CN112080283A - 一种无土喷播有机材料和制备方法及其用途 - Google Patents

一种无土喷播有机材料和制备方法及其用途 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种无土喷播有机材料，所述无土喷播有机材料含有木纤维、有机质、微生物菌剂、生态抑尘剂和聚丙烯酰胺；所述微生物菌剂含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌；所述生态抑尘剂含有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、表面活性剂、水、消泡剂和杀菌剂。该有机材料安全环保，环境亲和性强，材料相互作用明显，粘结强度高，温度适应性强，兼具良好的成膜特性和丰富的营养成分、土壤熟化、土壤改良、水土保持等功能。

Description

一种无土喷播有机材料和制备方法及其用途
技术领域
本申请涉及生态环境工程治理领域，具体地，涉及一种无土喷播有机材料和制备方法及其用途。
背景技术
目前，城乡市政建设裸露区一般采用传统的绿网覆盖，受紫外线和风雨极易风化腐烂飘絮，造成二次污染。而城乡裸露荒芜土地、矿山采矿迹地形成的创面、排土场、尾矿库以及垃圾填埋场基本属于裸露状态，没有采用任何覆盖。由于多风季节扬尘严重，风雨季节引发水土流失，对于具有有毒有害裸露物质，则会通过扬尘传播和地表径流造成面源污染。同时，在北方城乡在种土地秋收后会形成大量裸露闲置土地，冬春季其表面壤土细小颗粒物受风力影响成为污染扬尘。
因此，水土流失和扬尘污染的有效治理是当今社会继续解决的难题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种生态环境的治理方法，特别是水土流失和扬尘污染的有效治理方法。
为了实现上述目的，本公开的第一个方面提供了一种无土喷播有机材料，所述无土喷播有机新材料含有木纤维、有机质、微生物菌剂、生态抑尘剂和聚丙烯酰胺；所述微生物菌剂含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌；所述生态抑尘剂含有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、表面活性剂、水、消泡剂和杀菌剂。
可选地，所述微生物菌剂的总活菌浓度为(2-200)×108CFU/kg；所述枯草芽孢杆菌和所述地衣芽孢杆菌的活菌数量比为1：(0.1-10)，优选为1：(0.5-5)。
可选地，所述枯草芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013498的枯草芽胞杆菌；所述地衣芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013497的地衣芽孢杆菌。其中，保藏号为CCTCC NO:M2013498的枯草芽胞杆菌是专利CN103966126B公开的菌，保藏号为CCTCC NO:M2013497的地衣芽孢杆菌是专利CN103960012B公开的菌。
可选地，以所述无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为45.7-53.2％，所述有机质的含量为39-49％，所述微生物菌剂的含量为0.15-0.8％，所述生态抑尘剂的含量为3.5-13.5％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.2-1.0％。
可选地，以所述无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为48.7-50.2％，所述有机质的含量为42-46％，所述微生物菌剂的含量为0.2-0.6％，所述生态抑尘剂的含量为7-10％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.3-0.7％。
可选地，以所述生态抑尘剂的总重量为基准，所述生态抑尘剂包括：41-48％的聚醋酸乙烯酯，5-10％的聚乙烯醇，0.8-1％的所述表面活性剂，0.1-0.4％的所述消泡剂，0.4-0.7％的所述杀菌剂和余量的水；
优选地，所述生态抑尘剂包括：42-46％的聚醋酸乙烯酯，6.5-8.5％的聚乙烯醇，0.9-1％的所述表面活性剂，0.2-0.3％的所述消泡剂，0.45-0.6％的所述杀菌剂和余量的水。
可选地，所述木纤维为木料板材加工过程中产生的废料中的木纤维，所述有机质为羊粪、牛粪、蚯蚓粪、塘泥、污泥和草炭中的至少一种；所述聚丙烯酰胺的分子量为1400-1600万；所述表面活性剂为OP-10表面活性剂，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述杀菌剂为抗霉菌素。
本公开的第二个方面提供了一种无土喷播有机材料的制备方法，所述无土喷播有机材料为上述的无土喷播有机材料；该方法的步骤包括：
