CN101698624B - 一种利用锯末生产小麦专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用锯末生产小麦土壤水库扩蓄增溶专用肥，由以下原料及其重量百分比组成：锯末：30％～40％、磷酸二氢钾：10％～20％、磷酸二铵：10％～20％、油菜渣：10％～15％、尿素：10％～15％，胶原蛋白：1％～2％，其制备方法是先将锯末剔除杂物，分级，将锯末、油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理后烘干，粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛，加入尿素10％～15％、胶原蛋白1％～2％，混合搅拌均匀，经制粒、包装即得。每公顷施用750kg-1500kg，小麦等作物可增产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。

Description

一种利用锯末生产小麦专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型土壤保水剂保肥剂及其生产方法。特别是利用废弃资源锯末为主要原料制备的小麦专用土壤扩蓄增容肥，为综合利用城乡废弃资源，变废为宝开辟了一条新途径。

背景技术

1.我国锯末现状

锯末是木材生产和加工过程中产生的固体废弃物，是目前我国年排放量和累计堆存量最大的工业废弃物之一，每年废弃的锯末存量较多。20世纪50年代以来，锯末的堆积不但占用大量土地，而且锯末中所含的有害物质散发后会污染大气和水源，造成严重的后果。锯末风化以至自燃。锯末燃烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶，庄稼减产。因此，随着我国对于保护耕地和环境保护的各项法律法规的颁布和实施，如何处理和利用锯末已经成为环境保护部门面临的一个重要课题。资源综合利用是治理污染、改善环境、促进可持续发展的重要措施。锯末既是一种固体废弃物，也是可以利用的资源。目前，国内外综合利用锯末的途径面。近年来国外科学家还研究发现，锯末中含有多种农作物生长所必需的微主要有：利用锯末发电，生产建材，开发锯末中的共、伴生物质，利用锯末生产肥料。

2.国外锯末综合利用现状

目前，国外对锯末的综合利用与国内基本相同，主要集中在利用锯末发电，生产建材，及开发锯末中的共、伴生物质等方生物肥料成分。但关于利用锯末生产小麦专用土壤扩蓄增容专用肥，变废为宝的多功能综合利用技术，却鲜见报道。

3.国内锯末综合利用现状

扩大锯末综合利用是我国可持续发展的必然要求。坚持“因地制宜，积极利用”的指导思想，实行“谁排放、谁治理”、“谁利用、谁受益”的原则，在国家关于锯末综合利用一系列鼓励政策的引导下，我国锯末综合利用规模不断扩大，综合利用技术水平显著提高，将资源化利用与企业发展相结合，资源化利用与污染治理相结合，实现了经济效益、环境效益、社会效益的统一。

3.1锯末综合利用途径

改革开放以来，我国引进法国等发达国家的先进技术，使锯末作为建筑材料的发展迈上了一个新台阶。1989年，中央两委两部联合发出综合利用锯末的通知，将锯末的资源化定为国家推行的方针，此后，又出台了一系列的减免税等优惠政策，有力地促进了锯末综合利用事业的发展。

3.1.1利用锯末作燃料供热发电

对于含碳量相对较高，发热量在6300kJ/kg以上的锯末，适宜用作燃料发电。利用丰富的锯末替优质煤发电供热，既利用了锯末的热值，又节约了煤炭，还减少了环境污染、废物占地和水土流失。

3.1.2回收矿产资源，制取化工产品

锯末中含有硫、铝、铁、钡、钙、钛、硅等50多种元素，当锯末中某一种或几种元素富集到具有工业利用价值时，便可提取化工原料或化工产品。

以前，锯末绝大多数都当作废料被排放抛弃，造成巨大的资源浪费和环境污染。若对它加以综合利用，则可变废为宝。可以充分利用该资源，研制出工业市场迫切需要的、具有更高利用价值的矿物新材料。将锯末综合开发成新材料，不仅具有重要的科学意义，而且具有重大的经济和社会意义。

3.1.3锯末在建材中的应用

(1)利用锯末可以生产人造木地板、纤维板，高、中密度板，是良好的建筑材料。其产品可应用于工、农业及装潢业等领域，具有广阔的应用价值。

(2)利用锯末可以生产活性炭，其产品可用于医疗卫生、环境治理等领域，还可净化水源及空气。

(3)利用锯末还可以生产营养钵育苗基质材料，经过处理的锯末不仅具有保水保肥功能，更有疏松土壤的作用，是良好的营养钵育苗基质材料。

3.1.4利用锯末生产复合农肥

近年来国外科学家研究发现，锯末中含有多种农作物生长所必需的微生物肥料成分。北京林业大学、潞安职业技术学院合作组建的科研课题组，筛选出两种适合以锯末为基质生产生物肥料的菌种，成功研制出锯末复合微生物肥料生产工艺。经国家农业部谷物品质监督检验测试中心检测，施用锯末复合微生物肥料的青椒、玉米、谷子，分别比施用普通化肥的同类农作物增产9.3％、0.4％和10.3％，维生素BI含量提高103.1％。测试结果表明，这种肥料具有无毒、无害、无污染、广谱、优质、高效等优点。

