本發(fā)明涉及沙化土壤及干旱地區(qū)種植、肥料技術(shù)、農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用等領(lǐng)域，具體涉及一種利用膨潤土、秸稈等為主要原料制備的降解型多功能種植寶及其制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，全球性的缺水、干旱、荒漠化正嚴(yán)重威脅著人類的生存環(huán)境。據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)，我國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，影響農(nóng)作物生長。目前，我國荒漠化土地日益加劇、部分地區(qū)存在大量的荒山禿嶺，水土流失嚴(yán)重，從西北和內(nèi)蒙古等地區(qū)刮起的風(fēng)沙、沙塵暴，已經(jīng)肆虐京津，并已影響到南京、杭州等地，恢復(fù)戈壁荒山植被刻不容緩。
隨著腐殖質(zhì)和有機物質(zhì)的流失而逐漸減少土壤中微生物種類和數(shù)量，降低了生物活性，逐漸地變成缺乏保水性，缺乏保肥性，不利于植物的生長。近年來，公路、鐵路、水利、礦山等工程的大量建設(shè)，以及工程挖方、填方，形成了大量的次生裸地，需要對這些土質(zhì)裸露邊坡直接、快速地實行植被恢復(fù)等生態(tài)恢復(fù)工程，使坡面具有形成良好的生態(tài)循環(huán)的自然恢復(fù)能力。還有礦山復(fù)墾是現(xiàn)階段解決礦山環(huán)境及礦山經(jīng)濟發(fā)展的主要途徑。目前礦區(qū)土地復(fù)墾中農(nóng)業(yè)復(fù)墾和林業(yè)復(fù)墾是最普遍的。在我國由于耕地面積有限，目前復(fù)墾的核心便是恢復(fù)耕地，對干旱、半干旱山區(qū)礦山復(fù)墾中水源沒有保證、方塘儲水易蒸發(fā)，不能保證復(fù)墾用水。
如何保護現(xiàn)有的植被以及綠化已經(jīng)退化的植被，在已經(jīng)沙化的土壤上種植苗木是一個重大的研究課題。保護人類自己的家園，加快治理荒漠化土地已成為科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。解決這一問題的關(guān)鍵在于何如提高沙化土壤的養(yǎng)分水平及其保水能力。三北工程對于改善三北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，增加農(nóng)民收入，促進區(qū)域發(fā)展，發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)，推進生態(tài)文明，提高中國在生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域的地位具有十分重大的戰(zhàn)略意義。
人類不間斷的對荒漠化土地改良，所采用的方法有網(wǎng)絡(luò)式的埋入秸稈，并在秸稈處栽種植物，這種方法取得一定效果，但提高保水性、保肥性不理想；也有采用缽體填充適合植物生長的土壤，栽種植物，這種方法提高保水性不理想，缽體都采用不可降解的材料制造，如水泥，塑料等，這些材料造成土地二次污染。人們?yōu)榱私鉀Q塑料營養(yǎng)缽的先天不足現(xiàn)象，就出現(xiàn)了可降解的紙制營養(yǎng)缽，但紙制營養(yǎng)缽育苗代價要高出塑料營養(yǎng)缽很多。然而可降解的紙制營養(yǎng)缽最大的不足是：它的降解時間不能適用于各種苗木對育苗時間的要求，所以可降解紙制營養(yǎng)缽沒能廣為所用。
