CN101987799A

CN101987799A - 一种人工草炭及其制造、使用方法

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Publication number: CN101987799A
Application number: CN2009101654454A
Authority: CN
Inventors: 朱大恒; 袁红星; 席宇; 杜阅光; 郭灵燕; 高明; 张志坚; 朱润琪
Original assignee: TIANCHANG INTERNATIONAL TOBACCO CO Ltd; Zhengzhou University
Current assignee: TIANCHANG INTERNATIONAL TOBACCO CO Ltd; Zhengzhou University
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: CN101987799B

Abstract

本发明提供了一种人工草炭及其制造、使用方法。选取打叶复烤线产生的废烟梗为主要发酵原料，将烟梗、辅料、络合剂按体积比为(80～100)∶(5～100)∶(1～15)混合，再加入水30～250份和适量微生物菌剂，采用好氧高温固态发酵工艺发酵腐熟，并进行络合反应；经干燥成型制得蓬松纤维状、屑状或粉状人工草炭产品。将制备的人工草炭与填充料按(30～80)∶(20～70)的比例充分混合均匀，经杀菌消毒处理，即制植物培养基质。本发明人工草炭生产工序简捷，原料集中、稳定，利于规模生产；生产成本低，可用于各种作物、园林植物、花卉等的基肥、追肥、种子处理、育苗肥和土壤改良，具有长效供钾供氮能力；无烧苗现象，可替代天然草炭用于无土栽培。

Description

一种人工草炭及其制造、使用方法

技术领域

本发明涉及人工草炭及其制造方法领域，具体地说涉及一种利用烟梗废料生产的人工草炭及其制造、使用方法。

众所周知，广泛和长期大量化学肥料的使用，使土壤有机质和营养元素消耗强烈，土壤腐殖质减少，土壤微生态环境遭到破坏，从而影响植物的生长发育和作物产量。而且长期施用化学肥料的植物对各种致病菌的抵抗能力较低，这也导致了农药的大量施用，对环境造成严重污染，产品农药残留增加。

草炭有机质、腐殖酸和纤维含量丰富，疏松多孔，通气透水性好，有较强的离子交换能力和盐分平衡控制能力，不仅对植物具有较高的生物活性和生理刺激作用，而且能够软化土壤，保证土壤基质具有良好的通透性和保水特性，是良好的作物栽培基质和绿色环保肥料，在实现农业产业可持续发展中起着重要作用。随着草炭在作物、蔬菜、苗木、花卉、食用菌栽培等领域的广泛应用，农业生产对于草炭的需求量越来越大，但天然草炭是有限的自然资源，不可再生。为了保护草炭产地的天然植被和水土保持工作，许多地方已禁止采挖草炭资源，天然草炭资源已不能满足农业生产需要。因此，开发天然草炭的替代物具有重要意义。

专利申请(申请号200410079023.2)公开了一种人造草炭及其制备方法，它由牛粪与调理剂混合制成，调理剂由麦秆或亚麻杆、过磷酸钙、生土组成，其中麦秆或亚麻杆占牛粪体积的15％～25％，过磷酸钙占牛粪体积的0.3％～0.5％，生土占牛粪体积的1.2％～1.5％。原料经发酵除臭、疏松、干燥制得人造草炭。

专利申请(申请号200810015636.8)公开了一种瓜菜育苗或栽培秸秆基质，由秸秆发酵物、化学肥料、基料(草炭、珍珠岩、蛙石、草炭、河沙)组成。先将秸秆添加少量牲畜粪便，再与有机物料腐熟剂混匀进行发酵，腐熟后与基料按一定的比例混配成育苗或栽培基质。

专利申请(申请号200810015200.9)公开了一种无土栽培基质及其制备方法，以玉米与小麦秸秆为主要原料，通过对玉米与小麦秸秆分别进行粉碎、发酵、腐熟处理，按比例混配成为基础秸秆基质，再与炉渣无机物料进行复配，得到秸秆型无土栽培基质。

