專利名稱：生物有機二氧化碳氣肥及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于二氧化碳氣體肥料領域，特別是涉及生物有機二氧化碳氣體肥料及其制造方法。
由于保護地環(huán)境的封閉性，使保護地內植物所需的二氧化碳往往不足，從而影響了植物的光合作用，降低了植物對太陽光的利用率，有時甚至會減弱抗病害的能力，因此向保護地植物施用二氧化碳氣體肥料是一項重要的增產措施。增施二氧化碳還有明顯促進植物早熟的作用。
現(xiàn)有的二氧化碳氣體肥料已有多種類型。其中有用高壓鋼瓶裝二氧化碳直接作二氧化碳氣體肥料，該方法成本高，需要每天定時開閥釋放，定時關閥，釋放的量也不易控制，所以在操作、使用上不太方便。
可反應型二氧化碳氣體肥料是另一大類，它們都是通過碳酸的鹽與無機酸或有機酸的中和反應生成二氧化碳，通常是雙組分包裝，使用時再混合。此方法主要的問題是酸對人及植物都有一定的危害，需要小心處理；應用時需要專用或非專用的反應容器，有的專用反應容器結構復雜，容易出現(xiàn)故障，給用戶帶來不便；需要每天定時計量加料，使用起來也不方便。例如，專利申請97233905公開了一種二氧化碳氣肥發(fā)生器，它包括貯酸罐，反應罐及導管，在貯酸罐體一側設置定量杯，需要釋放二氧化碳時通過控制閥、定量杯、管道向反應罐加酸液，酸液與碳酸的鹽類物料反應放出二氧化碳。
可燃燒型二氧化碳氣體肥料，是通過燃燒可燃性原料，例如碳、煤、天然氣等，生成二氧化碳，該方法生成的二氧化碳氣體中常常含有一氧化碳等對人體有害的氣體，需要進行凈化處理后才能使用；另一方面也需要每天定時點燃，使用起來不方便。
已有的制取二氧化碳氣肥的方法還包括微生物發(fā)酵法。專利申請96111118公開了一種二氧化碳氣肥及其生產方法，是利用微生物發(fā)酵制取二氧化碳氣肥的方法，采用碳水化合物為培養(yǎng)基，利用好氧酵母菌為發(fā)酵微生物，添加好氧酵母菌成長所需的各種營養(yǎng)成分，造粒后用熔融劑包覆，制成粒狀二氧化碳氣肥。該二氧化碳氣肥的優(yōu)點是作為一種微生物發(fā)酵肥料，它對保護地環(huán)境不會有不良影響，一經施用就無需人工管理就會自動釋放二氧化碳，使用起來很方便。但該二氧化碳氣肥缺點是利用好氧氧酵母菌為菌種，由于好氧氧酵母菌僅能利用小分子糖類(如葡萄糖、蔗糖、半乳糖、麥芽糖等)為能源及碳源，不能直接利用纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質等高分子物質，因而該申請文件所述的碳水化合物培養(yǎng)基中的碳水化合物是小分子糖類。該氣肥的小分子糖類原料通常是工業(yè)產品，其來源不夠豐富，價格較高。此外該氣肥需要配合一種熔融包覆劑，用于包覆肥料顆粒，利用熔融包覆劑來包覆一種帶有活菌劑的肥料顆粒會帶來不良的后果，因為按照常識，熔融包覆劑的熔點至少應在50℃以上，否則在其儲藏、運輸、應用過程中，在氣溫較高或有陽光照射等情況下該熔融包覆劑很容易融化，用熔點50℃以上的熔融包覆劑進行包覆的生產操作溫度應該在60℃以上，否則包覆操作將難于進行。而用于二氧化碳氣體肥料的微生物應該為中溫菌，因為只有中溫菌才能在保護地環(huán)境溫度(15℃～25℃)條件下有良好的活力。在如此高的操作溫度下進行熔融包覆，氣肥中的中溫菌將被破壞。用熔融劑包覆帶來的另一個問題是增加了一道難度較大的生產工序，生產成本會增加不少。
本發(fā)明的目的是提供一種新的二氧化碳氣體肥料及其生產方法，該氣肥不僅對保護地環(huán)境無任何不良影響，而且還有一定的增加土壤肥效和改良土壤的作用一經施用就無需人工管理，會自動釋放二氧化碳，使用起來極為方便；而且該二氧化碳氣體肥料的生產原料有很廣泛的可選擇性、來源很豐富、價格低廉；使生產該二氧化碳氣體肥料的工藝簡化，降低生產成本。
