CN115039754B - 一种适用于果园综合管理的可降解耗材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于果园综合管理的可降解耗材及其制备方法，包括自上而下叠加的七层；第一层辐射制冷层为可降解复合纤维制成；第二层保水层上含有保水剂；第三层疏水层为可降解纳米纤维材料制成；第四层亲水层为无纺布制成；第五层菌层为有益菌种材料制成；第六层有机肥层含有有机肥；第七层肥药精控缓释层由肥药编织层体组成。本发明完全采用环境友好型材料，制备材料可降解，使用过程全程无污染，在去除果树周边杂草的同时可实现施肥、除虫、保水的效果。

Description

一种适用于果园综合管理的可降解耗材及其制备方法
技术领域
本发明属于农业领域，具体涉及一种适用于果园综合管理的可降解耗材及其制备方法。
背景技术
目前果园管理工作大部分依靠密集的劳动力来完成，随着人口红利逐渐消失，劳动力成本也逐渐增加。除草环节主要采用人工锄草或化学药剂锄草，但人工锄草费时费力，化学药剂锄草可能对环境造成影响；施肥主要有撒施、冲施、穴施、条施等几种方式，撒施、冲施有利于养分的扩散，但利用率较低，穴施、条施利用率高，但需要消耗机械能。在果园管理过程中，将除草、施肥、灌溉、病虫害防治等管理环节一体化，可以节约管理成本和提高果园管理效率。如专利2014204733933公开了一种抗UV除草布，包括三层，底层为无纺土工布，中层为高吸水性树脂，上层为负载有除草剂的由聚丙烯经纬线编织而成的网；但是，其仅能实现除草、保水效果，功能简单，未能达到综合管理的目的。因此，通过制备一款可降解的综合管理耗材，将果园管理过程中的各环节一体化实现，对果园生产有积极的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种适用于果园综合管理的可降解耗材及其制备方法，可以去除果树周围杂草的同时实现施肥、除虫、保水效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种适用于果园综合管理的可降解耗材，包括自上而下叠加的七层；第一层辐射制冷层1为可降解复合纤维制成；第二层保水层2上含有保水剂；第三层疏水层3为可降解纳米纤维材料制成；第四层亲水层4为无纺布制成；第五层菌层5为有益菌种材料制成；第六层有机肥层6含有有机肥；第七层肥药精控缓释层7由肥药编织层体13组成。
所述辐射制冷层1由两块以上的辐射制冷层体101组成，各辐射制冷层体101之间设置有横向层体间隙9和纵向层体间隙12，各辐射制冷层体101之间通过植物纤维布8连接。辐射制冷层体101呈圆形或多边形放置，中心处有果树安置口10。其中一块辐射制冷层体上有层体连接扣102，层体连接扣102上有地钉孔11，地钉14穿过地钉孔11固定在地面。
所述保水层2上的保水剂是由淀粉、丙烯酸接枝聚合物和植物纤维组成。
所述菌层5的有益菌种材料由有益微生物菌与植物纤维混合组成。
所述肥药精控缓释层7由两块以上的肥药编织层体13组成；所述肥药编织层体由经向的除虫剂绳1301和纬向的氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304编织而成，除虫剂绳1301由聚乳酸、植物纤维、除虫剂按一定比例混合制成，氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304分别由聚乳酸、植物纤维与氮肥、磷肥、钾肥按一定比例混合制成。通过改变肥药编织层体13上氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304编制的条数比例，可达到精准控制肥料各元素含量，满足不同土壤环境和果树实际需要。
本发明的原理是：(1)本发明采用的第一层辐射制冷层1为可降解复合纤维制成，可降解复合纤维能反射短波段光，可使可降解复合纤维背面温度低于环境温度，在湿度较高的环境中可有效将水蒸气凝结；(2)第二层采用的保水剂自身可以吸收大量水分，也可吸附土壤中的无机离子和养分，同时保水剂也可增强土壤持水能力，改善土壤结构，提高土壤孔隙度，实现保水、保土、保肥的效果；(3)本发明采用纳米纤维薄膜作为疏水层、无纺布作为亲水层可组成单向透水膜，由于湿度梯度效应和水滴蒸发效应，水只能从疏水层向亲水层单向流动，共同实现锁水效果；(4)聚乳酸是一种新型的生物降解材料，可进行挤压、纺丝、吹塑、拉膜等加工操作，在医疗卫生、工农业生产等领域有广泛应用，聚乳酸也具有缓释作用，也可作为农药化肥缓释材料；(5)第五层和第六层采用有益菌与其他肥料配合混施的方法，可明显提高养分吸收率，提升果品质量；(6)第七层通过改变氮绳、磷绳、钾绳的条数比例，可达到精准控制肥料各元素含量，满足不同土壤环境和果树实际需要。
