专利名称：：一种草炭制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥及其生产方法
技术领域：
：本发明涉及一种玉米专用玉米专用土壤扩蓄增容肥，特别是一种草炭为原料制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥及其生产方法，为合理利用农业废弃资源开辟了一条新途径。
背景技术：
：草炭是一种黑色多孔性固体，其最大的特点是具有发达的孔隙和较大的吸附能力。以下简要介绍国内外现有的草炭有关资料。1.草炭的物理化学性质草炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的，其外观色泽呈灰色。其成份除了主要成分碳以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构外形类似一个不规则的六边形，由于不规则的六边形结构，也确定了其多体积及高表面积的特点，每克的草炭所具的有比表面相当于100个平方米之多。2.国外草炭综合利用现状目前工业应用的草炭有颗粒草炭、粉状草炭、成型草炭和草炭炭纤维等，草炭主要应用在水处理、化工制药采矿、气体溶剂回收等领域。工业发达国家近几年草炭的应用表明环保问题是推动草炭发展及消费量增加的主要推动力，而且在今年几年内环保问题仍然是草炭发展及消费量增加的主要推动力。据统计美国在1994年至1998年期间草炭消费增长率约31.5%，颗粒草炭消费增长率为31.7%，粉状草炭消费增长率为31.3%。美国草炭主要应用领域为水处理，其中粉状草炭用量约占50%，其余为颗粒草炭；在气相领域主要采用颗粒草炭。近几年美国从中国和东南亚进口的廉价草炭数量增加；国外权威机构预测美国今后几年草炭的消费年增长率为4-4.5%。西欧草炭的消费增长速度在1994-1998年间低于美国为O.7%，西欧主要草炭应用领域有食品工业、化工/制药工业、水处理、气体处理。面对从中国进口廉价草炭数量的增加，1995年欧共体对中国出口草炭实行了反倾销；国外权威机构预测今后几年内西欧草炭需求增长率为2%。欧洲严格的环保法规和传统工业是欧洲草炭需求增长的推动力。但在欧洲粉状草炭需求量将下降，颗粒草炭的需求量将增加。从1994-1998年日本草炭年需求增长率为1.9%，日本主要草炭应用领域为水处理、气体吸附、化学工业、溶剂回收。在这个时期由于水处理和气相吸附用草炭的增加，使粒状草炭需求量增加，而粉状草炭需求量下降，在2003年以后，草炭的总需求量仍在增加，其中水处理用草炭需求量增加最快。3、国内外草炭综合利用现状国内草炭综合利用主要在以下几个方面。1、燃料草炭也称泥炭，主要被用作日常生活中的燃料来使用。2、制酒在苏格兰制造苏格兰威士忌的过程中，泥炭被大量用来烘烤已发芽的大麦(使其具有独特的烟熏味道)，已经成为苏格兰威士忌的风味特色，业内称之为泥炭度(Peatiness)，也是泥炭，这名词最常被提及的。3、定植草炭本身的丰富营养成份，对于植物而言非常有利，所以草炭被大量采用来建植草坪、高尔夫球场、足球场、网球场、绿茵场地、草地园林和栽种花卉等，是上佳的复合肥原料之一，所以便有草炭之称号。在建植前都需要对土壤进行特殊处理，由于其肥效较长，能促进地下根系的生长，达致色正株壮之效果。因此，草炭对土壤种植层便有基础性的改良作用，令后期草坪的生长、护理和保养的帮助甚大。4、建筑尤其是建做屋顶花园的话，更是非草炭莫属(由於草炭的干重和湿重分别是是普通土壤的20和30倍，并含有丰富的营养成份)。一般以采用2份普通土壤比1份草炭的比例做成混合土来建做屋顶花园，既可减轻土基重量20%至30%，又可改善土基透气性和保持养份结构。5、盆栽草炭已成为当前温室盆栽中，高档花卉生产理想的盆花栽培基体物质是用30%至70%的草炭，掺和适量的蛭石、珍珠岩等材料(兰花，杜鹃，君子兰等花卉可用100%的草炭直接栽培)。6、育苗花卉与蔬菜的育苗过程，可采用草炭为介质材料，为基质结构来培育幼苗，可大大提高种子的发芽率和提高幼苗的发育质量。7、原材料草炭是有机无机肥的主要添加原材料，也是生产优质花卉营养土、育苗床土、工厂化育苗(无土栽培)、出口盆栽花卉基土等不可缺少的主要原材料。因"草炭"本身就已经是无公害的绿色肥料，用之而生产的各类生物菌肥、高效有机无机复混肥料，具有长效、无污染、无公害、无残留等优点，是现时中国重点推广建设绿色生态农业环境的理想肥料。8、改良土壤对无论是种花、种草或种植其他农作物的土壤，如有板结、硬化等现像，只要加入适量草炭便可恢复并提高土壤的持水、通气和保肥能力，又能增加营养成份，从而提高产品质量，达到更佳的经济效益。根据现有资料表明，目前国内外将草炭应用于农业领域特别是用于农业节水，生产玉米专用土壤扩蓄增容肥的报道还不多见。
