專利名稱：一種小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種土壤擴蓄增容劑的制備方法。特別是一種利用廢棄資源(小麥秸稈)為主要原料的土壤擴蓄增容劑及其制備方法，為綜合利用小麥秸稈資源，變廢為寶開辟了一條新途徑。
背景技術：
1.我國小麥秸稈現狀我國農作物秸稈資源擁有量居世界首位。我國糧食的播種面積約為1.13億hm2，糧食總產量4.9億噸，小麥、玉米等谷物秸稈總產量為5億噸，加上其他作物的秸稈，每年生產秸稈6億噸以上。雖然2.5億噸用于造肥還田；0.48億噸用于工業原料；1.8億噸用于農民生活燃料，但尚有1.2億噸秸稈剩余，這約占總量的20％秸稈在農民的屋前屋后堆放，成為生活垃圾或白白燒掉。農作物秸稈是地球上第一大可再生資源，是農作物的重要副產品，焚燒造成了資源的巨大浪費。另一方面，在焚燒的同時，向空氣中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物質污染了空氣，危害了人的身體健康，同時影響交通航運、人民生命財產的安全及農作物的正常生長。大量剩余秸稈的處理成為農業生產中凸顯的問題，成為政府關心、社會關注、輿論關切的熱點和難點。
隨著科學技術的不斷發展，目前國內對秸稈的開發利用有了很大的發展，其產品涉及農田肥料、動物飼料、民用生活、建筑材料、工業發電、化工產品、紡織產品等。可見，搞好農作物小麥秸稈的綜合利用，變廢為寶，化害為利，具有重大的現實意義和戰略意義。在這些方面，日本、美國、德國等工業發達國家的許多先進經驗和處理方法很值得我們借鑒。但利用其改善農業土壤的土壤擴蓄增容劑報道不多。
2.國外小麥秸稈綜合利用現狀目前，國外對小麥秸稈的綜合利用與國內基本相同，但關于利用小麥秸稈生產土壤擴蓄增容劑，變廢為寶的多功能綜合利用技術，目前還未見報道。
3.國內小麥秸稈綜合利用現狀目前，絕大部分秸稈在田間被直接焚燒掉，這不但造成極大的資源浪費，而且帶來嚴重的大氣污染。近些年，秸稈產量隨著糧食等主產品單位產量的不斷提高而迅速增加，如何處理這些再利用后的過剩小麥秸稈已成為農業生產過程中的難題。現在對小麥秸稈的綜合利用有以下幾方面(1)秸稈作燃料。秸稈作燃料仍然以直接燃燒為主，不衛生，能源利用率僅為13％。近幾年出現了秸稈氣化技術，通過對秸稈不完全燃燒或干餾，獲得可燃氣作燃料。也有的將秸稈通過生物發酵產生沼氣作燃料。這些生物質能轉化技術可提高能源利用2倍-4倍。以沼氣、生物質能為重點的農村可再生能源建設，緩解了農村地區能源供應短缺的情況，改變了農村傳統的生火做飯的模式，滿足了農民對高品位能源的需求，提高了農民生活質量，適應了現代化新農村的發展需求，同時可消耗掉大量的農作物秸稈，是一種實現秸稈處理規模化的方式，但目前應用很少。
(2)秸稈做飼料。秸稈養畜，過腹還田是一種效益很高的秸稈利用方式。秸稈經過青貯、氨化、微貯處理，飼喂畜禽，促進畜牧發展可增值增收，并使秸稈過腹還田。我國利用農作物秸稈發展畜牧業的空間、潛力還很大。目前從技術上講，秸稈青貯、氨化及微貯技術比較成熟，需研究的是進一步優化飼料配制和秸稈飼用率高的農作物品種選育。
(3)秸稈作肥料。秸稈作為有機肥還田利用的方法有3種①秸稈堆漚還田(也稱高溫堆肥)。其特點是時間長、受環境影響大、勞動強度高、產出量少、成本低廉。目前農村采用量逐步減少。②機械化秸稈還田。小麥秸稈和玉米秸稈經機械粉碎直接還田，是近年來農業及農機推廣部門為解決剩余秸稈的利用問題而大力推廣的項目，其特點是作業機械化程度高、秸稈處理時間短。但是由于農民認識不到位，以及秸稈還田機具擁有量相對較少，實施面積與可實施面積相距很大。③利用生化快速腐熟技術制造優質有機肥。這是一種應用國際20世紀90年代先進生物技術，使用現代化設備和手段控制生產過程，將秸稈制造成優質生物有機肥的先進方法。是當前利用高新技術，大規模、高效率生產有機肥料的最佳途徑。但存在生產設備的引進、消化吸收及國產化問題。
(4)秸稈作基料。目前，主要用于食用菌栽培。秸稈種菇是處理秸稈一舉多得的好辦法。
(5)秸稈作原材料。主要用于造紙，還有少量用于制簾柵、餐盒、包裝板、隔音板、保溫材料、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稈量僅占全國產量的3％左右。