針對上述問題，人們發(fā)明了多種育苗容器，列舉如下：
中國專利(申請?zhí)?91135547)公開了《植物纖維育苗缽及其制造方法》，采用植物纖維材料，添加淀粉作為粘接劑，用石蠟或菜子油為脫模劑，在加溫條件下模壓成型，該方法在制作過程中需使用大量的淀粉和菜子油，其生產(chǎn)成本與價格十分昂貴，如果用石蠟代替菜子油雖可稍稍降低一些成本，但石蠟在土壤中不易分解，用量較多時，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，因而不宜大批量使用。
專利cn104823753a公開了《一種用秸稈制備的可降解育苗缽及其制備方法》。本發(fā)明的用秸稈制備的可降解育苗缽，由如下重量份的原料制備而成：地瓜秸稈50-100份、小麥秸稈50～100份、大豆秸稈50～100份、棉花秸稈50～100份、黃芪藥渣5～10份、板藍根殘渣1～5份，助劑0.2～2份。該育苗缽貯水性能良好，缽壁強度適中，育苗后不需脫殼，不傷根、不傷苗，便于缽苗運輸和一體化栽植，在土壤內(nèi)可自然分解，對土壤不僅無污染，而且具有一定增肥作用；但上述苗缽吸水保水力不強，不適合沙漠中種植植物使用。
專利cn104532858a公開了《一種土質(zhì)邊坡綠化裝置及方法》，所述綠化裝置包括底部開具第一孔洞的種植缽、種植在所述種植缽中的植株、至少一對設(shè)置在所述種植缽?fù)鈧?cè)并相互連接的限位帶以及設(shè)置在所述種植缽和限位帶外圍的固定環(huán)，所述限位帶兩端分別設(shè)有第二孔洞與卡位塊，所述第二孔洞中設(shè)有一端與所述第二孔洞固定連接的固定錨桿，所述固定環(huán)位于卡位塊的上方，所述限位帶通過所述固定環(huán)卡住所述卡位塊進行固定。該土質(zhì)邊坡綠化裝置具有施工過程簡便、成本較低、見效快速、植物規(guī)格一致、景觀效果較好的優(yōu)點，適用于黃土質(zhì)邊坡等常規(guī)邊坡綠化方法不易操作的邊坡類型。
秸稈纖維是自然界巨大的再生性生物高分子資源之一，中國秸稈資源每年產(chǎn)量達7.9億t。秸桿是可再生、可持續(xù)發(fā)展的重要資源。秸稈的不同部位，如莖桿、秸桿皮、葉、穰(髓)含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及蛋白質(zhì)等物質(zhì)。目前，秸稈加工大多采用混合利用，即秸桿的莖桿、秸桿皮、葉、穰(髓)不加以分離，混合使用。保護大自然的生態(tài)平衡是全球目前最關(guān)注的熱點問題，而農(nóng)業(yè)秸稈類廢棄物的再利用成為關(guān)注的焦點。以往的秸稈類廢棄物部分地區(qū)主要以焚燒為主，污染環(huán)境嚴(yán)重，隨著科技的發(fā)展和人民對環(huán)境保護的認(rèn)識，秸稈再利用開始應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中沙化、堿化土壤保水保肥能力差、土壤貧瘠的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用范圍廣、環(huán)保可降解、生產(chǎn)成本低、環(huán)保節(jié)能、使用方便的降解型多功能種植寶，能夠廣泛應(yīng)用于沙漠治理、干旱地區(qū)建設(shè)、三北防護林建設(shè)、公路邊坡及礦山復(fù)墾業(yè)、蔬菜大棚土壤改良與技術(shù)創(chuàng)新、林果熟菜等高附加值作物育苗等領(lǐng)域。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：降解型多功能種植寶，主要由以下重量份原料制成：農(nóng)作物秸稈20～60份；膨潤土20～60份；凹凸棒土10～30份；聚丙烯酰胺0.1～3份；預(yù)糊化淀粉1～3份；
