專利名稱:用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法
技術領域：
本發明涉及一種植物盆缽的制作方法，尤其是一種用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法。
技術背景
農作物秸稈是一種可降解的生物質材料，近年來人們已經將其用于制作可降解育苗容器和植物栽培盆缽。
中國專利公開號CN1125502介紹了一種植物秸稈育苗容器的制造方法，該方法包括以粉碎的植物秸稈為原料，干燥、粉碎、分級，模具內加熱加壓成型步驟，其特征為，熱壓成型時植物秸稈的粉碎粒度為0.4～0.5mm之間，原料含水量＜15％，模具的加熱溫度為170～210℃，模壓力為10～15kg/cm2，模具錐度1∶1.8～1∶2.4。存在的缺陷在于1、秸稈粉碎細度要求高、耗能大；2、容器成型過程中需要在170℃以上的高溫條件下壓制，耗能大且易造成物料焦化。3、未考慮容器育苗移栽后，對苗生長的影響，特別是未考慮容器壁對植物的根穿穿插的影響。
中國專利公開號CN1194773介紹了一種育苗容器和方法及其專用工具，該專利提供了一種玉米育苗容器和方法以及栽秧技術與專工具，其容器由農作物秸稈如玉米秸或向日葵等和農家肥組成，具專用工具為筒狀物。存在的缺陷1、利用的植物秸稈較單一，僅為玉米與向日葵秸；2、容器制做工藝為手工操作，不適合商業化生產；3、未考慮容器育苗移栽后，對苗生長的影響，特別是未考慮容器壁對植物的根穿穿插的影響。
中國專利公開號CN1268283公開一種及植物纖維育苗缽及其制造方法，缽體材料由植物纖維、粘結劑和脫模劑組成。各組分的重量配比為植物纖維∶粘結劑∶脫模劑＝100∶50～60∶7.5～8，植物纖維可以選用秸稈、谷糠、蘆葦、茅草、竹、木中至少一種，粘結劑可選用谷物淀粉，脫模劑選用石蠟或菜子油，經粉碎、混合、加濕、模壓制成產品。該發明的缺陷在于1)物料需要粉碎至30～40目，粉碎能耗大；2)物料本身缺乏黏性，可塑性差，壓制時需要加入相當于植物纖維重量50％以上的黏結劑，而黏結劑選料為面粉，面粉黏性不佳，添加量大造成糧食大量消耗，極不可取也不可行；3)模壓溫度高，壓制需在150～160℃條件下進行，且物料粘模需要使用大量的脫模劑。因此，該專利產品生產成本極高。
中國專利公開號CN1557128本發明提供一種植物秸稈盆缽的制造方法，該方法以植物秸稈為主要原料，加入堿性溶液使原料pH值上升到9以上，堆制軟化后進行粉碎，粉碎后加入酸性溶液調節pH值至中性范圍，再加入添料混合均勻，經壓制成型、脫模干燥工序制作而成，其用量的重量比為植物秸稈∶堿性溶液∶酸性溶液∶添料＝1∶(0.2～0.6)∶(0.06～0.2)∶(0.02～0.08)。該方法雖然對秸稈進行了預處理，能使秸稈粉碎和壓制難度大大降低，顯著降低了能耗和生產成本，但使用堿化學處理需要后續的酸中和和洗鹽的步驟，操作比較復雜，且鹽洗過程易造成環境污染。
眾所周知，農作物秸稈是一種農業廢棄物，我國是一個以種植業為主的農業大國，秸稈資源極為豐富，每年產生各種農作物秸稈近7億噸。由于技術、管理等原因，相當一部分秸稈未能得到合理處置，尤其是近10年來田間焚燒盛行，造成了環境污染并引發森林火災、惡性交通事故等。
以秸稈為原料，生產生物可降解育苗容器和植物栽培盆缽，為秸稈的綜合利用尋找到了一條新的出路。大量研究的實踐證明，與塑料容器相比，秸稈盆缽育苗或進行植物栽培，因有較好的透氣性和保水保肥能力，對作物生長的促進作用顯著。
利用秸稈工業化制作盆缽核心問題是制作成本。從我國現有秸稈制作盆缽技術來看，一般是將秸稈直接粉碎，再通過添加大量黏結劑和在150-210℃高溫狀態下壓制，因此整個制作過程能耗和黏結劑成本高，產品無法在價格上與塑料容器競爭。改變技術路線，降低生產成本是秸稈盆缽真正走向市場，得到推廣應用的關鍵。
發明內容
本發明的目的在于針對秸稈現有加工制作育苗容器與盆缽存在的盆缽脫模困難、成功率低，或需要添加大量的脫模劑，或盆缽用于栽培植物(如草本花卉)時吸水性強，長時間栽培植物容易吸水膨脹而破損等問題，提供一種新的植物秸稈盆缽的制造方法。