隨著科學技術的不斷進步，小麥秸稈再利用及變廢為寶的科技也越來越多。水資源緊缺是當今世界的熱點問題，我國又是農業大國，灌溉用水使得地下水位不斷下降。本發明的指導思想就是利用外來介質，即小麥秸稈制備土壤擴蓄增容劑，施入土壤中提高土壤持水能力，而且其還可提高土壤的肥力，減少農業發展中用水量。這樣既促進農業發展，又變廢為寶保護了環境。但是將小麥秸稈用作農業節水工程，生產土壤擴蓄增容劑的資料還未見報導。
發明內容
本發明目的在于提供一種小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑及其制備方法，原料采用廢棄資源小麥秸稈、作物秸稈，潔凈生產出有利生態農業的新型土壤擴蓄增容劑產品，該產品可廣泛應用于生態農業節水工程中，有利于充分利用天然降水，保水保肥，增產增收。
為實現上述目的，本發明采取如下技術方案一種小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑，其特征在于，制得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成小麥秸稈粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、農作物混合秸稈10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
上述土壤擴蓄增容劑的制備方法，其特征在于，該方法選用小麥秸稈為主要原料，并加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、油菜渣、秸稈、尿素、高脂膜，及其他作物混合秸稈，具體包括下列步驟將小麥秸稈經粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，得到小麥秸稈粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，農作物混合秸稈風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩備用；將小麥秸稈35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％、高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。
采用本發明制備的土壤擴蓄增容劑可充分提高農業生產中小麥秸稈的綜合利用效率，變廢為寶。用其制備的土壤擴蓄增容劑，可提高水分利用率10％以上，更能增產增收。經實驗研究證明，本發明制備的土壤擴蓄增容劑，施用于棉花等作物，離地表面20cm-30cm的土壤層含水量增高2個百分點，每公頃節水1000m3以上，可增產12％以上，農民節約投資3000元/hm2以上。日產100噸的企業，年可生產30000余噸土壤擴蓄增容劑產品，產值3000余萬元，節約天然雨水3000萬m3以上。可安排農村剩余勞動力300-500人，農民增收300-500萬元，每年產品可施用土地面積200萬公頃，增產增收7500萬元。因此具有良好的社會效益，環境效益和生態效益。
圖1是本發明的制備方法工藝流程圖；圖2是基礎材料吸水效果圖；圖3是基礎材料保水效果圖。
圖4是土壤擴蓄增容劑對苗干重的影響圖。
以下結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
本發明所述的土壤擴蓄增容劑是指能有效改善土壤團粒結構、增加土壤有效孔隙的擴蓄增容，抑制土壤表面無效蒸發、有效改善土壤持水保水能力的復合材料。
以下是發明人給出的實施例，需要說明的是這些實施例均為本發明較優的實例，本發明并不限于這些實施例，本領域的技術人員按照本發明公開的方案，對其中的技術特征所作的等效替換、添加，均屬于本發明的保護范圍。
實施例1本實施例的土壤擴蓄增容劑，由以下原料及其重量百分比組成小麥秸稈40％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈18％。
制作上述土壤擴蓄增容劑的方法，具體包括下列步驟(1)原料選擇農作物中的小麥秸稈，粉碎研磨至1mm(20目)以下，研磨后過篩備用。
