专利名称：一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤扩蓄增容剂的制备方法。特别是一种利用废弃资源(小麦秸秆)为主要原料的土壤扩蓄增容剂及其制备方法，为综合利用小麦秸秆资源，变废为宝开辟了一条新途径。
背景技术：
1.我国小麦秸秆现状我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位。我国粮食的播种面积约为1.13亿hm2，粮食总产量4.9亿吨，小麦、玉米等谷物秸秆总产量为5亿吨，加上其他作物的秸秆，每年生产秸秆6亿吨以上。虽然2.5亿吨用于造肥还田；0.48亿吨用于工业原料；1.8亿吨用于农民生活燃料，但尚有1.2亿吨秸秆剩余，这约占总量的20％秸秆在农民的屋前屋后堆放，成为生活垃圾或白白烧掉。农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，是农作物的重要副产品，焚烧造成了资源的巨大浪费。另一方面，在焚烧的同时，向空气中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物质污染了空气，危害了人的身体健康，同时影响交通航运、人民生命财产的安全及农作物的正常生长。大量剩余秸秆的处理成为农业生产中凸显的问题，成为政府关心、社会关注、舆论关切的热点和难点。
随着科学技术的不断发展，目前国内对秸秆的开发利用有了很大的发展，其产品涉及农田肥料、动物饲料、民用生活、建筑材料、工业发电、化工产品、纺织产品等。可见，搞好农作物小麦秸秆的综合利用，变废为宝，化害为利，具有重大的现实意义和战略意义。在这些方面，日本、美国、德国等工业发达国家的许多先进经验和处理方法很值得我们借鉴。但利用其改善农业土壤的土壤扩蓄增容剂报道不多。
2.国外小麦秸秆综合利用现状目前，国外对小麦秸秆的综合利用与国内基本相同，但关于利用小麦秸秆生产土壤扩蓄增容剂，变废为宝的多功能综合利用技术，目前还未见报道。
3.国内小麦秸秆综合利用现状目前，绝大部分秸秆在田间被直接焚烧掉，这不但造成极大的资源浪费，而且带来严重的大气污染。近些年，秸秆产量随着粮食等主产品单位产量的不断提高而迅速增加，如何处理这些再利用后的过剩小麦秸秆已成为农业生产过程中的难题。现在对小麦秸秆的综合利用有以下几方面(1)秸秆作燃料。秸秆作燃料仍然以直接燃烧为主，不卫生，能源利用率仅为13％。近几年出现了秸秆气化技术，通过对秸秆不完全燃烧或干馏，获得可燃气作燃料。也有的将秸秆通过生物发酵产生沼气作燃料。这些生物质能转化技术可提高能源利用2倍-4倍。以沼气、生物质能为重点的农村可再生能源建设，缓解了农村地区能源供应短缺的情况，改变了农村传统的生火做饭的模式，满足了农民对高品位能源的需求，提高了农民生活质量，适应了现代化新农村的发展需求，同时可消耗掉大量的农作物秸秆，是一种实现秸秆处理规模化的方式，但目前应用很少。
(2)秸秆做饲料。秸秆养畜，过腹还田是一种效益很高的秸秆利用方式。秸秆经过青贮、氨化、微贮处理，饲喂畜禽，促进畜牧发展可增值增收，并使秸秆过腹还田。我国利用农作物秸秆发展畜牧业的空间、潜力还很大。目前从技术上讲，秸秆青贮、氨化及微贮技术比较成熟，需研究的是进一步优化饲料配制和秸秆饲用率高的农作物品种选育。
(3)秸秆作肥料。秸秆作为有机肥还田利用的方法有3种①秸秆堆沤还田(也称高温堆肥)。其特点是时间长、受环境影响大、劳动强度高、产出量少、成本低廉。目前农村采用量逐步减少。②机械化秸秆还田。小麦秸秆和玉米秸秆经机械粉碎直接还田，是近年来农业及农机推广部门为解决剩余秸秆的利用问题而大力推广的项目，其特点是作业机械化程度高、秸秆处理时间短。但是由于农民认识不到位，以及秸秆还田机具拥有量相对较少，实施面积与可实施面积相距很大。③利用生化快速腐熟技术制造优质有机肥。这是一种应用国际20世纪90年代先进生物技术，使用现代化设备和手段控制生产过程，将秸秆制造成优质生物有机肥的先进方法。是当前利用高新技术，大规模、高效率生产有机肥料的最佳途径。但存在生产设备的引进、消化吸收及国产化问题。
(4)秸秆作基料。目前，主要用于食用菌栽培。秸秆种菇是处理秸秆一举多得的好办法。
(5)秸秆作原材料。主要用于造纸，还有少量用于制帘栅、餐盒、包装板、隔音板、保温材料、人造炭、活性炭等。用作化工原料就更少了，作原材料所消耗的秸秆量仅占全国产量的3％左右。
随着科学技术的不断进步，小麦秸秆再利用及变废为宝的科技也越来越多。水资源紧缺是当今世界的热点问题，我国又是农业大国，灌溉用水使得地下水位不断下降。本发明的指导思想就是利用外来介质，即小麦秸秆制备土壤扩蓄增容剂，施入土壤中提高土壤持水能力，而且其还可提高土壤的肥力，减少农业发展中用水量。这样既促进农业发展，又变废为宝保护了环境。但是将小麦秸秆用作农业节水工程，生产土壤扩蓄增容剂的资料还未见报导。
发明内容
本发明目的在于提供一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其制备方法，原料采用废弃资源小麦秸秆、作物秸秆，洁净生产出有利生态农业的新型土壤扩蓄增容剂产品，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。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂，其特征在于，制得的该土壤扩蓄增容剂由以下原料及其重量百分比组成小麦秸秆粉末35％～45％、磷酸二氢钾10％～20％、磷酸二铵15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、农作物混合秸秆10％～18％，上述原料的百分比之和为100％。
