一种秸秆回收利用有机生态种植土及其制备方法转让专利
申请号 : CN201911359111.0
文献号 : CN111066622B
文献日 : 2021-09-17
发明人 : 郭春颖 , 王文明 , 邵旭升 , 王遨天 , 李萌 , 刘振荣 , 吴育星
申请人 : 中国地质工程集团有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,由包含以下重量份的原料制得:
20‑40份秸秆粉、10‑25份猪粪、30‑50份石粉,0.3‑0.8份保水剂和1‑4份矿山开槽土,石粉为石材加工时的石粉;
所述保水剂的制备方法包括以下步骤:以重量份数计,将25‑40份氢氧化钠溶于69‑75份水中,在搅拌条件下加入100‑120份
90wt%丙烯酸单体溶液,再加入30‑40份丙烯酰胺,加入3‑5份引发剂、6‑8份交联剂以及8‑10份十二烷基硫醇,得到混合液;
将20‑30份复合淀粉与15‑20份水在氮气环境中、85‑90℃下水浴糊化40‑50min,降温至
45‑50℃,将混合液滴加到35‑40份糊化淀粉中,升温至65‑70℃,反应2‑3h,其中,复合淀粉包括质量比为(1:2:1.5)‑(1:3:2)的马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,该种植土由包含以下重量份的原料制得:25‑35份秸秆粉、15‑20份猪粪、35‑45份石粉,0.4‑0.6份保水剂和1.5‑3份矿山开槽土。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,所述秸秆粉为秸秆粉碎得到,秸秆粉的粒径为100‑500目。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,保水剂制备过程中引发剂选用过硫酸钾,交联剂选用N,N‑亚甲基双丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,该种植土的原料还包括5‑10重量份的聚天冬氨酸。
6.根据权利要求1所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土,其特征在于,该种植土由包含以下重量份的原料制得:30份秸秆粉、18份猪粪、40份石粉,0.5份保水剂和2.5份矿山开槽土、7份聚天冬氨酸。
7.一种权利要求1‑4任一所述的一种秸秆回收利用有机生态种植土的制备方法,其特征在于,将秸秆粉、猪粪和矿山开槽土以及石粉和保水剂混合,覆盖在矿山上,自然条件下堆积发酵30‑50d。
说明书 :
一种秸秆回收利用有机生态种植土及其制备方法
技术领域
背景技术
我国已成为矿产品生产和消费大国,煤炭、钢铁、有色金属、水泥等产量和消费量均居世界
第一,在促进经济发展的同时,矿产资源的开发利用也造成了严重的生态破坏和环境污染,
近年来矿产资源开发过程中的污染治理、土地复垦和生态修复是摆在我们面前的一个重大
难题,但是同时土地复垦和生态修复是解决矿山环境保护和综合治理的有效途径,现有常
用的覆土造田的传统做法是在采矿场、固体废弃物堆顶或坡面上覆盖一定厚度的土(一般
指细粒土)层,但是这种做法不足之处在与覆土造田需要大量的好土(细粒土),而矿山一般
缺少细粒土原,因此,覆土造田所需要的土大部分需要从其它地方运来,覆土造田成本一般
较高。因此需要提供一种新的适用于矿山绿植种植,成本低,实用价值高的种植土,对于矿
山生态修复与重建具有重要的经济意义。
发明内容
复与重建具有重要的经济和实用意义。
0.3‑0.8份保水剂和1‑4份矿山开槽土,石粉为石材加工时的石粉。
秸秆燃烧造成环境污染的问题,而且还回收利用了猪粪,相较于现有技术中通常需要将猪
粪经过沼气池或化粪池后再利用具有简单处理即可以进行再利用的优点,石粉为石材加工
时的废弃物磨粉获得,含有钙、硅等矿物质,用于本体系中可以起到补充矿物质的作用,进
行废物利用,而且也解决了现有技术中石粉的产生会污染环境的问题,而秸秆和猪粪则利
用体系中自身含有的菌种,尤其是猪粪和开槽土中的菌种进行发酵,加快秸秆降解发酵过
程,从而使得秸秆最终以腐殖酸养分的形式存在于种植土中,在植物生长过程中起到养分
的作用。本发明中利用矿山自身所拥有的开槽土以及石粉为种植土的原料,然后利用猪粪
和秸秆发酵存在于种植土中起到养分的作用,而石粉则可以起到补充矿物质的作用,而且
猪粪中含有的氮、磷、钾含量也较高,也起到了补充植物氮、磷、钾元素的作用,克服了现有
矿山的开槽土因为缺少有机质而不利于植物生长的问题,从而得到更加利于植物生长的种
植土,而种植土原料中加有保水剂可以起到保水的作用,秸秆和猪粪经过发酵起到有机质
的作用,同时也可以补充氮、磷、钾等元素,石粉可以起到补充矿物质的作用,最终本发明中
的种植土适合植物生长。而且相较于现有技术中利用外运来的细粒土原进行覆土造田,细
粒土成本以及运输成本均较高,本发明中主要原料秸秆、石粉以及猪粪都是废物再利用,矿