本發(fā)明提出了一種生物有機二氧化碳氣體肥料及其制造方法，它主要含有天然有機物質和可分解這些天然有機物質的微生物菌劑，其天然有機物質含有一種或一種以上的下列物質和/或它們的降解產物纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質、木質素，該生物有機二氧化碳氣肥以有機氮素和/或無機氮素作為氮素源，有機碳素為碳素源，碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值為5～50，生產該生物有機二氧化碳氣體肥料的方法是，將各種組分經適當粉碎和干燥并均勻混合后冷壓成一定型狀的固體。當該固體氣肥施入土壤后，它吸收水分，在溫度適合的條件下，其中的微生物被激活，并快速增殖，天然有機物質在微生物的旺盛分解、呼吸作用下，其中的碳素化合物約五分之一被用于合成微生物質碳素，最高達五分之四的碳素化合物被分解成二氧化碳及水。土壤中氣肥的二氧化碳產量和該氣肥中的微生物的活性成正比。
符合上述條件的天然有機物質是很多的，包括植物體、動物體、藻類等生物體的任何一部分及它們各自的降解產物，例如植物體的根、莖、葉、種子、藻、動物加工的廢棄物等。最常見的天然有機物是農業(yè)收獲物如稻子、麥、玉米、高粱、土豆干、紅薯干、豆類等；各種秸桿，如玉米秸、稻草、麥秸、豆秸等；各種農林產品加工的副產物如鋸末、麥麩、米糠、稻殼、豆渣、豆餅、菜籽餅、蔗渣等；工業(yè)生產中的降解產物，例如酒糟、啤酒渣等；也包括一些工業(yè)產品，例如淀粉及淀粉的酶降解產物、紙漿纖維素及纖維素的降解產物(纖維二糖、纖維三糖、低聚糖)、蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、果糖、動植物蛋白及其降解產物(多肽、氨基酸)、酵母膏等等；某些有機垃圾，例如廢紙等。纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質、木質素的降解產物是小分子有機物，它們是微生物很容易利用的能源或碳素源或氮素源。
本生物有機二氧化碳氣肥中的天然有機物質組分的選用首先應該保證符合以下要求該生物有機二氧化碳氣肥以有機氮素和/或無機氮素作為氮素源，有機碳素為碳素源，碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值為5～50。如果碳素含量(以碳計)不足200克/公斤，那么該二氧化碳氣肥能被微生物分解的碳素含量偏少，因此它所能釋放的二氧化碳也是有限的。該生物有機二氧化碳氣肥所含的碳素和氮素的合適的重量比值在5～50之間，當?shù)陀?時該生物有機二氧化碳氣肥經微生物轉化后釋放的無機態(tài)氮素太多，不利于作物的營養(yǎng)平衡；當高于50時，一方面，該生物有機二氧化碳氣肥會從土壤環(huán)境中吸收大量的原有的無機氮素，與植物爭搶土壤中的氮素，造成植物生長氮素不足，對植物生長不利；另一方面，生物有機二氧化碳氣肥中氮素相對不足，微生物的生長受到限制，造成天然有機物質組分分解緩慢，因此釋放二氧化碳速度慢，單位時間內釋放的二氧化碳量就相對偏少。