所述适用于果园综合管理的可降解耗材的制备方法，包括下述步骤：
(1)采用静电纺丝技术制备可降解复合纤维得到辐射制冷层体101，两块以上的辐射制冷层体101按圆形或多边形放置，组成第一层辐射制冷层1，其中一块辐射制冷层体101上有层体连接扣102，层体连接扣102上有地钉孔11，地钉14穿过地钉孔11固定在地面，各辐射制冷层体101之间通过植物纤维布8连接；
(2)将保水剂与植物纤维混合压制，得到第二层保水层2；
(3)将有益菌种与植物纤维混合压制，得到第五层菌层5；
(4)在菌层5上覆盖聚丙烯材料制备的无纺布，得到第四层亲水层4；
(5)以可降解纳米纤维为材料，掺入混合材料总质量的5％±1％的二氧化硅，采用静电纺丝技术将可降解纳米纤维沉积在亲水层4上，得到第三层疏水层3；
(6)将有机肥与植物纤维混合压制，得到第六层肥层6；
(7)采用除虫剂绳1301和氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304按经向、纬向编织得到肥药编织层体13；
(8)采用针刺工艺将各层连接，得到适用于果园综合管理的可降解耗材。
步骤7中，所述除虫剂绳1301是将聚乳酸颗粒、除虫剂、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占除虫剂绳1301总质量的70％±5％，除虫剂占除虫剂绳1301总质量的5％±1％，植物纤维占除虫剂绳1301总质量的25％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的丝经塑料制绳机加工得到除虫剂绳1301。所述氮绳1302是将聚乳酸颗粒、氮肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占氮绳1302总质量的70％±6％，氮肥占氮绳1302总质量的10％±2％，植物纤维占氮绳1302总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到氮绳1302。所述磷绳1303是将聚乳酸颗粒、磷肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占磷绳1303总质量的70％±6％，磷肥占磷绳1303总质量的10％±2％，植物纤维占磷绳1303总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到磷绳1303。所述钾绳1304是将聚乳酸颗粒、钾肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占钾绳1304总质量的70％±6％，钾肥占钾绳1304总质量的10％±2％，植物纤维占钾绳1304总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到钾绳1304。将除虫剂绳1301和氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304放入编织机，按照除虫剂绳1301经向，氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304纬向的方向编织成肥药编织层体13。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)本发明完全采用环境友好型材料，制备材料可降解，使用过程全程无污染，在去除果树周边杂草的同时可实现施肥、除虫、保水的效果。
(2)本发明整体形状与果树根系地表分布形状相符，可提高单位面积的利用效率；层体之间的层体间隙在平衡果树地下生态的同时也节省工装运输的空间。
(3)本发明的第七层采用变量精准控制，通过控制药绳、肥绳的根数比例为不同果园或果树定制缓释肥施用方案。
(4)本发明可以将高湿环境中的水蒸气冷凝储存用于果树灌溉和肥料施用，节约灌溉成本。
附图说明
图1为本发明可降解耗材的剖视图。
图2为本发明可降解耗材的辐射制冷层正视图。
图3为本发明可降解耗材的肥药精控缓释层正视图。
