CN111410583A - 一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥及其制备方法，是由一定重量份的生物炭、麦饭石粉、腐植酸铵、钾长石粉、沸石粉、紫色细菌粉、自生固氮菌粉、蓝细菌粉、绿藻粉、芽孢杆菌粉原料经过将生物炭、麦饭石粉、腐植酸铵、钾长石粉、沸石粉混合搅拌均匀所得的产物与红螺菌粉、圆褐固氮菌粉、螺旋藻粉、衣藻粉、枯草芽孢杆菌粉在加入纯净水后常温常压下经反应釜内充分搅拌反应2h后所得的产物混合而得。本发明的生物碳肥与传统化肥比，甜糯玉米株高、茎粗、穗长、穗粗、单穗鲜重和鲜百粒重以及可溶性糖量、淀粉量和粗蛋白量均获得增加，提高了甜糯玉米的产量和经济效益。

Description

一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料，具体涉及一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，本发明还涉及该生物碳肥的制备方法。

背景技术

普通甜玉米乳熟期胚乳中糖分含量为10％～15％，相当于普通玉米的3倍多，超甜玉米籽粒糖分的含糖量比普通甜玉米高3倍；糯玉米淀粉是支链淀粉，支链淀粉消化率高，易于消化吸收。糯玉米的含油量也较高，如泸糯1号含油量为7.0％，大大高于普通玉米的含油量4.37％，经常食用糯玉米具有控制胆固醇上升的作用，对动脉硬化病、冠心病、心肌梗塞等病有独特的疗效。美国是当今世界最大的鲜食甜玉米生产国和出口国，又是鲜食玉米消费大国，每年从亚洲进口1.0×10⁵t。欧洲、日本、香港以及东南亚各国消费量成倍增长，成为新进口市场。2016年河南省年加工真空包装、速冻鲜食甜糯玉米在6.50×10⁷穗，生产甜玉米罐头1.44×10⁴t左右。截止2018年我国甜糯玉米种植面积为1.34×10⁵hm²，按每hm²产甜糯鲜玉米6.75×10⁴穗计算，甜糯玉米鲜穗售价为0.50元/穗(3.38×10⁴元/hm²)，速冻保鲜玉米1.2元/穗(8.10×10⁴元/hm²)，真空包装保鲜玉米2.5元/穗(1.69×10⁵元/hm²)。甜糯玉米在我省部分城市反季节生产，有效的缓解了产品集中鲜食期的市场压力。

在甜糯玉米发展过程种存在的主要问题是：化学肥料氮磷投入量与有机肥料氮磷投入量比例为1:0.28，甜糯玉米产量的提高主要依赖于化学肥料的施用，长期大量施用化学肥料，土壤胶体上吸附的钙离子被铵离子置换，土壤团粒结构遭到破坏，导致土壤板结，市场上流通的复合肥有效成分和比例不符合本区甜糯玉米种植田养分现状和甜糯玉米对养分的吸收比例，且不具备改土功效，导致甜糯玉米品质和产量下降。

发明内容

针对目前在甜糯玉米种植施肥上所存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥及其制备方法，利用该生物碳肥可有效改善土壤，提高甜糯玉米种植的产量和质量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，由以下重量份的原料组成：

生物炭20～55份，麦饭石粉10～25份，腐植酸铵15～36份，钾长石粉2～5份，沸石粉5～10份，紫色细菌粉1～3份，自生固氮菌粉1～3份，蓝细菌粉1～3份，绿藻粉0.5～2份，芽孢杆菌粉0.5～2份。

其中，所述生物炭包括秸秆炭、花生壳炭、稻壳炭、竹炭、木质炭、猪粪炭、禽粪炭、牛粪炭、羊粪炭或蚯蚓粪炭，有机碳质量分数为56.70％，N质量分数为1.89％，P₂0₅质量分数为1.80％，K₂0质量分数为2.60％，H质量分数为2.45％,O质量分数为11.45％,Ca质量分数为1.00％,C/N 79/1，灰分为22.11％，pH为10.4,粒径为1～5mm。

在所述麦饭石中，SiO₂质量分数为65.57％，Al₂O₃质量分数为13.63％，C质量分数为6.94％，CaO质量分数为3.03％,Fe₂O₃质量分数为3.12％，Na₂O质量分数为2.25％、K₂O质量分数为4.65％，TiO₂质量分数为0.35％，P₂O₅质量分数为0.40％，Mn₂O₃质量分数为0.06％,粒径为1～5mm。

