CN101580435A - 一种果树专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种果树专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法，制得的果树专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及重量百分比组成：碳质页岩：35％－45％、磷酸二氢钾：9－14％、磷酸二铵：20％－25％、油菜渣：10－15％、尿素：10％－15％、胶原蛋白：1％－2％。其制法是将页岩粉碎研磨，剔出杂质，分级，经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，油菜渣进行氨化处理，将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵，尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛，加入胶原蛋白，混合，搅拌，经制粒、包装即得。每公顷使用1500kg－3000kg，对果树园林作物可增产12－20％以上，提高水分利用率10－20％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，有利于果树等作物增产增收，还可以作为小麦的生产肥料。
Description
技术领域
本发明涉及一种果树专用土壤扩蓄增容肥的制备方法，特别是一种利用碳质页岩为主要原料制备的果树专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法，为有效利用我国碳质页岩资源开辟了一条新途径。
背景技术
1.页岩资源简介
页岩(Shale)，一种由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为明显的岩层，是粘土岩的一种，成分复杂，除粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、拜来石等)外，还含有许多碎屑矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物(如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等)。具页状或薄片状层理。是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成。
页岩常见类型有：
①黑色页岩：含较多的有机质与细分散状的硫化铁，有机质含量达3-10％，外观与碳质页岩相似，其区别在于黑色页岩不染手。
②碳质页岩：含有大量已碳化的有机质，常见于煤系地层的顶底板。
③油页岩：含一定数量干酪根(＞10％)，黑棕色，浅黄褐色等，层理发育，燃烧有沥青味。
④硅质页岩：含有较多的玉髓、蛋白石等，SiO2含量在85％以上。
⑤铁质页岩：含少量铁的氧化物、氢氧化物等。多呈红色或灰绿色。在红层和煤系地层中较常见。
⑥钙质页岩；含CaCO3，但不超过25％，否则过渡泥灰岩类。
页岩抵抗风化的能力弱，在地形上往往因侵蚀形成低山、谷地。我国页岩资源丰富，分布地域较广。
2.国外页岩利用现状
国外对页岩的利用，主要集中在对油页岩的开发利用上。油页岩是尚在进化中的岩石，往往需要百万年的时间才能生成石油。现代科学技术可以极大地加速这一自然演化进程。这种从石头缝里挤出石油的方法，其实是将加热器埋藏在油页岩层半英里以下的地底，使岩石的温度升高到700摄氏度，4年之后，岩石表层就会慢慢释放出天然气和一种可以提炼成轻原油的液体。为了不让遭到破坏的地下水生成碳氢化合物，被加热的岩石中心部分将利用20-30英寸厚、可防止渗漏的冰墙包围起来，不过这些冰墙需要通过电力来冷冻。
美国是全球油页岩资源最丰富的国家。2005年的统计数据显示，美国储量占全球储量的72％，其中70％的资源在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州，面积约16000平方英里。很多公司租用了政府土地，期望从中开采煤炭、天然气、石油以及油页岩。根据壳牌石油公司的估算，每平方英里可产油10亿桶，预计这70％的资源可开采多达2万亿桶石油。这一数字将是沙特阿拉伯已知石油储量的8倍。如今国际能源竞争日益激烈，所以美国政府对开采油页岩寄予厚望并给以强烈支持。目前科罗拉多州土地管理局正在审批10个新的研究和开发租地项目。
在美国科罗拉多州西部高原上，峡谷间隐藏着一个超级实验基地。这个肩负着布什政府重望的实验基地，正在进行壳牌石油公司为期30年的计划，那就是从广袤的地下岩石层中提炼石油。布什总统不久前签署通过了一项法案，指示内政部在明年将全国油页岩土地资源的35％出租给石油公司，法案同时规定暂时免除石油工业的纳税义务，力争减少政府和地方团体在项目实施地的不利影响，并要求将内容复杂冗长的环保测评缩减成一份能够确保10年有效的简单的分析报告。
目前壳牌公司正在克罗拉多州现场试验一种专有的转换处理方法(ICP)，这种方法是在地面缓慢加热，使得干酪根大量产出高品位的原油和烃气。现场转换处理方法大大降低并且在某些情况下完全消除了以往开采油页岩对环境带来的影响。这种处理方法不涉及露天或地面采矿，不会产生尾渣堆积废料，避免了与燃烧有关的对地下水的污染，最大限度的减少了有害的副产品及水的使用。壳牌公司预测，一旦达到稳产，该技术会使每桶获利25美元。在今后一段时间内，全世界和美国都将面临原油供应短缺的局面。与此同时我国及其他国家在对油页岩法和利用技术也在不断发展中。
3.国内页岩利用现状
随着我国经济的不断发展，城镇发展速度日益加快，对建筑材料的需求也越来越多，传统建材实心粘土砖的生产对土地资源造成了极大的破坏，严重威胁着粮食安全及生态环境。
