本發明主要涉及化肥技術領域，具體是一種生物炭肥的制備方法及在鈍化土壤重金屬中的應用。
背景技術：
隨著工業、農業的快速發展，當前土壤重金屬污染現象以及肥料過度使用已趨于普遍，土壤中重金屬等可以通過“土壤→植物→人體”間接被人體吸收,損害身體健康，另外肥料過度使用，導致土壤板結、酸化，土壤酸化后有利于重金屬以離子的形式存在與土壤中，進一步加重了植物對重金屬的吸收，因此修復土壤重金屬污染越來越受到重視。最佳的土壤修復方法是既能夠保持土壤的生態功能，能夠合理施肥保持甚至提高土壤的肥力，又能夠有效阻控重金屬等污染物進入食物鏈，將重金屬修復材料融合于農業生產的施肥中，實現重金屬污染耕地邊生產邊修復的目的，一般的肥料為速效肥或緩釋肥，速效肥可以快速的與土壤結合鈍化土壤中的重金屬，但是其在土壤中溶解快，釋放快，有效期短，無法為土壤提供持久的肥力需要在在農作物生長期間進行追肥，易導致肥料的過度使用；緩釋肥可以有效減少肥料養分特別是氮素在土壤中的損失，減少施肥作業次數，節省勞力和費用，有效避免發生由于過量施肥而引起的對種子或幼苗的傷害，但是由于其釋放緩慢對土壤中重金屬的鈍化作用被大大減弱。
技術實現要素：
為解決現有技術中的不足，本發明提供一種生物炭肥的制備方法及在鈍化土壤重金屬中的應用，種植農作物前將肥料施加在土壤表面并進行翻耕式肥料表層的肥料作用于土壤，表層肥料為重金屬吸附劑含有腐殖酸，內層是包型生物炭基緩釋肥，能夠合理施肥保持甚至提高土壤的肥力，又能夠有效阻控重金屬等污染物進入食物鏈，將重金屬修復材料融合于農業生產的施肥中，實現重金屬污染耕地邊生產邊修復的目的。
本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：
一種生物炭肥的制備方法，其特征在于：包括以下步驟
步驟1：按重量份數比準備生物炭50～80份、硝酸12～35份、氨水3～10份，首先將生物炭投入到盛有硝酸的反應器或在盛放生物炭的設備內將硝酸噴淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反應產物上投加或噴淋氨水，獲得反應產物A；
步驟2：按重量份數比將反應產物A 40～60份、磷肥20～35份、固氮菌0.5～1份、植醋液15～30份、廢糖蜜6～15份、肥料添加劑1～2份投放至攪拌器中，200rpm，10min，充分攪拌混勻；
步驟3：將攪拌混勻的原料均勻地送入肥料造粒機，按照圓盤造粒法進行初步造粒，形成顆粒A；
步驟4：按重量份數比將腐殖酸粉末35～45份，膨潤土30～35份，氧化鈣10～20份，硅藻土10～15份，混勻后加入水，攪拌至粘稠狀，并升溫至85～100攝氏度，恒溫靜置得物料B；
步驟5：將緩釋包膜材料放入與空氣泵相連的儲液灌中，顆粒A裝入帶有加熱功能的圓盤造粒機，在60～90℃條件下預熱，緩釋包膜材料通過空氣泵每隔3分鐘噴涂顆粒A的表面進行包膜，噴涂時間20分鐘，包膜重量為總重量的5％～8％，得顆粒B；
步驟6：將物料B放入噴涂箱中，使用噴涂箱對顆粒B進行肥料包衣，包衣重量為總重量的35％～45％，得顆粒C；
步驟7：制成的顆粒C進一步烘干，烘干結束后，顆粒的含水量小于15％。
所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復硝酚鈉0.02～0.04份、氨基酸粉0.5～2份、海藻粉0.1～0.8份、檸檬酸鉀1～2份、硫化鈷0.1～0.5份、生長素0.1～0.3份。
種植農作物前在重金屬污染土壤的表面施加生物炭肥，每畝1400～3100kg，將污染的土壤表層以下20～30cm厚的土壤與所述生物炭肥通過翻耕混合均勻，反應7～10天后對土壤表層以下20～30cm厚的土壤進行再次翻耕，再次翻耕后反應5～18天。