目前，已公开的技术主要是利用粮食作物秸秆(如玉米秸秆和麦秆等)、饼肥(如豆饼、菜子饼等)等为原料经发酵后与基料混配成育苗或栽培基质。上述原料均可制成很好的饲料。另外发酵前需切碎、粉碎，运输、生产成本高；另外，生产原料还包括动物粪便、人粪尿、生活垃圾，存在生产粗放、营养成分不易控制、原料来源不稳定、产品性质各异、易传播病原菌、寄生虫和病虫害等问题。在目前技术条件下，秸秆类培养基质的发酵均是按照常规堆肥方法进行，缺少人为的络合与聚合反应，在使用中仍然存在烧苗、抑制幼苗生长现象，难以实施。

至今，利用打叶复烤厂产生的废烟梗作为主要发酵原料生产人工草炭或培养基质的方法尚未见报道。

烟梗是烟叶的粗硬叶脉，约占叶重的20～30％。2005年以来，我国烟草打叶复烤工艺全面推广，烟梗废料大量产生，我国烟草加工中每年产生的烟梗废料达数十万吨，由于不能有效利用，造成库存积压，或是采用焚烧、卫生填埋等方法销毁，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用烟梗废料生产的人工草炭及其制造方法。本发明的另一目的在于提供一种由上述人工草炭为原料制备的培养基质及其制备方法。旨在充分利用烟梗废料独特的物理与化学特性，以较低的生产成本和简捷的生产工艺，制造优质人工草炭。

本发明实现上述目的所采取的技术方案是：一种人工草炭及其制造方法，选取烟梗为主要发酵原料，将烟梗、辅料、络合剂按体积比为(80～100)∶(5～100)∶(1～15)混合，再加入水30～250份，混合均匀；然后采用好氧高温固态发酵工艺发酵腐熟；再经干燥成型工艺，制得蓬松纤维状、屑状、或粉状固体人工草炭。上述络合剂也可在发酵过程中或发酵后加入物料。所制造的人工草炭可直接作为草炭肥料使用，也可进一步用于制备植物培养基质，方案是：将人工草炭与填充料按(30～80)∶(20～70)的比例充分混合均匀，经杀菌消毒处理，即制得植物培养基质。

本发明中所用的烟梗优选烟草打叶复烤过程中产生的废烟梗，即打叶复烤线产生的烟梗经在线筛分，分出长梗(用于制梗丝)后所得的短烟梗，烟梗粒度一般为：物料中有80％以上的烟梗长度在0.5～5.0cm之间。在本发明的实验过程中，我们发现，这种粒度的烟梗非常适合好氧高温固态发酵工艺，因此，对于打叶复烤线产生的短烟梗，不需粉碎等物理或化学前处理，可直接用于发酵工序。所述辅料包含泥土、污泥、褐煤、风化煤、粉煤灰、作物秸秆、木屑、花生壳、棉籽壳、稻壳、绿肥植物、天然草炭、发酵废渣、植物残渣中的一种或多种混合物。所述络合剂包含过磷酸钙、重过磷酸钙、钢渣磷肥、磷矿粉、硼泥、泥土、稀土、蒙脱土、白云石、页岩、天然草炭、褐煤、风化煤、腐殖酸及其降解物、木质素磺酸盐、酸化木质素、尿素、乙二胺、氨水、氨基酸、硫酸铵、柠檬酸、钼酸、聚硅酸、硅酸、磷酸、硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、氧化二铁、氢氧化铁、碳酸亚铁、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸亚铁、硫酸铜、氧化铜、碳酸铜、氯化铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁、氧化镁、硫酸铝、三氧化二铝、氯化铝、三氯化铝、氢氧化铝、硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝(PAS)、二氧化硅、硫酸亚铁铵、焦磷酸盐、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、次氨基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺四乙酸二钠、氨三乙酸(NTA)、环己烷二胺四乙酸(DCTA)、三乙四胺五乙酸(DTPA)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)、乙醇胺、氨基磺酸中的一种或多种混合物。

