CN108413137A - 全生命周期的绿色环保材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业技术领域，公开了一种全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为1%~65%，土壤为30%~90%，微生物添加剂为0.01%~0.3%，其余为水，其主要成分为植物固体废弃物和土壤，均为天然材料，绿色环保，成本低。本发明还公开了全生命周期的绿色环保材料在田间的应用，其在全生命周期内可实现相应的材料功能，取之自然，用之自然，最终回归大自然，无污染，不产生废弃物。

Description

全生命周期的绿色环保材料及其应用

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及一种全生命周期的绿色环保材料及其应用。

背景技术

生态建筑材料的概念来自于生态环境材料。生态环境材料主要特征首先是节约资源和能源；其次是减少环境污染，避免温室效应与臭氧层的破坏；第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支，按其含义生态建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中以与生态环境相协调，满足最少资源和能源消耗，最小或无环境污染，最佳使用性能，最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。显然这样的环境协调性是一个相对和发展的概念。生态建材与其它新型建材在概念上的主要不同在于生态建材是一个系统工程的概念，不能只看生产或使用过程中的某一个环节。对材料环境协调性的评价取决于所考察的区间或所设定的边界。如利用废料或城市垃圾生产的“生态水泥”等。但如果没有系统工程的观点，设计生产的建筑材料有可能在一个方面反映出“绿色”而在其它方面则是“黑色”。

复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。

农业固体废弃物是除目标产品外的植物剩余部分，主要是作物的秸秆（茎叶）。秸秆作为材料主要是秸秆人造板，一般以稻草等禾生植物纤维为主料，采用锤式粉碎机获得粉碎状或刨花状原料后，采用异氰酸酯（PMDI）等粘合剂，经热压成型而成。生产的麦秸定向板（OSSB），该类板材能代替传统建材，具有节能、防火、抗震功能。

公开号为CN 104672707 A的发明专利，公开了一种农业灌溉给水用硬玉米秸秆管材及其加工工艺，其是将秸秆粉碎、磨粉，添加在PVC管生产材料中，提高玉米秸秆粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能，但是这种管材一是没有直接用秸秆的材料性质，二是形成的产品属塑料制品，报废后仍然存在环境污染等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全生命周期的绿色环保材料，其主要成分为植物固体废弃物和土壤，均为天然材料，绿色环保，成本低。

本发明的另一目的在于提供一种全生命周期的绿色环保材料在田间的应用，其在全生命周期内可实现相应的材料功能，取之自然，用之自然，最终回归大自然，无污染，不产生废弃物。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为1%~65%，土壤为30%~90%，微生物添加剂为0.01%~0.3%，其余为水。

进一步地，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为10%~55%，土壤为40%~80%，微生物添加剂为0.05%~0.2%，其余为水。

进一步地，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为25%，土壤为65%，微生物添加剂为0.1%，其余为水。

进一步地，所述植物固体废弃物的长度为3~8cm。

进一步地，所述土壤为砂土、黏土或壤土中的一种。

进一步地，所述微生物添加剂为节杆菌、枯草芽孢杆菌或吸水链霉菌中的一种或多种。

进一步地，所述植物固体废弃物为植物枝叶或农作物秸秆，所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆。

本发明还提供了一种全生命周期的绿色环保材料在田间的应用。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明绿色环保材料的主要成分为植物固体废弃物和土壤，均为天然材料，绿色环保，成本低。

2.本发明绿色环保材料加工时以植物固体废弃物作为骨架，对土壤进行固定，使二者稳定成形为管状，可以铺设在田地地面下或者沟渠内，因其具有机械性能及透水性可以作为灌溉管道或者排涝管道，又因其含有植物固体废弃物可以通过降解为田地提供有机质。

3.本发明绿色环保材料在全生命周期内可实现相应的材料功能，取之自然，用之自然，最终回归大自然，无污染，不产生废弃物。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本发明选用的节杆菌（Arthrobacter sp.）可以降解纤维素；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）可以降解糖类、淀粉等大分子有机物并且具有一定的抗病作用；吸水链霉菌（Streptomyces hygroscopicus）可以产生拮抗小麦土传病害的次级代谢产物，具有一定的抗病效果。

