本发明涉及一种肥料，具体是涉及一种抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法。
背景技术
水稻是我国主要种植作物之一，为保障口粮安全作出了重要贡献。长期以来，产量是作物生产的主要目标，导致肥料长期、过量不适当施用，促使土壤酸化、板结、有机质下降等土壤生态和环境污染问题日益突出。
在我国水稻种植用肥数量和结构上，水稻用肥不仅数量大，而且施肥结构不合理、养分不均衡。在使用效果方面，肥料的养分利用率普遍偏低、肥效下降，肥料养分流失造成的酸化、富营养化等问题日趋严重。而在现实生产中，农业生产者普遍反映“地越种越馋”，换言之，高产的代价是以损耗资源、高投入实现的，与现代农业“低碳、生态、可持续”的内涵发展要求背道而驰。因此，由高耗能转向遵循土壤盈亏收支和作物营养需求的内在规律，以“低资源消耗、低碳、可持续”为出发点，全面、精准、均衡施肥，提高肥料利用率，在达成产量目标的同时实现培肥地力、减肥减药，从而促进农业可持续发展，就显得尤为重要。
在水稻产量目标实现中，水稻开花至抽穗、灌浆期，是水稻营养生长和生殖生长最关键的时期。在该生育阶段，水稻根系活力强，氮、碳代谢旺盛，养分需求量大，养分吸收量一般占全生育期50-70%左右。生产上，主要通过根外追肥或叶面肥等形式进行补充。水稻这一阶段的生长状况，如根系、颖花数量、有效穗数、灌浆充实度等，往往直接影响水稻最终产量。因此，这一生育时期的土壤养分供应量、养分配比，以及植株养分吸收利用状况等至关重要。结合土壤养分状况，科学合理、适时、适地、适量的追施穗肥，并结合水分管理、病害防治等栽培管理措施对实现高产目标具有重要作用。但是，在传统的农业生产方式中，生产者往往采用“一轰头”方式，过多施用底肥，易造成前期有效肥力不足，水稻分蘖少、有效穗不足，后期肥力则过大，水稻贪青晚熟、易感病，从而导致减产。也有人陆续提出“攻头保尾控中间”、“前轻、后重、后补足”等施肥方式，但在实际生产中往往由于水稻分蘖末期后的肥料供应量不足，水稻易出现褪绿、早衰，颖花量下降、抽穗灌浆不足等现象而导致减产。从施用效果看，这些技术在一些地区具有一定增产效果，但在技术操作、管理难度等方面还有诸多不足，地域局限性大、普适性不强，不利于大面积轻简化推广应用。
目前，生产者在实际生产过程中多以施用化学肥料为主，但产品功能单一，且过量使用极易造成环境污染。另外，肥料养分释放与水稻植株的需肥规律也不匹配，导致肥料利用率低、养分流失严重、水稻抗性差，提高农业生产成本的同时加重了环境污染，影响水稻产量和品质提高，不利于农业可持续发展。本发明的一种抗衰促花壮穗复合肥，以农林废弃物和畜禽粪便为主要原料，生态、环保、安全，养分均衡、全面，供肥与植株养分吸收同步，具有改土培肥、减肥增效，延迟叶片衰老，促花并减少退化、保穗壮穗、增产提质等作用，目前还未见相关报道。
生物有机炭是生物质等有机物原料在完全或者部分缺氧条件下，经过高温热裂解产生的一类富碳有机产物。生物有机炭对土壤物理和化学性质具有明显的改良作用。主要原因在于，其一具有丰富的多微孔结构，质轻而多孔。施入土壤后可提高土壤孔隙度，降低土壤容重，提高通气透水性。同时，可为根系生长提供良好的延展空间。其二，比表面积大、吸附力强，富含氮、磷、钾等多种养分元素。因而，在施入土壤后可为土壤提供外源养分，同时可吸持土壤养分离子，避免养分流失、造成环境污染，提高作物养分吸收利用率。其三，多微孔特性及富养，多表面电荷及官能团，有利于增加土壤保肥性能，同时促进根系生长。尤其，利于土壤微生物的生存繁衍，促进和提高土壤生物活性。而土壤益生菌，对改良土壤结构，促进有机质分解，激活土壤生物活性，提高土壤肥力，促根、壮苗等也具有重要促进作用。二者结合，将形成优势互补和优势放大。益生菌的种类、含量对不同作物品种、土壤类型和作物生长阶段作用不同，目前尚无将生物炭与土壤益生菌有效结合，且针对抽穗开花、灌浆期的水稻生产需求，实现抗衰促花壮穗的肥料制备方法。
技术实现要素：
针对上述问题及传统肥料不足，本发明目的是提供一种抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法，生物有机炭材料的制备工艺和特定微生物菌固化方法可持肥缓释并激发土壤养分，有效提高土壤肥力，延长、调控土壤供肥期与作物养分需求相匹配，并通过与其他中、微量养分元素耦合，提供均衡、全面养分，从而起到提高水稻抗性、延缓衰老，促进开花、减少退化，保穗、壮穗，促进增产提质的效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法，其技术要点是：