本发明所述辅料和络合剂可以选用同一种物质，或包含有相同物质，当所述辅料和络合剂选用同一种物质、或包含有相同物质时，可以在配料时一次加入。例如，泥土既可作为本发明所述的辅料，也可作为络合剂使用，在配料时，将烟梗、泥土按体积比为(80～100)∶(5～100)混合，再加入水30～200份，混合均匀，即可进入发酵工序，同时进行络合反应。添加辅料和络合剂的目的在于，促进烟梗快速腐熟，对烟梗释放的肥效起到缓冲和协调作用，并促进营养元素的络合和聚合，消除人工草炭在使用中的烧苗现象，使人工草炭的物理化学性状和使用效果接近或达到天然草炭水平。

本发明中所采用的发酵工艺优选好氧高温固态发酵工艺，发酵腐熟工艺条件为：水分：40～200％；pH值：5.5～8.0；升温阶段：时间3～7天，温度由环境温度升至60℃；高温阶段：时间为8～20天，温度60～80℃；降温阶段：时间为9～18天，温度由60℃降至环境温度；通气采用持续通气或间歇通气；总体发酵时间为20～45天。经发酵腐熟和络合反应的物料可以在室温下继续堆放10～100天，完成后熟发酵。

为促进原料快速腐熟，改善产品质量，在发酵原料或发酵物料中，可按原料体积比配入0.2～5份微生物菌剂。所述微生物菌剂中菌种包含细菌、放线菌和真菌中的一种或多种混合菌种。其中细菌优选芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)细菌；芽孢杆菌中优选嗜热芽孢杆菌(Bacillus thermophilic)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、地衣形芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)、胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)、短芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)；假单胞菌中优选恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)；节杆菌中优选嗜烟碱节杆菌(Arthrobacter nicotinovorans)。放线菌优选高温放线菌属(Thermoactinomyces)、链霉菌属(Streptomyces)、诺卡氏菌属(Nocardia)和小单孢菌属(Micromonospora)；高温放线菌中优选普通嗜热放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)；链霉菌中优选褐色嗜热链霉菌(Streptomyces thermofucus)、浅灰链霉菌(Striptomyces griseolus)、灰色链霉菌(Streptomyces griseus)、刺孢吸水链霉菌(Strepomyces hygrospinosus)、抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)、热灰紫链霉菌((Streptomyces thermogriseoviolaceus)、嗜热假诺卡氏菌(Pseudonocardia thermophila)和细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)。真菌优选担子菌(Basidiomycota)、嗜热子囊菌(Thermoascus aurantiacus)、地霉(Geotrichum)、木霉(Trichoderma)；担子菌中优选黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)。

本发明微生物菌剂中所用的微生物，既可以使用本发明自行分离保藏的微生物，也可以使用市场上出售的活菌剂等中所含的微生物，以及市场上出售的菌株培养的微生物。本发明中所用的微生物菌剂，既可以使用本发明研制的人工草炭发酵专用微生物菌剂，也可采用市售菌剂，还可以是富含有益微生物的自然种源，如烟草粉尘、肥土、污泥、菌肥等。如果原料含有足量的自然菌源，也可视为已加有微生物菌剂。

为促进原料快速腐熟，改善产品质量，本发明所用的微生物菌剂优先采用人工草炭发酵专用微生物菌剂。所述的人工草炭发酵专用微生物菌剂是由微生物菌种经烟梗基质驯化、培养而制成。

本发明中对所述微生物菌种的驯化、培养方法是：将烟梗粉碎为适宜细度(≤2mm)的烟梗粉，以烟梗粉为培养基质替代常规培养基成分，加5～50倍水混合均匀，调节pH值至6.5～7.5，灭菌后得到烟梗液体培养基，备用；液体培养基加质量体积比为1.9％的琼脂，灭菌后即得到烟梗固体培养基，备用。将优选菌株的斜面培养物分别接入上述烟梗液体培养基中，28～45℃条件下在摇床上振荡培养2～4天，然后转接到相同的培养基中培养，照此方法连续转接3～5次，将获得的培养液稀释后涂布到上述烟梗固体培养基上，28～45℃条件下培养1～3天，待长出菌落后，挑取大菌落在同样的固体平板培养基上划线，挑选单菌落转接到固体斜面培养基，培养得到驯化菌株，保存备用。经驯化后的菌株对烟梗培养基质产生高效特异适应性，发酵性能大幅提高。