(2)再將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，混合作物秸稈等風干，粉碎，研磨，過1毫米(20目)篩備用。
(3)將小麥秸稈粉末40％、磷酸二氫鉀10％、磷酸二銨20％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈18％混合，攪拌均勻。
經常規的制粒機制粒(采用山東青山市制粒機)、包裝(25公斤/袋)即可得到土壤擴蓄增容劑。
實施例2本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為小麥秸稈粉末35％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣15％、尿素2％，高脂膜1.5％、作物混合秸稈16.5％。
實施例3本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為小麥秸稈粉末45％、磷酸二氫鉀18％、磷酸二銨15％、油菜渣10％、尿素1％，高脂膜1％、作物混合秸稈10％。
實施例4本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為小麥秸稈粉末40％、磷酸二氫鉀16％、磷酸二銨15％、油菜渣15％、尿素1％，高脂膜2％、作物混合秸稈11％。
實施例5本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為小麥秸稈粉末40％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣12％、尿素3％，高脂膜1％、作物混合秸稈14％。
實施例6本實施例與實施例1所不同的是原料的成分有所不同，其制備方法與實施例1相同。
原料及其重量百分比組成為小麥秸稈粉末35％、磷酸二氫鉀15％、磷酸二銨15％、油菜渣20％、尿素2％，高脂膜1％、作物混合秸稈12％。
上述實施例中的高脂膜是20年前由北京農業大學韓金聲教授研究成功，在果樹等作物上應用有一定效果。高脂膜是一種油性物質，實驗證明加入適量的高脂膜對保水保墑有一定的促進作用。
采用本發明的土壤擴蓄增容劑，每公頃用量為750kg-1500kg。實驗表明，棉花等作物可增產12％以上，提高水分利用效率10％以上，在干旱半干旱地區，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利于生態保護。
本發明采取室內與大田試驗相結合的方法，對制備的土壤擴蓄增容劑進行了驗證，實驗采取將基礎材料粉碎、研磨后裝營養缽、置于瓷盤內自行吸水、失水的方法。土壤為對照，重復四次，連續實驗2-3次，然后計算其吸水性、吸水速率、保水性以及失水特性。優先選擇吸水、保水、失水效果好的基楚材料為擴蓄增容劑主要原料，輔料選擇有利擴蓄增容無機有機肥料和化合物，進一步粉碎、研磨，攪拌均勻后再行營養缽自行吸水、保水、失水實驗，土壤為對照，重復4次，連續實驗2-3次，然后計算吸水性、吸水速率、保水性以及失水特性。優先選擇吸水、保水、失水效果良好的擴蓄增容劑配方，進行土壤不同水平模擬實驗，按材料特性和產品成本進行不同作物苗期鮮、干重鑒定，進一步測試擴蓄增容劑新產品對作物苗期鮮、干重的影響，從中篩選最佳的配方及施用量。在此基楚上，再行大田試驗示范。經多年多點試驗示范，選擇效果最好的配方，加工，生產，檢驗，在大田推廣。
保水、失水實驗實施例土壤擴蓄增容劑的基礎材料的選擇最重要，合成的土壤擴蓄增容劑使用的原料及輔料均有吸水、保水、失水等功能。據此，發明人設計了不同質地基礎材料的吸水、保水、失水實驗，實驗結果見表1、表2、圖1、圖2。
表1基礎材料吸水效果表(克)
表2基礎材料失水效果表(克)
由表1、表2、圖2、圖3可知小麥秸稈吸水性最強，為本身重量的20倍以上；建筑垃圾吸水性相當于土壤(對照)；經六天(溫度50℃、濕度30％)失水后，含水量是對照的51倍多。因此，小麥秸稈具有很好的保水性；且是磷酸二銨、磷酸二氫鉀的良好載體；油菜渣吸水性明顯高于土壤(對照)。因此，以上基礎材料是合成土壤擴蓄增容劑的優質材料。利用小麥秸稈等廢棄資源生產土壤擴蓄增容劑，無疑是節水農業，生態農業的一項創新技術。