发明内容本发明目的在于，提供一种以草炭制备玉米专用土壤扩蓄增容肥及其生产方法，该方法的生产主要原料采用草炭，能够生产出有利生态农业的新型扩蓄增容肥产品，该产品可广泛应用于生态农业节水工程中，有利于充分利用天然降水，保水保肥，增产增收。为实现上述任务，本发明采取如下技术方案—种草炭制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于，制得的该玉米专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成草炭35%40%、磷酸二氢钾10%15%、磷酸二铵5%10%、油菜渣10%15%、尿素20-30%，胶原蛋白1%2%，上述原料的百分比之和为100%。上述玉米专用土壤扩蓄增容肥的制备方法，其特征在于，该方法选用草炭为主要原料，并加入辅料磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、秸秆、尿素、胶原蛋白，具体包括下列步骤首先将草炭去杂，分级；将草炭和油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，得到草炭、油菜渣粉末；将磷酸二氢钾，磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；将粉碎后的上述原料按照草炭35%40%、磷酸二氢钾10%20%、磷酸二铵5%10%、油菜渣10%15%、尿素20%30%，胶原蛋白1%2%混合，搅拌均匀，经制粒、包装即得。采用本发明制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥可提高水分利用率10%以上，更能增产增收。经实验研究证明，本发明制备的扩蓄增容肥，施用于棉花等作物，20cm-30cm的土壤层含水量增高2个百分点，每公顷节水900m31000m可增产12%以上，农民节约投资2250元/hm23000元/hm2。日产100吨的企业，年可生产30000余吨扩蓄增容肥产品，产值3000余万元，节约天然雨水1800万m33000万m3。可安排农村剩余劳动力300-500人，农民增收300-500万元，每年产品可施用土地面积200万公顷，增产增收7500万元。因此具有良好的社会效益，环境效益和生态效益。图1是本发明的制备方法工艺流程图；图2是基础材料吸水效果图；以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。具体实施例方式以下是发明人给出的实施例，需要说明的是这些实施例均为本发明较优的实施例，本发明并不限于这些实施例，本领域的技术人员按照本发明公开的方案，对其中的技术特征所作的等效替换、添加，均属于本发明的保护范围。—、土壤扩蓄增溶剂及专用土壤扩蓄增溶肥的研究2006年，申请人开始进行土壤扩蓄增溶剂的研究，并将一批有关土壤扩蓄增溶剂的技术方案申请了中国专利，包括一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种玉米秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种煤矸石制备的扩蓄增容剂及其生产方法，一种油菜渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种秸秆木炭制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种活性炭制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种生活炉渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种建筑垃圾制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法。这些土壤扩蓄增容剂是指能有效改善土壤团粒结构、增加土壤有效孔隙的扩蓄增容，抑制土壤表面无效蒸发、有效改善土壤持水保水能力的复合材料。