對比與現有技術，本發明有益效果在于：
1、本發明肥料表層為重金屬吸附劑，腐植酸施人土壤中可與水溶態、吸附態的生物有效性重金屬離子發生吸附、離子交換、氧化還原、絡合螯合等各種化學反應，氧化鈣、膨潤土等改良劑與腐植酸配合施用，因氧化鈣可促進腐植酸對重金屬的絡合鰲合作用，使重金屬離子更容易被絡合和鰲合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，減少植物吸收量，提高了防治重金屬污染的效果。然后種植農作物，肥料內層是包型生物炭基緩釋肥，有效期長，與作物生長生育期養分吸收相協調和營養成分不易淋失，另外，生物炭基肥中的生物炭一般為多孔物質，具有極為豐富的空隙結構和巨大的比表面積，吸附性能優異，生物炭能夠吸附土壤中的重金屬元素，在植物生長期間持續鈍化土壤中的重金屬，減少減少植物重金屬吸收量。
2、本發明使用肥料添加劑對肥料進行適度改性，進一步改良、活化土壤，改善土壤環境，增加肥效。
3、本發明種植農作前10～25天施肥，使外層重金屬吸附劑對土壤中的重金屬離子更容易被絡合和鰲合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，然后在種植農作物，后期利用生物炭基肥植物生長期間持續鈍化土壤中的重金屬，減少減少植物重金屬吸收量。
附圖說明
附圖1是本發明肥料顆粒的結構示意圖。
附圖中所示標號：1、生物炭基氮肥；2、包膜；3、重金屬吸附劑。
具體實施方式
結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步說明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所限定的范圍。
一種生物炭肥的制備方法，其特征在于：包括以下步驟
步驟1：按重量份數比準備生物炭50～80份、硝酸12～35份、氨水3～10份，首先將生物炭投入到盛有硝酸的反應器或在盛放生物炭的設備內將硝酸噴淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反應產物上投加或噴淋氨水，獲得反應產物A，在廣泛的生物炭與硝酸銨復合工藝研究基礎上，發現了硝酸銨合成原料在生物炭上通過化學反應工藝制造的生物炭基氮肥具有較為優異的控釋性能，使硝酸銨的養分有效期增加，與農作物生長生育期養分吸收相協調，降低其養分淋失及反硝化損失。
步驟2：按重量份數比將反應產物A 40～60份、磷肥20～35份、固氮菌0.5～1份、植醋液15～30份、廢糖蜜6～15份、肥料添加劑1～2份投放至攪拌器中，200rpm，10min，充分攪拌混勻；
步驟3：將攪拌混勻的原料均勻地送入肥料造粒機，按照圓盤造粒法進行初步造粒，形成顆粒A，優選的，造粒時可加入造粒粘結劑，如普魯蘭多糖粘結劑，其為一種微生物產生的多糖聚合物，聚合度為100～5000。
步驟4：按重量份數比將腐殖酸粉末35～45份，膨潤土30～35份，氧化鈣10～20份，硅藻土10～15份，混勻后加入水，攪拌至粘稠狀，并升溫至85～100攝氏度，恒溫靜置得物料B；
步驟5：將緩釋包膜材料放入與空氣泵相連的儲液灌中，顆粒A裝入帶有加熱功能的圓盤造粒機，在60～90℃條件下預熱，緩釋包膜材料通過空氣泵每隔3分鐘噴涂顆粒A的表面進行包膜，噴涂時間20分鐘，包膜重量為總重量的5％～8％，得顆粒B，通過包膜，減少肥料養分特別是氮素在土壤中的損失；(2)減少施肥作業次數，節省勞力和費用；(3)避免發生由于過量施肥而引起的土壤板結、酸化。