在所述腐植酸铵中，C质量分数为55.51％，H质量分数为6.28％，N质量分数为4.04％，O质量分数为34.06％，有机S质量分数为0.08％，P₂0₅质量分数为0.03％，粒径为1～5mm。

在所述钾长石中，SiO₂质量分数为64.7％，Al₂O₃质量分数为18.4％，K₂O质量分数为16.9％，粒径为1～5mm。

在所述沸石中，SiO₂质量分数为65.63％，Al₂O₃质量分数为14.37％，H₂O质量分数为10.45％,CaO质量分数为3.45％，K₂O质量分数为3.250％，MgO质量分数为1.85％，Na₂O质量分数为1.0％，粒径为1～5mm。

所述紫色细菌粉包括红螺菌、红微菌或红假单胞菌，其有效活菌质量分数为1.5×108个/g，粒径为1～2mm。

所述蓝细菌粉包括螺旋藻、念珠藻、鱼腥藻、管链藻、单岐藻、简孢藻、项圈藻、眉藻或蓝杆藻，其蛋白质质量分数为4.50％，氨基酸质量分数为3.68％，类胡萝卜素质量分数为0.50％，叶绿素质量分数为1.20％，粒径为1～2mm。

所述自生固氮菌粉包括圆褐固氮菌、棕色自生固氮菌、敏捷氮单胞菌或印度拜耶林克氏菌，其有效活菌质量分数为1.2×108个/g，粒径为1～2mm。

所述芽孢杆菌粉包括多黏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌或炭疽芽孢杆菌，其有效活菌质量分数为2.1×108个/g，粒径为1～2mm。

所述绿藻粉包括衣藻、团藻、小球藻、栅藻、石莼、丝藻、水绵藻或轮藻，其有效活菌质量分数为1.5×108个/g，粒径为1～2mm。

上述各菌粉中，紫色细菌粉为红螺菌粉，蓝细菌粉为螺旋藻，自生固氮菌粉为圆褐固氮菌，芽孢杆菌粉为枯草芽孢杆菌，绿藻粉为衣藻。

在本发明的组成原料中：

生物炭具有多孔性和表面特性，能够为土壤微生物提供附着位点和较大空间，同时调控土壤微环境的理化性质，影响和调控土壤微生物的生长、发育和代谢，进而改善土壤结构。生物炭本身富含有机碳，有机碳可有效地提高土壤有机质含量、改善土壤质量与结构。施入生物炭可以促进微生物的繁殖，提高了微生物的数量，生物炭在分解过程中产生的有机酸，促进了土壤中难溶性磷和固定态钾的溶解，提高了土壤中磷钾等矿质营养元素的利用率。生物炭施入土壤可增加土壤稳定性碳库贮量，改善土壤理化性质和微生物学性质，抑制或减少CH₄和N₂O的产生和排放，将其转化为作物生长所需的营养元素，提高农作物产量与品质。

麦饭石对土壤中氨氮的吸附强度大，可以减轻土壤中氮的挥发，提高氮的利用率；含有丰富的作物生长所需的常量和微量元素,可以促进作物生长发育；含有叶绿素a和叶绿素b、可以提高作物的光合作用；可以减低重金属离子的活性。

腐植酸铵可以调节作物根际和内生微生物，促进作物生长发育，提高化肥利用率，减少化肥施用量。腐植酸还能缓解不同环境压力对作物的胁迫，增强作物的抗逆性。

钾长石可以提供作物必需的钾和钠，减少化肥的施用量。

沸石是一种廉价的吸附剂，对氨氮具有较高的吸附性，提高土壤阳离子交换能力。

紫色细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，能够利用光能同化二氧化碳或其他有机物，可利用N₂、H₂S、H₂和NH₃等原始大气的成分和太阳能，进行不产氧的光能自养生长，将光能转化为化学能。紫色细菌在自身的同化代谢过程中，完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。

自生固氮菌能够固定空气、土壤中的氮元素作为养料，并能分泌生长素物质，对增加土壤肥力起着很大作用，利于作物的生长。

蓝细菌通过其细胞中固氮酶的作用，将大气中游离态的分子氮还原成可供作物利用的氮素化合物，同时在其生长繁殖过程中不断分泌出氨基酸、多肽等含氮化合物和活性物质。

绿藻能够进行高效的光合作用，快速为作物提供营养物质。

芽孢杆菌对土壤具有较强的保湿作用，分解有机质，产生丰富的代谢生成物，还具有杀虫、抑菌和除臭的功效。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将粒径1mm的腐殖酸粉末与碳酸氢铵按重量比为25:3混合搅拌均匀得到腐殖酸铵；