上述土壤扩蓄增容剂的制备方法，其特征在于，该方法选用小麦秸秆为主要原料，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、秸秆、尿素、高脂膜，及其他作物混合秸秆，具体包括下列步骤将小麦秸秆经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，得到小麦秸秆粉末；将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵，油菜渣，农作物混合秸秆风干，分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；将小麦秸秆35％～45％、磷酸二氢钾10％～20％、磷酸二铵15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％、高脂膜1％～2％、作物混合秸秆10％～18％混合，搅拌均匀，经制粒、包装即得。
采用本发明制备的土壤扩蓄增容剂可充分提高农业生产中小麦秸秆的综合利用效率，变废为宝。用其制备的土壤扩蓄增容剂，可提高水分利用率10％以上，更能增产增收。经实验研究证明，本发明制备的土壤扩蓄增容剂，施用于棉花等作物，离地表面20cm-30cm的土壤层含水量增高2个百分点，每公顷节水1000m3以上，可增产12％以上，农民节约投资3000元/hm2以上。日产100吨的企业，年可生产30000余吨土壤扩蓄增容剂产品，产值3000余万元，节约天然雨水3000万m3以上。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；图3是基础材料保水效果图。
图4是土壤扩蓄增容剂对苗干重的影响图。
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
本发明所述的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。
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。
实施例1本实施例的土壤扩蓄增容剂，由以下原料及其重量百分比组成小麦秸秆40％、磷酸二氢钾10％、磷酸二铵20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸秆18％。
制作上述土壤扩蓄增容剂的方法，具体包括下列步骤(1)原料选择农作物中的小麦秸秆，粉碎研磨至1mm(20目)以下，研磨后过筛备用。
(2)再将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵，油菜渣，混合作物秸秆等风干，粉碎，研磨，过1毫米(20目)筛备用。
(3)将小麦秸秆粉末40％、磷酸二氢钾10％、磷酸二铵20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸秆18％混合，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)即可得到土壤扩蓄增容剂。
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小麦秸秆粉末35％、磷酸二氢钾15％、磷酸二铵15％、油菜渣15％、尿素2％，高脂膜1.5％、作物混合秸秆16.5％。
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小麦秸秆粉末45％、磷酸二氢钾18％、磷酸二铵15％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸秆10％。
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小麦秸秆粉末40％、磷酸二氢钾16％、磷酸二铵15％、油菜渣15％、尿素1％，高脂膜2％、作物混合秸秆11％。
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小麦秸秆粉末40％、磷酸二氢钾15％、磷酸二铵15％、油菜渣12％、尿素3％，高脂膜1％、作物混合秸秆14％。
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小麦秸秆粉末35％、磷酸二氢钾15％、磷酸二铵15％、油菜渣20％、尿素2％，高脂膜1％、作物混合秸秆12％。
上述实施例中的高脂膜是20年前由北京农业大学韩金声教授研究成功，在果树等作物上应用有一定效果。高脂膜是一种油性物质，实验证明加入适量的高脂膜对保水保墒有一定的促进作用。
采用本发明的土壤扩蓄增容剂，每公顷用量为750kg-1500kg。实验表明，棉花等作物可增产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，对制备的土壤扩蓄增容剂进行了验证，实验采取将基础材料粉碎、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剂主要原料，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剂配方，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剂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、失水实验实施例土壤扩蓄增容剂的基础材料的选择最重要，合成的土壤扩蓄增容剂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1、图2。
