CN1116378C - 新型土壤保水调理剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新型的土壤保水调理剂，它含有高吸水树脂和啤酒废渣。此外，该调理剂还可包含泥炭、马尾藻、植物激素、肥料(包括快速吸收型肥料和/或缓释肥料)、微量元素等。本土壤保水调理剂尤其适用于干旱缺水地区的牧草种植。本发明还公开了该调理剂的制备方法。

Description

新型土壤保水调理剂

本发明涉及农林牧业用新材料技术领域。更具体地，本发明涉及一种含有吸水树脂和啤酒废渣的新型土壤保水调理剂及其制法。

随着世界范围内的水资源缺乏日趋严重，尤其在我国北方的大部分地区，由于水分的缺乏，导致土壤沙漠化和沙尘暴等灾害性天气的出现。为了有效地抗旱、防止沙漠化，农林牧业领域迫切需要能在植物根部保持水分的材料。此外，这种保持水分的材料最好同时还能提供一些植物所需养分，并能够改良土壤性质。然而，目前还没有成本低廉、性能优良的土壤保水调理剂。

另一方面，在啤酒厂制造啤酒的过程中，产生了大量的啤酒废渣。这些啤酒废渣是啤酒过滤所使用过的硅藻土，是啤酒厂难以处理的固体废渣，不仅需要场地堆积，而且造成环境污染。目前没有妥善处理这些啤酒废渣的方法，更没有有效利用这些啤酒废渣的方法。

本发明的目的就是提供一种吸水效果好的土壤保水调理剂。较佳地，该土壤保水调理剂还能促进植物的生长。同时，本发明还提供了有效利用啤酒废渣的新途径。

在本发明的第一方面，提供了一种土壤保水调理剂，按调理剂的总重量计，它包括：20-50％的高吸水树脂；5-30％的啤酒废渣以及其他农业上可接受的成分。较佳地，该土壤保水调理剂还包含10-30％的马尾藻，按调理剂总重量计。较佳地，该土壤保水调理剂还可包含10-50％的泥炭，按调理剂总重量计。

此外，该土壤保水调理剂还含有选自下组的成分：植物激素、肥料和微量元素。较佳地，所述的植物激素包括促进植物根部生长的植物激素，所述的肥料包括快速吸收型肥料和缓释肥料，所述的微量元素选自下组：硼、锌、钼、铜或其混合物。在本发明的一个实例中，所述的促进植物根部生长的植物激素是环烷酸钠，其含量为总重的50-100ppm；所述的缓释肥料为微胶囊包裹的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾，含量为总重的5-10％；快速吸收型肥料为尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾，含量为总重的3-8％。

在本发明的第二方面，提供了一种制备土壤保水调理剂的方法，它包括步骤：按调理剂的总重量计，将20-50％的高吸水树脂，5-30％的啤酒废渣，以及其他农业上可接受的成分混合在一起。

本发明人经过多年研究，开发了一种新型的土壤保水调理剂，它含有高吸水树脂和啤酒废渣。此外，该调理剂还可包含泥炭、马尾藻、植物激素、肥料(包括快速吸收型肥料和/或缓释肥料)、微量元素等。本调理剂尤其适用于干旱缺水地区的牧草种植。

在本发明的土壤保水调理剂中，一种重要的成分是吸水树脂。可适用于本发明的吸水树脂包括本领域常见的各种吸水树脂，例如普通淀粉与丙烯腈聚合而成的吸水树脂，普通玉米淀粉与丙烯酸接枝聚合而成的吸水树脂等。然而，一种优选的吸水树脂是本申请人在2000年8月22日申请的，题为“高吸水树脂及其生产方法”专利申请(该申请在此引用作为参考)中所公开的吸水树脂。这种吸水树脂主要由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水成分构成，按三者的总重量计，高支链淀粉重量百分比为5-40％，丙烯酸重量百分比为50-90％，丙烯酰胺重量百分比为1-40％。该吸水树脂不仅对蒸馏水有强吸收性，而且对含离子的水(如自来水)也有很强的吸附力。此外，该吸水树脂能反复放水吸水。该树脂对蒸馏水的吸水量大于300克水/克树脂，对自来水的吸水量大于150克水/克树脂，且在5次吸水-烘干后的吸水量的下降小于10％，更佳地小于5％。

吸水树脂是本发明中起吸水、保水作用的主要成分。通常，吸水树脂在配方中占总重的20-50％。

接枝共聚物是以接近中性的状态存在的，故共聚物中丙烯酸是以盐的形式存在的。在普通用途的共聚物中，阳离子一般是钠离子，考虑到本发明的吸水树脂用于农业，因此较佳的阳离子是钾离子和铵离子，这样便还可起到缓释肥料的作用。

