降解型多功能种植宝及其制备方法与流程

文档序号:11244777阅读:510来源:国知局

本发明涉及沙化土壤及干旱地区种植、肥料技术、农业废弃物循环利用等领域,具体涉及一种利用膨润土、秸秆等为主要原料制备的降解型多功能种植宝及其制备方法。



背景技术:

众所周知,全球性的缺水、干旱、荒漠化正严重威胁着人类的生存环境。据有关资料报导,我国每年因干旱新增沙漠化土地2100平方公里,80%以上的耕地由于干旱等原因,影响农作物生长。目前,我国荒漠化土地日益加剧、部分地区存在大量的荒山秃岭,水土流失严重,从西北和内蒙古等地区刮起的风沙、沙尘暴,已经肆虐京津,并已影响到南京、杭州等地,恢复戈壁荒山植被刻不容缓。

随着腐殖质和有机物质的流失而逐渐减少土壤中微生物种类和数量,降低了生物活性,逐渐地变成缺乏保水性,缺乏保肥性,不利于植物的生长。近年来,公路、铁路、水利、矿山等工程的大量建设,以及工程挖方、填方,形成了大量的次生裸地,需要对这些土质裸露边坡直接、快速地实行植被恢复等生态恢复工程,使坡面具有形成良好的生态循环的自然恢复能力。还有矿山复垦是现阶段解决矿山环境及矿山经济发展的主要途径。目前矿区土地复垦中农业复垦和林业复垦是最普遍的。在我国由于耕地面积有限,目前复垦的核心便是恢复耕地,对干旱、半干旱山区矿山复垦中水源没有保证、方塘储水易蒸发,不能保证复垦用水。

如何保护现有的植被以及绿化已经退化的植被,在已经沙化的土壤上种植苗木是一个重大的研究课题。保护人类自己的家园,加快治理荒漠化土地已成为科学研究的前沿领域。解决这一问题的关键在于何如提高沙化土壤的养分水平及其保水能力。三北工程对于改善三北地区的生态环境,提高农业生产力,增加农民收入,促进区域发展,发展现代林业,推进生态文明,提高中国在生态环保领域的地位具有十分重大的战略意义。

人类不间断的对荒漠化土地改良,所采用的方法有网络式的埋入秸秆,并在秸秆处栽种植物,这种方法取得一定效果,但提高保水性、保肥性不理想;也有采用钵体填充适合植物生长的土壤,栽种植物,这种方法提高保水性不理想,钵体都采用不可降解的材料制造,如水泥,塑料等,这些材料造成土地二次污染。人们为了解决塑料营养钵的先天不足现象,就出现了可降解的纸制营养钵,但纸制营养钵育苗代价要高出塑料营养钵很多。然而可降解的纸制营养钵最大的不足是:它的降解时间不能适用于各种苗木对育苗时间的要求,所以可降解纸制营养钵没能广为所用。

针对上述问题,人们发明了多种育苗容器,列举如下:

中国专利(申请号991135547)公开了《植物纤维育苗钵及其制造方法》,采用植物纤维材料,添加淀粉作为粘接剂,用石蜡或菜子油为脱模剂,在加温条件下模压成型,该方法在制作过程中需使用大量的淀粉和菜子油,其生产成本与价格十分昂贵,如果用石蜡代替菜子油虽可稍稍降低一些成本,但石蜡在土壤中不易分解,用量较多时,会破坏土壤结构,因而不宜大批量使用。

专利cn104823753a公开了《一种用秸秆制备的可降解育苗钵及其制备方法》。本发明的用秸秆制备的可降解育苗钵,由如下重量份的原料制备而成:地瓜秸秆50-100份、小麦秸秆50~100份、大豆秸秆50~100份、棉花秸秆50~100份、黄芪药渣5~10份、板蓝根残渣1~5份,助剂0.2~2份。该育苗钵贮水性能良好,钵壁强度适中,育苗后不需脱壳,不伤根、不伤苗,便于钵苗运输和一体化栽植,在土壤内可自然分解,对土壤不仅无污染,而且具有一定增肥作用;但上述苗钵吸水保水力不强,不适合沙漠中种植植物使用。

