本发明涉及一种提高肥料利用率的栽培基质及其制备方法和应用。
背景技术：
：多孔碳材料具有较好的吸附性，通常将有机物经活化剂活化制得，常用的活化剂有氢氧化钾、氢氧化钠、磷酸、硫化钾、氯化锌、水和二氧化碳，其中，氯化锌相对于其它活化剂可以在较低的活化温度制备出高比表面积、微孔含量丰富的多孔碳材料，将其应用于土壤中，具有较好的保水保肥的能力，然而由于多孔碳材料具有较好的吸附性，能够将施入的肥料保住，这就使移动性差的肥料的移动变得更加困难，然而植物根系吸收肥料通常有两种方式，一种是主动吸收，一种是扩散，这两种吸收方式均需要肥料靠近根系，才会被吸收，尤其是扩散，更需要肥料具有一定的移动性，这就出现了虽然肥料被保住了，但保住的肥料由于移动性进一步受限，不能及时与根系接触，不能被作物及时利用，致使肥料的供给与植物根系的吸收不平衡，肥料利用率低的问题。尤其是施用磷、钙、镁和锌这些本身移动性就差的肥料，其受多孔碳材料的固定，表现尤为突出，最终施入的肥料不能被作物及时吸收，利用率低。目前尚未有保水保肥性较好的多孔碳材料，既能够很好地保水又不会对肥料造成过度吸附，影响肥料的利用率，影响肥料的供给与植物根系的吸收不平衡问题。技术实现要素：本发明提供一种提高肥料利用率的栽培基质及其制备方法和应用，解决技术问题是1）施入的肥料与植物根系吸收不平衡；2）多孔碳材料应用于栽培基质，会对肥料过度吸附；3）在具有较好的保水保肥前提下，提高肥料的利用率。为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种提高肥料利用率的栽培基质，含有活化碳，所述活化碳是有机物在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值大于1。所述有机物是草炭土、腐殖酸、植物秸秆和蘑菇渣中的一种或几种。优选地，还包括有益微生物。所述有益微生物是哈茨木霉菌、光合菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌和产电菌中的一种或几种。优选地，所述有益微生物中含有产电菌。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的有机物和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至400～800℃，活化10～40min，得活化碳粗品，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值大于1后，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.0～7.0，干燥至水份低于2%，即得活化碳，所述活化碳可以直接作为提高肥料利用率的栽培基质；将有益微生物加入到活化碳中，混匀，即得提高肥料利用率的栽培基质；或，将有益微生物、活化碳和其它物质混匀后，即得提高肥料利用率的栽培基质；所述其它物质是蛭石、珍珠岩、草炭土、沙、硫酸铵、尿素、硫酸钾、磷酸二氢钾和磷酸一铵中的一种或几种。所述有机物和氯化锌的质量比为1:0.05～0.2；氮气通入速度为150～250ml/min；所述稀酸是含酸量为3～6%的稀硫酸或稀盐酸。所述有益微生物、活化碳和其它物质的质量比为0.01～0.5:5～99.5:0～94.99。一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。发明具有以下有益技术效果：1.本申请通过调整氯化锌和有机物的质量比，最终获得的活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值大于1，将其应用于土壤中，既能很好地保持住土壤水份又不会对肥料造成过度吸附，能够缓解肥料的供给与植物根系的吸收不平衡问题。2.本申请中有机物经氯化锌活化后，使有机物具有较高的活性，容易被植物吸收利用，同时，活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值大于1，保留了大量的可被微生物利用的有机质，为微生物的生存提供了保障，有利于微生物效果的发挥。3.本申请中有机物经氯化锌活化后，产生的有机碳具有较好的导电性，本申请中添加产电菌，可以使产电菌产生的电荷带动ca2+、mg2+、和po43-延活化碳移动，扩大了ca2+、mg2+、和po43-的移动范围，有利于植物根系的吸收，能够缓解活化碳对肥料的过度吸附。4.本申请中通过活化碳对肥料进行吸附，防止肥料流失，通过产电菌的加入可以提高活化碳吸附的肥料的移动性，防止过度吸附，从而提高肥料的利用率。5.本申请中活化温度选择400～700℃，即可以使碳更好的活化，提高有机物的活性，又可以避免碳的损失。具体实施方式下面结合具体实例进一步说明本发明。实施例1一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳，所述活化碳是腐殖酸在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的腐殖酸和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至700℃活化，活化20min，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.8，干燥至水份为1.5%，即得活化碳，即提高肥料利用率的栽培基质；腐殖酸和氯化锌的质量比为1:0.08；氮气通入速度为200ml/min；所述稀酸是含酸量为5%的稀盐酸。一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。实施例2一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳和枯草芽孢杆菌按照质量比99.9:0.1的组合物，所述活化碳是腐殖酸在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的腐殖酸和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至700℃活化，活化20min，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.8，干燥至水份为1.5%，即得活化碳；腐殖酸和氯化锌的质量比为1:0.08；氮气通入速度为200ml/min；所述稀酸是含酸量为5%的稀盐酸。