以锯末和廉价的磷矿粉为原料基质，外加添加剂等，可制成锯末微生物肥料，这种肥料可作为主施肥应用于种植业。利用锯末的酸碱性及其中含有的多种微量元素和营养成分，可将其用于改良土壤，调节土壤的酸碱度和疏松度，并可增加土壤的肥效。

我国是农业大国，水资源紧缺且肥料水分利用率低下，水肥高效利用是农业生产的关键，因此，如何减少水肥损失，提高水肥利用效率是当前农业生产中面临的重大问题。同时，随着科学技术的不断进步，如何有效地利用废料，变废为宝，减轻环境污染，是当前全世界共同关注的话题。目前，锯末再利用的科技研究越来越多，但是这些大多局限在工业领域，而将其作为小麦扩蓄增溶专用肥用于农业上的研究相对较少。

发明内容

本发明目的在于，提供一种利用锯末生产小麦专用土壤扩蓄增容肥及其制备方法，主要原料采用锯末废弃资源，能够洁净生产出有利生态农业的新型小麦专用扩蓄增溶肥，该产品可广泛应用于生态农业节水工程中，有利于充分利用天然降水，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：

一种利用锯末生产的小麦专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于，制得的该小麦专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成：锯末：35％～45％、磷酸二氢钾：10％～20％、磷酸二铵：10％～20％、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％。

上述利用锯末生产的小麦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锯末为主要原料，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、尿素、胶原蛋白，具体包括下列步骤：

首先将锯末剔除金属、木屑、塑料杂物，分级；

将锯末、油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入50斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天；氨化处理后的锯末、油菜渣烘干，分别粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到锯末、油菜渣粉末；

将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；

将锯末粉末35％～45％、磷酸二氢钾粉末10％～15％、磷酸二铵粉末10％～20％、油菜渣粉末10％～15％、加入尿素10％～25％、胶原蛋白1％～2％，混合搅拌均匀，经制粒、包装即得。

本发明利用锯末制备的小麦专用土壤扩蓄增容肥，可充分提高锯末的综合利用效率，变废为宝。用其制备的小麦专用土壤扩蓄增容肥，可提高水分利用率10％以上，更能增产增收。经实验研究证明，本发明制备的小麦土壤扩蓄增溶肥料，施用于小麦等作物，离地表面20cm-30cm的土壤层含水量增高2％，每公顷节水900m³～1000m³，可增产12％以上，农民节约投资2250元/hm²～3000元/hm²。日产100吨的企业，年可生产30000余吨扩蓄增溶剂产品，产值3000余万元，节约天然雨水1800万m³～3000万m³。可安排农村剩余劳动力300-500人，农民增收300-500万元，每年产品可施用土地面积200万公顷，增产增收7500万元。因此具有良好的社会效益，环境效益和生态效益。

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是扩蓄增溶剂对苗干重的影响图。

以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的指导思想就是利用废弃的锯末为主要原料，制备一种小麦专用土壤扩蓄增容肥，以提高天然降水利用率和土壤持水保水能力，减少农业发展中用水量，同时其还可提高土壤的肥力，增产增收，减少小麦生产过程的化肥使用，这样既促进农业发展，又变废为宝，进一步保护了自然环境。

一、土壤扩蓄增溶剂及专用土壤扩蓄增溶肥的研究：

2007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，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，并针对不同的农作物大幅度调整配方，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是本发明的利用锯末生产小麦专用土壤扩蓄增容肥的制备方法流程图，选用经筛选分级的锯末为主要原料，并加入磷酸二氢钾、磷酸二铵、油菜渣、小麦或玉米秸秆粉末、尿素、胶原蛋白，具体包括下列步骤：

首先将锯末剔除金属、木屑、塑料杂物，分级；

将锯末、油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入50斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天；

氨化处理后的锯末、油菜渣烘干，分别粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到锯末、油菜渣粉末；

将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；

将锯末粉末35％～45％、磷酸二氢钾粉末10％～15％、磷酸二铵粉末10％～20％、油菜渣粉末10％～15％、加入尿素10％～25％、胶原蛋白1％～2％，搅拌均匀，经制粒、包装即得小麦专用土壤扩蓄增溶肥。