所述的一种抗衰促花壮穗复合肥，原料组分按重量比例包括如下：生物有机炭材料10-20，畜禽粪便炭化物20-30，微生物菌剂0.01-0.1，腐植酸5-10，硫酸镁0.2-0.8，硫酸锌0.4-1.2，铁锰粉剂0.2-0.5，钼酸铵0.25-0.5，过磷酸钙1-5，硅酸钠2-8，尿素10-15，氯化钾5-10，粘结剂10-15。
所述的生物有机炭材料，其制备原材料为秸秆类生物质、玉米芯、花生壳、稻壳、菌棒、果树枝、椰壳、核桃壳的一种或两种及以上。
所述粘结剂为：膨润土或粘土或二者混合，二者混合时重量比例为1:5-5:1；
所述微生物菌剂为解磷菌、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌，二者比例为2:1-1:2；
所述解淀粉芽孢杆菌，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmccno.11230，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期为：2015年8月11日，分类命名为解淀粉芽孢杆菌bacillusamyloliquefaciens；
所述甲基营养型芽孢杆菌，保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为cgmccno.11231，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏日期为：2015年8月11日，分类命名为甲基营养型芽孢杆菌bacillusmethylotrophicus；
作为优选方案，所述抗衰促花壮穗复合肥，原料组分按重量比例包括如下：生物有机炭材料18，畜禽粪便28，腐植酸8，硫酸镁为0.5，硫酸锌0.8，铁锰粉剂0.4，钼酸铵0.35，过磷酸钙4，硅酸钠5，尿素12，氯化钾8，微生物菌剂0.1，粘结剂14。
作为优选方案，生物有机炭材料、畜禽粪便炭化物的比例为1:1-1:2.5。
作为优选方案，所述抗衰促花壮穗复合肥中，钼酸铵、硫酸镁、硫酸锌、铁锰粉剂，其总和占原料组分的重量比为1.8-2.5。
所述抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法，步骤如下：
（1）生物有机炭材料的制备：将秸秆类生物质、玉米芯、花生壳、稻壳、菌棒、果树枝、椰壳、核桃壳的一种或几种进行自然晾晒或烘干，使含水量降至18%以下，将上述原料进行加工粉碎，长度在3.5cm以下，或可选择先破碎后风干或烘干，畜禽粪便，通过晾晒或烘干，降低含水量至16%以下，进行粉碎后过80-100目筛；
采用低变温炭化技术方法，按质量份数称取上述原料，具体方法如下：
a.温度设定150-300℃，停留时间为2.5-3小时，升温速率为20-30℃/min；
b.升温300-450℃，停留时间为1.5-2小时，升温速率为30-50℃/min，然后进行慢速降温处理，在1.5-2小时内降至室温；
在上述过程中，通过冷凝分离、收集生物质热裂解形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性，降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性炭材料；
（2）畜禽粪便炭化物制备：采用缺氧干馏炭化技术，按质量份数称取经过晾晒或烘干后的畜禽粪便放入炭化炉，具体方法为：
温度设定为150-300℃，停留时间为2-2.5小时，升温速率为30-50℃/min；
炭化完成后进行降温处理，在1-1.5小时内降至室温；
通过冷凝分离、收集生物质炭化过程中形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性。降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性畜禽粪便炭材料；
（3）微生物负载：将步骤（1）获得的生物有机炭材料和步骤（2）畜禽粪便炭材料混合均匀，将混合炭材料与微生物菌剂充分混匀，水分控制在20-30%，自然发酵3-5天，发酵完成后，进行固液相分离，将剩余固化物于室温条件下保存；
所述微生物菌剂包括：解磷菌（溶磷菌）、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌二者比例为2:1-1:2；