分解上述天然有機物質的微生物為細菌和/或放線菌和/或霉菌。當天然有機物質中的有機碳素中含有纖維素時，分解該天然有機物質的微生物至少得含有纖維素分解微生物，分解纖維素的微生物有好氣中溫纖維素分解菌和厭氣性中溫纖維素分解菌及好熱性纖維素分解菌，前者包括纖維素分解細菌、纖維素分解放線菌、纖維素分解霉菌；厭氣性中溫纖維素分解菌包括芽孢梭菌；由于好熱性纖維素分解菌的最適生長溫度較高，不能作為纖維素的主要分解菌。分解纖維素的微生物是纖維素分解細菌、纖維素分解放線菌、纖維素分解霉菌等不同菌種中的一種或多種的復合群體。當天然有機物質中含有半纖維素時，其分解微生物至少得含有半纖維素分解微生物，分解半纖維素的微生物是半維素分解細菌、半纖維素分解放線菌、半纖維素分解霉菌等不同菌種中的一種或多種的復合群體。當天然有機物質中含有木質素時其分解微生物至少得含有木質素分解微生物，分解木質素的微生物主要有擔子菌中的白腐菌(例如白腐裂褶菌)。淀粉的分解比較容易進行，但是，當天然有機物質中含有淀粉時其分解微生物至少得含有淀粉分解微生物，分解淀粉的微生物主要有細菌中的桿菌，在好氣條件下它們有很強的分解能力，很多霉菌在好氣條件下也能強力分解淀粉，放線菌中25～95％能以淀粉為良好的碳源。蛋白質的分解也容易進行，分解蛋白質的微生物很多，能夠分解纖維素、半纖維素、木質素、淀粉的大部分的細菌、放線菌、霉菌都能分解蛋白質。
為了使本生物有機二氧化碳氣肥在使用過程中快速形成有利于天然有機物分解的有效優(yōu)勢菌群，固體氣肥中可分解天然有機物質的微生物菌劑應達到一定的含量，以稀釋平板法測定其所含有效活菌總數(shù)應該不低于1.0×106/克。
本發(fā)明還提出了生物有機二氧化碳氣肥的另一種實現(xiàn)形式，該生物有機二氧化碳氣肥的特征在于它在采用酶作為分解天然有機物質的催化劑。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將可分解天然有機物質的各種不同的酶加入天然有機物質中也可以制造出性能良好的二氧化碳固體氣肥。該生物有機二氧化碳氣肥同樣以有機氮素和/或無機氮素作為氮素源，有機碳素為碳素源，碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值為5～50，生產該生物有機二氧化碳氣肥方法是，將各種組分經適當粉碎和干燥并均勻混合后冷壓成一定型狀。所說的天然有機物質含有下列物質中的一種或一種以上纖維素，半纖維素、淀粉，蛋白質，木質素。當該氣肥施入土壤后，通過吸收土壤及空氣的水分，在溫度適合的條件下，其中的酶被激活，發(fā)揮其強力的催化降解作用，不斷地將大分子的天然有機物降解為小分子有機物，如小分子糖類、氨基酸及其它小分子化合物。所生成的大量水溶性小分子化合物相對于大分子天然有機物來說很容易被各種微生物所利用，這些分解水溶性小分子化合物的微生物可以是土壤內已有的各種微生物，也可以是以菌劑形式外加的各種有益微生物。當然，如果在已經含有酶劑的情況下仍然添加能分解天然有機物的微生物菌劑，則該生物有機二氧化碳氣肥中的天然有機物將能更有效、更完全、更快地分解。分解天然有機物的酶是下述酶中的一種或一種以上纖維素酶，半纖維素水解酶、淀粉酶，蛋白質酶，木質素降解酶(例如纖維二糖氧化酶)，果膠酶。其天然有機物質還可以含有下列一種或一種以上物質的降解產物纖維素，半纖維素、淀粉，蛋白質，木質素，它們是小分子糖類、肽、氨基酸等水溶性小分子有機物，在這些小分子有機物的存在下，生物有機二氧化碳氣肥施用后，其中的微生物將會快速增殖、旺盛生長。
在本發(fā)明中，無論哪一種形式的生物有機二氧化碳氣肥，其碳素和氮素的重量比值均優(yōu)選為10～35。