以下是发明人给出的实施例，需要说明的是，这些实施例为本发明较优的实例，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：

本实施例的小麦专用土壤扩蓄增容肥，由以下原料及其重量百分比组成：锯末：40％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：20％、油菜渣：15％、尿素：14％，胶原蛋白：1％。

制作上述小麦专用土壤扩蓄增容肥方法，具体包括下列步骤：

(1)首先将锯末剔除金属、木屑、塑料杂物，分级，风干；

(2)将锯末、油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素融入50斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天；

氨化处理后的锯末、油菜渣烘干，分别粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到锯末、油菜渣粉末；

(3)将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；

(4)取锯末粉末：40％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：20％、油菜渣：15％，尿素：14％，胶原蛋白：1％，混合搅拌均匀，经常规的制粒机制粒(采用山东青山市制粒机)、包装(25公斤/袋)即可得到小麦专用土壤扩蓄增容肥。

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：锯末：35％、磷酸二氢钾：15％、磷酸二铵：15％、油菜渣：13.5％、尿素：20％、胶原蛋白：1.5％。

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：锯末：40％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：14％、油菜渣：10％、尿素：25％、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：锯末粉末：35％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：19％、油菜渣：10％、尿素：24％，胶原蛋白：2％。

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。

原料及其重量百分比组成为：锯末：40％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：20％、油菜渣：10％、尿素：19％，胶原蛋白：1％。

实施例6：

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：锯末：35％、磷酸二氢钾：20％、磷酸二铵：15％、油菜渣：12％、尿素：17％，胶原蛋白：1％。

实施例7：

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：锯末：35％、磷酸二氢钾：10％、磷酸二铵：20％、油菜渣：14％、尿素：20％，胶原蛋白：1％。

上述实施例中的胶原蛋白可以选择市售的产品。本实施例所用胶原蛋白为陕西三原县大程东周胶原蛋白厂生产，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。经申请人的实验证明，在小麦专用土壤扩蓄增溶肥中加入适量的胶原蛋白，对小麦的保水保墒有一定的促进作用。

对原材料锯末、油菜渣、进行氨化，木质化纤维膨胀，增大了空隙度，提高了渗透性。原材料锯末表面积和持水力一般都能提高2-3倍，有效地提高各种养分消化利用率。实践证明，锯末和油菜渣经氨化处理后，对于提高小麦专用土壤扩蓄增溶肥的综合肥力有显著的促进作用。

本发明利用锯末生产的小麦专用土壤扩蓄增容肥，每公顷用量为750kg-1500kg。实验表明，小麦等作物可增产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。

三、保水、失水实验实施例：

小麦扩蓄增溶专用肥的基础材料的选择最重要，所有合成剂所使用的原料及辅料均有吸水、保水、失水等功能。据此，发明人设计了不同质地基础材料的吸水、保水、失水实验，实验结果见表1、表2、图1、图2。

表1基础材料吸水效果表(g)

	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
						沼渣	75.21	75.72	76.49	77.24	85.06
锯末	75.90	400.15	421.55	442.45	1011.75
						玉米秸秆	94.41	543.15	601	652.25	1066.95
生活炉渣	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基础材料失水效果表

	土壤(ck)	木炭	沼渣	锯末	小麦或玉米秸秆	生活炉渣	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：小麦或玉米秸秆吸水性最强，为本身重量的20倍以上；锯末吸水性高于土壤(对照)；经六天(温度50℃、湿度30％)失水后，含水量比对照高12.3个百分点，因此，具有一定保水性；且是磷酸二铵、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扩蓄增溶肥的优质材料。

四、小麦扩蓄增容肥的实验研究结果

利用基础材料合成扩蓄增溶剂后，经实验研究，对小麦的苗期鲜、干重具有良好的促进作用，详见表3、图4。

表3小麦扩蓄增容肥不同水平对麦苗干重的影响(g/株)

配方	对照	配方1	配方2	配方3	配方4	配方5	配方6
								苗干重	0.039	0.048	0.062	0.069	0.063	0.068	0.060

注：表中，配方1是指申请人2007年的专利申请“一种小麦秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法”(申请号200710017802.3)，配方2是指申请人2007年的专利申请“一种玉米秸秆制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法”(申请号200710017795.7)，配方3是指本发明配方(锯末配方)，配方4是指申请人2007年的专利申请“一种生活炉渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法”200710017801.9)，配方5是指申请人2007年的专利申请“一种建筑垃圾制备的土壤扩蓄增容剂”(申请号：200710017798.0)，配方6是指申请人2007年的专利申请“一种油菜渣制备的土壤扩蓄增容剂及其生产方法”(申请号：200710017800.4)。

