一种炭基载体复合微生物肥料及其制备方法与流程

本申请涉及生物炭，更具体地说，它涉及一种炭基载体复合微生物肥料及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国经济的发展及耕地面积的逐年减少，施用化肥提高作物产量是保障粮食安全的重要措施。然而,我国化肥施用量大，肥料的利用率较低。化肥的低效使用，不仅造成资源的大量浪费，而且造成了环境污染，危害人类的健康。兼顾肥料施用的经济效益和环境效益，研制高效的新型肥料成为农业生产中重要问题。

2、炭基肥料是生物炭与无机肥料利用不同工艺混合制备的肥料，将其施入土壤，不仅可以将养分吸附固定、提高肥效、提高作物产量，而且可以发挥生物炭在土壤改良与固碳减排方面的作用，是一种高效、环保的新型肥料。申请号为cn202410652658.4的中国发明专利公开了一种生物炭基复合微生物肥料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）生物炭的制备：将甘蔗糖蜜酵母废液喷雾干燥，所得干燥物置于炭化炉中，在480-520℃炭化4-6小时，得到生物炭；（2）复合微生物菌剂的准备：将em菌原液与甘蔗糖蜜及去离子水混合，25℃密闭培养8-12天，获得有效活菌数≥5.0亿/ml的复合微生物菌剂；（3）将步骤（1）制备的生物炭与步骤（2）制备的复合微生物菌剂按照1.5-4：1的质量比加到菌剂培养液中，再置于25℃的恒温摇床振荡培养12-36h，然后通过真空喷雾干燥，制成含水率低于8%的生物炭基复合微生物菌剂；（4）取尿素、过磷酸钙、氯化钾和步骤（3）制备的生物炭基复合微生物菌剂投放于包衣机中，再加入凹凸棒粉作为调节剂，启动包衣机的搅拌功能，使物料充分混匀，然后均匀喷洒聚乙烯醇水溶液，使物料成粒。

3、但现有炭基复合微生物肥料在制备过程中，由于将无机化肥与微生物菌剂直接混合造粒，高浓度与高盐分的化肥产生的高渗透压会对微生物造成直接胁迫甚至致死，导致肥料中有效活菌数低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种炭基载体复合微生物肥料及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供的一种炭基载体复合微生物肥料的制备方法，采用如下的技术方案：

3、一种炭基载体复合微生物肥料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、生物炭的制备：将秸秆与果壳混合粉碎，过20-40目筛，烘干后在保护气氛下以5-10℃/min的升温速率升温热解，随后在保护氛围中冷却至22-27℃，得到生物炭，粉碎过筛；

5、s2、复合微生物菌剂的制备：将枯草芽孢杆菌、偶氮假单胞菌株分别接种于液体培养基中，在30-35℃下振荡培养24-48h，得到两种单菌发酵液，将两种单菌发酵液按体积比1:1-2混合，加入质量浓度为3-5%的红糖水溶液作为营养保护剂，得到复合微生物菌剂；

6、s3、生物炭-微生物复合载体的制备：将s1制备的生物炭与s2制备的复合微生物菌剂混合，加入2wt%-4wt%的红糖水溶液，在25-35℃下振荡吸附24-48h，吸附完成后，真空冷冻干燥24-36h，得到生物炭-微生物复合载体；

7、s4、将生物炭-微生物复合载体、聚乙烯醇和海藻酸钠配制成包衣液；

8、s5、将尿素、磷酸一铵、硫酸钾、凹凸棒粉混合粉碎，过60目筛，加入粘结剂，造粒，得到核层颗粒，将所述包衣液对核层颗粒进行包覆，随后利用交联剂进行交联固化，在35-45℃下真空干燥2-4h，筛分，得到炭基载体复合微生物肥料。

9、通过采用上述技术方案，实现了微生物高活性负载与养分长效缓释的协同，首先热解制得的多孔生物炭为枯草芽孢杆菌与偶氮假单胞菌提供空间位点，经振荡吸附与冷冻干燥实现双菌的高负载与长效保存；其次，将三元复合肥与具吸附性的凹凸棒粉混合造粒作为核层，实现养分的初次截留缓释，最后通过聚乙烯醇与海藻酸钠的复合交联包衣，形成兼具机械强度与控释性能的互穿网络凝胶膜，将载菌生物炭牢固锁覆于颗粒表面，既避免了活菌在造粒及入土后的快速流失与失活，又协同核层矿物实现养分双极缓释，最终使该肥料在根际持续释放活菌以抑病促生，同时平稳供应养分并改良土壤理化性质，达到长效防病与减肥增效的综合农学效果。

10、可选的，所述s1中升温温度为450-550℃，热解时间为2-4h。

11、可选的，所述生物炭粒径＜2mm。

12、可选的，所述交联剂为氯化钙和硼酸中的一种或两种。

13、可选的，所述秸秆与果壳的质量比为1-2:1。

14、可选的，所述核层颗粒由以下重量份的原料制成：尿素25-35份、磷酸一铵20-28份、硫酸钾15-22份、凹凸棒粉5-10份、粘结剂2-5份；所述粘结剂为质量浓度3-8%的聚乙烯醇水溶液或质量浓度5-10%的淀粉糊化液。

15、通过采用上述技术方案，尿素、磷酸一铵和硫酸钾的科学配比提供了作物必需的基础养分，其次引入凹凸棒粉作为核层填料，利用其发达的孔隙结构和离子交换能力，在颗粒内部对可溶性盐分进行物理吸附与截留，与外层凝胶包衣形成内外双层控释体系，同时增强了颗粒的骨架硬度，最后选用3-8%的聚乙烯醇水溶液或5-10%的淀粉糊化液作为粘结剂，这两种高分子与天然材料粘结力强且环境友好，大幅提高了无机粉体物料的成粒率与抗压碎强度。

16、可选的，所述生物炭与复合微生物菌剂固液比为1:5-10。

17、综上所述，本申请具有以下有益效果：

18、1、本申请中利用秸秆果壳热解制备多孔生物炭，利用其发达的孔隙结构及表面官能团为枯草芽孢杆菌与偶氮假单胞菌提供位点，结合振荡吸附与真空冷冻干燥工艺，不仅实现了双菌的高负载，还能有效避免活菌在造粒及入土后的快速流失与失活，使功能菌在根际持续定殖，形成长效的生防与促生微生态屏障。

19、2、本申请中利用核层截留和外层凝胶控释的双极缓释结构，核层中加入的凹凸棒粉利用其离子交换与孔隙结构对三元复合肥料进行初次物理截留，外层采用聚乙烯醇与海藻酸钠，通过交联固化形成互穿网络凝胶膜进行二次控释，该体系显著增强了颗粒的机械强度与抗水溶散性，使养分释放平稳长效，实现减肥增效。

1.一种炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述s1中升温温度为450-550℃，热解时间为2-4h。

3.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述生物炭粒径＜2mm。

4.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述交联剂为氯化钙和硼酸中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述秸秆与果壳的质量比为1-2:1。

6.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述核层颗粒由以下重量份的原料制成：尿素25-35份、磷酸一铵20-28份、硫酸钾15-22份、凹凸棒粉5-10份、粘结剂2-5份；所述粘结剂为质量浓度3-8%的聚乙烯醇水溶液或质量浓度5-10%的淀粉糊化液。

7.根据权利要求1所述的炭基载体复合微生物肥料的制备方法，其特征在于，所述生物炭与复合微生物菌剂固液比为1:5-10。

8.一种炭基载体复合微生物肥料，其特征在于，采用权利要求1-7所述制备方法制得。