采用本发明驯化培养的菌种制备人工草炭发酵专用微生物菌剂的方法是：将上述驯化菌株的斜面培养物分别接入烟梗液体培养基中，28～45℃条件下在摇床上振荡培养1～3天，分别得到各菌株的菌悬液，作为发酵种子，备用。以适宜粒度(≤1cm)的烟梗粉为主要培养基质，调节水分、pH值，灭菌后，接入本发明驯化培养的发酵种子菌悬液，经好氧固态或液态培养，经干燥、粉碎，即分别得到优选菌种的纯培养物菌剂；将不同菌种的纯培养物菌剂按比例混合均匀，即得到本发明所述的烟梗发酵专用微生物菌剂。其工艺条件为：烟梗粉在培养基干物质中的比例为50～100％，pH值为6～8，温度28～45℃；固态培养水分含量为50～150％，时间2～5天；液态培养加水量(按重量计)为烟梗粉的5～50倍，时间1～3天。

由于烟梗具有均匀优良的纤维结构，本发明产品的物理性状优选蓬松纤维状人工草炭和屑状人工草炭。其成型工艺是：将完成发酵腐熟和络合工序的物料调节水分含量至15～65％，采用打碎机、揉丝机或解纤机将物料打成蓬松纤维状或屑状，刀(锤)片转速为500～3000转/min，筛板孔径为4～8mm。然后将物料干燥至水分含量为10～35％，即制得蓬松纤维状或屑状人工草炭，纤维状人工草炭的平均纤维长度为3～10mm；屑状人工草炭的平均粒度为1～5mm。

为降低生产成本，本发明中完成发酵腐熟和络合工序的物料也可直接经干燥、包装制成梗状人工草炭，也可采用常规造粒工艺制成颗粒状人工草炭；还可经干燥后粉碎成粉状人工草炭。

本发明成品人工草炭呈褐色至黑褐色，平均有效成分含(按干重计)：10～45％烟梗纤维；30～75％有机质；10～40％腐殖酸；1～3％N；0.1～2％P₂O₅；0.5～5％K₂O；0.05～3％Fe；5～20％SiO₂。pH值5.5～7.0，容重0.3～1.0g/cm³，含水率10～35％。

本发明制造的人工草炭可直接用于各种作物、园林植物、花卉等的基肥、追肥、种子处理、育苗肥和土壤改良，可以单独使用，也可以与其它有机肥、化肥配合使用。

本发明制造的人工草炭尤其适合替代天然草炭，与填充料混配用于配制植物培养基质。所述植物培养基质的制备方法是：将填充料粉碎、筛分得到粒径为0.5～6mm的颗粒，备用；然后将人工草炭与填充料按(30～80)∶(20～70)的比例充分混合均匀，经杀菌消毒处理，即制得植物培养基质。所述填充料包含珍珠岩、蛭石、岩棉、陶粒、硅藻土、浮石、页岩、炉渣、沙土、河沙、褐煤、粉煤灰、炭化稻壳、炭粒中的一种或多种混合物。本发明制造的植物培养基质的优选组分配比为(体积比)：

人工草炭∶珍珠岩∶蛭石＝(1～3)∶(1～2)∶(1～2)；

人工草炭∶沙土∶蛭石＝(1～3)∶(1～2)∶(1～2)。

本发明人工草炭及其制造方法的优点是：

1、本发明中所用的烟梗为打叶复烤线正常生产中产生的短烟梗，烟梗废料的粒度一般在0.5～5.0cm之间，非常适合好氧高温固态发酵工艺，因此，本发明中烟梗原料不需物理或化学前处理，可直接用于本发明发酵工序，从而大大节约人力物力和能源消耗，降低生产成本，提高生产效率。