山开槽土为就地取材,成本低,同时缓解了环境污染的问题,具有重要的经济和社会意义。
质使得种植土之间不适于太散的土壤结构,而且可以改善种植土的保水保肥能力,更加有
利于植物生长。
库”的作用,保水保肥,而且还可以改善种植土的结构,使得种植土变地疏松,孔隙增大,从
而在一定程度上改善土壤的通透性。
10份十二烷基硫醇,得到混合液;
淀粉包括质量比为(1:2:1.5)‑(1:3:2)的马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉。
通过对十二烷基硫醇以及引发剂用量的调整控制体系接枝和聚合的进程,从而控制得到的
分子量,木薯淀粉具有强的保水性,而且其支链淀粉与直链淀粉的比例高达8:2,具有粘性,
用于本体系中可以产生疏松结构,甘薯淀粉吸水能力强,粘性较差,而马铃薯淀粉粘性较
大,但是吸水性差,将甘薯淀粉、木薯淀粉以及马铃薯淀粉采用本发明的配比接枝共聚,最
终得到的保水剂具有优良的保水性的同时,相较于采用聚丙烯酰胺作为保水剂吸水能力会
逐年降低,本发明制得的保水剂用于本体系得到的种植土,具有优良保水性能的同时,还提
高其吸水性能,而且还可以改良种植土的结构,使得其结构疏松,同时还保持适宜的粘性,
使得种植土不会太松散。
结构,进一步改善本发明体系中因为开槽土和石粉密实性导致种植土较为密实,使得种植
土结构较为疏松,有利于植物生长。
上,自然条件下堆积发酵30‑50d。
低,具有重要的实际意义。
酵过程,从而使得秸秆最终以腐殖酸养分的形式存在于种植土中,在植物生长过程中起到
养分的作用,而石粉和矿山开槽土则可以起到补充矿物质的作用,而且猪粪中含有的氮、
磷、钾含量也较高,也起到了补充植物氮、磷、钾元素的作用,克服了现有矿山的开槽土因为
缺少有机质而不利于植物生长的问题,从而得到更加利于植物生长的种植土,而种植土原
料中加有保水剂可以起到保水的作用,最终本发明中的种植土适合植物生长,而且利用秸
秆、猪粪、石材加工时产生的石粉以及矿山开槽土,实现了废物利用,成本较低,对于矿山生
态修复与重建具有重要的经济和实用意义。
具有优良保水性能的同时,还提高其吸水性能,而且还可以改良种植土的结构,使得其结构
疏松,同时还保持适宜的粘性,使得种植土不会太松散;
发酵,成本低,具有重要的实际意义。
具体实施方式
秆粉为秸秆粉碎得到,秸秆粉的粒径平均为100‑500目,将秸秆粉碎后用500目的筛子筛选
得到小于等于500目粒径的秸秆粉A,然后将秸秆粉A再次采用100目的筛子筛选,得到粒径
为100‑500目的筛上物即为目标秸秆粉。
料使用,但是其所占比例较少,如申请号为CN 03111016.9公开的“一种活性有机肥及其制
备方法”,不适合用于处理大量的农作物秸秆;而且现有技术中猪粪处理需要经过沼气池、
化粪池或者直接用作肥料使用,而本发明中秸秆粉占比较大,适用于大批量处理秸秆,猪粪
直接采用堆积发酵,与秸秆以及开槽土一起堆积,利用猪粪、秸秆以及开槽土中的细菌,对
加快秸秆降解发酵过程,从而使得秸秆最终以腐殖酸养分的形式存在于种植土中,在植物
生长过程中起到养分的作用,而且猪粪中自身的氮元素、磷元素以及钾元素均可以满足植
物生长过程中对于有机质的需求,相较于现有技术中将猪粪直接用作肥料,大大提高了猪
粪利用率;对石材生产过程中产生的石粉进行废物利用,解决了对于环境污染的问题,本发
明中种植土可以直接将上述对于环境有污染或者需要单独对其进行加工来处理的原料进
行利用,既缓解了对于环境的污染,原料成本较低,而且可以制得的种植土可以满足植物生
产需求对于土壤的要求,矿山生态修复与重建具有重要的经济和实际意义。
到混合液;
2.5:1.5的马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉。
醇,得到混合液;
1.5的马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉。
到混合液;
的马铃薯淀粉、甘薯淀粉和木薯淀粉。
实施例
下堆积发酵40d,保水剂选用聚丙烯酰胺。
实施例2 25 18 2.5 40 0.5
实施例3 35 18 2.5 40 0.5
实施例4 20 18 2.5 40 0.5
实施例5 40 18 2.5 40 0.5
实施例6 30 15 2.5 40 0.5
实施例7 30 20 2.5 40 0.5
实施例8 30 10 2.5 40 0.5
实施例9 30 25 2.5 40 0.5
实施例10 30 18 1.5 40 0.5
实施例11 30 18 3 40 0.5
实施例12 30 18 1 40 0.5
实施例13 30 18 4 40 0.5
实施例14 30 18 2.5 35 0.4
实施例15 30 18 2.5 45 0.6
实施例16 30 18 2.5 30 0.3
实施例17 30 18 2.5 50 0.8
上,自然条件下堆积发酵40d,保水剂选用聚丙烯酰胺。
