自身含碳量高而且稳定，所以可有效?；ね寥烙谢?，降低矿化损失，从而实现固碳。现有技术中，生物炭的制备方法包括：将木材、秸秆、麦草等生物质材料经过高温热解，在热解过程中，生物质中的水分和挥发性有机物质会被释放出来，留下的是一种黑色的固体物质，即生物质炭。

2、一方面，由于生物炭具有多孔结构和大表面积，所以其能够增加土壤保水性和通气性，改善土壤结构，生物炭自身含碳量高而且稳定可以固碳。另一方面，生物炭能够提供良好的微生物栖息环境，促进有益微生物的生长繁殖，增加土壤有机质分解速度。

3、虽然生物炭存在上述诸多优点，但是，将生物炭直接用于土壤改良的话，还存在技术缺陷，如生物炭是以碳元素为主，营养成分简单，其修复土壤的效果受到环境、土壤、气候等因素的影响，有时候效果并不明显。

4、现有技术为了提高和稳定生物炭修复土壤的效果，以生物炭为原料，复配以有机肥等营养物质，如[1]殷武平,袁祖华,彭莹,等.生物炭有机肥部分替代化肥对苋菜生长,产量,品质和氮素利用率的影响[j].中国瓜菜,2023,36(6):77-83，[2]董阳阳,施泽明,王新宇,等.矿物肥复配生物炭对镉吸附和土壤镉钝化特征[j].广州化工,2022,50(5):4，[3]樊树雷,李忠元,徐沁怡,等.生物炭,em菌有机肥和化肥混施对桃园土壤肥力,树体生长及果实品质的影响[j].中国土壤与肥料,2022(11):77-82。

5、然而，本领域技术人员公知，当作物品种不同的时候，对肥料营养成分的需求也是不同的，如果实类蔬菜对磷和钾有较高需求，根茎类蔬菜对钙和镁的需求较高。多以需要不断的开发新的调理剂配方，以适应农业作物的需求。

技术实现思路

1、为了促进蔬菜和块根块茎类作物的生长，本发明提供了一种生物炭基固碳改土增效调理剂及制备方法和应用。

2、本发明的第一个目的是提供一种生物炭基固碳改土增效调理剂，由以下重量份配比的原料制备而成：

3、水稻秸秆生物炭100-150份、聚谷氨酸物料10-20份、凝结芽孢杆菌液体20-40份、玉米芯粉10-20份。

4、所述聚谷氨酸物料为聚谷氨酸溶液或者聚谷氨酸发酵液。

5、所述凝结芽孢杆菌物料含凝结芽孢杆菌的液体，或者是凝结芽孢杆菌发酵液，且凝结芽孢杆菌发酵液中凝结芽孢杆菌的浓度≥106cfu/ml。

6、所述玉米芯粉是20目的粉末，玉米芯粉制备方法是：将玉米芯晒干、粉碎、过20目筛，得玉米芯粉。

7、其中，水稻秸秆生物炭提供主要碳源，用于提高土壤中有机物含量，降低矿物质损失，改善土壤结构，增加土壤通气性。

8、聚谷氨酸物料用于提高作物产量，提高土壤中有机质含量，增加土壤保水性。

9、凝结芽孢杆菌用于提高作物vc含量和叶酸含量，提高作物营养价值，降低矿物质损失。

10、本发明的第二个目的是提供一种生物炭基固碳改土增效调理剂的制备方法，包括：

11、将配方量1/3-1/2的水稻秸秆生物炭、配方量的玉米芯粉与配方量的凝结芽孢杆菌液体混合均匀，于30-35℃静置发酵36-60h，期间每12-24h翻堆一次，得到发酵物料；

