CN100448346C

CN100448346C - 用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法

Info

Publication number: CN100448346C
Application number: CNB2006100963550A
Authority: CN
Inventors: 黄红英; 常志州
Original assignee: Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: CN1922970A

Abstract

本发明涉及一种用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法。它将植物秸秆破碎成秸秆段后，用水浸润，在浸润秸秆段加入含有氮素的肥料及含有磷素的肥料，接种腐熟堆肥产物进行堆制腐解，并湿破碎、过筛、添加粘结剂形成盆钵原料，将盆钵原料压制成型，脱模形成植物盆钵。其优点是：堆制腐解后的秸秆可塑性大，制作的盆钵韧性强，可用于育苗，腐解的钵体具有很好的肥效；将植物盆钵用改性丙烯酸酯乳液对表面进行浸泡后，可用于植物栽培，栽培植物半年以上不会因钵体吸水膨胀而破裂。采用温差脱模或顶料脱模技术，解决了脱模难题，免去了脱模剂的使用，降低了生产成本。此外，无论是育苗植物盆钵还是栽培植物盆钵，均可生物降解，与环境兼容性优良。

Description

用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法

技术领域：

本发明涉及一种植物盆钵的制作方法，尤其是一种用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法。

背景技术：

农作物秸秆是一种可降解的生物质材料，近年来人们已经将其用于制作可降解育苗容器和植物栽培盆钵。

中国专利公开号CN1125502介绍了一种植物秸秆育苗容器的制造方法，该方法包括以粉碎的植物秸秆为原料，干燥、粉碎、分级，模具内加热加压成型步骤，其特征为，热压成型时植物秸秆的粉碎粒度为0.4～0.5mm之间，原料含水量＜15％，模具的加热温度为170～210℃，模压力为10～15kg/cm²，模具锥度1∶1.8～1∶2.4。存在的缺陷在于：1、秸秆粉碎细度要求高、耗能大；2、容器成型过程中需要在170℃以上的高温条件下压制，耗能大且易造成物料焦化。3、未考虑容器育苗移栽后，对苗生长的影响，特别是未考虑容器壁对植物的根穿穿插的影响。

中国专利公开号CN1194773介绍了一种育苗容器和方法及其专用工具，该专利提供了一种玉米育苗容器和方法以及栽秧技术与专工具，其容器由农作物秸秆如玉米秸或向日葵等和农家肥组成，具专用工具为筒状物。存在的缺陷：1、利用的植物秸秆较单一，仅为玉米与向日葵秸；2、容器制做工艺为手工操作，不适合商业化生产；3、未考虑容器育苗移栽后，对苗生长的影响，特别是未考虑容器壁对植物的根穿穿插的影响。

中国专利公开号CN1268283公开一种及植物纤维育苗钵及其制造方法，钵体材料由植物纤维、粘结剂和脱模剂组成。各组分的重量配比为：植物纤维∶粘结剂∶脱模剂＝100∶50～60∶7.5～8，植物纤维可以选用秸秆、谷糠、芦苇、茅草、竹、木中至少一种，粘结剂可选用谷物淀粉，脱模剂选用石蜡或菜子油，经粉碎、混合、加湿、模压制成产品。该发明的缺陷在于：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，压制时需要加入相当于植物纤维重量50％以上的黏结剂，而黏结剂选料为面粉，面粉黏性不佳，添加量大造成粮食大量消耗，极不可取也不可行；3)模压温度高，压制需在150～160℃条件下进行，且物料粘模需要使用大量的脱模剂。因此，该专利产品生产成本极高。

中国专利公开号CN1557128本发明提供一种植物秸秆盆钵的制造方法，该方法以植物秸秆为主要原料，加入碱性溶液使原料pH值上升到9以上，堆制软化后进行粉碎，粉碎后加入酸性溶液调节pH值至中性范围，再加入添料混合均匀，经压制成型、脱模干燥工序制作而成，其用量的重量比为植物秸秆∶碱性溶液∶酸性溶液∶添料＝1∶(0.2～0.6)∶(0.06～0.2)∶(0.02～0.08)。该方法虽然对秸秆进行了预处理，能使秸秆粉碎和压制难度大大降低，显著降低了能耗和生产成本，但使用碱化学处理需要后续的酸中和和洗盐的步骤，操作比较复杂，且盐洗过程易造成环境污染。