本發明的目的是這樣實現的、一種用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，以植物秸桿為主要原料，其特征在于
a)將植物秸桿破碎成秸稈段后，用水浸潤使其含水率達60～70％；
b)在浸潤秸稈段中的同時加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接種腐熟堆肥產物進行堆制腐解；
c)腐解后秸稈經過濕破碎后，過篩，并添加粘結劑，混合均勻，形成盆缽原料，不能過篩的重新堆制腐解；
d)在溫度為70～120℃，模壓力為10～15MPa條件下將盆缽原料壓制成型，再通過溫差脫模或頂料脫模技術脫模形成植物盆缽。
在本發明所述的方法中在a步驟破碎后的秸稈段長度應該≤15cm；c步驟中是將已堆腐的秸稈晾曬至含水率30～50％后，采用破碎機濕破碎，破碎至長度5～50mm的纖維狀；過篩選用的鋼篩的孔徑為5～30mm，穿過篩網的腐解秸稈晾曬至含水率5～15％后再與粘結劑混合形成盆缽原料，不能穿過篩網的腐解秸稈應該重新返回b步驟重新堆制腐解。
在本發明所述的方法中除將壓制成型的植物盆缽直接做為植物育苗盆缽使用外，將壓制成型的植物盆缽放入疏水膠粘劑中浸泡，使植物盆缽表面均勻附著一層30～50μm厚度的疏水性膠黏劑，干燥后形成植物栽培盆缽。
在本發明所述的方法中所述的疏水膠粘劑為改性丙烯酸酯乳液。
在本發明所述的方法中所述的植物秸桿包括農作物或牧草秸桿。
在本發明所述的方法中所述的含有氮素的肥料為尿素、或碳酸氫氨、或硫酸二銨氨和或磷酸二銨；所述的含有磷素的肥料為，過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸一銨和磷酸二銨等含有磷素的肥料；所述的腐熟堆肥是指禽畜糞便，或生活垃圾經過高溫堆肥腐熟的堆肥產物，每噸植物秸桿接種50～100kg的腐熟堆肥。
在本發明所述的方法中加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接種腐熟堆肥產物后混合均勻形成混合物料，混合物料含水量控制為60～70％；將混合物料堆成截面寬2～3m，高1～2m的堆垛，用塑料薄膜覆蓋，每隔3-5天翻堆一次，堆肥25～50天，對秸稈進行腐解。
在本發明所述的方法中秸稈在加入含有氮素和磷素的肥料以及接種腐熟堆肥產物后，形成的混合物料，氮磷元素質量比例約為4∶1，且含氮量為10～15g/kg，含磷量為2.5～3.75g/kg。
在本發明所述的方法中所述的粘結劑為改性淀粉，或明膠，或羧甲基纖維素鈉，它們可以單獨使用或配伍使用，粘結劑用量為破碎過篩后的腐解秸稈干重的0.3～1.0％。
在本發明所述的方法中所述的溫差脫模，是指模具的凸模與凹模溫度相差20～30℃，起模時盆缽自動與凸模分離，保留在凹模中；所述頂料脫模，是指在模具的凹模底部設置一個頂料裝置，凸模提起后，操作頂料裝置，將盆缽輕微頂起與凹模內壁分離。所述溫差脫模和頂料脫模相結合的脫模技術，是指利用溫差脫模方式，起模時使缽體自動與凸模分離，缽體輕微粘附在凹模中，再利用頂料脫模使缽體與凹模分離。
本發明的優點在于
堆制腐解后的秸稈可塑性大，制作盆缽過程中的物料更容易粉碎和壓制，制作盆缽韌性強，因此秸稈植物盆缽用作育苗容器，在育苗期間破損率低。由于盆缽的原料在生產盆缽過程中已經經過初步腐解，盆缽隨苗移栽入土后20～30天以后完全崩解，不影響植物根系伸展。缽體在制作過程中還添加了氮磷素肥料和腐熟堆肥，因此腐解的缽體具有比秸稈直接粉碎壓制成的育苗植物盆缽具有更好的肥效，對作物生長具有更好的促進作用。
用作栽培容器的秸稈植物盆缽，由于用防水劑改性丙烯酸酯乳液對表面進行了處理，不僅增強了盆缽的牢度，而且使盆缽吸水性顯著降低，可以確保盆缽在栽培植物半年以上不會因缽體吸水膨脹而破裂，從而較好地滿足了秸稈植物盆缽在用作栽培容器時對缽體機械性能的要求。