步驟6：將物料B放入噴涂箱中，使用噴涂箱對顆粒B進行肥料包衣，包衣重量為總重量的35％～45％，得顆粒C；
步驟7：制成的顆粒C進一步烘干，烘干結束后，顆粒的含水量小于15％，肥料表層的包衣為重金屬吸附劑，種植農作物前進行施肥，氧化鈣、膨潤土等改良劑與腐植酸配合施用，腐植酸施人土壤中可與水溶態、吸附態的生物有效性重金屬離子發生吸附、離子交換、氧化還原、絡合螯合等各種化學反應，因氧化鈣等可促進腐植酸對重金屬的絡合鰲合作用，使重金屬離子更容易被絡合和鰲合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，減少植物吸收量，提高了防治重金屬污染的效果，而同時，肥料的內層在包膜的保護下進行緩釋，肥效有效期長，與作物生長生育期養分吸收相協調和營養成分不易淋失，另外，生物炭基肥中的生物炭一般為多孔物質，具有極為豐富的空隙結構和巨大的比表面積，吸附性能優異，生物炭能夠吸附土壤中的重金屬元素，在植物生長期間持續鈍化土壤中的重金屬，減少減少植物重金屬吸收量。
優選的，所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復硝酚鈉0.02～0.04份、氨基酸粉0.5～2份、海藻粉0.1～0.8份、檸檬酸鉀1～2份、硫化鈷0.1～0.5份、生長素0.1～0.3份，進一步改良、活化土壤，改善土壤環境，增加肥效。
種植農作物前在重金屬污染土壤的表面施加生物炭肥，每畝1400～3100kg，將污染的土壤表層以下20～30cm厚的土壤與所述生物炭肥通過翻耕混合均勻，反應7～10天后對土壤表層以下20～30cm厚的土壤進行再次翻耕，再次翻耕后反應5～18天。種植農作前10～25天施肥，使外層重金屬吸附劑對土壤中的重金屬離子更容易被絡合和鰲合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性，然后在種植農作物，后期利用生物炭基肥植物生長期間持續鈍化土壤中的重金屬，減少減少植物重金屬吸收量。
實施例：
實施例1：
步驟1：按重量份數比準備生物炭50份、硝酸12份、氨水3份，首先將生物炭投入到盛有硝酸的反應器或在盛放生物炭的設備內將硝酸噴淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反應產物上投加或噴淋氨水，獲得反應產物A。
步驟2：按重量份數比將反應產物A 40份、磷肥20份、固氮菌0.5份、植醋液15份、廢糖蜜6份、肥料添加劑1份，所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復硝酚鈉0.02份、氨基酸粉0.5份、海藻粉0.1份、檸檬酸鉀1份、硫化鈷0.1份、生長素0.1份，投放至攪拌器中，200rpm，10min，充分攪拌混勻。
步驟3：將攪拌混勻的原料均勻地送入肥料造粒機，按照圓盤造粒法進行初步造粒，形成顆粒A，造粒時加入造粒粘結劑，如普魯蘭多糖粘結劑，其為一種微生物產生的多糖聚合物聚合度為100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步驟4：按重量份數比將腐殖酸粉末35份，膨潤土30份，氧化鈣10份，硅藻土10份，混勻后加入水，攪拌至粘稠狀，并升溫至85攝氏度，恒溫靜置得物料B。
步驟5：將緩釋包膜材料放入與空氣泵相連的儲液灌中，顆粒A裝入帶有加熱功能的圓盤造粒機，在80～90℃條件下預熱，緩釋包膜材料通過空氣泵每隔3分鐘噴涂顆粒A的表面進行包膜，噴涂時間20分鐘，噴涂壓力控制在6～7MPa，包膜重量為總重量的5％～8％，噴涂完成后，冷卻至室溫，得顆粒B，通過包膜，形成緩釋的效果，能夠(1)減少肥料養分特別是氮素在土壤中的損失；(2)減少施肥作業次數，節省勞力和費用；(3)避免發生由于過量施肥而引起的土壤板結、酸化。