众所周知，农作物秸秆是一种农业废弃物，我国是一个以种植业为主的农业大国，秸秆资源极为丰富，每年产生各种农作物秸秆近7亿吨。由于技术、管理等原因，相当一部分秸秆未能得到合理处置，尤其是近10年来田间焚烧盛行，造成了环境污染并引发森林火灾、恶性交通事故等。

以秸秆为原料，生产生物可降解育苗容器和植物栽培盆钵，为秸秆的综合利用寻找到了一条新的出路。大量研究的实践证明，与塑料容器相比，秸秆盆钵育苗或进行植物栽培，因有较好的透气性和保水保肥能力，对作物生长的促进作用显著。

利用秸秆工业化制作盆钵核心问题是制作成本。从我国现有秸秆制作盆钵技术来看，一般是将秸秆直接粉碎，再通过添加大量黏结剂和在150-210℃高温状态下压制，因此整个制作过程能耗和黏结剂成本高，产品无法在价格上与塑料容器竞争。改变技术路线，降低生产成本是秸秆盆钵真正走向市场，得到推广应用的关键。

发明内容：

本发明的目的在于：针对秸秆现有加工制作育苗容器与盆钵存在的盆钵脱模困难、成功率低，或需要添加大量的脱模剂，或盆钵用于栽培植物(如草本花卉)时吸水性强，长时间栽培植物容易吸水膨胀而破损等问题，提供一种新的植物秸秆盆钵的制造方法。

本发明的目的是这样实现的：、一种用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，以植物秸杆为主要原料，其特征在于：

a)将植物秸杆破碎成秸秆段后，用水浸润使其含水率达60～70％；

b)在浸润秸秆段中的同时加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接种腐熟堆肥产物进行堆制腐解；

c)腐解后秸秆经过湿破碎后，过筛，并添加粘结剂，混合均匀，形成盆钵原料，不能过筛的重新堆制腐解；

d)在温度为70～120℃，模压力为10～15MPa条件下将盆钵原料压制成型，再通过温差脱模或顶料脱模技术脱模形成植物盆钵。

在本发明所述的方法中：在a步骤破碎后的秸秆段长度应该≤15cmc步骤中是将已堆腐的秸秆晾晒至含水率30～50％后，采用破碎机湿破碎，破碎至长度5～50mm的纤维状；过筛选用的钢筛的孔径为5～30mm，穿过筛网的腐解秸秆晾晒至含水率5～15％后再与粘结剂混合形成盆钵原料，不能穿过筛网的腐解秸秆应该重新返回b步骤重新堆制腐解。

在本发明所述的方法中：除将压制成型的植物盆钵直接做为植物育苗盆钵使用外，将压制成型的植物盆钵放入疏水胶粘剂中浸泡，使植物盆钵表面均匀附着一层30～50μm厚度的疏水性胶黏剂，干燥后形成植物栽培盆钵。

在本发明所述的方法中：所述的疏水胶粘剂为改性丙烯酸酯乳液。

在本发明所述的方法中：所述的植物秸杆包括农作物或牧草秸杆。

在本发明所述的方法中：所述的含有氮素的肥料为尿素、或碳酸氢氨、或硫酸二铵氨和或磷酸二铵；所述的含有磷素的肥料为，过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵和磷酸二铵等含有磷素的肥料；所述的腐熟堆肥是指禽畜粪便，或生活垃圾经过高温堆肥腐熟的堆肥产物，每吨植物秸杆接种50～100kg的腐熟堆肥。

在本发明所述的方法中：加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接种腐熟堆肥产物后混合均匀形成混合物料，混合物料含水量控制为60～70％；将混合物料堆成截面宽2～3m，高1～2m的堆垛，用塑料薄膜覆盖，每隔3-5天翻堆一次，堆肥25～50天，对秸秆进行腐解。

在本发明所述的方法中：秸秆在加入含有氮素和磷素的肥料以及接种腐熟堆肥产物后，形成的混合物料，氮磷元素质量比例约为4∶1，且含氮量为10～15g/kg，含磷量为2.5～3.75g/kg。