本發明的優點還在于
由于采用溫差脫模或頂料脫模技術，解決了脫模難題，免去了脫模劑的使用，降低了生產成本。此外，無論是育苗植物盆缽還是栽培植物盆缽，均可生物降解，含與環境兼容性優良。
具體實施方式
本發明中接種腐熟堆肥產物的獲取方法是，將禽畜糞便或生活垃圾進行堆肥，期間50-70℃的高溫階段至少需維持3-7天，全程堆肥時間不少于60天，堆肥結束后將堆肥產物風干過篩，穿過2cm直徑篩孔的組分即可作為本發明的接種物使用。
實施例1
春季，取稻草1噸，用破碎機進行破碎至15cm以下的秸稈段，用水浸泡24小時使之浸潤，其含水率為60～70％。加入尿素10kg，過磷酸鈣35kg，使物料含氮量達到約11g/kg(干基)，含磷量約2.7g/kg(干基)，再接種腐熟雞糞堆肥50kg，混合均勻后堆制腐解。堆制寬度2m，高度2m，長度任意的堆垛使其腐解，堆制時間40天，期間每隔3天翻堆一次。
腐解結束后，取出物料晾曬至水分40％左右，用破碎機破碎并過篩。鋼篩的孔徑為5～10mm，保留篩下組分用于制作盆缽，篩上分返回繼續堆制腐解。
將篩下組分晾曬至水分約10％，取20kg物料噴入濃度為20g/L的羧甲基纖維素鈉溶液5L，在攪拌機中充分攪拌均勻。
將調制好的物料通過自動喂料裝置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口內徑5.5cm，錐度15°。壓制參數選擇為模壓力10Mpa、溫度凹模70℃凸模100℃、壓力維持時間30秒。一次模壓結束提起凸模，缽體保留在凹模，凹模底部頂料裝置將缽體輕微頂起，自動缽體轉移裝置將缽體移走，形成育苗植物盆體。
實施例2
夏季，取稻草1噸，用破碎機進行破碎至15cm以下的秸稈段，用水浸泡24小時使之浸潤，其含水率約60～70％。然后加入碳酸氫銨18kg，磷酸氫二銨7.0kg，使物料含氮量達到約10.5g/kg(干基)，含磷量約2.5g/kg(干基)，再接種腐熟豬糞便堆肥50kg，混合均勻后堆制發酵。堆制成寬度3m，高度2m，長度任意的堤使其。堆制時間約30天，堆制期間每隔3天翻堆一次。
堆肥結束，取出物料晾曬至水分50％左右，用破碎機破碎并過篩，鋼篩的孔徑為20～30mm。保留篩下組分用于制作盆缽，篩上分返回堆肥。
將篩下組分晾曬至水分約5％，取20kg物料噴入20g/L的羧甲基纖維素鈉溶液5L，在攪拌機中充分攪拌均勻。
將調制好的物料通過自動喂料裝置喂入栽培盆缽模具的凹模。栽培盆缽高度12cm，上口內徑12cm，錐角10°。壓制參數選擇為模壓力15Mpa、溫度凹模90℃凸模120℃、壓力維持時間2分鐘。一次模壓結束提起凸模，缽體保留在凹模，凹模底部頂料裝置將缽體輕微頂起，自動缽體轉移裝置將缽體移走，機器進入下一輪壓制。壓制好的盆缽放入疏水性改性丙烯酸酯乳液中浸泡2-3秒，使植物盆缽表面均勻附著一層30～50μm厚度的疏水性膠黏劑，干燥后形成栽培植物盆缽。
實施例3
秋季，取麥秸1噸，用破碎機進行破碎至15cm以下的秸稈段，用水浸泡24小時使之浸潤，其含水率約60～70％。加入尿素18kg，過磷酸鈣50kg，使物料含氮量達到約13.6g/kg(干基)，含磷量約3.1g/kg(干基)，再接種腐熟奶牛糞便堆肥50kg，混合均勻后堆制發酵。堆制寬度2m，高度2m，長度任意。堆制時間30天，堆制期間每隔5天翻堆一次。
堆肥結束，取出物料晾曬至水分45％左右，用破碎機破碎并過篩，鋼篩的孔徑為5～10mm，保留篩下組分用于制作盆缽，篩上分返回堆肥。
將篩下組分晾曬至水分約15％，取20kg物料噴入20g/L的明膠溶液5L，在攪拌機中充分攪拌均勻。
將調制好的物料通過自動喂料裝置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口內徑5.5cm，錐度15°。壓制參數選擇為模壓力12Mpa、溫度凹模70℃凸模100℃、壓力維持時間30秒。每次模壓結束提起凸模，缽體保留在凹模，凹模底部頂料裝置將缽體輕微頂起，自動缽體轉移裝置將缽體移走，形成育苗植物盆體。