所述微生物菌剂制备过程如下：解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌采用培养基和培养条件为：培养基配方为氨基酸粉2.5%、蛋白胨2%、木糖醇8%，ph7.0，转速150-200r/min，发酵时间48小时；将培养液中菌数均配制为2.5×109cfu/ml，并按照比例配制得到芽孢杆菌混合物；将解磷菌、固氮菌的菌数均调整为2.5×109cfu/ml，按比例与上述芽孢杆菌混合物混合得到微生物菌剂。
（4）复合肥料制备：按质量份数称取微生物负载后的固化物，腐植酸、硫酸镁、硫酸锌、铁锰粉剂、钼酸铵、过磷酸钙、硅酸钠、尿素、氯化钾、粘结剂，用搅拌机和有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行造粒，制得粒径为3-5mm的圆柱体或球形复合肥，然后进行计量、包装。
所述抗衰促花壮穗复合肥的使用方法，以追肥形式施入，在抽穗期前7-9天施用，施用量20-30公斤/亩。
作为优选方案，所述抗衰促花壮穗复合肥的使用方法，用量为25公斤/亩。
与现有肥料相比，本发明的有益效果是：
（1）以多微孔、高碳、富养生物有机炭材料为载体，通过负载、耦合微生物及多元养分元素，主动释放、分解与固持、缓释相结合，多向激发土壤生物活性，培肥地力，提高有效养分供应量。通过分解、释放、缓释作用相结合，多途径保障养分的有效、适时、足量供应。
（2）速效与缓效结合，合理调控、延长、匹配供肥期，与作物生长的生理需求和生育期同步。通过促进、激发土壤微生物活动，主动有效分解秸秆等土壤中残留的生物有机体，加速腐解、矿化等作用过程，保障肥力可持续供应。改性生物有机炭材料及腐殖酸，可释放可溶性养分离子，直接增加土壤可供利用养分总量。通过吸持、聚合、缓释养分，调控、延长土壤供肥期，使土壤可利用养分量高、可持续、后劲足，有效减少养分流失，在保障作物养分吸收利用的同时，提高作物养分利用效率，促进作物生长发育。
（3）抗早衰、促开花、保穗壮穗效果明显。区别于人工合成及其他化学制剂，改性生物有机炭材料可通过物理、化学、生物调控途径，促进根系生长，调节根冠比，增加地上部养分供给，延缓根系和叶片衰老，从而有利于保持旺盛的光合作用，增加光合产物积累，提高作物营养生长-生殖生长的转化效率，使源-库关系更为协调，促进作物开花、抽穗和灌浆结实。
（4）营养全面、均衡，增强生理抗性，促进增产提质。本发明的肥料中，生物有机炭材料自身即含有丰富的大量及中微量元素，其次通过科学、合理添加钙、镁、硫、锌、铁、钠等中微量营养元素，为水稻抽穗、灌浆期提供全面、均衡的养分。通过有机与无机养分耦合，实现优势互补，供肥缓急相济，满足水稻营养生长和生殖生长的短期、长期需求，提高水稻抗性，加速蛋白质合成，使籽粒灌浆充实，保穗壮穗，有利于提高产量和品质。
（5）原料易得、生产简单，减少病虫害。生产原料为农林业废弃物和畜禽粪便，原料易得，生产过程简单，来源广、可持续、成本低。添加了植物基木醋液的固化、改性生物有机炭材料，可减少病虫害发生。在培肥土壤同时，实现减肥减药和固碳减排，改善农田土壤生态环境，增产提质，综合效益好。
具体实施方式
以下结合实施例和试验数据，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1
1.抗衰促花壮穗复合肥制作方法
所述的抗衰促花壮穗复合肥，原料组分按重量比例包括如下：生物有机炭材料10-20，畜禽粪便炭化物20-30，微生物菌剂0.01-0.1，腐植酸5-10，硫酸镁0.2-0.8，硫酸锌0.4-1.2，铁锰粉剂0.2-0.5，钼酸铵0.25-0.5，过磷酸钙1-5，硅酸钠2-8，尿素10-15，氯化钾5-10，粘结剂10-15。
所述的生物有机炭材料，其制备原材料为秸秆类生物质、玉米芯、花生壳、稻壳、菌棒、果树枝、椰壳、核桃壳的一种或两种及以上。
所述粘结剂为：膨润土或粘土或二者混合，二者混合时重量比例为1:5-5:1；
所述微生物菌剂为解磷菌、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌，二者比例为2:1-1:2；
所述抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法，步骤如下：