啤酒废渣是本发明土壤保水调理剂中的另一重要成分。如本文所用，“啤酒废渣”指啤酒过滤所使用过的硅藻土。啤酒废渣是啤酒厂难以处理的固体废渣，不仅需要场地堆积，而且造成环境污染。然而，啤酒废渣包含有啤酒酵母等大量有机物质(约可达20％)，可以成为较好的有机肥。此外，硅藻土本身就是一种土壤改良剂，具有疏松土壤、吸附金属离子、保水保肥的功效。啤酒废渣经干燥后即可直接使用。在本发明的一个实例中，所用的啤酒废渣是对啤酒过滤所使用过的硅藻土，经烘干后得到的废渣。在本发明的土壤保水调理剂中，啤酒废渣所占的重量百分比通常为总重量的5-30％。

在本发明的土壤保水调理剂中，其发明点就是含有吸水树脂和啤酒废渣。除了这2种必要成分之外，本发明的土壤保水调理剂的其余组份是各种农业上可接受的其他成分，例如土壤、稻杆、肥料等。

在本发明的优选例中，土壤保水调理剂还含有泥炭。泥炭中含有大量腐植酸及有机物，还有较丰富的氮、磷、钾等，具有一定的抗旱作用，而且储量大，价格低，是目前正在大力推广的有机肥。当本发明的土壤保水调理剂含有泥炭时，其含量通常在配方中占总重的10-50％。

在本发明的另一优选例中，土壤保水调理剂还含有马尾藻。马尾藻在我国沿海有大量分布，常漂浮于岸上，尚未得到充分利用。然而，马尾藻含有大量海藻酸钠(一般约20％左右)，是一种较好的胶体吸水材料，而且钾离子的含量也较大(一般约5％)，在古代已开始用作肥料。因此，将在土壤保水调理剂中包含马尾藻可起辅助吸水和肥料的双重效果。当土壤保水调理剂含有马尾藻时，其含量通常在配方中占总重的10-30％。一般，将晒干后的马尾藻粉碎到60目以下即可使用。在本发明的一个实例中，所用的马尾藻是将马尾藻干燥后，经粉碎成60目以下的颗粒。

较佳地，本发明的土壤保水调理剂还可含有植物激素、肥料和微量元素。如本文所用，“植物激素”指能够促进植物生长的物质，例如促进植物生根、发芽的植物激素。这些物质都是本领域技术人员熟知的。由于本发明土壤保水调理剂的一个用途是用于干旱地区的牧草生长，因此，较佳地，所述的植物激素包括促进植物根部生长的植物激素。一种促进植物根部生长的植物激素是环烷酸钠，它是一种类植物激素，对促进植物根系生长发育，提高作物产量有明显作用。当土壤保水调理剂包含植物激素时，其用量一般极少，在配方中占50-100ppm(按总重量计)即可。

在本发明中，肥料包括快速吸收型肥料和缓释肥料。一种较佳的缓释肥料为微胶囊包裹的尿素和磷酸氢铵和/或磷酸二氢钾，一般其含量为总重的5-10％。微胶囊包裹的尿素和磷酸氧铵和/或磷酸二氢钾可以在土壤中缓慢释放，肥效约可持续一年，故在本发明的一个优选例中采用其作为缓释肥料。同时采用普通的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾等化肥作为速效肥料，一般其用量为总重量为3-8％。

在本发明的土壤保水调理剂中，还可包含微量元素。不同地区土壤及不同植物所需微量元素是有所不同的，根据使用对象的不同，在本发明中可选用硼、锌、钼、铜中的数种或全部。通常，每种微量元素的用量在配方中占20-80ppm或更高。

以上各组分在称好重量后，简单混配，即可得到所设计的新型土壤保水调理剂。

对于干旱地区的牧草种植，每亩用量可为3-10公斤，与草种共同播下即可。

下面结合优选实施例进一步具体地阐述本发明。应理解，下面实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围。

实施例A

吸水树脂1的制备和吸水性能

1.称取高支链淀粉100克，加入蒸馏水1000克，加热至90℃，并维持20分钟，使淀粉全部糊化，并通入氮气。

2.称取400克丙烯酸，KOH 248克(配成30％水溶液)，两者中和并冷却到40℃。

3.淀粉糊液冷却到40℃，加入丙烯酸中和液，丙烯酰胺10克，过硫酸铵2克，亚硫酸氢钠1克，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.2克，搅拌均匀。

4.反应体系保持在40℃25分钟，反应液开始变粘稠，有氮气保护的条件下，放入盘中，进入通道式烘干装置进行烘干，粉碎。

本实施例中的产品(吸水树脂1)每克吸蒸馏水360克，吸自来水155克，色泽为白色。

实施例B

吸水树脂2的制备和吸水性能

1.称取高支链淀粉100克，加入蒸馏水1000克，加热至90℃，并维持20分钟，使淀粉全部糊化，并开始通入氮气。

2.称取400克丙烯酸，用20％氨水377克中和并冷却到40℃。

3.淀粉糊液冷却到40℃，加入丙烯酸中和液，丙烯酰胺20克，过硫酸铵2克，亚硫酸氢钠1克，N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.2克，搅拌均匀。