图4为本发明可降解耗材的肥药精控缓释层局部视图。
图5为地钉正视图。
图6为折叠垫正视图。
图7为运输工装示意图。
图8为本发明可降解耗材的放置俯视图。
图9为本发明可降解耗材的放置正视图。
图10为本发明可降解六边形耗材的正视图。
1、辐射制冷层；2、保水层；3、疏水层；4、亲水层；5、菌层；6、有机肥层；7、肥药精控缓释层；8、植物纤维布；9、横向层体间隙；10、果树安置口；11、地钉孔；12、纵向层体间隙；13、肥药编织层体；14、地钉；15、折叠垫；16、运输工装；17、果树树干；18、果树根系；19、果树树冠；101、辐射制冷层体；102、层体连接扣；1301、除虫剂绳；1302、氮绳；1303、磷绳；1304、钾绳。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但是，不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，本发明还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种适用于果园综合管理的可降解耗材，其总体剖视图如图1所示，自上而下第一层为辐射制冷层1，第二层为保水层2，第三层为疏水层3，第四层为亲水层4，第五层为菌层5，第六层为有机肥层6，第七层为肥药精控缓释层7。
图2为辐射制冷层正视图，辐射制冷层1由四块辐射制冷垫体101组成，辐射制冷垫体101之间存在横向层体间隙9、纵向层体间隙12，各辐射制冷层体101之间通过植物纤维布8连接，四块辐射制冷层体101呈圆周放置，圆心处有果树安置口10，其中一块辐射制冷层体101上有层体连接扣102，层体连接扣102上有地钉孔11。
图3、图4为肥药精控缓释层7，肥药精控缓释层7由四块肥药编织层体13组成，每块肥药编织层体13由除虫剂绳1301、氮绳1302、磷绳1303、钾绳1304编织而成。
图5为地钉示意图，地钉14穿过地钉孔11固定在地面。图6、图7为可降解耗材运输工装组成示意图，四块可降解耗材沿横向层体间隙9，纵向层体间隙12各对折一次得到折叠垫15，将两块折叠垫15的两端点和弦重合，两条半径互相垂直放置得到运输工装16。
图8、图9为可降解耗材放置示意图。操作时，将果树树干17沿着纵向层体间隙12套在果树安置口10处，使地钉14通过层体连接扣11上的地钉孔，将地钉14固定在地面上，整块耗材完全覆盖果树根系18和果树树冠19俯视投影。
实施例2
图10为果园综合管理可降解六边形耗材示意图，果园综合管理可降解六边形耗材自上而下第一层为辐射制冷层1，第二层为保水层2，第三层为疏水层3，第四层为亲水层4，第五层为菌层5，第六层为有机肥层6，第七层为肥药精控缓释层7。
辐射制冷层1由六块辐射制冷垫体组成，辐射制冷垫体之间存在层体，各辐射制冷层体之间通过植物纤维布8连接，六块辐射制冷层体呈正六边形放置，圆心处有果树安置口10，其中一块辐射制冷层体101上有层体连接扣102，层体连接扣102上有地钉孔11。操作时，将果树树干17沿着纵向层体间隙12套在果树安置口10处，使地钉14通过层体连接扣11上的地钉孔，将地钉14固定在地面上，完成果园综合管理耗材的使用操作。
实施例3
针对茶枝柑果园管理，采用圆形果园综合管理耗材，自上而下第一层为辐射制冷层1，第二层为保水层2，第三层为疏水层3，第四层为亲水层4，第五层为菌层5，第六层为有机肥层6，第七层为肥药精控缓释层7，四块肥药编织层体13组成肥药精控缓释层7。按照纬向氮绳1302：磷绳1303：钾绳1304＝5:3:4的条数比例来编织肥药编织层体13。辐射制冷层1由六块辐射制冷垫体组成，辐射制冷垫体之间存在层体，各辐射制冷层体之间通过植物纤维布8连接，六块辐射制冷层体呈正六边形放置，圆心处有果树安置口10，其中一块辐射制冷层体101上有层体连接扣102，层体连接扣102上有地钉孔11。将茶枝柑果树树干17沿着纵向层体间隙12套在茶枝柑果树安置口10处，使地钉14通过层体连接扣11上的地钉孔，将地钉14固定在地面上，完成果园综合管理耗材的茶枝柑果园使用操作。
以上所述仅为本发明的实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：包括自上而下叠加的七层；第一层辐射制冷层为可降解复合纤维制成；第二层保水层上含有保水剂；第三层疏水层为可降解纳米纤维材料制成；第四层亲水层为无纺布制成；第五层菌层为有益菌种材料制成；第六层有机肥层含有有机肥；第七层肥药精控缓释层由肥药编织层体组成；所述肥药编织层体由经向的除虫剂绳和纬向的氮绳、磷绳、钾绳编织而成，除虫剂绳由聚乳酸、植物纤维、除虫剂混合制成，氮绳、磷绳、钾绳分别由聚乳酸、植物纤维与氮肥、磷肥、钾肥混合制成。