上,自然条件下堆积发酵40d,保水剂选用聚丙烯酰胺。
上,自然条件下堆积发酵40d,保水剂选用聚丙烯酰胺。
结果如下表2所示。
和铝盒质量,将铝盒中土样倒去,称取铝盒质量,土壤含水量=(烘干前铝盒及土样质量‑烘
干后铝盒及土样质量)/(烘干后铝盒及土样质量‑烘干空铝盒质量)*100%。
积(cm),G为环刀内湿样重(g),W为土壤样品含水量(%)。
实施例2 21.45 1.15 28.97 135.98 22.45 150.56
实施例3 20.12 1.13 30.49 136.05 23.05 151.89
实施例4 21.89 1.18 26.78 135.78 23.12 152.02
实施例5 19.89 1.14 28.76 136.54 23.51 149.65
实施例6 19.78 1.14 28.79 135.89 22.89 150.23
实施例7 20.97 1.11 30.50 137.05 23.56 151.10
实施例8 16.87 1.16 28.94 134.12 21.89 150.12
实施例9 21.78 1.13 30.12 140.56 25.64 152.13
实施例10 20.64 1.15 28.94 135.89 22.98 151.89
实施例11 20.04 1.11 30.54 136.45 23.51 152.02
实施例12 21.13 1.18 26.89 135.12 22.84 151.98
实施例13 20.00 1.09 31.02 136.05 23.12 152.06
实施例14 22.04 1.14 29.87 135.89 23.12 151.78
实施例15 20.54 1.12 30.02 136.02 23.25 153.68
实施例16 22.45 1.13 28.98 135.05 22.98 151.45
实施例17 17.56 1.12 30.25 135.28 23.05 152.11
实施例18 22.12 1.17 26.87 137.89 23.86 153.56
实施例19 18.97 1.10 30.54 135.69 23.45 152.13
实施例20 19.78 1.08 32.54 137.89 23.65 152.79
实施例21 19.65 1.09 31.57 136.54 23.33 152.46
实施例22 19.01 1.08 32.12 135.89 23.05 153.05
实施例23 20.57 1.08 32.04 135.89 23.12 152.98
实施例24 20.64 1.08 32.12 136.05 23.18 152.86
实施例25 20.61 1.07 32.65 136.25 23.25 152.78
实施例26 20.59 1.08 32.45 135.89 23.14 152.89
实施例27 20.75 1.09 31.95 136.58 23.26 152.75
实施例28 20.72 1.08 32.05 135.45 23.24 152.45
实施例29 20.65 1.09 31.98 135.67 23.27 152.70
对比例1 14.56 1.35 20.12 118.94 17.45 144.23
对比例2 20.12 1.24 25.48 128.98 21.36 150.56
分,是土壤肥力水平的综合评价指标之一,其含量高低反映了土壤的物理状况和养分状况。
土壤容重是指土壤在未破坏自然结构的情况下,单位体积内干土的质量,因此又称土壤密
度,土壤容重能够综合反映土壤的结构、孔隙度以及松紧度,并影响土壤团聚体内营养元素
和微量元素的固定和释放,容重小表明土壤颗粒组成较细,有机质含量较高,而容重大则表
明风化物风化程度较低,结构性较差,由上表2可以看出,本发明中制得的种植土的有机质
含量在25‑35 g/kg,土壤速效氮在130‑132m g/kg范围内,土壤速效磷在20‑30m g/kg范围
内,土壤速效钾在150‑160m g/kg范围内,养分较为丰富,有利于植物生长。
取平均值,测定结果如下表3所示。
每组试验做5次平行试验取平均值,测定结果如下表3所示。
相对保湿率(%)42.2 56.8 53.4 55.9 54.4 54.2 55.2 56.4
加入有利于吸水性能提高,木薯淀粉有助于保水性能提高。
过滤多余的液体,称其质量为W2,测得首次吸水倍率β1=(W2‑W1)/ W1,然后将土样在105℃下
烘干24h,测量二次吸水倍率β2,测得吸水倍率降低率△β1=(β1‑β2)/β1×100%,再次将土样在
105℃下烘干24h,测量二次吸水倍率β3,测得△β2、△β3、△β4和△β5,检测结果如下表4所示。
实施例23 10% 15% 25% 35% 40%
度较低。
发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。