(1)将所述有机质与木纤维进行第一混合，得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与聚丙烯酰胺进行第二混合，得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物与所述微生物菌剂进行第三混合，得到第三混合物；
(4)将所述第三混合物与所述生态抑尘剂进行第四混合。
本公开的第三个方面提供了上述的无土喷播有机材料在生态环境治理中的用途。
可选地，所述生态环境治理包括水土流失控制和扬尘污染控制。
通过上述技术方案，本公开提供了一种无土喷播有机材料，该有机材料安全环保，环境亲和性强，材料相互作用明显，粘结强度高，温度适应性强，兼具良好的成膜特性和丰富的营养成分、土壤熟化、土壤改良、水土保持等功能。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开的第一个方面提供了一种无土喷播有机材料，所述无土喷播有机材料含有木纤维、有机质、微生物菌剂、生态抑尘剂和聚丙烯酰胺；所述微生物菌剂含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌；所述生态抑尘剂含有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、表面活性剂、水、消泡剂和杀菌剂。
本公开提供的无土喷播有机材料可以在裸露的地表表面形成有机物交联基团覆盖层，有效防止表土细小颗粒扬尘对环境的影响，并且该有机材料含有大量有机物和植物营养调节材料，有利于土壤改良和土壤养分转换与培肥，能够显著提高土壤活力和农产品质量。
根据本公开的第一个方面，所述微生物菌剂的总活菌浓度可以为(2-200)×108CFU/kg；所述枯草芽孢杆菌和所述地衣芽孢杆菌的活菌数量比可以为1：(0.1-10)，优选为1：(0.5-5)。
本公开的一种优选的实施方式，所述枯草芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013498的枯草芽胞杆菌；所述地衣芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013497的地衣芽孢杆菌。其中，保藏号为CCTCC NO:M2013498的枯草芽胞杆菌是专利CN103966126B公开的菌，保藏号为CCTCC NO:M2013497的地衣芽孢杆菌是专利CN103960012B公开的菌。
根据本公开的第一个方面，以所述无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量可以为45.7-53.2％，所述有机质的含量可以为39-49％，所述微生物菌剂的含量为0.15-0.8％，所述生态抑尘剂的含量可以为3.5-13.5％，所述聚丙烯酰胺的含量可以为0.2-1.0％。
优选地，所述木纤维的含量可以为48.7-50.2％，所述有机质的含量可以为42-46％，所述微生物菌剂的含量为0.2-0.6％，所述生态抑尘剂的含量可以为7-10％，所述聚丙烯酰胺的含量可以为0.3-0.7％。
根据本公开的第一个方面，以所述生态抑尘剂的总重量为基准，所述生态抑尘剂可以包括：41-48％的聚醋酸乙烯酯，5-10％的聚乙烯醇，0.8-1％的所述表面活性剂，0.1-0.4％的所述消泡剂，0.4-0.7％的所述杀菌剂和余量的水；优选地，所述生态抑尘剂可以包括：42-46％的聚醋酸乙烯酯，6.5-8.5％的聚乙烯醇，0.9-1％的所述表面活性剂，0.2-0.3％的所述消泡剂，0.45-0.6％的所述杀菌剂和余量的水。
根据本公开的第一个方面，所述木纤维可以为木料板材加工过程中产生的废料中的木纤维，所述有机质可以为羊粪、牛粪、蚯蚓粪、塘泥、污泥和草炭中的至少一种；所述聚丙烯酰胺的分子量可以为1400-1600万；所述表面活性剂可以为OP-10表面活性剂，所述消泡剂可以为聚二甲基硅氧烷，所述杀菌剂可以为抗霉菌素。
本公开的第二个方面提供了一种无土喷播有机材料的制备方法，所述无土喷播有机新材料为上述的无土喷播有机材料；该方法的步骤包括：
(1)将所述有机质与木纤维进行第一混合，得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与聚丙烯酰胺进行第二混合，得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物与所述微生物菌剂进行第三混合，得到第三混合物；
(4)将所述第三混合物与所述生态抑尘剂进行第四混合。
本公开的第三个方面提供了上述的无土喷播有机材料在生态环境治理中的用途。
根据本公开的第三个方面，所述生态环境治理可以包括水土流失控制和扬尘污染控制。
本公开的无土喷播有机材料可以通过专用喷播机加水后通过高压喷枪或喷射管作业于地表，待水分蒸发或渗漏流失后，表面形成覆盖层，从而有效进行水土流失控制和扬尘污染控制。