将枯草芽孢杆菌加入到活化碳中，混匀，即得提高肥料利用率的栽培基质；一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。所述枯草芽孢杆菌采购于中国工业微生物菌种保藏管理中心cicc10732。实施例3一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳和产电菌按照质量比99.9:0.1的组合物，所述活化碳是腐殖酸在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的腐殖酸和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至700℃活化，活化20min，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是1.2，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.8，干燥至水份为1.5%，即得活化碳；腐殖酸和氯化锌的质量比为1:0.08；氮气通入速度为200ml/min；所述稀酸是含酸量为5%的稀盐酸。将产电菌加入到活化碳中，混匀，即得提高肥料利用率的栽培基质；一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。所述产电菌是采购于北纳生物，编号为bncc209974。实施例4一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳、产电菌和蛭石按照质量比50:0.3:49.7的组合物，所述活化碳是小麦秸秆在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.4。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的小麦秸秆和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至500℃活化，活化至生化需氧量和化学需氧量的比值是1.4，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.5，干燥至水份为1.8%，即得活化碳；小麦秸秆和氯化锌的质量比为1:0.1；氮气通入速度为180ml/min；所述稀酸是含酸量为4%的稀硫酸。将产电菌、活化碳和蛭石混匀后，即得提高肥料利用率的栽培基质；一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。所述产电菌是采购于北纳生物，编号为bncc199923。实施例5一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳、泥炭和沙按照质量比15:50:35的组合物；所述活化碳是有机物在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.1；所述有机物是草炭土和稻杆按照治理比2:7的组合物。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的有机物和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至700℃活化，活化至生化需氧量和化学需氧量的比值是2.0，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.9，干燥至水份为1.2%，即得提高肥料利用率的栽培基质；有机物和氯化锌的质量比为1:0.15；氮气通入速度为250ml/min；所述稀酸是含酸量为6%的稀盐酸。一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。实施例6一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳、产电菌、白僵菌和蛭石按照质量比70:0.3:0.1:29.6的组合物，所述活化碳是小麦秸秆和玉米秸秆在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是1.4；其中小麦秸秆和玉米秸秆的质量比是5:1。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的小麦秸秆、玉米秸秆和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至650℃活化，活化至生化需氧量和化学需氧量的比值是1.6，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用去离子水洗至ph为6.5，干燥至水份为0.8%，即得活化碳；小麦秸秆和玉米秸秆的总量和氯化锌的质量比为1:0.15；氮气通入速度为190ml/min；所述稀酸是含酸量为4%的稀硫酸。将产电菌、白僵菌、活化碳和蛭石混匀后，即得提高肥料利用率的栽培基质；一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。所述产电菌是采购于北纳生物，编号为bncc199923，白僵菌采购于湖北中向生物工程有限公司。实施例7一种提高肥料利用率的栽培基质，是活化碳和产电菌按照质量比99.9:0.08的组合物，所述活化碳是糠醛渣在氮气保护下经氯化锌活化的产物，所述活化碳中生化需氧量和化学需氧量的比值是2。一种提高肥料利用率的栽培基质的制备方法，将称取好的腐殖酸和氯化锌放入蒸馏水中搅拌，干燥后，放入高温活化炉中，通入氮气，在氮气氛围保护下，升温至700℃活化，活化至生化需氧量和化学需氧量的比值是2.1，得活化碳粗品，先用稀酸清洗，然后用蒸馏水或去离子水洗至ph为6.8，干燥至水份为1.5%，即得活化碳；糠醛渣和氯化锌的质量比为1:0.09；氮气通入速度为200ml/min；所述稀酸是含酸量为5%的稀盐酸。