本发明涉及种植砂领域，尤其涉及一种利用秸秆制备的种植砂。
背景技术：
随着全球气候的日益恶劣及人口快速增长带来的土地被过度开发及耕种、畜牧，导致可种植耕地日益减少。由于当前种植业中，主要依靠的是土壤的粘附力及凝聚保水、保肥能力，将施加至植物的水分及肥料保持并发挥作用，可种植耕地面积的减小以及土地质量的下降，直接导致了粮食及农作物产量下降。因此，找寻一种新型的种植基质迫在眉睫。种植砂是一种包含多孔结构的种植基质，具有一定的保水保肥功能，可用于种植农作物、改善土壤、沙漠治理、矿山修复。公开号为cn103168640a的中国专利申请中公开了一种营养种植砂，该种植砂包括由天然沙粒与至少含有亲水性粘结剂的粘结剂粘结而成的具有多孔结构的砂球，同时相邻天然沙粒之间形成适宜吸附的孔隙，多孔性能有利于保持营养肥料。但该申请中的孔隙结构仅是通过沙粒堆积形成的，使得种植砂的保水保肥性能较差；同时对粘结剂的粘结效果依赖性强，使用寿命短。因此提供一种保水保肥效果佳、使用寿命长的种植砂，是本领域亟待解决的一项技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的就是提供一种保水保肥效果佳、使用寿命长的利用秸秆制备的种植砂。
本发明采用以下技术方案：
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：固体废弃物100份，秸秆5-30份，增塑剂5-15份，增强剂1-2.5份，水10-20份；其中：固体废弃物为粉煤灰、煤矸石、矿渣、尾矿中的一种或几种；秸秆为水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、棉花秸秆中的一种或多种。
进一步的，种植砂是粒径为10-100目的球形颗粒，所述种植砂的吸水率大于70％。
进一步的，固体废弃物粒径为100-250目。
进一步的，增塑剂为煅烧高岭土、膨润土、白泥、球土、黑泥中的一种或几种。
进一步的，增强剂为石英粉、硅灰中的一种或两种。
进一步的，该利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份固体废弃物、5-30份秸秆、5-15份增塑剂、1-2.5份增强剂，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及10-20份水倒入高速造粒机中造粒；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在绝氧或者低氧条件下进行烧结；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
进一步的，步骤(2)中高速造粒的转速为1500-3500r/min。
进一步的，步骤(3)中烘干温度为70-120℃。
进一步的，步骤(4)中的烧结工艺为：以20-40℃/min升温至200℃-300℃；再以2-10℃/min升温至500℃-700℃，保温2-5h；最后以10-30℃/min升温至800-1200℃，保温10-30min。
本发明的利用秸秆制备的种植砂，具有以下有益效果：
(1)本发明的利用秸秆制备的种植砂，秸秆在绝氧或低氧条件下烧结生成生物质炭，利用生物质炭作造孔剂，使得种植砂颗粒内具有大小均一的微孔，可保存大量的水分，制得的种植砂吸水率大于70％；同时生物质炭表面的羧基、酚羟基等官能团使其具有一定的阳离子交换能力，进一步增强了种植砂的保肥能力，有利于植物的生长。
(2)本发明的利用秸秆制备的种植砂，颗粒大小均一、球形度高，且筒压强度高，28mpa的筒压强度下的破碎率小于30％，使用寿命长；容重在900-1100kg/m3之间，方便固定植物。
(3)本发明的利用秸秆制备的种植砂，在900-1200℃烧结制成，高温下游离的重金属离子可以固定在粉煤灰、煤矸石、矿粉等固体废弃物内部，且不会迁移，使得种植砂作为农作物栽培基质使用时不会造成污染，使用安全。
(4)本发明的利用秸秆制备的种植砂，采用高速混合造粒工艺，使原料充分混合，不会出现结团和团聚现象，提高了种植砂产品的成品率；制得的种植砂颗粒粒径在10-100目之间，极大的提高了比表面积，减少烘干时间，提高制备效率。
(5)本发明的利用秸秆制备的种植砂，固体废弃物和作物秸秆联合处理，提供了一种固体废弃物高效利用和高附加值转化的途径，并解决了工业固体废弃物与农业固体废弃物的协同处理困难的问题。
具体实施方式
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：粉煤灰100份，小麦秸秆5份，煅烧高岭土5份，石英粉1份，水10份。
本实施例中利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份粉煤灰、5份小麦秸秆、5份煅烧高岭土、1份石英粉，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及10份水倒入高速造粒机中造粒，转速为2000r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为70℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在绝氧条件下进行烧结，烧结工艺为：以20℃/min升温至300℃，保温10分钟，再以2℃/min升温至700℃，保温2h，最后以10℃/min升温至900℃，保温20min；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
实施例2
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：煤矸石100份，水稻秸秆10份，膨润土5份，硅灰2.5份，水15份。
本实施例中利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份煤矸石、10份水稻秸秆、5份膨润土、2.5份硅灰，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及15份水倒入高速造粒机中造粒，转速为1500r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为70℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在低氧条件下进行烧结，烧结工艺为：以25℃/min升温至300℃，保温10分钟，再以2℃/min升温至700℃，保温3h，最后以20℃/min升温至1200℃，保温20min；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