在本发明所述的方法中：所述的粘结剂为改性淀粉，或明胶，或羧甲基纤维素钠，它们可以单独使用或配伍使用，粘结剂用量为破碎过筛后的腐解秸秆干重的0.3～1.0％。

在本发明所述的方法中：所述的温差脱模，是指模具的凸模与凹模温度相差20～30℃，起模时盆钵自动与凸模分离，保留在凹模中；所述顶料脱模，是指在模具的凹模底部设置一个顶料装置，凸模提起后，操作顶料装置，将盆钵轻微顶起与凹模内壁分离。所述温差脱模和顶料脱模相结合的脱模技术，是指利用温差脱模方式，起模时使钵体自动与凸模分离，钵体轻微粘附在凹模中，再利用顶料脱模使钵体与凹模分离。

本发明的优点在于：

堆制腐解后的秸秆可塑性大，制作盆钵过程中的物料更容易粉碎和压制，制作盆钵韧性强，因此秸秆植物盆钵用作育苗容器，在育苗期间破损率低。由于盆钵的原料在生产盆钵过程中已经经过初步腐解，盆钵随苗移栽入土后20～30天以后完全崩解，不影响植物根系伸展。钵体在制作过程中还添加了氮磷素肥料和腐熟堆肥，因此腐解的钵体具有比秸秆直接粉碎压制成的育苗植物盆钵具有更好的肥效，对作物生长具有更好的促进作用。

用作栽培容器的秸秆植物盆钵，由于用防水剂改性丙烯酸酯乳液对表面进行了处理，不仅增强了盆钵的牢度，而且使盆钵吸水性显著降低，可以确保盆钵在栽培植物半年以上不会因钵体吸水膨胀而破裂，从而较好地满足了秸秆植物盆钵在用作栽培容器时对钵体机械性能的要求。

本发明的优点还在于：

由于采用温差脱模或顶料脱模技术，解决了脱模难题，免去了脱模剂的使用，降低了生产成本。此外，无论是育苗植物盆钵还是栽培植物盆钵，均可生物降解，含与环境兼容性优良。

具体实施方式

本发明中接种腐熟堆肥产物的获取方法是，将禽畜粪便或生活垃圾进行堆肥，期间50-70℃的高温阶段至少需维持3-7天，全程堆肥时间不少于60天，堆肥结束后将堆肥产物风干过筛，穿过2cm直径筛孔的组分即可作为本发明的接种物使用。

实施例1

春季，取稻草1吨，用破碎机进行破碎至15cm以下的秸秆段，用水浸泡24小时使之浸润，其含水率为60～70％。加入尿素10kg，过磷酸钙35kg，使物料含氮量达到约11g/kg(干基)，含磷量约2.7g/kg(干基)，再接种腐熟鸡粪堆肥50kg，混合均匀后堆制腐解。堆制宽度2m，高度2m，长度任意的堆垛使其腐解，堆制时间40天，期间每隔3天翻堆一次。

腐解结束后，取出物料晾晒至水分40％左右，用破碎机破碎并过筛。钢筛的孔径为5～10mm，保留筛下组分用于制作盆钵，筛上分返回继续堆制腐解。

将筛下组分晾晒至水分约10％，取20kg物料喷入浓度为20g/L的羧甲基纤维素钠溶液5L，在搅拌机中充分搅拌均匀。

将调制好的物料通过自动喂料装置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口内径5.5cm，锥度15°。压制参数选择为：模压力10Mpa、温度凹模70℃凸模100℃、压力维持时间30秒。一次模压结束提起凸模，钵体保留在凹模，凹模底部顶料装置将钵体轻微顶起，自动钵体转移装置将钵体移走，形成育苗植物盆体。

实施例2

夏季，取稻草1吨，用破碎机进行破碎至15cm以下的秸秆段，用水浸泡24小时使之浸润，其含水率约60～70％。然后加入碳酸氢铵18kg，磷酸氢二铵7.0kg，使物料含氮量达到约10.5g/kg(干基)，含磷量约2.5g/kg(干基)，再接种腐熟猪粪便堆肥50kg，混合均匀后堆制发酵。堆制成宽度3m，高度2m，长度任意的堤使其。堆制时间约30天，堆制期间每隔3天翻堆一次。

