一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，更具体的说是涉及一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法。
背景技术
世界上大约50％的人口依赖大米为主粮提供能量及营养元素。大米中硒的含量在不同国家和地区存在差异，在主要的大米生产和消费国如埃及、中国和泰国，市场上大米中硒的含量都很低。估计在以大米为主食的国家和地区，摄入300g/d稻米的情况下，世界市场上75％大米的硒含量不足以提供人体70％的推荐硒摄入量，造成了普遍的缺硒现象。硒在食物中含量过低会使人体产生一些病理性变化如克山病、大骨节病等40余种疾病。
天然富硒大米来自于我国天然高硒地区，而目前市场上销售的富硒大米大多数是通过叶面喷施硒酸盐或亚硒酸盐获得的，但其自溶物中有机硒含量不高，生物活性低，人体不易吸收，且毒副作用大。叶面喷施硒肥的优点是硒含量增加迅速，但无机硒残留量大，而且分布不均，如有研究发现，叶面喷施硒肥获得的稻谷只有谷壳富硒，大米中未见硒含量显著增加。由于硒有效性和毒性之间的界限很窄，在进行农业生物强化的过程中，对于不同作物和不同土壤施用合适的硒肥非常重要。
因此，提供一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，利用植物富集产生活性有机硒，与生物质炭复合，减少活性硒在土壤中的固定和流失，提高硒肥的利用效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)种植硒富集植物材料
硒富集植物材料种植速生植物，待出苗生长30～40天后，喷施浓度为100～150mg/kg的亚硒酸钠溶液20～30L/亩，间隔7天喷施一次，连续喷施3次，速生植物生长2～5个月后收获；
(2)收集与浓缩富硒提取液
将步骤(1)收获的速生植物通过超微粉碎机进行粉碎，放入发酵罐中；按照每千克速生植物添加1～2‰的微生物菌剂；添加草酰胺，添加量为调整发酵物料碳氮比为30～35；用通气泵直接通气，通气频率为每次间隔10min，持续通气2min，通气量为0.5(V/V·min)；进行发酵；
发酵一个月后，将完全腐熟的发酵物料，输送进行压榨过滤，得一次滤液和一次渣料；按照1：1的体积比向一次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得二次滤液和二次渣料；再按照1：1的体积比向二次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得三次滤液和三次渣料；将一次滤液、二次滤液和三次滤液混合，得到提取液；将提取液加热浓缩至原来体积的1/3，得到富硒浓缩液；
(3)利用三次渣料制备改性富硒生物质炭
将步骤(2)得到的三次渣料与珍珠岩、水稻秸秆，按照1:0.5:10的体积比混合，放入生物质炭化设备，进行低温炭化反应；温度设置为300～350℃，进行2～5小时的无氧炭化处理；将1mol/L的稀硫酸喷施到改性富硒生物质炭中，使其pH值为6～7，制备得到改性富硒生物质炭；
(4)制备炭基富硒肥料
将步骤(2)得到的富硒浓缩液，喷洒到步骤(3)制备的改性富硒生物质炭中，使改性富硒生物质炭中硒的含量达到100mg/kg；粉碎，制成0.5～1mm改性富硒生物质炭粉颗粒；
将4份改性富硒生物质炭粉颗粒，4份斑鸠发酵有机肥，1.5份N:P:K＝17:17:17的复合肥，0.2份钠基粘土，0.2份改性糊化粉，0.1份木质纤维素，用卧式搅拌机混合均匀，输送入造粒机，进行造粒，得到粒径1～6mm炭基富硒肥料。
进一步，步骤(1)所述速生植物为小白菜、水芹菜或醉鱼草。
进一步，步骤(3)所述珍珠岩的粒径为0.2～1mm，所述水稻秸秆长度为3～8mm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，依据生物富硒原理，利用植物吸收富集微量元素硒，通过微生物发酵与生物质炭复合造粒，形成植物容易吸收的活性物质，使硒得到充分利用。具体如下：