步骤(2)：称取生物炭、麦饭石粉、腐植酸铵、钾长石粉、沸石粉混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤(3)：称取紫色细菌粉、自生固氮菌粉、蓝细菌粉、绿藻粉、芽孢杆菌粉，加入8～23％的纯净水，常温常压下经反应釜内充分搅拌，反应2h后，即制成菌藻合剂B；

步骤(4)：将步骤(2)所得A混合物与步骤(3)所得B混合物混合，常温常压下充分搅拌1h，得到一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥。

本发明采用上述技术方案所设计的一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，经过3年田间验证试验表明：施用甜糯玉米光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥比较，土壤容重、重金属离子Hg、Cd、Cr和Pb降低15.03％、42.22％、49.21％、32.33％和32.44％；总孔隙度、团聚体和饱和持水量增加20.49％、11.56％和、19.90％；pH值、CEC、有机质、有机碳、供碳量、速效氮、速效磷和速效钾增加4.81％、17.01％、7.43％、7.48％、7.41％、4.42％、7.04％和3.14％；细菌、放线菌、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶增加28.21％、23.60％、55.86％、37.88％、30.00％和55.95％；甜糯玉米株高、茎粗、穗长、穗粗、单穗鲜重和鲜百粒重增加4.57％、4.88％、5.17％、3.31％、19.39％和12.52％；甜糯玉米可溶性糖量、淀粉量和粗蛋白量增加5.75％、7.03％和5.83％；甜糯玉米平均增产8.57％；鲜穗经济效益增加8.55％；速冻保鲜经济效益增加8.62％；真空包装经济效益增加8.56％。该制备方法原料易得，易于实施。

本发明产品达到光催化固氮生物碳肥的质量要求，见表1。

表1：甜糯玉米光催化固氮生物碳肥产品质量分析结果(％)

检测项目	检测结果	标准指标	检测依据
				有机碳	29.07	≥29.00	重铬酸钾容量法
N	2.21	≥1.20	GB/T 2441-91
				P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>	1.36	≥0.85	磷钒钼黄比色测定
K<sub>2</sub>O	2.14	≥3.00	火焰光度计法
				Ca	0.07	≥0.05	原子分光光度计法
Mg	0.15	≥0.14	原子分光光度计法
				Si	9.76	≥9.60	GB 5009.24-2014
C	1.49	≥1.45	GB 5009.5-2010
				Al	0.22	≥0.20	GB 5009.4-2010
Na	0.10	≥0.10	GB/T 5009.22-2003
				SiO<sub>2</sub>	13.80	≥13.50	GB 5009.24-2014
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	3.40	≥3.20	GB/T 23504-2009
				<u>CaO</u>	0.35	≥0.32	GB/T 23502-2009
<u>MgO</u>	0.15	≥0.14	GB 5009.24-2014
				腐殖酸	8.84	≥8.50	GB 5009.24-2014
蛋白质	0.14	≥0.13	GB/T 5009.22-2003
				氨基酸	0.11	≥0.10	GB 5009.24-2014
类胡萝卜素	0.02	≥0.02	GB/T 23504-2009
				叶绿素	0.04	≥0.04	GB/T 23502-2009
有效活菌(×10<sup>3</sup>个/g)	0.15	≥0.15	GB 5009.24-2014
				pH	6.00～6.80	≤6.80	电位法

。

具体实施方式

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例1，由以下重量份的原料组成：

生物炭38份，麦饭石粉18份，腐植酸铵25份，钾长石粉3份，沸石粉7份，紫色细菌粉2.5份，自生固氮菌粉1.5份，蓝细菌粉3份，绿藻粉1份，芽孢杆菌粉1份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例2，由以下重量份的原料组成：

生物炭42份，麦饭石粉10份，腐植酸铵26份，钾长石粉4份，沸石粉9份，紫色细菌粉2.5份，自生固氮菌粉1.5份，蓝细菌粉3份，绿藻粉0.5份，芽孢杆菌粉1.5份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例3，由以下重量份的原料组成：