实施例一

全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为1%~65%，土壤为30%~90%，微生物添加剂为0.01%~0.3%，其余为水。

所述土壤为砂土、黏土或壤土中的一种。所述微生物添加剂为节杆菌、枯草芽孢杆菌或吸水链霉菌中的一种或多种，可根据气候条件或土壤特性进行选择。所述植物固体废弃物为植物枝叶或农作物秸秆，所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆。

值得说明的是，微生物添加剂的总量为15~30g/亩。

实施例二

全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分：玉米秸秆为10%~55%，壤土为40%~80%，节杆菌为0.05%~0.2%，其余为水。

实施例三

全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分，水稻秸秆为25%，砂土为65%，节杆菌和枯草芽孢杆菌各为0.05%，其余为水。

实施例四

全生命周期的绿色环保材料，包括以下质量百分比的组分：小麦秸秆为25%，黏土为65%，节杆菌、枯草芽孢杆菌和吸水链霉菌各为0.05%，其余为水。

实施例五

将实施例二全生命周期的绿色环保材料加工成管状，管状可以呈圆管状、椭圆管状或方管状。加工步骤如下：首先将玉米秸秆用粉碎机粉碎为3~8cm的长度，测定当地土壤的含水量，按照上述质量百分比确定水分的添水量，按照上述质量百分比就地混合成混合原料，然后将混合原料加入挤出机加工成管状的全生命周期的绿色环保材料，简称管状材料。加工好的管状材料中玉米秸秆作为骨架，与土壤混合在一起，使二者稳定成形。

上述管状材料，边加工边埋于收割完玉米的田间地下，管状材料与地表的距离为0.08~0.35m，管状材料之间的距离为0.8~1.2m，田地两端管状材料的管口接灌溉水渠或水管。从10月份耕种小麦始至次年9月底耕种小麦前为1个全生命周期，地下的管状材料既要保证1年内管状材料的过水功能，又要在1年内将玉米秸秆降解完毕，从而不影响下一季作物耕作。全生命周期内，玉米秸秆的降解过程是先慢后快，在10月~次年6月，玉米秸秆的降解量只进行35%左右，次年7月，气温和雨水增加，夏季高温多雨玉米秸秆才开始大量腐解，至次年9月，玉米秸秆降解完毕，实现整个生命周期内玉米秸秆的降解。

值得说明的是，由于气候等因素的影响，若秸秆腐解速度较慢，说明微生物不足，可根据实际需求情况在灌溉时随水添加一定量的微生物以加快秸秆分解速度。

管状材料在地面以下因其具有机械性能及透水性可以作为灌溉管道或者排涝管道，又因其含有植物固体废弃物可以通过降解为田地提供有机质。本发明全生命周期的绿色环保材料，在全生命周期内可实现相应的材料功能，取之大自然，用之大自然，最终回归大自然，无污染，不产生废弃物，不影响下一季度耕作。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为1%~65%，土壤为30%~90%，微生物添加剂为0.01%~0.3%，其余为水。

2.根据权利要求1所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为10%~55%，土壤为40%~80%，微生物添加剂为0.05%~0.2%，其余为水。

3.根据权利要求1所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：植物固体废弃物为25%，土壤为65%，微生物添加剂为0.1%，其余为水。

4.根据权利要求1~3所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，所述植物固体废弃物的长度为3~8cm。

5.根据权利要求1~3所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，所述土壤为砂土、黏土或壤土中的一种。

6.根据权利要求1~3所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，所述微生物添加剂为节杆菌、枯草芽孢杆菌或吸水链霉菌中的一种或多种。

7.根据权利要求1~3所述的全生命周期的绿色环保材料，其特征在于，所述植物固体废弃物为植物枝叶或农作物秸秆，所述农作物秸秆包括小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆。

8.权利要求1~7任一项所述的全生命周期的绿色环保材料在田间的应用。