堆肥结束，取出物料晾晒至水分50％左右，用破碎机破碎并过筛，钢筛的孔径为20～30mm。保留筛下组分用于制作盆钵，筛上分返回堆肥。

将筛下组分晾晒至水分约5％，取20kg物料喷入20g/L的羧甲基纤维素钠溶液5L，在搅拌机中充分搅拌均匀。

将调制好的物料通过自动喂料装置喂入栽培盆钵模具的凹模。栽培盆钵高度12cm，上口内径12cm，锥角10°。压制参数选择为：模压力15Mpa、温度凹模90℃凸模120℃、压力维持时间2分钟。一次模压结束提起凸模，钵体保留在凹模，凹模底部顶料装置将钵体轻微顶起，自动钵体转移装置将钵体移走，机器进入下一轮压制。压制好的盆钵放入疏水性改性丙烯酸酯乳液中浸泡2-3秒，使植物盆钵表面均匀附着一层30～50μm厚度的疏水性胶黏剂，干燥后形成栽培植物盆钵。

实施例3

秋季，取麦秸1吨，用破碎机进行破碎至15cm以下的秸秆段，用水浸泡24小时使之浸润，其含水率约60～70％。加入尿素18kg，过磷酸钙50kg，使物料含氮量达到约13.6g/kg(干基)，含磷量约3.1g/kg(干基)，再接种腐熟奶牛粪便堆肥50kg，混合均匀后堆制发酵。堆制宽度2m，高度2m，长度任意。堆制时间30天，堆制期间每隔5天翻堆一次。

堆肥结束，取出物料晾晒至水分45％左右，用破碎机破碎并过筛，钢筛的孔径为5～10mm，保留筛下组分用于制作盆钵，筛上分返回堆肥。

将筛下组分晾晒至水分约15％，取20kg物料喷入20g/L的明胶溶液5L，在搅拌机中充分搅拌均匀。

将调制好的物料通过自动喂料装置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口内径5.5cm，锥度15°。压制参数选择为：模压力12Mpa、温度凹模70℃凸模100℃、压力维持时间30秒。每次模压结束提起凸模，钵体保留在凹模，凹模底部顶料装置将钵体轻微顶起，自动钵体转移装置将钵体移走，形成育苗植物盆体。

实施例4

冬季，取油菜秸秆1吨，用破碎机进行破碎至15cm以下的秸秆段，用水浸泡24小时使之浸润，其含水率约60～70％。加入硫酸二铵25kg，过磷酸钙20kg，使物料含氮量达到约10.0g/kg(干基)，含磷量约2.5g/kg(干基)，接种腐熟奶牛粪便堆肥50kg，混合均匀后堆制发酵。堆制宽度2m，高度2m，长度任意。堆制时间35天，期间每隔3-5天翻堆一次。

堆肥结束，取出物料晾晒至水分40％左右，用破碎机破碎并过筛，钢筛的孔径为5～10mm，保留筛下组分用于制作盆钵，筛上分返回堆肥。

将筛下组分晾晒至水分10％以下，取20kg物料喷入20g/L的改性淀粉溶液5L，在搅拌机中充分搅拌均匀。

将调制好的物料通过自动喂料装置喂入育苗容器模具的凹模。育苗容器高度6cm，上口内径5.5cm，锥度15°。压制参数选择为：模压力13Mpa、温度凹模70℃凸模100℃、压力维持时间30秒。每次模压结束提起凸模，钵体保留在凹模，凹模底部顶料装置将钵体轻微顶起，自动钵体转移装置将钵体移走，形成育苗植物盆体。

实施例5

冬季，取玉米秸秆1吨，用破碎机进行破碎至15cm以下的秸秆段，用水浸泡24小时使之浸润，其含水率约60～70％。加入尿素8kg，过磷酸钙30kg，使物料含氮量达到约12.6g/kg(干基)，含磷量约3.1g/kg(干基)，接种腐熟生活垃圾堆肥100kg，混合均匀后堆制发酵。堆制宽度2m，高度2m，长度任意。堆制时间50天，堆制期间每隔5天翻堆一次。