实施例3
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：矿渣100份，玉米秸秆10份，白泥5份，煅烧高岭土5份，石英粉1份，水15份。
本实施例中利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份矿渣、10份玉米秸秆、5份白泥，5份煅烧高岭土、1份石英粉，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及15份水倒入高速造粒机中造粒，转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为80℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在绝氧条件下进行烧结，烧结工艺为：以40℃/min升温至300℃，保温10分钟，再以5℃/min升温至500℃，保温5h，最后以10℃/min升温至800℃，保温30min；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
实施例4
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：粉煤灰100份，棉花秸秆20份，膨润土5份，煅烧高岭土10份，硅灰1.5份，水15份。
本实施例中利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份粉煤灰、20份棉花秸秆、5份膨润土、10份煅烧高岭土、1.5份硅灰，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及15份水倒入高速造粒机中造粒，转速为2500r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为120℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在绝氧条件下进行烧结，烧结工艺为：以30℃/min升温至250℃，保温10分钟，再以3℃/min升温至600℃，保温4h，最后以20℃/min升温至1200℃，保温20min；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
实施例5
一种利用秸秆制备的种植砂，该种植砂由如下重量份的原料制备而成：粉煤灰100份，小麦秸秆30份，煅烧高岭土5份，白泥10份，石英粉1份，水20份。
本实施例中利用秸秆制备的种植砂，采用以下步骤制备：
(1)称取100份粉煤灰、30份小麦秸秆、5份煅烧高岭土、10份白泥、1份石英粉，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及20份水倒入高速造粒机中造粒，转速为3500r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为100℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒在低氧条件下进行烧结，烧结工艺为：以25℃/min升温至300℃，保温15分钟，再以5℃/min升温至680℃，保温5h，最后以20℃/min升温至1200℃，保温10min；
(6)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
对比例1
一种种植砂，由如下重量份的原料制备而成：粉煤灰100份，膨胀珍珠岩10份，煅烧高岭土5份，木质素磺酸钠1份，水20份。
本实施例中的种植砂采用以下步骤制备：
(1)称取100份粉煤灰、10份膨胀珍珠岩、5份煅烧高岭土、1份木质素磺酸钠，置于搅拌机中混合均匀得到混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料以及20份水倒入造粒机中造粒，转速为2000r/min；
(3)将步骤(2)中造好的粒放入干燥箱中烘干，烘干温度为70℃；
(4)将步骤(3)中烘干的粒进行高温烧结，烧结工艺为：以25℃/min升温至600℃，保温10分钟，再以5℃/min升温至700℃，保温2h，最后以20℃/min升温至1000℃，保温20min；
(5)烧结完成后冷却筛分得到种植砂。
取800ml上述制备的种植砂铺在1000ml花盆内，将绿萝插在种植砂中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
对比例2
取800ml土壤铺在1000ml花盆内，将绿萝插在土壤中，每隔7天加入300ml配制的营养液(1wt％)，观察并记录90天的生长情况。
将各实施例及对比例中制得的种植砂的性能及植物生长情况进行检测，具体结果如表1所示。
表1性能检测结果
由表1可知，本发明利用秸秆制得的种植砂的种植效果基本与土壤持平，甚至要优于土壤种植效果，说明该种植砂可作为种植基质使用。且本发明的种植砂筒压强度较高，28mpa的筒压强度下的破碎率小于30％，提高了种植砂的使用寿命；容重在900-1100kg/m3之间，便于固定植物。由于采用秸秆在绝氧或低氧条件下烧结，生成生物质炭，利用生物质炭作造孔剂，使得种植砂颗粒内部形成大小均一的微孔，增大种植砂吸水率的同时也获得了较高的保水率，其保水率在60-80％之间。同时，生物质炭表面的羧基、酚羟基等官能团，使得种植砂具有一定的阳离子交换能力，进一步增强了种植砂的保肥能力。因此，本发明利用秸秆制得的种植砂，筒压强度高、使用寿命长，保水保肥效果好，清洁方便，能更好的满足植物生长需求，可广泛应用于桌面种植、阳台种植、屋顶种植、立体种植等领域。
本发明的利用秸秆制得的种植砂，通过秸秆在绝氧条件下烧结得到的生物质炭作为造孔剂，来提高种植砂的孔隙率，进一步增强种植砂的保水保肥效果。
作为另一种实施方式，生物质炭的来源还包括甘蔗渣、药渣、花生壳、油茶壳、棉籽壳、发酵渣等其他固废。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。