其中，所述農(nóng)作物秸稈在使用前經(jīng)粉碎和發(fā)酵處理。
作為優(yōu)選，所述農(nóng)作物秸稈、膨潤土和凹凸棒土三者的總重量占比為60～95％。
作為優(yōu)選，所述農(nóng)作物秸稈、膨潤土和凹凸棒土三者的總重量與聚丙烯酰胺、預(yù)糊化淀粉二者的總重量比為100：0.5～6。
作為優(yōu)選，所述降解型多功能種植寶主要由以下重量份原料制成：農(nóng)作物秸稈40份；膨潤土40份；凹凸棒土20份；聚丙烯酰胺1份；預(yù)糊化淀粉2份。
其中，農(nóng)作物秸桿為農(nóng)作物生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的秸桿，如玉米桿、谷子桿、麥桿、高梁桿、蘆葦桿或其它草本植物的莖葉等。
本發(fā)明選用的膨潤土粉顆粒細(xì)度≤0.074毫米。
本發(fā)明選用的凹凸棒土粉顆粒細(xì)度≤0.074毫米。
由于采用了上述技術(shù)方案，本降解型多功能種植寶具有以下有益效果：
(1)為劃時代的純綠色農(nóng)業(yè)項目，具有環(huán)保、安全、保肥、釋肥、生物降解的功能。本發(fā)明在生產(chǎn)與使用過程中不會產(chǎn)生任何污染，還能有效地將大量廢棄的作物秸桿返還農(nóng)田，提高土壤保水能力、增加土壤養(yǎng)分，改善土壤的物理性能，營造和培育作物生長的良好土壤環(huán)境。由于使用聚丙烯酰胺和預(yù)糊化淀粉為粘接劑，在整體成份中粘接劑所占份量極少，但粘接效果極好，而且，聚丙稀酰胺成份具有保水能力強，吸附性能好的特點，當(dāng)種植寶在土壤中分解后，其與土壤成份結(jié)合，有利于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，能有效地提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤的水蝕與風(fēng)蝕影響且可絡(luò)合土壤中的有毒金屬離子，凈化水質(zhì)。由于膨潤土和聚丙烯酰胺的良好的吸水與保水性能，所以，本發(fā)明的種植寶用于在干旱與半干旱山區(qū)植樹造林時，林木成活率大大提高。
(2)具有高吸水、保水及釋水性、透氣性良好。本發(fā)明的多功能種植寶具有較好的抗旱能力，多功能種植寶依靠龐大的立體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和原料特有的性能，吸水指標(biāo)等性能完全符合ny886-2010國家標(biāo)準(zhǔn)。由于經(jīng)粉碎的秸桿顆粒具有良好的吸水性能，膨潤土所具有的保水、釋水性，本發(fā)明的種植寶貯水量可達本身體積的200～600％，種植寶自身不能產(chǎn)生水，當(dāng)土壤較干旱時，植物將其吸附的水吸出，而當(dāng)下雨或澆灌時，它又將周圍多余的水吸收保存，如此循環(huán)，具有良好的保水及釋水性。
(3)具有秧苗質(zhì)量好、成活率高、無緩苗期、抗逆性強、使用簡便、帶缽移栽、不散缽等特點，還有抗旱、提高土壤保墑及改良沙化土壤的功能，又有提高植物抗逆能力，加速植物生長的功能。而且種植寶在高含水量狀態(tài)下，仍具有很高的強度，不影響其運輸、移植等操作。
(4)種植寶本身分子結(jié)構(gòu)多元，化學(xué)元素多樣性，含有天然有機聚合物，優(yōu)質(zhì)無機層狀分子、發(fā)酵后的生物質(zhì)等，還含有10多種對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。