堆肥结束，取出物料晾晒至水分40％左右，用破碎机破碎并过筛，钢筛的孔径为20～30mm。保留筛下组分用于制作盆钵，筛上分返回堆肥。

将调制好的物料通过自动喂料装置喂入栽培盆钵模具中进行模压。栽培植物盆钵高度12cm，上口内径12cm，锥度10°。压制参数选择为：模压力15Mpa、温度凹模90℃凸模120℃、压力维持时间2分钟。每次模压结束提起凸模，钵体保留在凹模，凹模底部顶料装置将钵体轻微顶起，自动钵体转移装置将钵体移走，机器进入下一轮压制。压制好的盆钵放入改性丙烯酸酯乳液中浸泡2-3秒，取出干燥即为栽培植物盆钵。

上述各实施例不是对本发明的具体限制，实施时，植物秸杆可以广泛选择各种农作物或牧草秸杆，在对植物秸杆进行堆制腐解的过程中可以使用各种含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，使腐解后秸秆中的氮磷含量的比例约为4∶1，且含氮量达10～15g/kg，含磷量达2.5～3.75g/kg。堆制腐解的时间可以根据各地的气候进行调节，一般来讲，春夏季以25～40天为宜，秋冬季以30～50天为宜。

Claims

1、一种用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，以植物秸杆为主要原料，其特征在于：

d)在温度为70～120℃，模压力为10～15MPa条件下将盆钵原料压制成型，再通过一种温差脱模和顶料脱模相结合的脱模技术脱模形成植物盆钵；

所述的温差脱模，是指模具的凸模与凹模温度相差20～30℃，起模时盆钵自动与凸模分离，保留在凹模中；所述顶料脱模，是指在模具的凹模底部设置一个顶料装置，凸模提起后，操作顶料装置，将盆钵轻微顶起与凹模内壁分离；所述温差脱模和顶料脱模相结合的脱模技术，是指利用温差脱模方式，起模时使钵体自动与凸模分离，钵体轻微粘附在凹模中，再利用顶料脱模使钵体与凹模分离。

2、根据权利要求1所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：在a步骤破碎后的秸秆段长度应该≤15cm；c步骤中是将已堆腐的秸秆晾晒至含水率30～50％后，采用破碎机湿破碎，破碎至长度5～50mm的纤维状；过筛选用的钢筛的孔径为5～30mm，穿过筛网的腐解秸秆晾晒至含水率5～15％后再与粘结剂混合形成盆钵原料，不能穿过筛网的腐解秸秆应该重新返回b步骤重新堆制腐解。

3、根据权利要求1或2所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：将压制成型的植物盆钵，进一步放入疏水胶粘剂中浸泡，使植物盆钵表面均匀附着一层30～50μm厚度的疏水性胶黏剂，取出干燥后可形成栽培植物盆钵。

4、根据权利要求3所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：所述的疏水胶粘剂为改性丙烯酸酯乳液。

5、根据权利要求1所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：所述的植物秸杆包括农作物或牧草秸杆。

6、根据权利要求1所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：所述的含有氮素的肥料为尿素、或碳酸氢氨、或硫酸二铵氨和或磷酸二铵；所述的含有磷素的肥料为，过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸一铵和磷酸二铵等含有磷素的肥料；所述的腐熟堆肥是指禽畜粪便，或生活垃圾经过高温堆肥腐熟的堆肥产物，每吨植物秸杆接种50～100kg的腐熟堆肥。

7、根据权利要求1或6所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：加入含有氮素的肥料和含有磷素的肥料，接种腐熟堆肥产物后混合均匀形成混合物料，混合物料含水量控制为60～70％；将混合物料堆成截面宽2～3m，高1～2m的堆垛，用塑料薄膜覆盖，每隔3～5天翻堆一次，堆肥25～50天，对秸秆进行腐解。

8、根据权利要求7所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：秸秆在加入含有氮素和磷素的肥料以及接种腐熟堆肥产物后，形成混合物料，其氮磷元素含量的质量比约为4∶1，且在混合物料绝对干重中氮含量为10～15g/kg，磷含量为2.5～3.75g/kg。

9、根据权利要求1所述的用堆肥腐解秸秆制作植物盆钵的方法，其特征在于：所述的粘结剂为改性淀粉，或明胶，或羧甲基纤维素钠，它们可以单独使用或配伍使用，粘结剂用量为破碎过筛后的腐解秸秆干重的0.3～1.0％。