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
本公开实施例和对比例中用到的原材料均可通过商购途径获得。本公开使用的生态抑尘剂中，以所述生态抑尘剂的总重量为基准，聚醋酸乙烯酯的含量为45％，聚乙烯醇的含量为8％，所述表面活性剂的含量为1％，水的含量为45％，所述消泡剂的含量为0.35％，所述杀菌剂0.65％
实施例1
本实施例按照包括如下步骤的方法制备无土喷播有机材料：
将有机质与木纤维进行第一混合，得到第一混合物；将第一混合物与聚丙烯酰胺进行第二混合，得到第二混合物；将第二混合物与微生物菌剂进行第三混合，得到第三混合物；将第三混合物与所述生态抑尘剂进行第四混合。本实施例中的微生物菌剂的总活菌浓度为80×108CFU/kg；枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的活菌数量比为1：2。
通过调节各原料的投料量，使得本实施例的无土喷播有机材料，以无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为49.6％，所述有机质的含量为42％，所述微生物菌剂的含量为0.4％，所述生态抑尘剂的含量为7.5％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.5％。
实施例2
按照实施例1的方法制备无土喷播有机材料，所不同的是，本实施例的无土喷播有机材料，以无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为52.1％，所述有机质的含量为41.5％，所述微生物菌剂的含量为0.15％，所述生态抑尘剂的含量为6％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.25％。
实施例3
按照实施例1的方法制备无土喷播有机材料，所不同的是，本实施例中的微生物菌剂的总活菌浓度为80×108CFU/kg；枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的活菌数量比为1：10。。
实施例4
按照实施例1的方法制备无土喷播有机材料，所不同的是，本实施例中的枯草芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO：M2015766的枯草芽孢杆菌；本实施例中的地衣芽孢杆菌为购自天津坤禾生物科技有限公司的商品号为MES81616的地衣芽孢杆菌。
对比例1
按照实施例1的方法制备无土喷播有机材料，所不同的是，不添加聚丙烯酰胺。
对比例2
按照实施例1的方法制备微生物木纤维材料，所不同的是，不添加微生物菌剂。
测试例1
本测试例的实验地点位于北京市大兴区北臧村镇，选取相同土壤、相同质地和相同湿度的7块试验田，进行水土流失控制。
测试方法为：在秋季收获整理完土地后，将实施例1-4和对比例1-2的无土喷播有机材料加水后用喷播机在田间地头通过高压喷枪作业于地表，将未喷播有机材料的试验田作为空白对照；30天后，取地下10-15cm处的土壤，进行含水率测定。其中，无土喷播有机材料的加水量为每千克无土喷播有机材料加水2.2千克，含水率的测定方法为称重法，测定方法为使用0.1g感量的天平称取土样的重量，记作土样的湿重M，在105℃的烘箱内将土样烘6-8小时至恒重，测定烘干土样，记作土样的干重Ms，根据公式(1)计算含水率，具体结果见表1。
含水率＝(M-Ms)/Ms*100％ 式(1)
表1
Figure BDA0002653828610000071
Figure BDA0002653828610000081
通过表1可以看出：使用本公开的无土喷播有机材料处理后的实施例1-4的裸露闲置土地地下10-15cm处的土壤的含水率显著高于对比例1-2和空白对照组。因此，本公开的无土喷播有机材料可以对裸露土地进行有效的水土流失控制。
测试例2
本测试例的实验地点位于天津市武清区，选取相同土壤、相同质地和相同湿度的7块裸露闲置土地，进行扬尘污染控制。
测试方法为：将实施例1-4和对比例1-2的无土喷播有机材料加水后用喷播机通过高压喷枪作业于地表，将未喷播有机材料的裸露闲置土地作为空白对照。其中，无土喷播有机材料的加水量为每千克无土喷播有机材料加水2.2千克。10天后，使用大功率风扇对7块裸露闲置土地进行直吹，分别监测直吹5min、15min、30min和1h后7块裸露闲置土地空气中的扬尘质量浓度，以PM10计算。具体结果见表2。
表2
Figure BDA0002653828610000082
Figure BDA0002653828610000091
通过表2可以看出：使用本公开的无土喷播有机材料处理后的实施例1-4的裸露闲置土地大风直吹5min、15min、30min和1h后的PM10浓度显著低于对比例1-2和空白对照组。因此，本公开的无土喷播有机材料可以对裸露土地进行有效的扬尘污染控制。
测试例2