（1）生物有机炭材料的制备：将秸秆类生物质、玉米芯、花生壳、稻壳、菌棒、果树枝、椰壳、核桃壳的一种或几种进行自然晾晒或烘干，使含水量降至18%以下，将上述原料进行加工粉碎，长度在3.5cm以下，或可选择先破碎后风干或烘干，畜禽粪便，通过晾晒或烘干，降低含水量至16%以下，进行粉碎后过80-100目筛；
采用低变温炭化技术方法，按质量份数称取上述原料，具体方法如下：
a.温度设定150-300℃，停留时间为2.5-3小时，升温速率为20-30℃/min；
b.升温300-450℃，停留时间为1.5-2小时，升温速率为30-50℃/min，然后进行慢速降温处理，在1.5-2小时内降至室温；
在上述过程中，通过冷凝分离、收集生物质热裂解形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性，降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性炭材料。
（2）畜禽粪便炭化物制备：采用缺氧干馏炭化技术，按质量份数称取经过晾晒或烘干后的畜禽粪便放入炭化炉，具体方法为：
温度设定为150-300℃，停留时间为2-2.5小时，升温速率为30-50℃/min；
炭化完成后进行降温处理，在1-1.5小时内降至室温；
通过冷凝分离、收集生物质炭化过程中形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性。降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性畜禽粪便炭材料。
（3）微生物负载：将步骤（1）获得的生物有机炭材料和步骤（2）畜禽粪便炭材料混合均匀，将混合炭材料与微生物菌剂充分混匀，水分控制在20-30%，自然发酵3-5天，发酵完成后，进行固液相分离，将剩余固化物于室温条件下保存；
所述微生物菌剂包括：解磷菌（溶磷菌）、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌二者比例为2:1-1:2；
解磷菌（溶磷菌）购于市场来自广州市微元生物科技有限公司；
固氮菌购于市场来自扬州市海诚生物技术有限公司。
所述微生物菌剂制备过程如下：解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌采用培养基和培养条件为：培养基配方为氨基酸粉2.5%、蛋白胨2%、木糖醇8%，ph7.0，转速150-200r/min，发酵时间48小时；将培养液中菌数均配制为2.5×109cfu/ml，并按照比例配制得到芽孢杆菌混合物；将解磷菌、固氮菌的菌数均调整为2.5×109cfu/ml，按比例与上述芽孢杆菌混合物混合得到微生物菌剂。
（4）复合肥料制备：按质量份数称取微生物负载后的固化物，腐植酸、硫酸镁、硫酸锌、铁锰粉剂、钼酸铵、过磷酸钙、硅酸钠、尿素、氯化钾、粘结剂，用搅拌机和有机肥造粒机进行压力造粒，也可选用其他型号的搅拌机和造粒机进行造粒，制得粒径为3-5mm的圆柱体或球形复合肥，然后进行计量、包装。
2.水稻生产应用试验
试验地点：鞍山市岫岩县巴家堡子，水稻品种为北粳2，购于种子销售市场；以常规施肥作为对照，设为ck。以一种抗衰促花壮穗复合肥（30kg/亩），作为比较处理，设为cf。复合肥施用时间为水稻抽穗扬花期前7-9天，以追肥形式施用，均匀播洒。至追肥后10天测定水稻株高、植株地上部干物质积累量、颖花数，成熟期计算成穗率并测定产量等指标。
试验结果表明，抗衰促花壮穗复合肥处理的水稻株高、干物质积累量均高于对照，分别比对照提高了10.78%、8.36%，说明复合肥处理促进了水稻地上部植株的生长发育。同时，颖花数、成穗率也明显高于对照，表明复合肥处理起到了促花壮穗作用，为产量提高奠定了基础。而最终产量测定表明，复合肥处理比对照增产7.37%，起到了促长增产作用。
表1复合肥对水稻生长发育及产量性状的影响
实施例2
一种抗衰促花壮穗复合肥，原料组分按重量比例包括如下：生物有机炭材料18，畜禽粪便28，腐植酸8，硫酸镁为0.5，硫酸锌0.8，铁锰粉剂0.4，钼酸铵0.35，过磷酸钙4，硅酸钠5，尿素12，氯化钾8，微生物菌剂0.1，粘结剂14。
所述的生物有机炭材料，其制备原材料为玉米芯、花生壳、稻壳，三者重量比为1:1:1。
所述粘结剂为：膨润土和粘土，二者混合时重量比例为5:3；
所述微生物菌剂为解磷菌、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌，二者比例为1:1；
