Sachverhalt:
A. Die Ehepaare X._ und A._ sowie B._ und C._ trennten sich 2006. A._ lebt seither mit den drei gemeinsamen Kindern sowie mit ihrem Kind aus erster Ehe in einer Lebensgemeinschaft mit C._. Die beiden Kinder des Ehepaares B._ und C._, D._ und E._, leben bei ihrer Mutter und besuchten ihren Vater in der neuen Lebensgemeinschaft zeitweise regelmässig an den Wochenenden.
Am 14. Mai 2009 erstattete X._ gegen seine Ehefrau Strafanzeige wegen Kindsmisshandlung; er warf ihr insbesondere vor, E._ während des Besuchswochenendes vom 22. - 23. September 2007 geschlagen zu haben.
X._ bezahlte die ihm vom Amtsgerichtspräsidenten von Willisau auferlegten Unterhaltsbeiträge nicht vollständig und erhob am 27. September 2009 auf dem Zahlungsbefehl vom 24. September 2009 Rechtsvorschlag mit folgender Begründung: "Kindsmisshandlung wird nicht unterstützt". A._ sah sich durch diese Begründung in ihrer Ehre verletzt und erhob gegen ihren Ehemann Strafklage.
Am 1. Juli 2010 stellte der Amtsstatthalter von Willisau, Y._, die Strafuntersuchung gegen A._ ein. Die Einstellung wurde von der Staatsanwaltschaft tags darauf visiert.
B. Am 15. Oktober 2010 verurteilte Amtsstatthalter Y._ X._ wegen übler Nachrede im Sinn von <ref-law> zu einer bedingten Geldstrafe von 15 Tagessätzen à 110 Franken und einer Busse von 400 Franken. X._ erhob gegen diesen Entscheid Einsprache, worauf ihn das Amtsgericht Willisau am 16. Dezember 2010 wegen übler Nachrede im Sinn von <ref-law> zu einer Busse von 400 Franken und einer bedingten Geldstrafe von 15 Tagessätzen à 90 Franken verurteilte.
X._ focht dieses Urteil mit Eingabe vom 10. Januar 2011 beim Obergericht des Kantons Luzern an. Am 18. Januar 2011 delegierte die Oberstaatsanwaltschaft die Weiterführung des Strafverfahrens an Staatsanwalt Y._.
Mit Eingabe vom 30. Januar 2011 an die Staatsanwaltschaft verlangte X._ sinngemäss den Ausstand von Y._.
Das Ausstandsbegehren wurde zuständigkeitshalber an das Obergericht weitergeleitet und von diesem am 10. Februar 2011 abgewiesen.
C. Mit "Rekurs" vom 14. März 2011 beantragt X._ sinngemäss, diesen Entscheid des Obergerichts aufzuheben und Staatsanwalt Y._ in den Ausstand zu versetzen.
Das Obergericht beantragt in seiner Vernehmlassung, die Beschwerde abzuweisen, soweit darauf einzutreten sei. Staatsanwalt Y._ beantragt, sie abzuweisen.
Mit seiner unaufgefordert eingereichten Replik hielt X._ an der Beschwerde fest.

Erwägungen:
1. Der angefochtene Entscheid schliesst das Strafverfahren gegen den Beschwerdeführer nicht ab, er ermöglicht vielmehr dessen Weiterführung. Es handelt sich um einen selbständig eröffneten, kantonal letztinstanzlichen Zwischenentscheid über ein Ausstandsbegehren, gegen den die Beschwerde in Strafsachen nach <ref-law> zulässig ist. Als Angeklagter bzw. erstinstanzlich Verurteilter ist der Beschwerdeführer zur Beschwerde berechtigt (Art. 81 Abs. 1 lit. a und b BGG). Die übrigen Sachurteilsvoraussetzungen geben zu keinen Bemerkungen Anlass, weshalb auf die Beschwerde einzutreten ist.
2. Am 1. Januar 2011 trat die Schweizerische Strafprozessordnung vom 5. Oktober 2007 (SR 312.0; StPO) in Kraft (AS 2010 1881), welche die kantonalen Strafprozessordnungen ablöst. Sie ist grundsätzlich sofort anwendbar (<ref-law>). Erging jedoch ein Entscheid vor dem 1. Januar 2011, so werden die Rechtsmittel dagegen nach bisherigem Recht beurteilt (<ref-law>). Das Ausstandsverfahren betrifft das Berufungsverfahren gegen die am 16. Dezember 2010 erfolgte amtsgerichtliche Verurteilung des Beschwerdeführers. Das Obergericht hat das Ausstandsbegehren daher zu Unrecht nach neuem Recht beurteilt. Massgebend gewesen wäre § 30 der Strafprozessordnung des Kantons Luzern vom 3. Juni 1957 (StPO/LU). Die Frage des anwendbaren Rechts ist vorliegend allerdings für den Ausgang des Verfahrens nicht von Bedeutung. Einerseits decken sich die beiden Strafprozessordnungen insoweit, als ein Staatsanwalt sowohl nach <ref-law>/LU als auch nach <ref-law> in den Ausstand zu treten hat bzw. abgelehnt werden kann, wenn er "aus anderen wichtigen Gründen" bzw. "aus anderen Gründen" befangen erscheint. Anderseits ist für die Beurteilung dieses Ablehnungsbegehrens ohnehin die Praxis des Bundesgerichts zu <ref-law> entscheidend. Diese Bestimmung stellt die für den grundrechtlichen Anspruch auf Unabhängigkeit und Objektivität von Untersuchungs- und Anklagebehörden massgebende Bestimmung dar.