经过不断的探索实践，人们发现用页岩代替粘土烧结的页岩砖完全可以代替传统的粘土砖。所以页岩是技术成熟、原材料丰富、最易开发的承重墙体材料之一，近几年，陕西安康建设部门组织有关单位在安康引进开发成功了烧结页岩砖，一经投产即得到了建筑市场的认可，2004年产销达五千多万块标砖，取得了良好的社会、经济效益。
页岩是一种沉积岩。由泥砂在湖泊、海洋等低洼地区沉积后，经过上亿年的地质运动，在巨大的压力及胶结作用下形成的岩石，其粒径小于0.05mm，其层理明显，岩质致密均一，硬度低，不透水，经过开采、粉碎、加工处理后，是理想的制砖原料。发展新型墙材，节约土地资源、降低建筑能耗对建设节约型社会，促进社会经济可持续发展具有重要意义，页岩砖以其各项优异的性能，将成为我国新型墙体材料的主导产品之一，在近些年来的开发应用中取得的社会、经济效益十分明显。烧结页岩砖的开发和应用，节约了能源，大大减少了环境污染，能充分利用荒山的风化岩石，变废为宝，不破坏和减少耕地，节约大量的土地资源。根据申请人所作的资料检索，将碳质页岩用作农业节水工程，提高土壤肥力，生产果树专用扩蓄增容肥的资料还未见报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种果树专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法，该方法制备的果树专用土壤扩蓄增容肥，其主要原材料采用碳质页岩，应用于生态农业节水工程中，有利于利用天然雨水，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：
一种果树专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于，制得的该果树专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成：碳质页岩35％-45％、磷酸二氢钾：9-14％、磷酸二铵：10％-25％、油菜渣10-15％、尿素：10％-25％、胶原蛋白1％-2％；上述原料的百分比之和为100％。
上述果树专用土壤扩蓄增容肥的制备方法，其特征在于，该方法选用经筛选分级的碳质页岩为主要原料，油菜渣进行氨化处理，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、尿素、胶原蛋白，具体包括以下步骤：
首先将碳质页岩碎粒中杂质剔出，分级，经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，备用；
然后将油菜渣进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤油菜渣为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在油菜渣上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到油菜渣粉末；
将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵和尿素分别粉碎，并研磨至1mm以下，过20目筛，备用；
步骤四，取碳质页岩细粉：35％-45％、磷酸二氢钾细粉：9-14％、磷酸二铵细粉：10％-25％、尿素细粉：10％-25％、油菜渣细粉10-15％、胶原蛋白：1％-2％。搅拌混匀，经制粒、包装即得。
采用本发明制备的果树专用土壤扩蓄增容肥，可充分提高碳质页岩资源利用。变废为宝。用其制备的果树专用土壤扩蓄增容肥可提高水分利用效率10-20％以上，更能增产增收10-20％。经实验研究证明，本发明制备的果树专用土壤扩蓄增容肥施用果树的离地表面20cm-30cm的土壤层中，能够抑制土壤表面无效蒸发、改善土壤团结构、增加土壤有效孔隙，有效改善土壤蓄水保水能力，每公顷使用1500kg-3000kg，对果树园林作物可增产12-20％以上，提高水分利用率10-20％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，有利于果树等作物增产增收，该果树专用土壤扩蓄增容肥还可以作为小麦的生产肥料，一肥多用。
附图说明
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是果树专用土壤扩蓄增容肥对苗干重的影响图。
以下附图和发明人给出的实施例对本发明做进一步的详细说明。
具体实施方式
一、土壤扩蓄增溶剂及专用土壤扩蓄增溶肥的研究：
2006年，申请人开始进行土壤扩蓄增溶剂的研究，并将一批有关土壤扩蓄增溶剂的技术方案申请了中国专利，包括：一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种玉米秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种煤矸石制备的扩蓄增容剂及其生产方法，一种油菜渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种秸秆木炭制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种活性炭制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种生活炉渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法，一种建筑垃圾制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法。这些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。上述这些研究均是对不同土壤的扩蓄增容的前期研究成果，并没有针对具体的农作物进行研究，本申请是上述已经申请专利的土壤扩蓄增容剂的进一步深入，在上述土壤扩蓄增容剂研究的基础上，申请人进行了农作物专用土壤扩蓄增溶肥的研究，对配方作了大幅度调整和改进，以期能够用于各种农作物，利于农作物的生产，并进一步进行产业化，该项目得到了国家863计划的支持。