专利cn104532858a公开了《一种土质边坡绿化装置及方法》,所述绿化装置包括底部开具第一孔洞的种植钵、种植在所述种植钵中的植株、至少一对设置在所述种植钵外侧并相互连接的限位带以及设置在所述种植钵和限位带外围的固定环,所述限位带两端分别设有第二孔洞与卡位块,所述第二孔洞中设有一端与所述第二孔洞固定连接的固定锚杆,所述固定环位于卡位块的上方,所述限位带通过所述固定环卡住所述卡位块进行固定。该土质边坡绿化装置具有施工过程简便、成本较低、见效快速、植物规格一致、景观效果较好的优点,适用于黄土质边坡等常规边坡绿化方法不易操作的边坡类型。

秸秆纤维是自然界巨大的再生性生物高分子资源之一,中国秸秆资源每年产量达7.9亿t。秸杆是可再生、可持续发展的重要资源。秸秆的不同部位,如茎杆、秸杆皮、叶、穰(髓)含有纤维素、半纤维素、木质素以及蛋白质等物质。目前,秸秆加工大多采用混合利用,即秸杆的茎杆、秸杆皮、叶、穰(髓)不加以分离,混合使用。保护大自然的生态平衡是全球目前最关注的热点问题,而农业秸秆类废弃物的再利用成为关注的焦点。以往的秸秆类废弃物部分地区主要以焚烧为主,污染环境严重,随着科技的发展和人民对环境保护的认识,秸秆再利用开始应用。



技术实现要素:

针对上述现有技术中沙化、碱化土壤保水保肥能力差、土壤贫瘠的缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种应用范围广、环保可降解、生产成本低、环保节能、使用方便的降解型多功能种植宝,能够广泛应用于沙漠治理、干旱地区建设、三北防护林建设、公路边坡及矿山复垦业、蔬菜大棚土壤改良与技术创新、林果熟菜等高附加值作物育苗等领域。

为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:降解型多功能种植宝,主要由以下重量份原料制成:农作物秸秆20~60份;膨润土20~60份;凹凸棒土10~30份;聚丙烯酰胺0.1~3份;预糊化淀粉1~3份;

其中,所述农作物秸秆在使用前经粉碎和发酵处理。

作为优选,所述农作物秸秆、膨润土和凹凸棒土三者的总重量占比为60~95%。

作为优选,所述农作物秸秆、膨润土和凹凸棒土三者的总重量与聚丙烯酰胺、预糊化淀粉二者的总重量比为100:0.5~6。

作为优选,所述降解型多功能种植宝主要由以下重量份原料制成:农作物秸秆40份;膨润土40份;凹凸棒土20份;聚丙烯酰胺1份;预糊化淀粉2份。

其中,农作物秸杆为农作物生产过程中产生的秸杆,如玉米杆、谷子杆、麦杆、高梁杆、芦苇杆或其它草本植物的茎叶等。

本发明选用的膨润土粉颗粒细度≤0.074毫米。

本发明选用的凹凸棒土粉颗粒细度≤0.074毫米。

由于采用了上述技术方案,本降解型多功能种植宝具有以下有益效果:

(1)为划时代的纯绿色农业项目,具有环保、安全、保肥、释肥、生物降解的功能。本发明在生产与使用过程中不会产生任何污染,还能有效地将大量废弃的作物秸杆返还农田,提高土壤保水能力、增加土壤养分,改善土壤的物理性能,营造和培育作物生长的良好土壤环境。由于使用聚丙烯酰胺和预糊化淀粉为粘接剂,在整体成份中粘接剂所占份量极少,但粘接效果极好,而且,聚丙稀酰胺成份具有保水能力强,吸附性能好的特点,当种植宝在土壤中分解后,其与土壤成份结合,有利于土壤团粒结构的形成,能有效地提高土壤肥力,改善土壤结构,减少土壤的水蚀与风蚀影响且可络合土壤中的有毒金属离子,净化水质。由于膨润土和聚丙烯酰胺的良好的吸水与保水性能,所以,本发明的种植宝用于在干旱与半干旱山区植树造林时,林木成活率大大提高。