2.根据权利要求1所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：所述辐射制冷层由两块以上的辐射制冷层体组成，各辐射制冷层体之间设置有横向层体间隙和纵向层体间隙，各辐射制冷层体之间通过植物纤维布连接。
3.根据权利要求2所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：辐射制冷层体呈圆形或多边形放置，中心处有果树安置口；其中一块辐射制冷层体上有层体连接扣，层体连接扣上有地钉孔。
4.根据权利要求1所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：所述保水层上的保水剂是由淀粉、丙烯酸接枝聚合物和植物纤维组成。
5.根据权利要求1所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：所述菌层的有益菌种材料由有益微生物菌与植物纤维混合组成。
6.根据权利要求1所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：所述肥药精控缓释层由两块以上的肥药编织层体组成。
7.根据权利要求1所述的适用于果园综合管理的可降解耗材，其特征在于：通过改变肥药编织层体上氮绳、磷绳、钾绳编制的条数比例，可以控制肥料各元素含量，满足不同土壤环境和果树实际需要。
8.一种权利要求1～7任一项所述的适用于果园综合管理的可降解耗材的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)采用静电纺丝技术制备可降解复合纤维得到辐射制冷层体，两块以上的辐射制冷层体按圆形或多边形放置，组成第一层辐射制冷层，其中一块辐射制冷层体上有层体连接扣，层体连接扣上有地钉孔，各辐射制冷层体之间通过植物纤维布连接；
(2)将保水剂与植物纤维混合压制，得到第二层保水层；
(3)将有益菌种与植物纤维混合压制，得到第五层菌层；
(4)在菌层上覆盖聚丙烯材料制备的无纺布，得到第四层亲水层；
(5)以可降解纳米纤维为材料，掺入混合材料总质量的5％±1％的二氧化硅，采用静电纺丝技术将可降解纳米纤维沉积在亲水层上，得到第三层疏水层；
(6)将有机肥与植物纤维混合压制，得到第六层肥层；
(7)采用除虫剂绳和氮绳、磷绳、钾绳按经向、纬向编织得到肥药编织层体；
(8)采用针刺工艺将各层连接，得到适用于果园综合管理的可降解耗材。
9.根据权利要求8所述的适用于果园综合管理的可降解耗材的制备方法，其特征在于：步骤7中，所述除虫剂绳是将聚乳酸颗粒、除虫剂、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占除虫剂绳总质量的70％±5％，除虫剂占除虫剂绳总质量的5％±1％，植物纤维占除虫剂绳总质量的25％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的丝经塑料制绳机加工得到除虫剂绳；所述氮绳是将聚乳酸颗粒、氮肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占氮绳总质量的70％±6％，氮肥占氮绳总质量的10％±2％，植物纤维占氮绳总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到氮绳；所述磷绳是将聚乳酸颗粒、磷肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占磷绳总质量的70％±6％，磷肥占磷绳总质量的10％±2％，植物纤维占磷绳总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到磷绳；所述钾绳是将聚乳酸颗粒、钾肥、植物纤维混合，其中聚乳酸颗粒占钾绳总质量的70％±6％，钾肥占钾绳总质量的10％±2％，植物纤维占钾绳总质量的20％±3％，放入混炼机中处理，处理后的物料投入拉丝机中拉制成丝，拉制的扁丝经塑料制绳机加工得到钾绳。
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