二、制备实施例
参见图1，图1是本发明的工艺流程图，包括下列步骤：
步骤一，首先将碳质页岩中的杂质剔出，分级，经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，备用；
步骤二，将油菜渣进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤油菜渣为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在油菜渣上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到油菜渣粉末；
步骤三，将辅料磷酸二氢钾、磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；
步骤四，取碳质页岩(粉末)：35％-45％、磷酸二氢钾(粉末)：9-14％、磷酸二铵(粉末)：10％-25％、尿素(粉末)：10％-25％、油菜渣(粉末)10％-15％、胶原蛋白：1％-2％，搅拌混匀，经制粒、包装即得。
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施例，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：
实施例1：本实施例的果树专用土壤扩蓄增容肥，由以下原料及其重量百分比组成：碳质页岩：40％、尿素：20％、磷酸二氢钾：9％、磷酸二铵：20％、油菜渣：10％、胶原蛋白：1％。
制作上述果树专用土壤扩蓄增溶剂方法，具体包括下列步骤：
(1)将碳质页岩中的杂质剔出，分级，经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，取筛下物备用；
(2)将油菜渣进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤油菜渣为单位，用5斤尿素融入20斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在油菜渣上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到油菜渣粉末；
(3)将辅料磷酸二氢钾、磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；
(4)取上述碳质页岩细粉：40％、尿素细粉：20％、磷酸二氢钾细粉：9％、磷酸二铵细粉：20％、油菜渣细粉：10％、胶原蛋白：1％混合，搅拌均匀，经常规挤压式制粒机制粒(采用山东青山市制粒机)、包装(25公斤/袋)即可得到果树专用土壤扩蓄增溶肥。
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：碳质页岩：35％、尿素：25％、磷酸二氢钾：12％、磷酸二铵：15％、油菜渣：12％、胶原蛋白：1％。
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：碳质页岩：40％、尿素：20％、磷酸二氢钾：9％、磷酸二铵：18％、油菜渣：12％、胶原蛋白：1％。
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：碳质页岩：45％、磷酸二氢钾：14％、尿素：10％、磷酸二铵：15％、油菜渣：15％、胶原蛋白：1％。
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。
碳质页岩：35％、尿素：25％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：15％、油菜渣：14％、胶原蛋白：1％。
采用本发明的果树专用土壤扩蓄增溶剂，每公顷用量1500kg-3000kg。实验表明，果树、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
上述实施例中的胶原蛋白可以选择市售的产品。本发明所用产品为陕西三原县大程东周胶原蛋白厂生产，主要利用动物废弃物为原料制成。
胶原蛋白是一种油、粘性物质，胶原蛋白是细胞外基质的结构蛋白质，其分子在细胞外基质中聚集为超分子结构。分子量为300ku，其分子结构非常稳定，并且具有低免疫原性和良好的生物相容性等。胶原蛋白存在于动物皮肤与骨胳中，如猪皮、牛筋、鸡及鸟的皮肤及骨骼中也含有大量的胶原蛋白，胶原蛋白的结构的多样性和复杂性决定其在许多领域的重要地位，具有良好的应用前景。目前大多应用于食品中用作功能物质和营养成分，实验证明，在玉米专用土壤扩蓄增溶肥中加入适量的胶原蛋白，对果树等作物的保水保墒有一定的促进作用。
对原材料油菜渣进行氨化处理，使得纤维膨胀，增大了空隙度，提高了渗透性。表面积和持水力一般都能提高2-3倍，消化酶更容易与之接触，干物质消化率平均提高6％-15％，有效地提高各种养分消化利用率。实践证明，对于提高果树专用土壤扩蓄增溶肥的综合肥力有显著的促进作用。
三、保水、失水试验实施例：
表1：原材料吸水表(克)
| 原材料 | 一次 | 二次 | 三次 | 四次 | 五次 |