上述这些研究均是对不同土壤的扩蓄增容的前期研究，并没有针对具体的农作物进行研究，本申请是上述已经申请专利的土壤扩蓄增容剂的进一步深入，在上述土壤扩蓄增容剂研究的基础上，申请人针对西北地区的主要粮食作物为小麦、玉米，进行了专用土壤扩蓄增溶肥的研究，对配方作了大幅度调整和改进，以期能够用于各种农作物，利于农作物的生产，并进一步进行产业化，该项目得到了国家863计划的支持。二、制备实施例参见图1，图1是本发明的工艺流程图，包括下列步骤首先将草炭去杂，分级；将草炭和油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，得到草炭、油菜渣粉末；将磷酸二氢钾，磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；将粉碎后的上述原料粉末按照草炭35%40%、磷酸二氢钾10%20%、磷酸二铵5%10%、油菜渣10%15%、尿素％20-30%，加入胶原蛋白1%2%，搅拌均匀，经制粒、包装即得。实施例1:本实施例的玉米专用土壤扩蓄增容肥，由以下原料及其重量百分比组成草炭40%，磷酸二氢钾10%、磷酸二铵10%、油菜渣10%、尿素29%，胶原蛋白1%。制作上述环保玉米专用土壤扩蓄增容肥方法，具体包括下列步骤(1)首先将草炭去杂，分级；将草炭和油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎研磨至lmm以下，过20目筛，得到草炭、油菜渣粉末；(2)再将粘土辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵和尿素分别粉碎，研磨，过1毫米以下，过20目筛备用。(3)将粉碎后的上述原料按照草炭40%、磷酸二氢钾10%、磷酸二铵10%、油菜渣10%、尿素29%，胶原蛋白1%，搅拌均匀。经常规的制粒机制粒(采用山东青山市制粒机)、包装(25公斤/袋)即可得到玉米专用土壤扩蓄增容肥。实施例2:本实施例与实施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量百分比组成为草炭40%、磷酸二氢钾15%、磷酸二铵10%、油菜渣13.5%、尿素20%，胶原蛋白1.5%。实施例3:本实施例与实施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量百分比组成为草炭40%、磷酸二氢钾18%、磷酸二铵6%、油菜渣10%、尿素25%，胶原蛋白1%。实施例4:本实施例与实施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量百分比组成为草炭35%、磷酸二氢钾16%、磷酸二铵5%、油菜渣12%、尿素30%，胶原蛋白2%。实施例5:本实施例与实施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量百分比组成为草炭40%、磷酸二氢钾10%、磷酸二铵10%、油菜渣12%、尿素27%，胶原蛋白1%。实施例6:本实施例与实施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制备方法与实施例1相同。原料及其重量百分比组成为草炭40%、磷酸二氢钾15%、磷酸二铵10%、油菜渣14%、尿素20%，胶原蛋白1%。上述实施例中的胶原蛋白可以选择市售的产品。本发明所用产品为陕西三原县大程东周胶原蛋白厂生产，主要利用动物废弃物为原料制成。胶原蛋白是一种油、粘性物质，胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质，其分子在细胞外基质中聚集为超分子结构。分子量为300ku，其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。胶原蛋白存在于动物皮肤与骨胳中，如猪皮、牛筋、鸡及鸟的皮肤及骨骼中也含有大量的胶原蛋白，胶原蛋白的结构的多样性和复杂性决定其在许多领域的重要地位，具有良好的应用前景。目前大多应用于食品中用作功能物质和营养成分，实验证明，在玉米专用土壤扩蓄增溶肥中加入适量的胶原蛋白，对玉米的保水保墒有一定的促进作用。对原材料草炭和油菜渣进行氨化处理，使得纤维膨胀，增大了空隙度，提高了渗透性。表面积和持水力一般都能提高2-3倍，消化酶更容易与之接触，干物质消化率平均提高6%_15%，有效地提高各种养分消化利用率。实践证明，草炭和油菜渣经氨化处理，对于提高玉米专用土壤扩蓄增溶肥的综合肥力有显著的促进作用。