将产电菌加入到活化碳中，混匀，即得提高肥料利用率的栽培基质；一种提高肥料利用率的栽培基质的应用，将上述提高肥料利用率的栽培基质应用于植物栽培中。所述产电菌是采购于北纳生物，编号为bncc199556。下面结合实验数据进一步说明本发明的有益效果：实验一供试材料1材料与方法：1.1试验地点:晟丰（烟台）农业科技有限公司。1.2实验检测：检测碳含量。1.3供试材料：对比1（活化碳的制备方法中除活化温度为350℃外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）、对比2（活化碳的制备方法中除活化温度为900℃外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）和实施例1制备的活化碳。1.4实验方法：采用《ny525-2012-有机肥料》中碳含量检测的方法检测碳含量。本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。2结果与分析碳含量见表1表1碳含量（%）对比144.5对比241.2实施例144.5由上述数据可以看出，采用900℃作为活化温度时，会对碳造成损失。实验二1材料与方法：1.1试验地点：晟丰（烟台）农业科技有限公司。1.2实验检测：含水量和n含量。1.3供试材料：对比3（除生化需氧量和化学需氧量的比值是0.7外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）、对比4（栽培基质中除腐殖酸和氯化锌的质量比为1:1外，其它制备方法与实施例1中活化碳的制备方法一致，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是0.2）、对比5（除活化碳由未经活化的腐殖酸替代外，其它制备方法均与实施例3一致）、实施例1制备的提高肥料利用率的栽培基质、实施例2制备的提高肥料利用率的栽培基质和实施例3制备的提高肥料利用率的栽培基质。1.4实验方法：取10g提高肥料利用率的栽培基质使用含量为5%的硝酸钙溶液淋洗5次，每次淋洗所用的硝酸钙溶液为25ml，再使用蒸馏水淋洗5次，每次淋洗使用的蒸馏水量为25ml，静置24h，使用原子吸收法检测钙含量，使用火焰光度法检测氮含量，采用真空烘箱法检测水份。本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。2结果与分析钙含量、氮含量、水份含量见表2表2氮含量（%）钙含量（%）水份（%）对比30.620.9053.3对比40.740.9758.2对比50.590.8852.4实施例10.670.9355.4实施例20.670.9355.6实施例30.670.9455.5由表2可以看出，对比5（除活化碳由未经活化的腐殖酸替代外，其它制备方法均与实施例3中活化碳的制备方法一致）中的腐殖酸未经活化，其保水保肥能力最弱，对比3（活化碳中除生化需氧量和化学需氧量的比值是0.7外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）活化低，致使其保水和保肥能力稍微弱些，而对比4（活化碳制备过程中除腐殖酸和氯化锌的质量比为1:1外，其它制备方法与实施例中活化碳的制备方法一致，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是0.2）由于加入的氯化锌含量较高，致使过度活化，比表面积最大，因此，保水保肥能力最好。实验三1材料与方法：1.1试验地点：烟台回里。1.2实验检测：秸秆中氮含量和钙含量。1.3供试材料：对比3（活化碳中除生化需氧量和化学需氧量的比值是0.7外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）、对比4（活化碳制备过程中除腐殖酸和氯化锌的质量比为1:1外，其它制备方法与实施例1中活化碳的制备方法一致，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是0.2）、对比5（除活化碳由未经活化的腐殖酸替代外，其它制备方法均与实施例3一致）、实施例1制备的提高肥料利用率的栽培基质、实施例2制备的提高肥料利用率的栽培基质和实施例3制备的提高肥料利用率的栽培基质。1.4实验方法：在地面挖深15cm，直径10cm的坑，将基质填于坑内，每坑填入提高肥料利用率的栽培基质量为1.5kg，将玉米播种于提高肥料利用率的栽培基质中，其中株间距为30cm；行间距为55cm，每种处理实验各100棵，种植后第7天，开始滴灌，滴灌采用用水稀释1000倍的硝酸钙，每次每种处理滴灌30kg，以后每间隔14天滴灌一次，种植45天后，拔起洗净，将不同处理的玉米植株，放入50℃的真空烘箱中烘干，分别检测不同处理玉米植株中的氮含量和钙含量，取平均值。本实验除实验处理不同外，其它操作均一致。2结果与分析玉米植株中钙含量和氮含量见表3表3氮含量（%）钙含量（%）对比30.560.32对比40.540.28对比50.520.26实施例10.590.34实施例20.600.34实施例30.640.37由表3可以看出，本申请实施例1和实施例2相较于对比3（活化碳中除生化需氧量和化学需氧量的比值是0.7外，其它制备方法均与实施例1中活化碳的制备方法一致）、对比4（活化碳制备过程中除腐殖酸和氯化锌的质量比为1:1外，其它制备方法与实施例1中活化碳的制备方法一致，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是0.2），能够显著提高植物对肥料的吸收，使肥料的施用和植物的吸收相匹配，提高肥料的利用率。由对比5（除栽培基质中活化碳由未经活化的腐殖酸替代外，其它制备方法均与实施例3一致）、实施例1和实施例3的数据比较，可以看出，本申请通过活化碳以及产电菌的配合，在具有较好的保水和保肥的效果的前提下，可以进一步提高肥料的利用率。由表2和表3可以看出，对比4（活化碳制备过程中除腐殖酸和氯化锌的质量比为1:1外，其它制备方法与实施例1中活化碳的制备方法一致，经检测生化需氧量和化学需氧量的比值是0.2）具有较好的保水和保肥能力，但是其由于对肥料的过度固化，使施入的肥料和植物的吸收不匹配，降低了肥料利用率。当前第1页12