(1)市场中一些产品的有机硒是利用含硒的物料直接生产的，作物吸收利用率低，甚至无法利用。本发明利用植物吸收富集硒，经过粉碎过滤得到过滤液，微生物深度分解形成可溶性有机硒化合物和硒酸盐类物质，形成作物易吸收的有效硒。
(2)如果硒肥直接施入土壤，易被土壤粘土矿物复合体所吸附或配位结合而降低其有效性。本发明以生物炭为载体，吸附可溶性有机硒化合物，形成炭基颗粒复合体，降低土壤对硒的固定作用。
(3)稻田土壤处于淹水状态，土壤还原性强，硒元素被还原为低有效性的形态。本发明生物炭颗粒能够改善稻田土壤透气性，有利于增加高价硒的转化，提高硒的生物有效性。
(4)亩施本发明炭基富硒肥料40kg，可以维持稻田土壤60μg/kg硒含量，满足0.15～0.3mg/kg的高富硒大米标准。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
亚硒酸钠购自郑州诚旺化工食品添加剂有限公司；微生物菌剂(细菌：木霉菌：放线菌：酵母菌＝1:1:2:1)购自合肥市北农生物科技有限公司；斑鸠发酵有机肥购自山东京阳有机肥有限公司；钠基粘土购自天元非金属制品有限公司；改性糊化粉购自广西天晟科技有限公司；木质纤维素购自天元非金属制品有限公司。
实施例1
一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)种植硒富集植物材料
硒富集植物材料种植小白菜，待出苗生长30天后，喷施浓度为150mg/kg的亚硒酸钠溶液20L/亩，间隔7天喷施一次，连续喷施3次，小白菜生长2个月后收获；
(2)收集与浓缩富硒提取液
将步骤(1)收获的小白菜通过超微粉碎机进行粉碎，放入发酵罐中；按照每千克速生植物添加2‰的微生物菌剂；添加草酰胺，添加量为调整发酵物料碳氮比为30；用通气泵直接通气，通气频率为每次间隔10min，持续通气2min，通气量为0.5(V/V·min)；进行发酵；
发酵一个月后，将完全腐熟的发酵物料，输送进行压榨过滤，得一次滤液和一次渣料；按照1：1的体积比向一次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得二次滤液和二次渣料；再按照1：1的体积比向二次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得三次滤液和三次渣料；将一次滤液、二次滤液和三次滤液混合，得到提取液；将提取液加热浓缩至原来体积的1/3，得到富硒浓缩液；
(3)利用三次渣料制备改性富硒生物质炭
将步骤(2)得到的三次渣料与珍珠岩(0.2～1mm)、水稻秸秆(3～8mm)，按照1:0.5:10的体积比混合，放入生物质炭化设备，进行低温炭化反应；温度设置为300℃，进行2小时的无氧炭化处理；将1mol/L的稀硫酸喷施到改性富硒生物质炭中，使其pH值为6～7，制备得到改性富硒生物质炭；
(4)制备炭基富硒肥料
将步骤(2)得到的富硒浓缩液，喷洒到步骤(3)制备的改性富硒生物质炭中，使改性富硒生物质炭中硒的含量达到100mg/kg；粉碎，制成0.5～1mm改性富硒生物质炭粉颗粒；
将4份改性富硒生物质炭粉颗粒，4份斑鸠发酵有机肥，1.5份N:P:K＝17:17:17的复合肥，0.2份钠基粘土，0.2份改性糊化粉，0.1份木质纤维素，用卧式搅拌机混合均匀，输送入造粒机，进行造粒，得到粒径1～6mm炭基富硒肥料。
实施例2
一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)种植硒富集植物材料
硒富集植物材料种植醉鱼草，待出苗生长35天后，喷施浓度为100mg/kg的亚硒酸钠溶液30L/亩，间隔7天喷施一次，连续喷施3次，醉鱼草生长5个月后收获；
(2)收集与浓缩富硒提取液
将步骤(1)收获的速生植物通过超微粉碎机进行粉碎，放入发酵罐中；按照每千克速生植物添加1.5‰的微生物菌剂；添加草酰胺，添加量为调整发酵物料碳氮比为35；用通气泵直接通气，通气频率为每次间隔10min，持续通气2min，通气量为0.5(V/V·min)；进行发酵；