采用本发明的玉米专用土壤扩蓄增容专用肥，每公顷用量为750kg-1500kg。实验表明，对于玉米等作物可增产12%以上，提高水分利用效率10%以上，在干旱半干旱地区，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利于生态保护。本发明采取室内与大田试验相结合的方法，对制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥进行了验证，实验采取基础材料粉碎、研磨后装营养钵、置于瓷盘内自行吸水、失水的方法。土壤为对照，重复四次，连续实验2-3次，然后计算其吸水性、吸水速率、保水性以及失水特性。优先选择吸水、保水、失水效果好的基楚材料为扩蓄增容肥主要原料，辅料选择有利扩蓄增容无机有机肥料和化合物，进一步粉碎、研磨，搅拌均匀后再行营养钵自行吸水、保水、失水实验，土壤为对照，重复4次，连续实验2-3次，然后计算吸水性、吸水速率、保水性以及失水特性。优先选择吸水、保水、失水效果良好的扩蓄增容肥配方，进行土壤不同水平模拟实验，按材料特性和产品成本进行不同作物苗期鲜、干重鉴定，进一步测试扩蓄增容肥新产品对作物苗期鲜、干重的影响，从中筛选最佳的配方及施用量。在此基楚上，再行大田试验示范。经多年多点试验示范，选择效果最好的配方，加工，生产，检验，在大田推广。保水、失水实验实施例玉米专用土壤扩蓄增容肥的基础材料的选择最重要，所有合成剂所使用的原料及辅料均有吸水、保水、失水等功能。据此，发明人设计了不同质地基础材料的吸水、保水、失水实验，实验结果见表1、表2、图2。表1基础材料吸水表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2础材料失水蒸发表(克)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1表2、图2可知小麦秸秆和混合秸秆吸水性最强，为本身重量的200倍以上；草炭吸水量相当于土壤的6倍；经六天(温度5(TC、湿度30X)失水后，含水量比对照高6倍，因此，具有一定保水性；且是磷酸二铵、磷酸二氢钾的良好载体；油菜渣吸水性明显高于土壤(对照)。因此，以上基础材料是合成玉米专用土壤扩蓄增容肥的优质材料。四、玉米专用土壤扩蓄增容肥的实验研究结果利用基础材料草炭合成的玉米专用土壤扩蓄增容肥，经实验研究，对玉米作物苗期鲜、干重及产量具有良好的促进作用。见表2、图2。由表2、图2可知，利用草炭生产玉米专用土壤扩蓄增容肥，在玉米等苗期实验结果显示，吸水保水性比土壤(对照)高2-6倍，说明玉米专用土壤扩蓄增容肥不仅节水保墒，而且能提高土壤肥力，促进玉米生长，增加干物质积累。因此，利用草炭生产玉米专用土壤扩蓄增容肥，无疑是节水农业，生态农业的一项创新技术。利用基础材料合成扩蓄增溶剂后，经实验研究，对玉米的苗期鲜、干重具有良好的促进作用，详见表3。表3:玉米扩蓄增容肥不同水平对苗干重的影响(g/株)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注表中，配方1是指申请人2007年的专利申请"一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法"(申请号200710017802.3)，配方2是指申请人2007年的专利申请"一种玉米秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法"(申请号200710017795.7)，配方3是指本发明配方(草炭配方)，配方4是指申请人2007年的专利申请"一种生活炉渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法"200710017801.9)，配方5是指申请人2007年的专利申请"一种建筑垃圾制备的土壤扩蓄增容剂"(申请号200710017798.0)，配方6是指申请人2007年的专利申请"一种油菜渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法"(申请号200710017800.4)。由表3可知，本发明的玉米专用土壤扩蓄增容肥，在玉米苗期实验结果显示，苗干重比土壤(对照)高23.08%76.92X，生产试验研究结果显示，亩施50kg玉米专用土壤扩蓄增容肥比常规对照最低增产7.16%以上。说明玉米专用扩蓄增溶肥不仅节水保墒，而且能提高土壤肥力，促进苗生长，增加干物质积累，增加玉米产量。