| 土壤(CK) | 52.13 | 58.38 | 61.33 | 62.49 | 64.92 |
| 秸秆木炭 | 103.93 | 132.65 | 134.96 | 136.95 | 155.59 |
| 页岩 | 75.21 | 75.72 | 76.49 | 77.24 | 85.06 |
| 玉米秸秆 | 75.90 | 400.15 | 421.55 | 442.45 | 1011.75 |
| 小麦秸秆 | 94.41 | 543.15 | 601 | 652.25 | 1066.95 |
| 城乡废料 | 97.08 | 124.53 | 126.7 | 128.28 | 133.75 |
| 建筑垃圾 | 56.86 | 57.88 | 58.76 | 59.29 | 61.4 |
| 油菜籽渣 | 72.56 | 93.65 | 95.14 | 95.61 | 182.03 |
表2：原材料失水效果表(克)
| 土壤(ck) | 木炭 | 页岩配方 | 玉米秸秆 | 小麦秸秆 | 废料配方 | 建筑垃圾 | 油菜籽渣 | |
| 六天后含水量(g) | 11.098 | 68.098 | 23.426 | 526.215 | 565.363 | 27.403 | 13.39 | 108.444 |
由表1表2、图2、图3可知：小麦和玉米秸秆吸水性最强，为本身重量的20倍以上；碳质页岩平均吸水量相当于土壤(对照)的2倍以上；经六天(温度50℃、湿度30％)失水后，含水量比土壤(对照)高6个百分点，因此，具有一定保水性；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果树专用扩蓄增溶剂的优质材料。
四、果树专用扩蓄增溶肥的实验研究结果
1.苗鲜、干重结果：
利用基础材料合成果树专用扩蓄增溶剂后，经实验研究，对果树等作物及苗鲜、干重具有良好的促进作用，详见表3、图4。
2.吸水、保水、失水试验结果：
果树专用扩蓄增容肥的基础材料选择很重要，所有果树专用扩蓄增容肥所使用的原料及辅料均有吸水、保水、失水试验，试验结果见表1、表2、图1、图2。
3、果树大田试验示范结果：
果树专用土壤扩蓄增容肥可降低土壤容重7％-10％，提高土壤持水能力20％-30％，减少土壤无效蒸发30％-40％。2006年到2008年三年在果树大田试验示范，每亩施400斤，在减少灌水量情况下(灌水1-2次，40m3-80m3)增产10-20％，商品率比常规配方对照高20％以上，着色好，甜度高，深受果农欢迎，详见表3。
表3：果树专用土壤扩蓄增容肥效果
说明：①、常规配方施肥为每亩施土壤扩蓄增容肥剂400斤。②、果树专用扩蓄增容肥(本发明)，每亩400斤。
5、果树专用土壤扩蓄增容肥产品质量：
本发明的果树专用土壤扩蓄增容肥，全N、全P、全K和有机质均符合标准，属于生态环保型产品。由西北农林科技大学农产品质量监督检验站检测报告表4可知：本发明的果树专用土壤扩蓄增容肥，有机质含量为50.6％，属于优质有机果树专用土壤扩蓄增容肥。
6、本发明带来的技术效果是：
本发明为综合利用页岩资源提供了新的途径，也为我国农业节水工作带来巨大效益。就经济效益来说若按年产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有机复合肥成本价为2000～2400元/t，而市售高效三元复合肥市场售价一般为2400～3000元/t，每年可增加3000万元产值。
本发明的果树专用土壤扩蓄增容肥，还可以作为小麦生产的肥料，详见表5，表现为一肥多用，因此本发明的果树专用土壤扩蓄增容肥有很好的经济效益，市场应用前景广泛。
表5：2008年果树专用土壤扩蓄增容肥用于小麦示范田测产结果表
Claims (2)
1、一种果树专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于制得的该果树专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成：碳质页岩：35％-45％、磷酸二氢钾：9％-14％、磷酸二铵：10％-25％、尿素：10％-25％、油菜渣10-15％、胶原蛋白：1％-2％，上述原料的百分比之和为100％。
2、权利要求1所述的果树专用土壤扩蓄增容肥的生产方法，其特征在于，选用经筛选分级的碳质页岩为主要原料，油菜渣进行氨化处理，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、尿素、胶原蛋白，具体包括以下步骤：
步骤一，首先将碳质页岩中的杂质剔出，分级，经粉碎后研磨至1mm以下，过20目筛，备用；
步骤二，将油菜渣进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤油菜渣为单位，用5斤尿素融入50斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在油菜渣上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天，氨化处理后烘干，粉碎至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到油菜渣粉末；
步骤三，将辅料磷酸二氢钾、磷酸二铵和尿素分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；
步骤四，取碳质页岩细粉：35％-45％、磷酸二氢钾细粉：9-14％、磷酸二铵细粉：10％-25％、尿素细粉：10％-25％、油菜渣细粉10-15％、胶原蛋白：1％-2％，搅拌混匀，经制粒、包装即得。
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