本测试例的实验地点位于河北省邯郸市，选取相同土壤、相同质地和相同湿度的7块裸露闲置土地。
测试方法为：将实施例1-4和对比例1-2的无土喷播有机材料加水后混合紫花苜蓿的种子用喷播机通过高压喷枪作业于地表，其中，无土喷播有机材料的加水量为每千克无土喷播有机材料加水2.2千克。将仅喷播紫花苜蓿的种子的裸露闲置土地作为空白对照，20天后取5个样方(每个样方取1平米)进行地上植物生物量的统计和地下植物生物量的统计，均以干重计算，取5个样方的平均值，结果见表3。
表3
组别 地上植物生物量kg 地下植物生物量kg
实施例1 1.13 0.98
实施例2 1.02 0.89
实施例3 0.88 0.74
实施例4 0.81 0.69
对比例1 0.64 0.53
对比例2 0.56 0.47
空白对照 0.21 0.13
通过表3可以看出：使用本公开的无土喷播有机材料处理后的实施例1-4的裸露闲置土地地上植物生物量和地下植物生物量显著高于对比例1-2和空白对照组。因此，本公开的无土喷播有机材料中含有大量有机物和植物营养调节材料，有利于进行土壤改良和土壤养分转换与培肥，可以显著提高土壤活力和收获的农产品质量。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种无土喷播有机材料，其特征在于，该无土喷播有机材料含有木纤维、有机质、微生物菌剂、生态抑尘剂和聚丙烯酰胺；所述微生物菌剂含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌；所述生态抑尘剂含有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、表面活性剂、水、消泡剂和杀菌剂。
2.根据权利要求1所述的无土喷播有机材料，其中，所述微生物菌剂的总活菌浓度为(2-200)×108CFU/kg；所述枯草芽孢杆菌和所述地衣芽孢杆菌的活菌数量比为1：(0.1-10)，优选为1：(0.5-5)。
3.根据权利要求1或2所述的无土喷播有机材料，其中，所述枯草芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013498的枯草芽胞杆菌；所述地衣芽孢杆菌为保藏号为CCTCC NO:M2013497的地衣芽孢杆菌。
4.根据权利要求1或2所述的无土喷播有机材料，其中，以所述无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为45.7-53.2％，所述有机质的含量为39-49％，所述微生物菌剂的含量为0.15-0.8％，所述生态抑尘剂的含量为3.5-13.5％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.2-1.0％。
5.根据权利要求4所述的无土喷播有机材料，其中，以所述无土喷播有机材料的总重量为基准，所述木纤维的含量为48.7-50.2％，所述有机质的含量为42-46％，所述微生物菌剂的含量为0.2-0.6％，所述生态抑尘剂的含量为7-10％，所述聚丙烯酰胺的含量为0.3-0.7％。
6.根据权利要求1所述的无土喷播有机材料，其中，以所述生态抑尘剂的总重量为基准，所述生态抑尘剂包括：41-48％的聚醋酸乙烯酯，5-10％的聚乙烯醇，0.8-1％的所述表面活性剂，0.1-0.4％的所述消泡剂，0.4-0.7％的所述杀菌剂和余量的水；
优选地，所述生态抑尘剂包括：42-46％的聚醋酸乙烯酯，6.5-8.5％的聚乙烯醇，0.9-1％的所述表面活性剂，0.2-0.3％的所述消泡剂，0.45-0.6％的所述杀菌剂和余量的水。
7.根据权利要求1所述的无土喷播有机材料，其中，所述木纤维为木料板材加工过程中产生的废料中的木纤维，所述有机质为羊粪、牛粪、蚯蚓粪、塘泥、污泥和草炭中的至少一种；所述聚丙烯酰胺的分子量为1400-1600万；所述表面活性剂为OP-10表面活性剂，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述杀菌剂为抗霉菌素。
8.一种无土喷播有机材料的制备方法，其特征在于，所述无土喷播有机材料为权利要求1-7中任意一项所述的无土喷播有机材料；该方法的步骤包括：
(1)将所述有机质与木纤维进行第一混合，得到第一混合物；
(2)将所述第一混合物与聚丙烯酰胺进行第二混合，得到第二混合物；
(3)将所述第二混合物与所述微生物菌剂进行第三混合，得到第三混合物；
(4)将所述第三混合物与所述生态抑尘剂进行第四混合。
9.权利要求1-7中任意一项所述的无土喷播有机材料和权利要求7所述的制备方法制备得到的无土喷播有机材料在生态环境治理中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其中，所述生态环境治理包括水土流失控制和扬尘污染控制。
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