生物炭20份，麦饭石粉25份，腐植酸铵36份，钾长石粉5份，沸石粉10份，紫色细菌粉1份，自生固氮菌粉1份，蓝细菌粉1份，绿藻粉0.5份，芽孢杆菌粉0.5份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例4，由以下重量份的原料组成：

生物炭40份，麦饭石粉19份，腐植酸铵22份，钾长石粉3份，沸石粉7份，紫色细菌粉2.5份，自生固氮菌粉1.5份，蓝细菌粉3份，绿藻粉1份，芽孢杆菌粉1份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例5，由以下重量份的原料组成：

生物炭55份，麦饭石粉13份，腐植酸铵15份，钾长石粉2份，沸石粉5份，紫色细菌粉2份，自生固氮菌粉3份，蓝细菌粉1.5份，绿藻粉2份，芽孢杆菌粉1.5份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例6，由以下重量份的原料组成：

生物炭40份，麦饭石粉20份，腐植酸铵23份，钾长石粉3份，沸石粉6份，紫色细菌粉3份，自生固氮菌粉1份，蓝细菌粉1份，绿藻粉1份，芽孢杆菌粉2份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例7，由以下重量份的原料组成：

生物炭39份，麦饭石粉21份，腐植酸铵22份，钾长石粉3份，沸石粉6份，紫色细菌粉2.5份，自生固氮菌粉1.5份，蓝细菌粉3份，绿藻粉1份，芽孢杆菌粉1份混合。施用量22.50t/hm²。

本发明一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥实施例8，由以下重量份的原料组成：

生物炭30份，麦饭石粉20份，腐植酸铵30份，钾长石粉4份，沸石粉8份，紫色细菌粉1.5份，自生固氮菌粉2份，蓝细菌粉2份，绿藻粉1.5份，芽孢杆菌粉1份混合。施用量22.50t/hm²。

上述各实施例中，甜糯玉米光催化固氮生物碳肥的制备方法，均包括以下步骤：

步骤(1)：将粒径1mm的腐殖酸粉末与碳酸氢铵按重量比为25:3混合搅拌均匀得到腐殖酸铵；

步骤(2)：称取生物炭、麦饭石粉、腐植酸铵、钾长石粉、沸石粉混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤(3)：称取紫色细菌粉、自生固氮菌粉、蓝细菌粉、绿藻粉、芽孢杆菌粉，加入8～23％的纯净水，常温常压下经反应釜内充分搅拌，反应2h后，即制成菌藻合剂B；

步骤(4)：将步骤(2)所得A混合物与步骤(3)所得B混合物混合，常温常压下充分搅拌1h，得到一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥。

上述各实施例中，各原料成分均应满足：

生物炭包括秸秆炭、花生壳炭、稻壳炭、竹炭、木质炭、猪粪炭、禽粪炭、牛粪炭、羊粪炭或蚯蚓粪炭，优选花生壳炭。其有机碳质量分数为56.70％，N质量分数为1.89％，P₂O₅质量分数为1.80％，K₂O质量分数为2.60％，H质量分数为2.45％,O质量分数为11.45％,Ca质量分数为1.00％,C/N 79/1，灰分为22.11％，pH为10.4,粒径为1～5mm。

在麦饭石中，SiO₂质量分数为65.57％，Al₂O₃质量分数为13.63％，C质量分数为6.94％，CaO质量分数为3.03％,Fe₂O₃质量分数为3.12％，Na₂O质量分数为2.25％、K₂O质量分数为4.65％，TiO₂质量分数为0.35％，P₂O₅质量分数为0.40％，Mn₂O₃质量分数为0.06％,粒径为1～5mm。

在腐植酸铵中，C质量分数为55.51％，H质量分数为6.28％，N质量分数为4.04％，O质量分数为34.06％，有机S质量分数为0.08％，P₂O₅质量分数为0.03％，粒径为1～5mm。

在钾长石中，SiO₂质量分数为64.7％，Al₂O₃质量分数为18.4％，K₂O质量分数为16.9％，粒径为1～5mm。

在沸石中，SiO₂质量分数为65.63％，Al₂O₃质量分数为14.37％，H₂O质量分数为10.45％,CaO质量分数为3.45％，K₂O质量分数为3.250％，MgO质量分数为1.85％，Na₂O质量分数为1.0％，粒径为1～5mm。