本發(fā)明還提供了上述降解型多功能種植寶的制備方法，包括如下步驟：
步驟一、原料制備
將農(nóng)作物秸稈用破碎機粉碎過篩，取粒徑小于2.0～10.0mm的顆粒，經(jīng)過發(fā)酵處理后干燥至含水率低于50％；
取經(jīng)粉碎和發(fā)酵處理后的農(nóng)作物秸稈20～60份；膨潤土20～60份；凹凸棒土10～30份；聚丙烯酰胺0.1～3份；預(yù)糊化淀粉1～3份備用；
步驟二、混合攪拌
以聚丙烯酰胺和預(yù)糊化淀粉為粘接劑，與備用的農(nóng)作物秸稈、膨潤土、凹凸棒土用混料機混合攪拌均勻；
步驟三、常溫模壓成型
將混合均勻的混合料放入成型機內(nèi)，常溫加壓10～100kg/cm2成型為營養(yǎng)缽；
步驟四、陰干、入庫
營養(yǎng)缽脫模后放在陰涼通風(fēng)處干燥至含水率低于15％，制得成品，然后分級、檢驗、包裝入庫。
作為優(yōu)選，原料制備時將農(nóng)作物秸稈粉碎過篩并分級，分成不同粒度的產(chǎn)品，然后依次成型得到吸水倍數(shù)及適應(yīng)性不同的多種型號的營養(yǎng)缽。
本降解型多功能種植寶的制備方法，具有以下優(yōu)點：
(1)工藝步驟簡單，使用設(shè)備少，采用常溫模壓成型的方法，對植物纖維成份不造成破壞，因而，生產(chǎn)的種植寶吸水量大(吸水量可達自身的8～15倍)，強度還比較高，運輸與使用過程不易損壞(破損率相比傳統(tǒng)方法降低10％)，使用成本較低。而且，種植寶的密度較低(密度為1.2～3g/cm3)，有利于植物根系穿透和缽體本身在土壤中的分解。常溫模壓成型由于型模不需加熱，因此，生產(chǎn)周期較短(生產(chǎn)周期因設(shè)備能力來定，通過本工藝進行工業(yè)生產(chǎn)一般一個缽體需要10～15分鐘就可以完成，而傳統(tǒng)工藝需要30分鐘以上)，生產(chǎn)成本低，可以節(jié)省大量能源。并且可以采用模具加工成任何需要的形狀，如圓柱形、花盆形等，也可根據(jù)植株類型和根系生長情況選擇種植寶形狀和大小。
(2)在生產(chǎn)過程中，可根據(jù)農(nóng)林、園藝和不同地區(qū)、不同土質(zhì)用戶的要求，不同作物及根系生長周期調(diào)節(jié)反應(yīng)物料的配比。加工時，原料經(jīng)粉碎過篩并分級，分成不同粒度的產(chǎn)品，可得到吸水倍數(shù)及適應(yīng)性不同的多種型號的營養(yǎng)缽。它不僅可吸水、保水，而且可吸收肥料，改良土壤。吸水倍數(shù)可隨用途調(diào)節(jié)反應(yīng)物料配比而控制，種植寶壁厚也可以依據(jù)植物種類進行調(diào)整。這樣制得的種植寶內(nèi)含有發(fā)酵后的營養(yǎng)土，可提供種子發(fā)芽和苗期生長的營養(yǎng)；種植寶外并可根據(jù)不同作物的需肥規(guī)律合理加入適量的氮、磷、鉀及鈣、鎂、硫、硼、銅、鉬、鋅、鐵、硅、硒等，為作物生長提供中后期生長所需的各種養(yǎng)分。
附圖說明
以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：
圖1是本發(fā)明中降解型多功能種植寶的制備方法的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實施例。毋庸置疑，下述描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護范圍
實施例1
降解型多功能種植寶，主要由以下重量份原料制成：農(nóng)作物秸稈40份；膨潤土40份；凹凸棒土10份；聚丙烯酰胺1份；預(yù)糊化淀粉3份。