所述抗衰促花壮穗复合肥及其制备方法，步骤如下：
（1）生物有机炭材料的制备：将秸秆类生物质、玉米芯、花生壳、稻壳、菌棒、果树枝、椰壳、核桃壳的一种或几种进行自然晾晒或烘干，使含水量降至18%以下，将上述原料进行加工粉碎，长度在3.5cm以下，或可选择先破碎后风干或烘干，畜禽粪便，通过晾晒或烘干，降低含水量至16%以下，进行粉碎后过80-100目筛；
采用低变温炭化技术方法，按质量份数称取上述原料，具体方法如下：
a.温度设定150-300℃，停留时间为3小时，升温速率为20-30℃/min；
b.升温300-450℃，停留时间为2小时，升温速率为30-50℃/min，然后进行慢速降温处理，在2小时内降至室温；
在上述过程中，通过冷凝分离、收集生物质热裂解形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性，降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性炭材料。
（2）畜禽粪便炭化物制备：采用缺氧干馏炭化技术，按质量份数称取经过晾晒或烘干后的畜禽粪便放入炭化炉，具体方法为：
温度设定为150-300℃，停留时间为2.5小时，升温速率为30-50℃/min；
炭化完成后进行降温处理，在1.5小时内降至室温；
通过冷凝分离、收集生物质炭化过程中形成的植物基木醋液，并在炭化过程中回喷至物料中进行固化、改性。降温冷却后，将改性炭材料粉碎、过筛，制得粒径100目的改性畜禽粪便炭材料。
（3）微生物负载：将步骤（1）获得的生物有机炭材料和步骤（2）畜禽粪便炭材料混合均匀，将混合炭材料与微生物菌剂充分混匀，水分控制在20-30%，自然发酵3-5天，发酵完成后，进行固液相分离，将剩余固化物于室温条件下保存；
所述微生物菌剂包括：解磷菌（溶磷菌）、固氮菌、芽孢杆菌混合菌，三者比例为1:2:3，所述芽孢杆菌混合菌包括解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌二者比例为1:1；
解磷菌（溶磷菌）购于市场来自广州市微元生物科技有限公司；
固氮菌购于市场来自扬州市海诚生物技术有限公司。
所述微生物菌剂制备过程如下：解淀粉芽孢杆菌、甲基营养型芽孢杆菌采用培养基和培养条件为：培养基配方为氨基酸粉2.5%、蛋白胨2%、木糖醇8%，ph7.0，转速150-200r/min，发酵时间48小时；将培养液中菌数均配制为2.5×109cfu/ml，并按照比例（解淀粉芽孢杆菌和甲基营养型芽孢杆菌比例为1:1）配制得到芽孢杆菌混合物；将解磷菌、解钾菌的菌数均调整为2.5×109cfu/ml，按比例（1:2:3）与上述芽孢杆菌混合物混合得到微生物菌剂。
（4）复合肥料制备：按质量份数称取微生物负载后的固化物，腐植酸、硫酸镁、硫酸锌、铁锰粉剂、钼酸铵、过磷酸钙、硅酸钠、尿素、氯化钾、粘结剂，用搅拌机和有机肥造粒机进行压力造粒，制得粒径为3-5mm的圆柱体或球形复合肥，然后进行计量、包装。
2.水稻应用试验
试验地点：铁岭市银州区牛岗子，水稻品种为北粳2，购于种子销售市场。
以当地常规施肥作为对照，设为ck；抗衰促花壮穗复合肥处理作为比较处理，设为cf，复合肥施用量为每亩25kg，于抽穗期前9天施用，以追肥形式施入土壤，其它栽培管理措施按常规水稻大田生产规程管理。在抽穗期，取样测定地上部茎、叶、穗干重，颖花数，spad值。于成熟期测定穗部性状及结实率、产量等相关指标。
从试验结果可以看出，施用复合肥后的水稻叶、茎、穗干重均高于对照，分别比对照提高了7.01%、11.72%、12.60%，表明复合肥促进了水稻地上部生长发育，尤其对穗形成和干物质积累有明显促进效应。颖花数，复合肥处理比对照提高了15.31%，表明复合肥有利于促进颖花形成，为后期产量奠定基础。spad值和光合速率，复合肥处理分别比对照提高了8.91%、2.29%，表明复合肥处理的叶片保持了相对较高的叶绿素含量和较强的光合作用能力，对水稻起到了一定抗衰老作用，有利于形成更多光合产物，促进源－库积累，为后期产量提升奠定物质基础（表2）。
而从成熟期水稻穗部性状来看，无论是穗长、穗粒数，还是结实率、有效穗数，复合肥处理均高于对照，表明复合肥处理起到了较好的“壮穗”作用。最终产量数据表明，复合肥处理比对照提高了6.98%，增产作用比较明显（表3）。
综上，在水稻生产上应用该复合肥起到了较好的抗衰促花壮穗、促长增产作用。
表2复合肥对水稻生长发育和光合作用的影响
表3复合肥对水稻穗部性状及产量的影响