2、本发明中所用的烟梗废料的碳氮比率在20～30∶1之间，非常适合好氧高温固态发酵工艺，因此，本发明中原料不需添加、补充氮源，如豆饼、菜子饼等、(如豆饼、菜子饼等)、动物粪便、人粪尿、生活垃圾等，一方面可节约优质饲料原料，另一方面可解决常规培养基质生产原料粗放、营养成分不易控制、原料来源不稳定、易传播病原菌、寄生虫和病虫害等问题。

3、本发明中所用的发酵原料的粒度和碳氮比适宜，发酵性能优越，表现为升温快，高温温度高，持续时间长，原料腐熟均匀一致。这一方面可减少翻堆次数，降低劳动强度，另一方面有利于高温杀灭病原菌和寄生虫。

4、本发明在人工草炭制造过程中加入了络合剂，对烟梗释放的肥效起到缓冲和协调作用，并促进营养元素的络合和聚合，pH值中偏酸性，消除了人工草炭在使用中的烧苗现象，使人工草炭的物理化学性状和使用效果接近或达到天然草炭水平。

5、本发明生产的人工草炭，潜在有效成分含量大大高于常规培养基质，具有长效供钾供氮能力，这对于减少化学钾肥使用量和改良缺钾土壤具有重要功效。

6、采用本发明中所述的人工草炭专用微生物菌剂发酵烟梗，不仅具有升温快、高温持续时间长、腐熟彻底的优点，而且微生物菌剂中的菌种具有解磷、解钾、促生长、抗病虫害的功效，可增加土壤有机质，提高作物产量与品质。

7、采用本发明方法可充分利用目前尚未得到合理利用的打叶复烤厂产生的废烟梗，节约大量饲料秸秆的消耗，减少烟梗焚烧造成的环境污染，显著改善土壤生态环境；同时可消除废弃烟梗向其它不法渠道的流失，起到阻断非法卷烟生产源头的作用，可产生良好的经济效益、生态效益和社会效益。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步的描述，这些描述并不是要对本发明内容作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容的技术特征所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。

实施例一：

取打叶复烤厂产生的废烟梗2m³，泥土0.5m³(作为辅料、络合剂)，混合均匀；将3kg制备好的人工草炭专用微生物菌剂混入1200kg水中，再将混有菌剂的水加入上述混合物料中，混合均匀后放入发酵池进行好氧高温固态发酵，物料表面用塑料膜覆盖。发酵池底部设有通风管道，发酵过程中进行适量通风。3天后物料温度由环境温度升至60℃；之后15天，物料温度维持在65～75℃。其间，对物料进行一次彻底翻动。发酵第18天左右，物料进入降温阶段。发酵第35天左右，物料温度降至环境温度。总体发酵时间为35天左右。发酵过程中物料pH值由发酵前的5.8升至7.0。发酵过的物料经热风干燥，使水分降至40％左右，然后用揉丝机将物料加工成蓬松纤维状，刀(锤)片转速为1000转/min，筛板孔径为6mm。然后将物料干燥至水分含量为25％，包装，即制得蓬松纤维状人工草炭产品，平均纤维长度为5mm，容重0.5g/cm³，外观呈褐色至黑褐色，微有堆肥气味，无烟草气味和臭味。

本实施例人工草炭专用微生物菌剂的制备方法如下：

取烟梗100g，用粉碎机处理成粒度≤2mm的烟梗粉，加1kg水混匀，调节pH值至6.5～7.5，灭菌后得到烟梗液体培养基，备用；液体培养基加质量体积比为1.9％的琼脂，灭菌后即得到烟梗固体培养基，备用。取嗜热芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣形芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、恶臭假单胞菌、嗜烟碱节杆菌、普通嗜热放线菌、褐色嗜热链霉菌、嗜热假诺卡氏菌、刺孢吸水链霉菌、细黄链霉菌、木霉、黄孢原毛平革菌各1株，先用常规培养基分别制备斜面培养物；再对菌株进行转接、驯化。转接、驯化的方法是：将上述斜面培养物分别接入100mL烟梗液体培养基中，28～45℃条件下在摇床上振荡培养2～4天，然后转接5mL到相同的培养基中培养，照此方法连续转接3～5次，将获得的培养液稀释后涂布到烟梗固体培养基上，28～45℃条件下培养1～3天，待长出菌落后，挑取大菌落在同样的固体平板培养基上划线，挑选单菌落转接到固体斜面培养基，培养得到驯化菌株，保存备用。