參考圖1，降解型多功能種植寶的制備方法，包括如下步驟：
步驟一、原料制備
將農(nóng)作物秸稈用破碎機粉碎過篩，取粒徑小于2.0～5.0mm的顆粒，經(jīng)過發(fā)酵處理后干燥至含水率低于50％；膨潤土細(xì)磨處理；
取經(jīng)粉碎和發(fā)酵處理后的農(nóng)作物秸稈40份；膨潤土40份；凹凸棒土10份；聚丙烯酰胺1份；預(yù)糊化淀粉3份備用；
步驟二、混合攪拌
以聚丙烯酰胺和預(yù)糊化淀粉為粘接劑，與備用的農(nóng)作物秸稈、膨潤土、凹凸棒土用混料機混合攪拌均勻；
步驟三、常溫模壓成型
將混合均勻的混合料放入成型機內(nèi)，常溫加壓10～100kg/cm2成型為柱狀或花盆狀營養(yǎng)缽；
步驟四、陰干、入庫
營養(yǎng)缽脫模后放在陰涼通風(fēng)處干燥至含水率低于15％，制得成品，然后分級、檢驗、包裝入庫。
沙漠中樹木的栽植，利用本降解型多功能種植寶即可實現(xiàn)。按樹木尺寸選擇營養(yǎng)缽尺寸，將含有一定養(yǎng)分的種植土(或普通土)加入營養(yǎng)缽，加土的同時將樹苗也栽種到營養(yǎng)缽里，將栽有樹苗的營養(yǎng)缽放入沙坑中，周圍填沙，然后一次性澆水。依靠營養(yǎng)缽的保水功能，營養(yǎng)缽吸水膨脹，依靠這次澆水，足夠保持樹苗生長15天左右，隨樹苗長大，根系漸漸發(fā)達，最后穿透營養(yǎng)缽體向沙層扎根，吸收沙層深部水，同時營養(yǎng)缽的養(yǎng)分繼續(xù)供根部生長，松散、降解，并包裹在根部，同時改良周圍沙土環(huán)境，直到樹木成活。采用該營養(yǎng)缽，樹木成活率100％。
實施例2
降解型多功能種植寶，主要由以下重量份原料制成：農(nóng)作物秸稈20份；膨潤土20份；凹凸棒土15份；聚丙烯酰胺0.5份；預(yù)糊化淀粉1份。
參考圖1，降解型多功能種植寶的制備方法，包括如下步驟：
步驟一、原料制備
將農(nóng)作物秸稈用破碎機粉碎過篩，取粒徑小于5.0～10.0mm的顆粒，經(jīng)過發(fā)酵處理后干燥至含水率低于50％；膨潤土細(xì)磨處理；
取經(jīng)粉碎和發(fā)酵處理后的農(nóng)作物秸稈20份；膨潤土20份；凹凸棒土15份；聚丙烯酰胺0.5份；預(yù)糊化淀粉1份備用；
步驟二、混合攪拌
以聚丙烯酰胺和預(yù)糊化淀粉為粘接劑，與備用的農(nóng)作物秸稈、膨潤土、凹凸棒土用混料機混合攪拌均勻；
步驟三、常溫模壓成型
將混合均勻的混合料放入成型機內(nèi)，常溫加壓10～100kg/cm2成型為柱狀或花盆狀營養(yǎng)缽；
步驟四、陰干、入庫
營養(yǎng)缽脫模后放在陰涼通風(fēng)處干燥至含水率低于15％，制得成品，然后分級、檢驗、包裝入庫。
本降解型多功能種植寶可減少育苗緩苗期，改良大棚、農(nóng)田等土壤環(huán)境，保證土壤有機質(zhì)含量大于55％、鈣含量大于4％、鉀含量大于3％。具體應(yīng)用時，采用直播方式，即直接將種子播種到大小適當(dāng)?shù)姆N植寶中，以后整個生長期除間苗外，不再進行移栽。一些蔬菜如豆類、蘿卜、胡蘿卜，因為是直根系，根系不發(fā)達，移苗會傷害根部正常發(fā)育，一般以直播為主，還有如白菜、莧菜等速生類蔬菜也采用直播方式。在北方春季土壤缺墑時，用種植寶帶籽播種或育苗移栽時保苗率可達98％以上，利于提高北方旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，提高農(nóng)民收入。
以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。