4.反应体系保持在40℃35分钟，反应液开始变粘稠，有氮气保护的条件下，放入盘中，进入通道式烘干装置进行烘干，粉碎。

本实施例中的产品(吸水树脂2)每克吸蒸馏水340克，吸自来水160克，色泽较深并带有红色，但并不影响其在农业领域的应用。

实施例1

称取实施例1中制备的高吸水树脂300克，啤酒废渣100克，泥炭300克，马尾藻150克，微胶囊包裹的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾各30克，普通的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾各20克，环烷酸钠60毫克，硼砂0.4克，钼酸铵0.1克，硫酸铜0.1克，硫酸锌0.1克，混配均匀即可。

该配方适合豆科植物使用，在每亩地用量3公斤的条件下，对紫花苜蓿进行播种实验，与不用土壤保水调理剂进行对比，出苗率提高20％，播后40天，平均茎高增加15％。

实施例2

称取实施例B中制备的高吸水树脂450克，啤酒废渣60克，泥炭140克，马尾藻200克，微胶囊包裹的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾各30克，普通的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾各20克，环烷酸钠80毫克，硼砂0.3克，硫酸铜0.1克，硫酸锌0.1克，混配均匀即可。

该配方适合禾本科植物使用，在每亩地用量3公斤的条件下，对无芒雀麦草进行干草收获量实验，与不用土壤保水调理剂进行对比，当年干草收获量提高50％。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种土壤保水调理剂，其特征在于，按调理剂的总重量计，它包括：

20-50％的高吸水树脂；

5-30％的啤酒废渣；

其中所述的高吸水树脂选自：

(a)普通淀粉与丙烯腈聚合而成的吸水树脂，

(b)普通玉米淀粉与丙烯酸接枝聚合而成的吸水树脂；或

(c)主要由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水成分构成的吸水树脂，按三者的总重量计，高支链淀粉重量百分比为5-40％，丙烯酸重量百分比为50-90％，丙烯酰胺重量百分比为1-40％；

所述的啤酒废渣是对啤酒过滤所使用过的硅藻土，经烘干后得到的废渣。

2.如权利要求1所述的调理剂，其特征在于，它还包含10-30％的马尾藻，按调理剂总重量计。

3.如权利要求1所述的调理剂，其特征在于，它还包含10-50％的泥炭，按调理剂总重量计。

4.如权利要求1所述的调理剂，其特征在于，它还含有选自下组的成分：植物激素、肥料和微量元素。

5.如权利要求4所述的调理剂，其特征在于，所述的植物激素包括促进植物根部生长的植物激素，所述的肥料包括快速吸收型肥料和缓释肥料，所述的微量元素选自下组：硼、锌、钼、铜或其混合物。

6.如权利要求5所述调理剂，其特征在于，所述的促进植物根部生长的植物激素是环烷酸钠，其含量为总重的50-100ppm；所述的缓释肥料为微胶囊包裹的尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾，含量为总重的5-10％；快速吸收型肥料为尿素和磷酸氢铵、磷酸二氢钾，含量为总重的3-8％。

7.如权利要求1所述的调理剂，其特征在于，所述的吸水树脂主要由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水成分构成，按三者的总重量计，高支链淀粉重量百分比为5-40％，丙烯酸重量百分比为50-90％，丙烯酰胺重量百分比为1-40％。

8.如权利要求7所述的调理剂，其特征在于，所述的吸水树脂对蒸馏水的吸水量大于300克水/克树脂，对自来水的吸水量大于150克水/克树脂。

9.如权利要求2所述的调理剂，其特征在于，所述的马尾藻是将马尾藻干燥后，经粉碎成60目以下的颗粒。

10.一种制备土壤保水调理剂的方法，其特征在于，它包括步骤：

按调理剂的总重量计，将20-50％的高吸水树脂，5-30％的啤酒废渣，以及其他农业上可接受的成分混合在一起，

其中所述的高吸水树脂选自：

(a)普通淀粉与丙烯腈聚合而成的吸水树脂，

(b)普通玉米淀粉与丙烯酸接枝聚合而成的吸水树脂；或

(c)主要由高支链淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺接枝聚合而成的吸水成分构成的吸水树脂，按三者的总重量计，高支链淀粉重量百分比为5-40％，丙烯酸重量百分比为50-90％，丙烯酰胺重量百分比为1-40％；

所述的啤酒废渣是对啤酒过滤所使用过的硅藻土，经烘干后得到的废渣。