12、将发酵物料灭菌，得灭菌物料；

13、将灭菌物料与配方量的聚谷氨酸物料、剩余配方量的水稻秸秆生物炭充分混合，得到湿的生物炭基固碳改土增效调理剂。

14、优选的，上述生物炭基固碳改土增效调理剂的制备方法，所述灭菌的条件是121℃灭菌40min。

15、优选的，上述生物炭基固碳改土增效调理剂的制备方法，配方量1/2的水稻秸秆生物炭、配方量的玉米芯粉与配方量的凝结芽孢杆菌液体混合均匀，然后发酵。

16、优选的，上述生物炭基固碳改土增效调理剂的制备方法，将湿的生物炭基固碳改土增效调理剂置于室温干燥，得到干燥的生物炭基固碳改土增效调理剂，方便贮存、运输和施用。

17、本发明的第三个目的是提供一种生物炭基固碳改土增效调理剂的应用，所述生物炭基固碳改土增效调理剂作为基肥，施用于土壤中。

18、基肥的施用量为20-30kg/亩，以干重计。

19、优选的，所述生物炭基固碳改土增效调理剂用于促进蔬菜和块根块茎类作物的生长。

20、所述生物炭基固碳改土增效调理剂用于促进白菜、胡萝卜的生长。优选的，所述白菜、胡萝卜种植于沈阳地区。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、沈阳市水稻的种植面积大，每年产生大量的水稻秸秆废物，本发明对其进行废物再利用，节能环保。北粳1705是粳型常规水稻，沈阳农业大学水稻研究所选育，适宜在沈阳以北中熟稻区种植，沈农625是粳型常规水稻，沈阳农业大学水稻研究所选育，适宜在沈阳以北中熟稻区种植。本发明以北粳1705、沈农625的秸秆制作生物炭，就地取材，方便获得材料。

23、聚谷氨酸是在纳豆中发现的，研究显示，聚谷氨酸具有促进矿物质吸收的作用和保湿作用，聚谷氨酸还具有独特的生物刺激功能，对于作物产量提高具有明显促进作用，其与生物炭复配后，可提高生物炭的营养价值，因此聚谷氨酸具备制作土壤调理剂的价值。在本发明中，聚谷氨酸发酵液中含有聚谷氨酸，是农业级土壤/植物调节级γ-pga，分子量70万，该聚谷氨酸发酵液购买自青岛凯斯生物科技有限公司。

24、凝结芽孢杆菌是一种益生菌，能够降低环境中的硫化氢等有害气体，且菌体代谢过程中产生大量的氨基酸、维生素，氨基酸和维生素也是农作物生长的营养物质，本发明将其与生物炭复配，施用于土壤中，可以改善土壤营养，提高土壤营养价值，为促进作物生长奠定基础。

25、玉米芯粉提供氮源和矿物质，且玉米芯粉的疏松性好，能够改善土壤板结，增加透气性。

26、本发明的主要发明构思是：以水稻秸秆作为生物炭的制作原料，取材方便且廉价易得，水稻秸秆中富含碳元素和矿物质，可以为作物的生长提供营养，以水稻秸秆制作的生物炭具有很好的吸附性能、保湿作用；本发明将水稻秸秆生物炭与聚谷氨酸物料、凝结芽孢杆菌液体复合，组成复合型土壤调理剂，增加作物产量、vc含量和叶酸含量，对叶类蔬菜和块茎根茎类作物的促进作用尤为明显。

27、虽然现有技术中有以氨基酸、微生物、碳源、氮源作为营养物质的，但是如我们在背景技术中所述，当作物品种不同的时候，对肥料营养成分的需求是不同的，且作物的生长不仅与肥料营养成分相关，还与气候等多种因素相关，现有技术无法保证它们的肥料适用于所有的农作物，所以才会有水稻专用肥等各类肥料的出现。且现有技术所述的促进作物生长，通常指提高产量。本发明的调理剂主要针对蔬菜和块茎根茎类作物，在提高这些作物产量的同时，还提高了这些作物中的vc含量和叶酸含量，vc和叶酸是具有保健作物的物质，所以本发明提高了蔬菜和块茎根茎类作物的保健价值和营养价值，也就意味着具有更高的经济价值和食用价值，具有大规模推广的前景。