由表3、图4可知，本发明利用锯末生产的小麦专用土壤扩蓄增容肥，在小麦苗期实验结果显示，苗干重比土壤(对照)高23.08％～76.92％，生产试验研究结果显示，亩施50kg小麦专用土壤扩蓄增容肥比常规对照最低增产7.16％以上。说明小麦专用扩蓄增溶肥不仅节水保墒，而且能提高土壤肥力，促进棉苗生长，增加干物质积累，增加小麦产量。因此，利用锯末等废弃资源生产小麦专用土壤扩蓄增容肥，无疑是节水农业，生态农业的一项创新技术。

表4：2008年小麦专用土壤扩蓄增容肥正交实验(校正)测产结果直观分析表

注：表中的品种1表示小偃22，品种2表示西农979，品种2表示西农2000。废料配方是指申请人2007年的专利申请“一种建筑垃圾制备的土壤扩蓄增容剂”(申请号：200710017798.0)。

由表4可知：

1、品种小偃22增产幅度最大，比西农979和西农2000品种增产11.43％-15.85％。

2、灌水量以灌中水(4月19日灌，40m³/亩)产量最高，比不灌水和灌大水(80m³/亩)分别增产10.24％和1.48％。

3、生产的专用土壤扩蓄增容肥，以锯末配方为最好，比废料配方每亩增产14公斤，按亩施200斤、150斤、100斤考察，其增产幅度依次为8.25％，2.98％，3.25％，说明小麦专用土壤扩蓄增容肥的用量应为100-150斤/亩为好。本发明的小麦专用土壤扩蓄增容肥大面积示范田测产结果证明，小麦专用土壤扩蓄增容肥比常规对照(50斤尿素/亩+50斤二胺/亩)增产31.77％，则废料配方比常规对照(50斤尿素/亩+50斤二胺/亩)增产为27.60％。

本发明带来的技术效果是：

(1))环境效益

本发明利用锯末、油菜渣、配合常规的肥料磷酸二氢钾、磷酸二铵、尿素，并和胶原蛋白混合后生产的小麦专用土壤扩蓄增容肥，具有保水保肥及有机复合肥等功能，能够大大减少蚊蝇等的滋生机会，降低病原菌存活时间，切断了病原菌传播到人类的途径，避免了城市污水污泥二次污染和城市垃圾的潜在威胁。将城市固体废物回用到自然中，在保护城市环境的同时，又解决了农业上造成的偏施无机肥，使土壤养分比例失调、土壤板结、退化等问题，有利于农业生态环境良性循环和农业经济的可持续发展。

(2)社会效益

本发明将锯末等废弃资源充分综合利用，生产的农用小麦专用土壤扩蓄增容肥是一种优良的有机土壤扩蓄增溶肥，为农业部门提供了优质、价廉、高效的生态肥料，也使作物增产增收，同时变废为宝，既发展了环保产业，同时也为城市、乡村增加了新的就业机会。

(3)经济效益

若按年产3000万吨的生产能力进行经济核算，按照本研究的方法生产出的小麦土壤扩蓄增容专用有机复合肥，成本价为2600～3000元/吨，而市售高效三元复合肥市场售价一般为3200～3600元/吨，每年可给国家增加3000万元利税。因此本发明研究的小麦专用土壤扩蓄增容肥有机复合肥有较好的经济效益，市场应用前景广泛。

Claims (1)

1.一种利用锯末生产的小麦专用土壤扩蓄增容肥，其特征在于，制得的该小麦专用土壤扩蓄增容肥由以下原料及其重量百分比组成：锯末：30％～40％、磷酸二氢钾：10％～20％、磷酸二铵：10％～20％、油菜渣：10％～15％、尿素：10％～15％，胶原蛋白：1％～2％，上述原料的百分比之和为100％；具体按下列步骤制备：

首先将锯末剔除金属、木屑、塑料杂物，分级；

将锯末、油菜渣分别进行氨化处理，氨化处理的方法是，以每百斤需要氨化的原料为单位，用5斤尿素溶入50斤水中，用喷雾器均匀地喷洒在原料上，然后用塑料薄膜覆盖至少7天；

氨化处理后的锯末、油菜渣烘干，分别粉碎研磨至1mm以下，过20目筛，取筛下物，得到锯末、油菜渣粉末；

将辅料磷酸二氢钾，磷酸二铵分别粉碎并研磨至1mm以下，过20目筛备用；

将锯末粉末30％～40％、磷酸二氢钾粉末10％～20％、磷酸二铵粉末10％～20％、油菜渣粉末10％～15％、加入尿素10％～15％、胶原蛋白1％～2％，混合搅拌均匀，经制粒、包装即得。

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