實施例4
冬季，取油菜秸稈1噸，用破碎機進行破碎至15cm以下的秸稈段，用水浸泡24小時使之浸潤，其含水率約60～70％。加入硫酸二銨25kg，過磷酸鈣20kg，使物料含氮量達到約10.0g/kg(干基)，含磷量約2.5g/kg(干基)，接種腐熟奶牛糞便堆肥50kg，混合均勻后堆制發酵。堆制寬度2m，高度2m，長度任意。堆制時間35天，期間每隔3-5天翻堆一次。
堆肥結束，取出物料晾曬至水分40％左右，用破碎機破碎并過篩，鋼篩的孔徑為5～10mm，保留篩下組分用于制作盆缽，篩上分返回堆肥。
將篩下組分晾曬至水分10％以下，取20kg物料噴入20g/L的改性淀粉溶液5L，在攪拌機中充分攪拌均勻。
將調制好的物料通過自動喂料裝置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口內徑5.5cm，錐度15°。壓制參數選擇為模壓力13Mpa、溫度凹模70℃凸模100℃、壓力維持時間30秒。每次模壓結束提起凸模，缽體保留在凹模，凹模底部頂料裝置將缽體輕微頂起，自動缽體轉移裝置將缽體移走，形成育苗植物盆體。
實施例5
冬季，取玉米秸稈1噸，用破碎機進行破碎至15cm以下的秸稈段，用水浸泡24小時使之浸潤，其含水率約60～70％。加入尿素8kg，過磷酸鈣30kg，使物料含氮量達到約12.6g/kg(干基)，含磷量約3.1g/kg(干基)，接種腐熟生活垃圾堆肥100kg，混合均勻后堆制發酵。堆制寬度2m，高度2m，長度任意。堆制時間50天，堆制期間每隔5天翻堆一次。
堆肥結束，取出物料晾曬至水分40％左右，用破碎機破碎并過篩，鋼篩的孔徑為20～30mm。保留篩下組分用于制作盆缽，篩上分返回堆肥。
將篩下組分晾曬至水分10％以下，取20kg物料噴入20g/L的改性淀粉溶液5L，在攪拌機中充分攪拌均勻。
將調制好的物料通過自動喂料裝置喂入栽培盆缽模具中進行模壓。栽培植物盆缽高度12cm，上口內徑12cm，錐度10°。壓制參數選擇為模壓力15Mpa、溫度凹模90℃凸模120℃、壓力維持時間2分鐘。每次模壓結束提起凸模，缽體保留在凹模，凹模底部頂料裝置將缽體輕微頂起，自動缽體轉移裝置將缽體移走，機器進入下一輪壓制。壓制好的盆缽放入改性丙烯酸酯乳液中浸泡2-3秒，取出干燥即為栽培植物盆缽。
上述各實施例不是對本發明的具體限制，實施時，植物秸桿可以廣泛選擇各種農作物或牧草秸桿，在對植物秸桿進行堆制腐解的過程中可以使用各種含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，使腐解后秸稈中的氮磷含量的比例約為4∶1，且含氮量達10～15g/kg，含磷量達2.5～3.75g/kg。堆制腐解的時間可以根據各地的氣候進行調節，一般來講，春夏季以25～40天為宜，秋冬季以30～50天為宜。
權利要求
1、一種用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，以植物秸桿為主要原料，其特征在于
a)將植物秸桿破碎成秸稈段后，用水浸潤使其含水率達60～70％；
b)在浸潤秸稈段中的同時加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接種腐熟堆肥產物進行堆制腐解；
c)腐解后秸稈經過濕破碎后，過篩，并添加粘結劑，混合均勻，形成盆缽原料，不能過篩的重新堆制腐解；
d)在溫度為70～120℃，模壓力為10～15MPa條件下將盆缽原料壓制成型，再通過一種溫差脫模和頂料脫模相結合的脫模技術脫模形成植物盆缽。
2、根據權利要求
1所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于在a步驟破碎后的秸稈段長度應該≤15cm；c步驟中是將已堆腐的秸稈晾曬至含水率30～50％后，采用破碎機濕破碎，破碎至長度5～50mm的纖維狀；過篩選用的鋼篩的孔徑為5～30mm，穿過篩網的腐解秸稈晾曬至含水率5～15％后再與粘結劑混合形成盆缽原料，不能穿過篩網的腐解秸稈應該重新返回b步驟重新堆制腐解。