紫色细菌粉包括红螺菌、红微菌或红假单胞菌，优选红螺菌粉。其有效活菌质量分数为1.5×108个/g，粒径为1～2mm。

蓝细菌粉包括螺旋藻、念珠藻、鱼腥藻、管链藻、单岐藻、简孢藻、项圈藻、眉藻或蓝杆藻，优选螺旋藻。其蛋白质质量分数为4.50％，氨基酸质量分数为3.68％，类胡萝卜素质量分数为0.50％，叶绿素质量分数为1.20％，粒径为1～2mm。

自生固氮菌粉包括圆褐固氮菌、棕色自生固氮菌、敏捷氮单胞菌或印度拜耶林克氏菌，优选圆褐固氮菌。其有效活菌质量分数为1.2×108个/g，粒径为1～2mm。

芽孢杆菌粉包括多黏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌或炭疽芽孢杆菌，优选枯草芽孢杆菌。其有效活菌质量分数为2.1×108个/g，粒径为1～2mm。

绿藻粉包括衣藻、团藻、小球藻、栅藻、石莼、丝藻、水绵藻或轮藻，优选衣藻。其有效活菌质量分数为1.5×108个/g，粒径为1～2mm。

田间试验数据

1.试验材料

麦饭石粉购买于河南南阳，钾长石粉购买于方城县德兰矿业有限公司，沸石粉购买于浙江神石矿业有限公司，花生壳炭采用常规粉状100目原料，购买于南阳市卧龙区铭尧农作物种植专业合作社，腐殖酸购买于侯马盛佳友生物科技发展有限公司，碳酸氢铵购买于湖北鑫润德化工有限公司，红螺菌粉、圆褐固氮菌购买于扬州市海诚生物技术有限公司，枯草芽孢杆菌购买于沧州旺发生物技术研究所有限公司，螺旋藻粉、衣藻粉购买于甘肃凯源生物技术开发中心，上述原材料按照本发明的制备方法制得甜糯玉米光催化固氮生物碳肥。

2.试验地

试验于2017～2019年在河南省南阳市卧龙区英庄镇甜糯玉米种植基地上进行。土壤类型是黄壤，0～20cm耕作层含有机质含量12.90g/kg，碱解氮33.25mg/kg，速效磷5.95mg/kg，速效钾98.45mg/kg，pH值6.34，全盐1.46g/kg，容重1.54g/cm³，总孔隙度41.89％，团聚体32.28％，饱和持水量867.80t/hm²，土壤质地为轻壤质土，前茬作物是冬小麦。

3.试验处理对象

2017～2019年6月22日，在纯N、P₂O₅和K₂O投入量相等的条件下(N 0.50t/hm²+P₂O₅0.31t/hm²+K₂O 0.48t/hm²)，共设10个试验处理对象。对象1不施肥，作为对照组；对象2采用传统施肥方法，尿素0.83t/hm²+磷酸二铵0.67t/hm²+硫酸钾0.96t/hm²；对象3～对象10采用实施例1～实施例8所制得的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥。

4.种植方法

试验小区面积为40m²(8m×5m)，每个小区四周筑埂，埂宽40cm,埂高30cm,试验地四周种植保护行，磷酸二铵、硫酸钾、光催化固氮生物碳肥在播种前施入0～20cm耕作层做肥底，0.20t/hm²尿素在玉米拔节期结合灌水追施，0.38t/hm²尿素在玉米大喇叭口期结合灌水追施，0.25t/hm²尿素在玉米开花期结合灌水追施，追肥方法为穴施，播种时间为2017～2019每年的3月20日，株距25cm，行距50cm，在玉米拔节期、大喇叭口期、开花期、乳熟期、灌浆期各滴灌1次，每个试验小区灌水量相等。

5.数据处理方法

采用DPSS 10.0统计软件分析，差异显著性采用LSR法。

6.结果分析

6.1施用光催化固氮生物碳肥对土壤物理性质和持水量的影响

在纯养分投入量相等的条件下，连续定点试验3年后，于2019年8月26日甜糯玉米收获后采集耕作层0～20cm土样测定结果可知，不同处理土壤容重由大到小的变化顺序依次为：对照>施用传统化肥>施用光催化固氮生物碳肥。施用光催化固氮生物碳肥容重最小，平均为1.30g/cm³，与施用传统化肥和对照比较，容重降低15.03％和15.58％。不同处理土壤总孔隙度、团聚体、饱和持水量由大到小的变化顺序依次为：施用光催化固氮生物碳肥>施用传统化肥>对照。施用光催化固氮生物碳肥总孔隙度最大，平均为50.92％，与施用传统化肥和对照比较，总孔隙度增加20.49％和21.56％。施用光催化固氮生物碳肥团聚体最大，平均为36.09％，与施用传统化肥和对照比较，团聚体增加11.56％和11.80％。施用光催化固氮生物碳肥饱和持水量最大，平均为1018.35t/hm²，与施用传统化肥和对照比较，饱和持水量增加19.90％和20.72％(表2)。