然后制备烟梗发酵专用微生物菌剂，方法是：将上述驯化菌株的斜面培养物分别接入100mL烟梗液体培养基中，28～45℃条件下在摇床上振荡培养1～3天，分别得到各菌株的菌悬液，作为发酵种子菌悬液，备用。然后：取烟梗5kg，用粉碎机处理至粒度≤1cm的碎烟梗，加入5kg的水分，调节pH值至6.5～7.5，灭菌后，分别取600g接入上述驯化培养的发酵种子菌悬液60mL，于温度28～45℃，采用好氧固态培养2～3天后，干燥、粉碎，即分别得到上述菌种的培养物菌剂；将不同菌种的培养物菌剂按等比例混合均匀，即得到本发明实施例烟梗发酵专用微生物菌剂。

实施例二：

取打叶复烤厂产生的废烟梗100m³，粉碎麦秸秆(粒度≤5cm)100m³、络合剂1000kg，人工草炭专用微生物菌剂300kg，加水100000kg，混合均匀后于发酵槽中进行好氧高温固态发酵，槽长度30m、宽6m、高1.5m左右，物料表面用塑料膜覆盖。发酵池槽底部设有通风管道，发酵过程中进行适量通风，以保持槽内通气良好。5天后物料温度由环境温度升至60℃；之后12天，物料温度维持在65～75℃。其间，采用铲车或专用发酵翻堆设备对物料进行翻动2～3次。发酵第18天左右，物料进入降温阶段，再翻动1～2次，发酵第38天左右，物料温度降至环境温度。总体发酵时间为38天左右。发酵过程中物料pH值由发酵前的5.8升至6.8。发酵过的物料在室温下再堆放30天，完成后熟发酵，并使水分降至25％左右，然后用打碎机将物料加工成蓬松屑状，刀(锤)片转速为2000转/min，筛板孔径为8mm。包装，即制得蓬松屑状人工草炭产品，平均粒度度为5mm，外观呈褐色，微有堆肥气味，无烟草气味和臭味。

本实施例络合剂的制备方法如下：

取过磷酸钙100kg、磷矿粉100kg、硫酸铁50kg、硫酸铜1kg、硫酸锰5kg、钼酸50kg、三氧化二铁50kg、氧化镁10kg，氧化铜1kg、硅酸50kg、聚合硫酸铁(PFS)50kg、乙二胺四乙酸(EDTA)100kg、稀土100kg、泥土500kg，用搅拌机混合均匀，即得本实施例人工草炭专用络合剂。

实施例三：

取打叶复烤厂产生的废烟梗20m³，粉煤灰5m³、污泥200kg，加水10000kg，混合均匀后，在发酵棚中堆成2m宽、1.5m高的长垄，物料表面用塑料膜覆盖。采用铲车或专用发酵翻堆设备每3天翻堆1次，38天发酵完成。然后向物料加入络合剂200kg，混合均匀，在室温下堆放50天，并使水分自然降至25％左右，不必粉碎，即成为本发明的人工草炭产品，外观呈黑褐色，几乎无味。

本实施例络合剂的制备方法如下：

取天然草炭50kg，粉碎至粒度≤1mm，加入浓度为15％的硝酸135kg，充分搅拌反应24小时，再加入磷酸5kg、硫酸铁2kg、硫酸镁5kg、硫酸铝钾3kg，即制得本实施例络合剂。

实施例四：

取实施例一所制备的人工草炭100kg，与粉碎至粒度为3mm左右的50kg珍珠岩和50kg蛭石混合搅拌均匀，即制得本发明实施例植物培养基质。该基质尤其适用于烟草育苗，用前灭菌。