发酵一个月后，将完全腐熟的发酵物料，输送进行压榨过滤，得一次滤液和一次渣料；按照1：1的体积比向一次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得二次滤液和二次渣料；再按照1：1的体积比向二次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得三次滤液和三次渣料；将一次滤液、二次滤液和三次滤液混合，得到提取液；将提取液加热浓缩至原来体积的1/3，得到富硒浓缩液；
(3)利用三次渣料制备改性富硒生物质炭
将步骤(2)得到的三次渣料与珍珠岩(0.2～1mm)、水稻秸秆(3～8mm)，按照1:0.5:10的体积比混合，放入生物质炭化设备，进行低温炭化反应；温度设置为350℃，进行5小时的无氧炭化处理；将1mol/L的稀硫酸喷施到改性富硒生物质炭中，使其pH值为6～7，制备得到改性富硒生物质炭；
(4)制备炭基富硒肥料
将步骤(2)得到的富硒浓缩液，喷洒到步骤(3)制备的改性富硒生物质炭中，使改性富硒生物质炭中硒的含量达到100mg/kg；粉碎，制成0.5～1mm改性富硒生物质炭粉颗粒；
将4份改性富硒生物质炭粉颗粒，4份斑鸠发酵有机肥，1.5份N:P:K＝17:17:17的复合肥，0.2份钠基粘土，0.2份改性糊化粉，0.1份木质纤维素，用卧式搅拌机混合均匀，输送入造粒机，进行造粒，得到粒径1～6mm炭基富硒肥料。
实施例3
一种水稻专用炭基富硒肥料的制备方法，具体步骤如下：
(1)种植硒富集植物材料
硒富集植物材料种植水芹菜，待出苗生长40天后，喷施浓度为130mg/kg的亚硒酸钠溶液25L/亩，间隔7天喷施一次，连续喷施3次，水芹菜生长4个月后收获；
(2)收集与浓缩富硒提取液
将步骤(1)收获的速生植物通过超微粉碎机进行粉碎，放入发酵罐中；按照每千克速生植物添加1‰的微生物菌剂；添加草酰胺，添加量为调整发酵物料碳氮比为32；用通气泵直接通气，通气频率为每次间隔10min，持续通气2min，通气量为0.5(V/V·min)；进行发酵；
发酵一个月后，将完全腐熟的发酵物料，输送进行压榨过滤，得一次滤液和一次渣料；按照1：1的体积比向一次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得二次滤液和二次渣料；再按照1：1的体积比向二次渣料中加入去离子水，压榨过滤，得三次滤液和三次渣料；将一次滤液、二次滤液和三次滤液混合，得到提取液；将提取液加热浓缩至原来体积的1/3，得到富硒浓缩液；
(3)利用三次渣料制备改性富硒生物质炭
将步骤(2)得到的三次渣料与珍珠岩(0.2～1mm)、水稻秸秆(3～8mm)，按照1:0.5:10的体积比混合，放入生物质炭化设备，进行低温炭化反应；温度设置为320℃，进行3小时的无氧炭化处理；将1mol/L的稀硫酸喷施到改性富硒生物质炭中，使其pH值为6～7，制备得到改性富硒生物质炭；
(4)制备炭基富硒肥料
将步骤(2)得到的富硒浓缩液，喷洒到步骤(3)制备的改性富硒生物质炭中，使改性富硒生物质炭中硒的含量达到100mg/kg；粉碎，制成0.5～1mm改性富硒生物质炭粉颗粒；
将4份改性富硒生物质炭粉颗粒，4份斑鸠发酵有机肥，1.5份N:P:K＝17:17:17的复合肥，0.2份钠基粘土，0.2份改性糊化粉，0.1份木质纤维素，用卧式搅拌机混合均匀，输送入造粒机，进行造粒，得到粒径1～6mm炭基富硒肥料。
肥效试验
在相同的试验条件下，种植水稻，试验用的水稻品种为嘉58，在稻田土壤上基肥施用复合肥(N:P:K＝15:15:15)每亩30kg和穗肥施用46％尿素每亩8kg基础上，按每亩基肥分别施用本发明(实施例1、实施例2、实施例3)制备的炭基富硒肥料、商品富硒土壤改良剂(购自长沙富硒农业科技有限公司)、不施肥(空白对照)的肥料40kg，进行水稻田间种植试验。一个水稻生育期试验结束后，检测施用不同肥料的糙米硒含量。结果见表1。
表1
采用商品富硒土壤改良剂稻谷的糙米硒含量达到0.12mg/kg，比对照田增产4.6％；采用炭基富硒肥料(实施例1、实施例2、实施例3)稻谷的糙米硒含量平均达到0.25mg/kg，比对照田平均增产8.3％。说明本发明制备的炭基富硒肥料能够有效增加稻米中硒的含量，增产效果显著，且价格便宜，能够显著改善土壤的理化性状。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