步驟6：將物料B放入噴涂箱中，使用噴涂箱對顆粒B進行肥料包衣，包衣重量為總重量的35％～45％，得顆粒C。
步驟7：制成的顆粒C進一步烘干，烘干結束后，顆粒的含水量小于15％。實施例2：
按重量份數比準備生物炭65份、硝酸20份、氨水7份，首先將生物炭投入到盛有硝酸的反應器或在盛放生物炭的設備內將硝酸噴淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反應產物上投加或噴淋氨水，獲得反應產物A。
步驟2：按重量份數比將反應產物A 50份、磷肥28份、固氮菌0.8份、植醋液25份、廢糖蜜8份、肥料添加劑1.5份，所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復硝酚鈉0.03份、氨基酸粉1份、海藻粉0.6份、檸檬酸鉀1.5份、硫化鈷0.4份、生長素0.2份，投放至攪拌器中，200rpm，10min，充分攪拌混勻。
步驟3：將攪拌混勻的原料均勻地送入肥料造粒機，按照圓盤造粒法進行初步造粒，形成顆粒A，造粒時加入造粒粘結劑，如普魯蘭多糖粘結劑，其為一種微生物產生的多糖聚合物，聚合度為100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步驟4：按重量份數比將腐殖酸粉末28份，膨潤土32份，氧化鈣15份，硅藻土13份，混勻后加入水，攪拌至粘稠狀，并升溫至90攝氏度，恒溫靜置得物料B。
步驟5：制備緩釋包膜材料：(1)大豆油改性：取大豆油，在10℃溫度條件下，與過氧化乙酸反應，反應時間50～60min，得環氧化大豆油，然后將環氧化大豆油在催化劑氟硼酸的作用下與甲醇反應，反應溫度10℃，反應時間50～60min，得大豆油低聚物；所述大豆油與過氧化乙酸的質量比為5:1；所述環氧化大豆油、氟硼酸、甲醇三者的質量比為10:1:2；(2)淀粉改性：取淀粉，加入聚乙二醇、15％丙三醇溶液和濃硫酸，在150℃溫度條件下，減壓條件下，攪拌反應50～60min；然后，調整pH值至7.0，得液態淀粉；所述淀粉、聚乙二醇、15％丙三醇溶液和濃硫酸，四者的質量比為10:3:2:1；(3)將大豆油低聚物與液態淀粉按質量比1：1的比例混合，得混合物，再與聚酯樹脂混合，反應成膜，反應溫度80～90℃，反應時間20min，即為緩釋包膜材料。
將緩釋包膜材料放入與空氣泵相連的儲液灌中，顆粒A裝入帶有加熱功能的圓盤造粒機，在80～90℃條件下預熱，緩釋包膜材料通過空氣泵每隔3分鐘噴涂顆粒A的表面進行包膜，噴涂時間20分鐘，噴涂壓力控制在6～7MPa，包膜重量為總重量的5％～8％，噴涂完成后，冷卻至室溫，得顆粒B，通過包膜，其緩釋期為30～130天，包膜材料埋入土壤后，在26～32℃、相對濕度大于85％的環境下，包膜材料首先會被微生物侵蝕和水解，產生斷裂，生成有機酸、糖等物質，并在包膜材料表面形成許多微孔；隨著時間的推移，材料表面的微孔、裂痕會越來越大，然后微生物酶會沿微孔和裂隙進一步侵蝕包膜材料內部以及分子鏈中易被攻擊的基團，使包膜材料出現崩裂，形成分子量相對較低的“碎片”，分解、崩裂作用在材料表面和內部同步進行且相互促進，加速包膜材料的降解，在包膜材料分解、崩裂的過程中，其包裹的顆粒A即可釋放至土壤中，由于包膜材料的降解需要一定的時間，因此形成緩釋的效果。能夠(1)減少肥料養分特別是氮素在土壤中的損失；(2)減少施肥作業次數，節省勞力和費用；(3)避免發生由于過量施肥而引起的土壤板結、酸化。