表2：施用光催化固氮生物碳肥对土壤物理性质和持水量的影响

6.2施用光催化固氮生物碳肥对土壤化学性质及有机质和氮磷钾的影响

不同处理土壤pH值由大到小的变化顺序依次为：施用光催化固氮生物碳肥>对照>施用传统化肥施。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥和对照比较，pH值增大4.81％和3.15％。不同处理土壤CEC、有机质、有机碳、供碳量、速效氮磷钾由大到小的变化顺序依次为：施用光催化固氮生物碳肥>施用传统化肥>对照。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥和对照比较，CEC增加17.01％和19.50％；有机质增加7.43％和7.67％；有机碳增加7.48％和7.62％；供碳量增加7.41％和7.61％。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥比较，碱解氮、速效磷和速效钾增加4.42％、7.04％和3.14％；与对照比较，碱解氮、速效磷和速效钾增加20.30％、25.21％和8.42％(表3)。

表3：施用光催化固氮生物碳肥对土壤化学性质及有机质和氮磷钾的影响

6.3施用光催化固氮生物碳肥对土壤微生物及酶活性和重金属离子的影响

不同处理土壤微生物数量和酶活性由大到小的变化顺序依次为：施用光催化固氮生物碳肥>施用传统化肥>对照。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥和对照比较，细菌增加28.21％和31.58％；放线菌增加23.60％和26.44％。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥比较，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶增加55.86％、37.88％、30.00％和55.95％；与对照比较，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶增加56.83％、62.50％、69.57％和61.73％。不同处理土壤重金属离子由大到小的变化顺序为：施用传统化肥>对照>施用光催化固氮生物碳肥。施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥比较，重金属离子Hg、Cd、Cr和Pb降低42.22％、49.21％、32.33％和32.44％；与对照比较，Hg、Cd、Cr和Pb降低27.78％、27.27％、19.45％和17.03％(表4)。

表4：施用光催化固氮生物碳肥对土壤微生物及酶活性和重金属离子的影响

6.4施用光催化固氮生物碳肥对甜糯玉米性状和品质的影响

不同处理甜糯玉米农艺性状及经济性状和品质由大到小的变化顺序依次为：施用光催化固氮生物碳肥>施用传统化肥>对照。施用光催化固氮生物碳肥与传统化肥比较，株高、茎粗、穗长、穗粗、单穗鲜重和鲜百粒重增加4.57％、4.88％、5.17％、3.31％、19.39％和12.52％；与对照比较，株高、茎粗、穗长、穗粗、单穗鲜重和鲜百粒重增加20.39％、35.08％、31.30％、28.60％、34.99％和43.70％。施用光催化固氮生物碳肥与传统化肥比较，可溶性糖量、淀粉量和粗蛋白量增加5.75％、7.03％和5.83％；与对照比较，可溶性糖量、淀粉量和粗蛋白量增加32.39％、15.02％和29.92％(表5)。

表5：施用光催化固氮生物碳肥对甜糯玉米农艺性状及经济性状和品质的影响

6.5施用光催化固氮生物碳肥对甜糯玉米经济效益的影响

2017至2019年甜糯玉米市场鲜穗平均售价为0.50元/穗，速冻保鲜玉米1.2元/穗，真空包装保鲜玉米2.5元/穗。连续定点试验3年，于2019年8月26日甜糯玉米收获时测定结果看出，施用光催化固氮生物碳肥与施用传统化肥比较，增产8.57％；鲜穗经济效益增加8.55％；速冻保鲜经济效益增加8.62％；真空包装经济效益增加8.56％(表6)。

表6：施用光催化固氮生物碳肥对甜糯玉米性状经济效益的影响

Claims (10)