因此，利用草炭等废弃资源生产玉米专用土壤扩蓄增容肥，无疑是节水农业，生态农业的一项创新技术。表4:2008年本发明的玉米土壤扩需增容专用肥示范田测产结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表4可知施用本发明的玉米专用土壤扩蓄增容肥，比对照增产15.43%，而且所需的肥料用量相对减少。从大田示范结果也可以看出，使用本发明的玉米土壤扩蓄增容专用肥比常规施肥ck一般增产10%左右(表5)。根据西北农林科技大学农产品质量监督检验站检测报告(表6)可知，本发明的玉米土壤扩蓄增容专用肥氮含量为15.76%，有机质为41.60%，属于优质的有机土壤扩蓄增溶肥。表5:陕西三原县施用玉米专用土壤扩蓄增容肥玉米示范户产量结果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>有机肥标准总养分(N+P20s+K20)g4.0有机质S30本发明带来的技术效果是(1)环境效益利用草炭、油菜渣和磷酸二氢钾、磷酸二铵等辅料混合后生产玉米专用土壤扩蓄增容肥，大大减少蚊蝇等的滋生机会，降低病原菌存活时间，切断了病原菌传播到人类的途径，避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潜在威胁。(2)社会效益把草炭应用于农业领域，生产农用有机复合肥，为农业部门提供了优质、价廉、高效的生态肥料，也使作物增产增收，同时也为城市、乡村增加了新的就业机会。(3)经济效益若按年产3000万吨的生产能力进行经济核算，按照本发明的方法生产出的玉米专用土壤扩蓄增容肥成本价为20002400元/吨，而市售高效三元复合肥市场售价一般为24003000元/吨，每年可增加3000万元产值。因此本发明的利用草炭生产的玉米专用土壤扩蓄增容肥有较好的经济效益，市场应用前景广泛。权利要求一种草炭制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于，制得的该玉米专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成草炭35％～40％、磷酸二氢钾10％～15％、磷酸二铵5％～10％、油菜渣10％～15％、尿素20％～30％，胶原蛋白1％～2％，上述原料的百分比之和为100％。2.权利要求1所述的草炭制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥的生产方法，其特征在于，该方法选用草炭为主要原料，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、尿素和胶原蛋白，具体包括下列步骤首先将草炭去杂，分级；将草炭和油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎研磨至lmm以下，过20目筛，得到草炭、油菜渣粉末；将磷酸二氢钾，磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至lmm以下，过20目筛备用；将粉碎后的上述原料粉末按照草炭35%40%、磷酸二氢钾10%20%、磷酸二铵5%10%、油菜渣10%15%、尿素％20-30%，加入胶原蛋白1%2%，搅拌均匀，经制粒、包装即得。全文摘要本发明公开了一种草炭制备的玉米专用土壤扩蓄增容肥，制得的该土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成草炭35％～40％、磷酸二氢钾10％～15％、磷酸二铵5％～10％、油菜渣10％～15％、尿素25％～30％，胶原蛋白1％～2％。其制备方法先将草炭去杂后和油菜渣分别进行氨化处理，然后研磨至1mm以下，过20目筛，将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛，然后混合，搅拌均匀，经制粒、包装即得。每公顷施用750kg-1500kg。玉米等作物可增产10-20％以上，提高水分利用效率10-20％以上，在干旱半干旱地区，能充分利用天然降雨，保水保肥，提高土壤肥力，有利于生态保护。文档编号C05G3/00GK101698625SQ20091021868公开日2010年4月28日申请日期2009年10月30日优先权日2009年10月30日发明者冯浩,姚广平,杜健,杜璇,王新宽,王炳荣申请人:西北农林科技大学