3、根據權利要求
1或2所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于將壓制成型的植物盆缽，若進一步放入疏水膠粘劑中浸泡，使植物盆缽表面均勻附著一層30～50μm厚度的疏水性膠黏劑，取出干燥后可形成栽培植物盆缽。
4、根據權利要求
3所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于所述的疏水膠粘劑為改性丙烯酸酯乳液。
5、根據權利要求
1所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于所述的植物秸桿包括農作物或牧草秸桿。
6、根據權利要求
1所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于所述的含有氮素的肥料為尿素、或碳酸氫氨、或硫酸二銨氨和或磷酸二銨；所述的含有磷素的肥料為，過磷酸鈣、重過磷酸鈣、磷酸一銨和磷酸二銨等含有磷素的肥料；所述的腐熟堆肥是指禽畜糞便，或生活垃圾經過高溫堆肥腐熟的堆肥產物，每噸植物秸桿接種50～100kg的腐熟堆肥。
7、根據權利要求
1或6所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接種腐熟堆肥產物后混合均勻形成混合物料，混合物料含水量控制為60～70％；將混合物料堆成截面寬2～3m，高1～2m的堆垛，用塑料薄膜覆蓋，每隔3～5天翻堆一次，堆肥25～50天，對秸稈進行腐解。
8、根據權利要求
7所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于秸稈在加入含有氮素和磷素的肥料以及接種腐熟堆肥產物后，形成混合物料，其氮磷元素含量的質量比約為4∶1，且在混合物料絕對干重中氮含量為10～15g/kg，磷含量為2.5～3.75g/kg。
9、根據權利要求
1所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于所述的粘結劑為改性淀粉，或明膠，或羧甲基纖維素鈉，它們可以單獨使用或配伍使用，粘結劑用量為破碎過篩后的腐解秸稈干重的0.3～1.0％。
10、根據權利要求
1所述的用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法，其特征在于所述的溫差脫模，是指模具的凸模與凹模溫度相差20～30℃，起模時盆缽自動與凸模分離，保留在凹模中；所述頂料脫模，是指在模具的凹模底部設置一個頂料裝置，凸模提起后，操作頂料裝置，將盆缽輕微頂起與凹模內壁分離；所述溫差脫模和頂料脫模相結合的脫模技術，是指利用溫差脫模方式，起模時使缽體自動與凸模分離，缽體輕微粘附在凹模中，再利用頂料脫模使缽體與凹模分離。
專利摘要
本發明涉及一種用堆肥腐解秸稈制作植物盆缽的方法。它將植物秸桿破碎成秸稈段后，用水浸潤，在浸潤秸稈段加入含有氮素的肥料及含有磷素的肥料，接種腐熟堆肥產物進行堆制腐解，并濕破碎、過篩、添加粘結劑形成盆缽原料，將盆缽原料壓制成型，脫模形成植物盆缽。其優點是堆制腐解后的秸稈可塑性大，制作的盆缽韌性強，可用于育苗，腐解的缽體具有很好的肥效；將植物盆缽用改性丙烯酸酯乳液對表面進行浸泡后，可用于植物栽培，栽培植物半年以上不會因缽體吸水膨脹而破裂。采用溫差脫模或頂料脫模技術，解決了脫模難題，免去了脫模劑的使用，降低了生產成本。此外，無論是育苗植物盆缽還是栽培植物盆缽，均可生物降解，與環境兼容性優良。
文檔編號C05F17/00GKCN1922970SQ200610096355
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月21日
發明者黃紅英, 常志州 申請人:江蘇省農業科學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan