本发明涉及土壤改良，特别涉及一种富硅蚯蚓粪基生物炭及其制备方法和在土壤改良中的应用。
背景技术：
1、南方土壤酸化严重、有机质含量低且重金属污染问题突出，水稻是南方农田主要的粮食作物，又属于易吸收重金属的作物，因此水稻种植系统的土壤改良十分迫切。
2、蚯蚓粪主要利用蚯蚓过腹生物转化形成的功能性生物肥，是一种废弃物资源化利用的重要途径。作为传统的生物多功能有机肥，蚯蚓粪能够改善土壤结构、增加土壤有机质、提高土壤肥力，同时具有一定的重金属钝化功能，是一种优良的土壤改良材料。但在实际应用过程中，蚯蚓粪表现出明显的短板。一是蚯蚓粪土壤改良效果有限，比如提升土壤ph能力不突出、有机质矿化快导致土壤有机质积累量不足、土壤肥效短、重金属钝化效果不稳定不长久，尤其是针对南方酸化、有机质含量低、重金属超标问题突出等障碍因子叠加的土壤治理。二是针对种植系统问题的靶向性不足，特别是对于喜硅(si)的水稻作物，但南方土壤普遍缺硅，蚯蚓粪中硅含量不足，作物增产作用和重金属吸收的抑制效果不明显。
3、生物炭是生物质在限氧条件下进行热解产生高含碳聚合物，其具有比表面积大、容重轻、表面官能团丰富、偏碱性及富含碳等特点，在土壤改良固碳方面表现优良。蚯蚓粪含有丰富的矿质元素，经热解后能够产生具有典型高灰分特征的生物质，可以在保留蚯蚓粪优良肥料特性的同时提升其重金属钝化、土壤ph改善的功能并且增加固碳能力，是一种蚯蚓粪增值的一种重要途径。
4、但是，目前采用传统方式对普通蚯蚓粪热解生成的生物炭，其土壤改良靶向性和重金属吸附能力仍有限，尤其是在南方稻田少硅与水稻喜硅特性矛盾突出的情况下，为了解决这个问题，申请人提供一种富硅蚯蚓粪基生物炭及其制备方法和在土壤改良应用。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提出一种富硅蚯蚓粪基生物炭及其制备方法和在土壤改良应用。通过本发明的方法制得的富硅蚯蚓粪基生物炭提升其对土壤改良的效果从而提升土壤质量，包括改善酸性土壤、提升土壤有机质以及增加重金属固定的稳定性，另外还可以增加增强土壤改良的靶向性，通过增加一定比例的硅含量，促进水稻生长增产和抑制重金属积累。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：原料蚯蚓粪经自然风干，粉碎后过筛，得到粒径均匀的蚯蚓粪原料；
5、步骤二：选择含硅质量比例达55％以上的硅钙粉作为矿物原料，将其研磨过筛，得到粒径均匀的硅基矿物；
6、步骤三：将硅基矿物添加到蚯蚓粪中，再进行混匀，得到混合物，所述硅基矿物按照混合物质量的10～20％的比例进行添加；
7、步骤四：将上述混合物在密闭条件下通入氮气，升温，温度达到500～700℃后保持炭化1～3h，冷却至室温，撤掉氮气，粉碎过筛，得到富硅蚯蚓粪基生物炭。
8、进一步的，步骤一中，所述过筛目数为60～80目。
9、进一步的，步骤二中，所述过筛目数为60～80目。
10、进一步的，步骤四中，所述升温速率为8～12℃/min。
11、进一步的，步骤四中，所述升温速率为10℃/min。
12、进一步的，步骤四中，所述过筛目数为60～80目。
13、由所述的制备方法制得的富硅蚯蚓粪基生物炭。
14、进一步的，该富硅蚯蚓粪基生物炭在土壤改良中的应用。
15、进一步的，该该富硅蚯蚓粪基生物炭在水稻种植土壤改良中的应用。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17、(1)与单纯的蚯蚓粪基生物炭相比较，本发明通过添加含量为10～20％的硅钙粉以及控制合理的炭化温度500～700℃，能够得到具有更大介孔容量和更多微孔的富硅蚯蚓粪基生物炭，同时对重金属钝化能力也更强。
18、(2)本发明获得的富硅蚯蚓粪基生物炭ph值和碳含量高，更大程度地改善土壤酸化、增加土壤有机质。
19、(3)本发明获得的富硅蚯蚓粪基生物炭，具有较强的重金属钝化能力和钝化稳定性。
20、(4)本发明富硅蚯蚓粪基生物炭中高浓度的硅，促进水稻等喜硅作物增产，同时抑制作物对重金属的富集，对水稻种植系统改良的靶向性强。
1.一种富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述过筛目数为60～80目。
3.根据权利要求1所述的富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述过筛目数为60～80目。
4.根据权利要求1所述的富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述升温速率为8～12℃/min。
5.根据权利要求1所述的富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述升温速率为10℃/min。
6.根据权利要求1所述的富硅蚯蚓粪基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述过筛目数为60～80目。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的富硅蚯蚓粪基生物炭。
8.根据权利要求7所述的富硅蚯蚓粪基生物炭，其特征在于，该富硅蚯蚓粪基生物炭在土壤改良中的应用。
9.根据权利要求7所述的富硅蚯蚓粪基生物炭，其特征在于，该该富硅蚯蚓粪基生物炭在水稻种植土壤改良中的应用。