擴蓄增容劑的實驗研究結果利用基礎材料合成本發明的土壤擴蓄增容劑后，經實驗研究，對作物(棉花等)苗期鮮、干重具有良好的促進作用，詳見表3、圖4。
表3擴蓄增容劑不同水平對棉苗干重的影響
由表3、圖4可知，利用玉米秸稈生產本發明的土壤擴蓄增容劑，在棉花苗期實驗結果顯示，比土壤(對照)高2個百分點，說明土壤擴蓄增容劑不僅節水保墑，而且能提高土壤肥力，促進棉苗生長，增加干物質積累，因此，利用建筑垃圾等廢棄資源生產土壤擴蓄增容劑，無疑是節水農業，生態農業的一項創新技術。
本發明帶來的技術效果是(1)環境效益利用小麥秸稈、作物秸稈、油菜渣等生活垃圾，與磷酸二氫鉀，磷酸二銨等輔料混合后生產土壤擴蓄增容劑，大大減少蚊蠅等的滋生機會，降低病原菌存活時間，切斷了病原菌傳播到人類的途徑，避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潛在威脅。將農作物小麥秸稈回用到自然中，在保護城市環境的同時，又解決了農業上造成的偏施無機肥，使土壤養分比例失調、土壤退化等問題，有利于農業生態環境良性循環和農業經濟的可持續發展。
(2)社會效益把小麥秸稈、作物秸稈、油菜渣等廢棄資源充分綜合利用，生產農用土壤擴蓄增容劑，為農業部門提供了優質、價廉、高效的生態肥料，也使作物增產增收，同時變廢為寶，既發展了環保產業，同時也為城市、鄉村增加了新的就業機會。
(3)經濟效益若按年產3000萬噸的生產能力進行經濟核算，按照本發明的方法生產出的土壤擴蓄增容劑成本價為800～850元/噸，而市售高效三元復合肥市場售價一般為1100～1200元/噸，每年可增加3000萬元產值。因此本發明的土壤擴蓄增容劑有較好的經濟效益，市場應用前景廣泛。
權利要求
1.一種小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑，其特征在于，制得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成小麥秸稈粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％，上述原料的百分比之和為100％。
2.權利要求1所述的小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑的生產方法，其特征在于，該方法選用小麥秸稈和泥土為主要原料，并加入磷酸二氫鉀、磷酸二銨、油菜渣、秸稈、尿素、高脂膜，具體包括下列步驟首先將小麥秸稈粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，得到小麥秸稈粉末；將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，作物混合秸稈風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩備用；將小麥秸稈粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。
全文摘要
本發明公開了一種小麥秸稈制備的土壤擴蓄增容劑及其生產方法，制得的該土壤擴蓄增容劑由以下原料及其重量百分比組成小麥秸稈粉末35％～45％、磷酸二氫鉀10％～20％、磷酸二銨15％～20％、油菜渣10％～15％、尿素1％～3％，高脂膜1％～2％、作物混合秸稈10％～18％。其制備方法先將小麥秸稈粉碎后研磨至1mm以下，過20目篩，將輔料磷酸二氫鉀，磷酸二銨，油菜渣，作物混合秸稈風干，分別粉碎并研磨至1mm以下，過20目篩，然后混合，攪拌均勻，經制粒、包裝即得。每公頃施用750kg－1500kg。棉花等作物可增產12％以上，提高水分利用效率10％以上，在干旱半干旱地區，能充分利用天然降雨，保水保肥提高土壤肥力，有利于生態保護。
文檔編號C09K17/40GK101045865SQ20071001780
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月30日 優先權日2007年4月30日
發明者吳普特, 馮浩, 杜健, 趙西寧, 杜紅霞, 杜璇, 張燕, 許曉平, 李卓, 洪小強, 張月麗, 胡森 申請人:西北農林科技大學