表1基础材料吸水效果表(克)
表2基础材料失水效果表(克)
由表1、表2、图2、图3可知小麦秸秆吸水性最强，为本身重量的20倍以上；建筑垃圾吸水性相当于土壤(对照)；经六天(温度50℃、湿度30％)失水后，含水量是对照的51倍多。因此，小麦秸秆具有很好的保水性；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土壤扩蓄增容剂的优质材料。利用小麦秸秆等废弃资源生产土壤扩蓄增容剂，无疑是节水农业，生态农业的一项创新技术。
扩蓄增容剂的实验研究结果利用基础材料合成本发明的土壤扩蓄增容剂后，经实验研究，对作物(棉花等)苗期鲜、干重具有良好的促进作用，详见表3、图4。
表3扩蓄增容剂不同水平对棉苗干重的影响
由表3、图4可知，利用玉米秸秆生产本发明的土壤扩蓄增容剂，在棉花苗期实验结果显示，比土壤(对照)高2个百分点，说明土壤扩蓄增容剂不仅节水保墒，而且能提高土壤肥力，促进棉苗生长，增加干物质积累，因此，利用建筑垃圾等废弃资源生产土壤扩蓄增容剂，无疑是节水农业，生态农业的一项创新技术。
本发明带来的技术效果是(1)环境效益利用小麦秸秆、作物秸秆、油菜渣等生活垃圾，与磷酸二氢钾，磷酸二铵等辅料混合后生产土壤扩蓄增容剂，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。将农作物小麦秸秆回用到自然中，在保护城市环境的同时，又解决了农业上造成的偏施无机肥，使土壤养分比例失调、土壤退化等问题，有利于农业生态环境良性循环和农业经济的可持续发展。
(2)社会效益把小麦秸秆、作物秸秆、油菜渣等废弃资源充分综合利用，生产农用土壤扩蓄增容剂，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，同时变废为宝，既发展了环保产业，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土壤扩蓄增容剂成本价为800～850元/吨，而市售高效三元复合肥市场售价一般为1100～1200元/吨，每年可增加3000万元产值。因此本发明的土壤扩蓄增容剂有较好的经济效益，市场应用前景广泛。
权利要求
1.一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂，其特征在于，制得的该土壤扩蓄增容剂由以下原料及其重量百分比组成小麦秸秆粉末35％～45％、磷酸二氢钾10％～20％、磷酸二铵15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸秆10％～18％，上述原料的百分比之和为100％。
2.权利要求1所述的小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂的生产方法，其特征在于，该方法选用小麦秸秆和泥土为主要原料，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、秸秆、尿素、高脂膜，具体包括下列步骤首先将小麦秸秆粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，得到小麦秸秆粉末；将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵，油菜渣，作物混合秸秆风干，分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；将小麦秸秆粉末35％～45％、磷酸二氢钾10％～20％、磷酸二铵15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸秆10％～18％混合，搅拌均匀，经制粒、包装即得。
全文摘要
本发明公开了一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，制得的该土壤扩蓄增容剂由以下原料及其重量百分比组成小麦秸秆粉末35％～45％、磷酸二氢钾10％～20％、磷酸二铵15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸秆10％～18％。其制备方法先将小麦秸秆粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵，油菜渣，作物混合秸秆风干，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。棉花等作物可增产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。
文档编号C09K17/40GK101045865SQ20071001780
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者吴普特, 冯浩, 杜健, 赵西宁, 杜红霞, 杜璇, 张燕, 许晓平, 李卓, 洪小强, 张月丽, 胡森 申请人:西北农林科技大学