(2)具有高吸水、保水及释水性、透气性良好。本发明的多功能种植宝具有较好的抗旱能力,多功能种植宝依靠庞大的立体网格结构和原料特有的性能,吸水指标等性能完全符合ny886-2010国家标准。由于经粉碎的秸杆颗粒具有良好的吸水性能,膨润土所具有的保水、释水性,本发明的种植宝贮水量可达本身体积的200~600%,种植宝自身不能产生水,当土壤较干旱时,植物将其吸附的水吸出,而当下雨或浇灌时,它又将周围多余的水吸收保存,如此循环,具有良好的保水及释水性。

(3)具有秧苗质量好、成活率高、无缓苗期、抗逆性强、使用简便、带钵移栽、不散钵等特点,还有抗旱、提高土壤保墒及改良沙化土壤的功能,又有提高植物抗逆能力,加速植物生长的功能。而且种植宝在高含水量状态下,仍具有很高的强度,不影响其运输、移植等操作。

(4)种植宝本身分子结构多元,化学元素多样性,含有天然有机聚合物,优质无机层状分子、发酵后的生物质等,还含有10多种对植物和土壤十分有利的元素,即c、h、o、n、k、na、mg、fe、si、al、ca、p、ti、mn、b等。

本发明还提供了上述降解型多功能种植宝的制备方法,包括如下步骤:

步骤一、原料制备

将农作物秸秆用破碎机粉碎过筛,取粒径小于2.0~10.0mm的颗粒,经过发酵处理后干燥至含水率低于50%;

取经粉碎和发酵处理后的农作物秸秆20~60份;膨润土20~60份;凹凸棒土10~30份;聚丙烯酰胺0.1~3份;预糊化淀粉1~3份备用;

步骤二、混合搅拌

以聚丙烯酰胺和预糊化淀粉为粘接剂,与备用的农作物秸秆、膨润土、凹凸棒土用混料机混合搅拌均匀;

步骤三、常温模压成型

将混合均匀的混合料放入成型机内,常温加压10~100kg/cm2成型为营养钵;

步骤四、阴干、入库

营养钵脱模后放在阴凉通风处干燥至含水率低于15%,制得成品,然后分级、检验、包装入库。

作为优选,原料制备时将农作物秸秆粉碎过筛并分级,分成不同粒度的产品,然后依次成型得到吸水倍数及适应性不同的多种型号的营养钵。

本降解型多功能种植宝的制备方法,具有以下优点:

(1)工艺步骤简单,使用设备少,采用常温模压成型的方法,对植物纤维成份不造成破坏,因而,生产的种植宝吸水量大(吸水量可达自身的8~15倍),强度还比较高,运输与使用过程不易损坏(破损率相比传统方法降低10%),使用成本较低。而且,种植宝的密度较低(密度为1.2~3g/cm3),有利于植物根系穿透和钵体本身在土壤中的分解。常温模压成型由于型模不需加热,因此,生产周期较短(生产周期因设备能力来定,通过本工艺进行工业生产一般一个钵体需要10~15分钟就可以完成,而传统工艺需要30分钟以上),生产成本低,可以节省大量能源。并且可以采用模具加工成任何需要的形状,如圆柱形、花盆形等,也可根据植株类型和根系生长情况选择种植宝形状和大小。

(2)在生产过程中,可根据农林、园艺和不同地区、不同土质用户的要求,不同作物及根系生长周期调节反应物料的配比。加工时,原料经粉碎过筛并分级,分成不同粒度的产品,可得到吸水倍数及适应性不同的多种型号的营养钵。它不仅可吸水、保水,而且可吸收肥料,改良土壤。吸水倍数可随用途调节反应物料配比而控制,种植宝壁厚也可以依据植物种类进行调整。这样制得的种植宝内含有发酵后的营养土,可提供种子发芽和苗期生长的营养;种植宝外并可根据不同作物的需肥规律合理加入适量的氮、磷、钾及钙、镁、硫、硼、铜、钼、锌、铁、硅、硒等,为作物生长提供中后期生长所需的各种养分。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:

图1是本发明中降解型多功能种植宝的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,进一步阐述本发明。在下面的详细描述中,只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑,下述描述在本质上是说明性的,而不是用于限制权利要求的保护范围

实施例1

降解型多功能种植宝,主要由以下重量份原料制成:农作物秸秆40份;膨润土40份;凹凸棒土10份;聚丙烯酰胺1份;预糊化淀粉3份。

参考图1,降解型多功能种植宝的制备方法,包括如下步骤:

步骤一、原料制备

将农作物秸秆用破碎机粉碎过筛,取粒径小于2.0~5.0mm的颗粒,经过发酵处理后干燥至含水率低于50%;膨润土细磨处理;

取经粉碎和发酵处理后的农作物秸秆40份;膨润土40份;凹凸棒土10份;聚丙烯酰胺1份;预糊化淀粉3份备用;

步骤二、混合搅拌

以聚丙烯酰胺和预糊化淀粉为粘接剂,与备用的农作物秸秆、膨润土、凹凸棒土用混料机混合搅拌均匀;

步骤三、常温模压成型

将混合均匀的混合料放入成型机内,常温加压10~100kg/cm2成型为柱状或花盆状营养钵;

步骤四、阴干、入库

营养钵脱模后放在阴凉通风处干燥至含水率低于15%,制得成品,然后分级、检验、包装入库。

沙漠中树木的栽植,利用本降解型多功能种植宝即可实现。按树木尺寸选择营养钵尺寸,将含有一定养分的种植土(或普通土)加入营养钵,加土的同时将树苗也栽种到营养钵里,将栽有树苗的营养钵放入沙坑中,周围填沙,然后一次性浇水。依靠营养钵的保水功能,营养钵吸水膨胀,依靠这次浇水,足够保持树苗生长15天左右,随树苗长大,根系渐渐发达,最后穿透营养钵体向沙层扎根,吸收沙层深部水,同时营养钵的养分继续供根部生长,松散、降解,并包裹在根部,同时改良周围沙土环境,直到树木成活。采用该营养钵,树木成活率100%。

实施例2

降解型多功能种植宝,主要由以下重量份原料制成:农作物秸秆20份;膨润土20份;凹凸棒土15份;聚丙烯酰胺0.5份;预糊化淀粉1份。

参考图1,降解型多功能种植宝的制备方法,包括如下步骤:

步骤一、原料制备

将农作物秸秆用破碎机粉碎过筛,取粒径小于5.0~10.0mm的颗粒,经过发酵处理后干燥至含水率低于50%;膨润土细磨处理;

取经粉碎和发酵处理后的农作物秸秆20份;膨润土20份;凹凸棒土15份;聚丙烯酰胺0.5份;预糊化淀粉1份备用;

步骤二、混合搅拌

以聚丙烯酰胺和预糊化淀粉为粘接剂,与备用的农作物秸秆、膨润土、凹凸棒土用混料机混合搅拌均匀;

步骤三、常温模压成型

将混合均匀的混合料放入成型机内,常温加压10~100kg/cm2成型为柱状或花盆状营养钵;

步骤四、阴干、入库

营养钵脱模后放在阴凉通风处干燥至含水率低于15%,制得成品,然后分级、检验、包装入库。

本降解型多功能种植宝可减少育苗缓苗期,改良大棚、农田等土壤环境,保证土壤有机质含量大于55%、钙含量大于4%、钾含量大于3%。具体应用时,采用直播方式,即直接将种子播种到大小适当的种植宝中,以后整个生长期除间苗外,不再进行移栽。一些蔬菜如豆类、萝卜、胡萝卜,因为是直根系,根系不发达,移苗会伤害根部正常发育,一般以直播为主,还有如白菜、苋菜等速生类蔬菜也采用直播方式。在北方春季土壤缺墒时,用种植宝带籽播种或育苗移栽时保苗率可达98%以上,利于提高北方旱作农业地区的农产品产量和质量,提高农民收入。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

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