1.一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是由以下重量份的原料组成：

生物炭20～55份，麦饭石粉10～25份，腐植酸铵15～36份，钾长石粉2～5份，沸石粉5～10份，紫色细菌粉1～3份，自生固氮菌粉1～3份，蓝细菌粉1～3份，绿藻粉0.5～2份，芽孢杆菌粉0.5～2份。

2.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是所述生物炭包括秸秆炭、花生壳炭、稻壳炭、竹炭、木质炭、猪粪炭、禽粪炭、牛粪炭、羊粪炭或蚯蚓粪炭，有机碳质量分数为 56.70 %，N质量分数为1.89%，P₂0₅质量分数为1.80%，K₂0质量分数为2.60%，H质量分数为2.45%, O质量分数为11.45%,Ca质量分数为1.00%,C/N 79/1，灰分为22.11%，pH为10.4,粒径为1～5 mm。

3.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是在所述麦饭石中，SiO₂质量分数为65.57 %，Al₂O₃质量分数为13.63%， C 质量分数为6.94%，CaO质量分数为3.03%, Fe₂O₃质量分数为3.12%， Na₂O质量分数为2.25%、K₂O质量分数为4.65%，TiO₂质量分数为0.35%，P₂O₅质量分数为0.40%，Mn₂O₃质量分数为0.06%,粒径为1～5mm。

4.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是在所述腐植酸铵中，C质量分数为55.51%，H质量分数为6.28%，N质量分数为4.04 %，O质量分数为34.06%，有机S质量分数为0.08%，P₂0₅质量分数为0.03%，粒径为1～5mm。

5.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是在所述钾长石中，SiO₂ 质量分数为64.7%，Al₂O₃ 质量分数为18.4%，K₂O 质量分数为16.9%，粒径为1～5mm。

6.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是在所述沸石中，SiO₂质量分数为65.63%，Al₂O₃质量分数为14.37%，H₂O质量分数为10.45%,CaO质量分数为3.45%，K₂O 质量分数为3.250%，MgO 质量分数为 1.85%，Na₂O质量分数为1.0%，粒径为1～5mm。

7.根据权利要求1所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是

所述紫色细菌粉包括红螺菌、红微菌或红假单胞菌，其有效活菌质量分数为1.5×108个/ｇ，粒径为1～2mm；

所述蓝细菌粉包括螺旋藻、念珠藻、鱼腥藻、管链藻、单岐藻、简孢藻、项圈藻、眉藻或蓝杆藻，其蛋白质质量分数为4.50%，氨基酸质量分数为3.68%，类胡萝卜素质量分数为0.50%，叶绿素质量分数为1.20%，粒径为1～2mm；

所述自生固氮菌粉包括圆褐固氮菌、棕色自生固氮菌、敏捷氮单胞菌或印度拜耶林克氏菌，其有效活菌质量分数为1.2×108个/ｇ，粒径为1～2mm；

所述芽孢杆菌粉包括多黏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、短芽孢杆菌或炭疽芽孢杆菌，其有效活菌质量分数为2.1×108个/ｇ，粒径为1～2mm；

所述绿藻粉包括衣藻、团藻、小球藻、栅藻、石莼、丝藻、水绵藻或轮藻，其有效活菌质量分数为1.5×108个/ｇ，粒径为1～2mm。

8.根据权利要求7所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是所述紫色细菌粉为红螺菌粉，蓝细菌粉为螺旋藻，自生固氮菌粉为圆褐固氮菌，芽孢杆菌粉为枯草芽孢杆菌，绿藻粉为衣藻。

9.根据权利要求2所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥，其特征是所述生物炭为花生壳炭。

10.一种制备权利要求1-9任一所述的甜糯玉米光催化固氮生物碳肥的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤(1)：将粒径1mm 的腐殖酸粉末与碳酸氢铵按重量比为25:3混合搅拌均匀得到腐殖酸铵；

步骤(2)：称取生物炭、麦饭石粉、腐植酸铵、钾长石粉、沸石粉混合搅拌均匀，得混合物A；

步骤(3)：称取紫色细菌粉、自生固氮菌粉、蓝细菌粉、绿藻粉、芽孢杆菌粉，加入8～23%的纯净水，常温常压下经反应釜内充分搅拌，反应2h后，即制成菌藻合剂B；

步骤(4)：将步骤(2)所得A混合物与步骤(3)所得B混合物混合，常温常压下充分搅拌1h，得到一种甜糯玉米光催化固氮生物碳肥。