3. 3.1 Die Anforderungen von <ref-law> und Art. 6 Ziff. 1 EMRK an die Unbefangenheit eines Staatsanwalts entsprechen weitgehend denjenigen, die <ref-law> an den Richter stellt (<ref-ruling> E. 2b). Voreingenommenheit und Befangenheit werden nach der Rechtsprechung angenommen, wenn sich im Einzelfall anhand aller tatsächlichen und verfahrensrechtlichen Umstände Gegebenheiten ergeben, die geeignet sind, Misstrauen in die Unparteilichkeit des Staatsanwaltes zu erwecken. Diese können namentlich in einem bestimmten Verhalten des betreffenden Beamten begründet sein. Bei dessen Beurteilung ist nicht auf das subjektive Empfinden einer Partei abzustellen. Das Misstrauen in die Unvoreingenommenheit muss vielmehr in objektiver Weise begründet erscheinen. Es genügt, wenn Umstände vorliegen, die bei objektiver Betrachtung den Anschein erwecken, der Ankläger lasse sich bei der Führung der Strafuntersuchung von sachfremden Umständen leiten. Für die Ablehnung wird nicht verlangt, dass der Ankläger tatsächlich voreingenommen ist (<ref-ruling> E. 2.1 mit Hinweisen).
3.2 Das Obergericht hat im angefochtenen Entscheid erwogen (E. 3.2 S. 4 f.), der Vorwurf, Staatsanwalt Y._ ändere zu Protokoll gegebene Äusserungen nach Belieben ab, sei unbegründet; es gebe keinerlei Anhaltspunkte, die diese Behauptung stützen würden. In Bezug auf den Vorwurf, immer nur er werde gebüsst, nicht aber seine Ehefrau, welche die bei ihr lebenden Kinder misshandle, hielt es fest, dass Gegenstand des vorliegenden Strafverfahren nur die Beurteilung des gegen ihn erhobenen Vorwurfs der üblen Nachrede sei. Abgesehen davon sei auf seine Anzeige hin auch ein Strafverfahren gegen seine Ehefrau geführt worden, welches am 1. Juli 2010 eingestellt worden sei. Dieser Einstellungsentscheid wäre von der Staatsanwaltschaft nicht visiert worden, wenn Amtsstatthalter Y._ die Strafuntersuchung gegen die Ehefrau des Beschwerdeführers einseitig geführt hätte. Aus den Untersuchungsakten gehe denn auch hervor, dass der Vorwurf der Kindsmisshandlung gründlich abgeklärt worden sei. Das vom Beschwerdeführer geäusserte Misstrauen gegen Staatsanwalt Y._ sei daher nicht in objektiver Weise begründet. Er dürfe daher nicht in den Ausstand versetzt werden, da sonst jedes subjektiv missliebige Behördenmitglied mit Erfolg abgelehnt werden könne.
3.3 In seiner Beschwerde ans Bundesgericht begründet der Beschwerdeführer die (angebliche) Befangenheit von Staatsanwalt Y._ damit, dass dieser ihn am 8. Februar 2007 wegen Drohung verurteilt habe, wobei diese Verurteilung "auf seiner Erfindung beruhe" (Beschwerde S. 1 "Fall 1"). Weiter sei er von ihm im Strafverfahren gegen seine Ehefrau "missbräuchlich zum Unterschreiben einer Vereinbarung gedrängt" worden (Beschwerde S. 1 f. "Fall 2"). Diese Vorbringen sind neu und damit unzulässig (<ref-law>). Das Gleiche gilt für die Bemerkungen zu der am 2. März 2010 erfolgten Einvernahme seiner Ehefrau durch Amtsstatthalter Y._ (Beschwerde S. 2 f. "Fall 3"), die er nicht zur Begründung seines Ausstandsbegehrens herangezogen hatte. Im Übrigen begründet der Beschwerdeführer die (angebliche) Befangenheit Y._ mit Kritik an seiner Ehefrau und an der Einstellung des Strafverfahrens gegen diese durch Amtsstatthalter Y._. Abgesehen davon, dass sich der Beschwerdeführer mit den diesbezüglichen Ausführungen des Obergerichts nicht auseinandersetzt und damit nicht darlegt, inwiefern der angefochtene Entscheid Recht verletzt (<ref-law>), sind diese Vorbringen nicht geeignet, Staatsanwalt Y._ befangen erscheinen zu lassen.
4. Die Beschwerde ist somit abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Bei diesem Ausgang des Verfahrens wird der Beschwerdeführer kostenpflichtig (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, Staatsanwalt Y._ und dem Obergericht des Kantons Luzern, 2. Abteilung, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 9. Mai 2011
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Fonjallaz Störi