实施例五：

取实施例二所制备的人工草炭100kg，与50kg河沙和50kg粉煤灰混合搅拌均匀，即制得本发明实施例植物培养基质。该基质尤其适用于花卉营养土。

Claims

1.一种人工草炭，其特征在于：它以烟梗为主要原料经发酵而成。原料按体积计包含如下组分：

烟梗80～100份、辅料5～100份、络合剂1～15份。

所述的烟梗为烟草打叶复烤过程中产生的废烟梗，烟梗粒度为：物料中有80％以上的烟梗长度在0.5～5.0cm之间。

2.根据权利要求1所述的一种人工草炭，其特征在于：所述辅料包含泥土、污泥、褐煤、风化煤、粉煤灰、作物秸秆、木屑、花生壳、棉籽壳、稻壳、绿肥植物、天然草炭、发酵废渣、植物残渣中的一种或多种混合物。所述络合剂包含过磷酸钙、重过磷酸钙、钢渣磷肥、磷矿粉、硼泥、泥土、稀土、蒙脱土、白云石、页岩、天然草炭、褐煤、风化煤、腐殖酸及其降解物、木质素磺酸盐、酸化木质素、尿素、乙二胺、氨水、氨基酸、硫酸铵、柠檬酸、钼酸、聚硅酸、硅酸、磷酸、硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、氧化二铁、氢氧化铁、碳酸亚铁、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸亚铁、硫酸铜、氧化铜、碳酸铜、氯化铜、硫酸锌、硫酸锰、硫酸镁、氧化镁、硫酸铝、三氧化二铝、氯化铝、三氯化铝、氢氧化铝、硫酸铝钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝(PAS)、二氧化硅、硫酸亚铁铵、焦磷酸盐、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、次氨基三乙酸(NTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、丙二胺四乙酸(PDTA)、乙二胺四乙酸二钠、氨三乙酸(NTA)、环己烷二胺四乙酸(DCTA)、三乙四胺五乙酸(DTPA)、乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA)、乙醇胺、氨基磺酸中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求1或2所述的一种人工草炭，其特征在于：所述辅料和络合剂均为泥土，原料按体积计包含如下组分：

烟梗80～100份、泥土5～100份。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种人工草炭，其特征在于：

平均有效成分含(按干重计)：10～45％烟梗纤维；30～75％有机质；10～40％腐殖酸；1～3％N；0.1～2％ P₂O₅；0.5～5％ K₂O；0.05～3％ Fe；5～20％ SiO₂。

pH值5.5～7.O，容重0.3～1.0g/cm³，含水率10～35％。

外观呈蓬松纤维状、屑状或粉状固体，褐色至黑褐色，微有堆肥气味，无烟草气味。

5.一种权利要求1所述人工草炭的制造方法，其特征在于：按如下步骤生产：

(1)配料：将烟梗、辅料、络合剂按体积比为(80～100)∶(5～100)∶(1～15)混合，再加入水30～250份，混合均匀；

(2)发酵腐熟：将步骤(1)得到的混合物料采用好氧高温固态发酵工艺发酵腐熟，同时进行络合反应；

(3)干燥成型：将步骤(2)得到的发酵腐熟的物料经干燥成型工艺，制得蓬松纤维状、屑状或粉状人工草炭。

6.一种权利要求1所述人工草炭的制造方法，其特征在于：按如下步骤生产：

(1)配料：将烟梗、辅料按体积比为(80～100)∶(5～100)混合均匀；再加入水30～250份，混合均匀；

(2)发酵腐熟：将步骤(1)得到的混合物料采用好氧高温固态发酵工艺发酵腐熟；

(3)络合：向步骤(2)得到的发酵腐熟的物料中加入占原料比为1～15份的络合剂，充分搅拌混合，进行络合反应；

(4)干燥成型：将步骤(3)得到的混合物料经干燥成型工艺，制得蓬松纤维状、屑状或粉状人工草炭。

7.根据权利要求3所述的一种人工草炭，其特征在于：按如下步骤生产：

(1)配料：将烟梗、泥土按体积比为(80～100)∶(5～100)混合，再加入水30～200份，混合均匀；

8.根据权利要求5、6或7所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：所述第(2)步骤中的发酵腐熟过程包括升温阶段、高温阶段和降温阶段。工艺条件为：