包膜材料出現崩裂后微生物酶會吸收、消化崩裂后相對低分子量的物質，形成新的微生物體或轉化成微生物活動能量，并生成水、二氧化碳等，生成的水、二氧化碳等進入大自然循環，包膜材料可在兩年之內完全降解，無殘留，對環境無污染。
步驟6：將物料B放入噴涂箱中，使用噴涂箱對顆粒B進行肥料包衣，包衣重量為總重量的35％～45％，得顆粒C。
步驟7：制成的顆粒C進一步烘干，烘干結束后，顆粒的含水量小于15％。實施例3：
步驟1：按重量份數比準備生物炭80份、硝酸35份、氨水10份，首先將生物炭投入到盛有硝酸的反應器或在盛放生物炭的設備內將硝酸噴淋到生物炭上，然后在生物炭和硝酸的反應產物上投加或噴淋氨水，獲得反應產物A。
步驟2：按重量份數比將反應產物A 60份、磷肥35份、固氮菌1份、植醋液30份、廢糖蜜15份、肥料添加劑2份，所述的肥料添加劑由下列重量份的組分原料混合而成：復硝酚鈉0.04份、氨基酸粉2份、海藻粉0.8份、檸檬酸鉀2份、硫化鈷0.5份、生長素0.3份，投放至攪拌器中，200rpm，10min，充分攪拌混勻。
步驟3：將攪拌混勻的原料均勻地送入肥料造粒機，按照圓盤造粒法進行初步造粒，形成顆粒A，造粒時加入造粒粘結劑，如普魯蘭多糖粘結劑，其為一種微生物產生的多糖聚合物，聚合度為100～5000，分子量4.8×104～2.2×106。
步驟4：按重量份數比將腐殖酸粉末45份，膨潤土35份，氧化鈣20份，硅藻土15份，混勻后加入水，攪拌至粘稠狀，并升溫至100攝氏度，恒溫靜置得物料B。
步驟5：制備緩釋包膜材料：
(1)選取蓖麻油、腰果油、腰果酚、桐油酚，四中的任意一種作為C物料。
玉米、馬鈴薯、小麥、稻米、木薯的任意一種或任意混合，作為D物料。
賴氨酸乙酯二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、多聚二苯基甲烷二異氰酸酯的任意一種作為F物料。
(2)將C物料、D物料在80～100℃混合，C物料的體積與D物料的質量的比為0.5～2ml/g，得到植物油脂塑化淀粉，將C物料和F物料在15～60℃攪拌混合，得到植物油脂聚氨酯預聚體；其中植物油脂塑化淀粉占植物油脂聚氨酯預聚體質量百分比為80～200％。
(3)將所述的植物油脂塑化淀粉與所述的植物油脂聚氨酯預聚體在水或乙醇中混合，得到改性淀粉溶液即為緩釋包膜材料；
將緩釋包膜材料放入與空氣泵相連的儲液灌中，顆粒A裝入帶有加熱功能的圓盤造粒機，在80～90℃條件下預熱，緩釋包膜材料通過空氣泵每隔3分鐘噴涂顆粒A的表面進行包膜，噴涂時間20分鐘，噴涂壓力控制在6～7MPa，包膜重量為總重量的5％～8％，噴涂完成后，冷卻至室溫，得顆粒B，通過包膜，利用天然植物油脂中羥基與淀粉分子內羥基形成一定的氫鍵作用，以提高淀粉的可塑性，制備出疏水性能和力學性能良好的改性淀粉。能夠(1)減少肥料養分特別是氮素在土壤中的損失；(2)減少施肥作業次數，節省勞力和費用；(3)避免發生由于過量施肥而引起的土壤板結、酸化。
步驟6：將物料B放入噴涂箱中，使用噴涂箱對顆粒B進行肥料包衣，包衣重量為總重量的35％～45％，得顆粒C。
步驟7：制成的顆粒C進一步烘干，烘干結束后，顆粒的含水量小于15％。
實施例4：
生物炭在鈍化土壤重金屬中的應用，種植農作物前在重金屬污染土壤的表面施加生物炭肥，每畝1400～3100kg，將污染的土壤表層以下20～30cm厚的土壤與所述生物炭肥通過翻耕混合均勻，反應7～10天后對土壤表層以下20～30cm厚的土壤進行再次翻耕，再次翻耕后反應5～18天，便可種植。使用此種物炭肥可以顯著降低土壤中有效重金屬的含量，同時能使土壤有機質含量大幅度提高，從而達到鈍化土壤重金屬以及改良土壤理化性質的目的。