水分：40～200％；

pH值：5.5～8.0；

升温阶段：时间3～7天，温度由环境温度升至60℃；

高温阶段：时间为8～20天，温度60～80℃；

降温阶段：时间为9～18天，温度由60℃降至环境温度；

通气：持续通气或间歇通气；

总体发酵腐熟时间为20～45天。

9.根据权利要求5、6或7所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：经发酵腐熟和络合反应的物料可以在室温下继续堆放10～100天，完成后熟发酵。

10.根据权利要求5、6或7所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：所述成型工艺为：调节物料水分含量至15～65％，采用打碎机、揉丝机或解纤机将物料打成蓬松纤维状、屑状或粉状，刀(锤)片转速为500～3000转/min，筛板孔径为4～8mm。然后将物料干燥至水分含量为10～35％。

11.根据权利要求5、6或7所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：在所述第(1)步骤原料或第(2)步骤发酵物料中，按原料重量比再配入0.2～5份微生物菌剂。

12.根据权利要求11所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：所述微生物菌剂中菌种包含细菌、放线菌和真菌中的一种或多种混合菌种。其中细菌优选芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)细菌；芽孢杆菌中优选嗜热芽孢杆菌(Bacillus thermophilic)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)、地衣形芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megatherium)、胶胨样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)、短芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)；假单胞菌中优选恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)；节杆菌中优选嗜烟碱节杆菌(Arthrobacter nicotinovorans)。放线菌优选高温放线菌属(Thermoactinomyces)、链霉菌属(Streptomyces)、诺卡氏菌属(Nocardia)和小单孢菌属(Micromonospora)；高温放线菌中优选普通嗜热放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)；链霉菌中优选褐色嗜热链霉菌(Streptomyces thermofucus)、浅灰链霉菌(Striptomyces griseoius)、灰色链霉菌(Streptomyces griseus)、刺孢吸水链霉菌(Strepomyces hygrospinosus)、抗生链霉菌(Streptomyces antibioticus)、热灰紫链霉菌((Streptomyces thermogriseoviolaceus)、嗜热假诺卡氏菌(Pseudonocardia thermophila)和细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)。真菌优选担子菌(Basidiomycota)、嗜热子囊菌(Thermoascus aurantiacus)、地霉(Geotrichum)、木霉(Trichoderma)；担子菌中优选黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)。

13.根据权利要求11或12所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：所述微生物菌剂是由微生物菌种经烟梗基质驯化、培养而制成的人工草炭发酵专用微生物菌剂。

14.根据权利要求5、6或7所述的一种人工草炭的制造方法，其特征在于：所述第(2)步骤中的发酵物料可作为微生物菌剂配入下一批次的发酵原料中。

15.一种含有权利要求1、2、3或4所述的人工草炭的植物培养基质，其特征在于：原料包含如下组分(体积比)：

人工草炭∶填充料＝(30～80)∶(20～70)。

16.根据权利要求15所述的植物培养基质，其特征在于：所述填充料包含珍珠岩、蛭石、岩棉、陶粒、硅藻土、浮石、页岩、炉渣、沙土、河沙、褐煤、粉煤灰、炭化稻壳、炭粒中的一种或多种混合物。

17.根据权利要求15所述的植物培养基质，其特征在于：原料包含如下组分(体积比)：

人工草炭∶珍珠岩∶蛭石＝(2～4)∶(1～2)∶(1～2)。

18.一种权利要求15所述的植物培养基质的制备方法，其特征在于：将填充料粉碎、筛分得到粒径为0.5～6mm的颗粒，备用；然后将人工草炭与填充料按(30～80)∶(20～70)的比例充分混合均匀，经杀菌消毒处理，制备而成植物培养基质。