對于土壤，無論是酶還是微生物的生物活性都跟其所在的土壤環(huán)境的溫度、含水量、土壤結構、土壤營養(yǎng)狀況都有關系。對于生物有機二氧化碳氣肥來說，它在土壤中的含水量及它本身的結構特征至關重要。為了使生物有機二氧化碳氣肥在不同的土壤環(huán)境中都有較理想的含水率，可以在生物有機二氧化碳氣肥中加入適量固體高分子吸水劑，使其在保護地環(huán)境中能吸取水分，以保證二氧化碳氣肥在不同含水率的土壤環(huán)境中都有適度的含水率，進而使微生物旺盛生長；還可以通過加入崩解劑使生物有機二氧化碳氣肥固體顆粒在吸水后快速崩解，通過快速崩解形成良好的結構，使氣肥具疏松、透氣的結構特征，這樣，一方面使氧氣供應充足、微生物的需氧呼吸代謝容易進行，另一方面微生物呼吸代謝產生的二氧化碳也能很容易擴散釋放出來。常見的崩解劑有羧甲基纖維素、羧甲基淀粉等物質。
本發(fā)明的生物有機二氧化碳氣肥中的各類高分子成分例如纖維素、半纖維素、木質素及崩解劑、高分子吸水劑等物質均有一定的促進土壤形成團粒的作用，改善土壤的持水性和透氣性，是良好的土壤結構改良劑。隨著天然有機物質的分解，天然有機物質中的各種對作物有營養(yǎng)作用的成分例如氮素、磷素等無機營養(yǎng)素和氨基酸、維生素、腐殖質等有機營養(yǎng)素都被釋放出來，因此本發(fā)明的生物有機二氧化碳氣肥也有良好的土壤肥效。
本發(fā)明不排除在生物有機二氧化碳氣肥中添加適量有助于植物或微生物生長的其它礦物營養(yǎng)元素、B族維生素等營養(yǎng)物質。
本發(fā)明也不排除在生物有機二氧化碳氣肥中添加一定量的起改善土壤結構用的天然礦物成分如天然沸石、膨脹珍珠巖、風化褐煤等。
本發(fā)明的生物有機二氧化碳氣肥的優(yōu)點是具有良好的二氧化碳釋放性能；不僅對保護地環(huán)境無任何不良影響，而且還有一定的增加土壤肥效和改良土壤的作用；一經施用就無需人工管理，會在一定時間內自動釋放二氧化碳，使用起來極為方便；每一天內其二氧化碳的釋放的量有一定的自控調節(jié)能力，白天由于日照氣溫升高，微生物活性增強，二氧化碳的釋放速度加快，正好滿足作物對二氧化碳的大量需求，夜晚氣溫降低，微生物活性減弱，二氧化碳的釋放速度減慢；該二氧化碳氣體肥料的生產原料——天然有機物質有很廣泛的可選擇性、來源很豐富、價格低廉；生產該生物有機二氧化碳氣肥不需要熔融包覆劑及復雜的包覆過程，簡化了生產工藝，進一步降低了產品成本。
本發(fā)明以下述實施例加以說明。
以本發(fā)明實施例所述的生物有機二氧化碳氣肥分別施用于辣椒、黃瓜、西紅柿生產的保護地，每畝20～25公斤，施入后約2～4天后開始釋放二氧化碳，施入后第5～10天就進入二氧化碳釋放高峰期，保護地內二氧化碳的濃度可達800～1200PPM，氣肥穩(wěn)定的二氧化碳釋放期可達50～65天。其促進生長和提高產量效果見下表1。
表1在保護地使用生物有機二氧化碳氣肥后的效果
權利要求
1.一種生物有機二氧化碳氣肥，主要用于向保護地植物提供二氧化碳，其特征在于它主要含有天然有機物質和可分解天然有機物質的微生物菌劑，其天然有機物質含有一種或一種以上的下列物質和/或它們的降解產物纖維素、半纖維素、淀粉、蛋白質、木質素，該生物有機二氧化碳氣肥以有機氮素和/或無機氮素作為氮素源，有機碳素為碳素源，碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值為5～50，生產該生物有機二氧化碳氣肥方法是，將各種組分經適當粉碎和干燥并均勻混合后冷壓成一定型狀。
2.一種權利要求1所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于分解天然有機物質的微生物是細菌和/或放線菌和/或霉菌，它們在生物有機二氧化碳氣肥中活菌總數(shù)不低于1.0×106/克。
3.一種生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于它含有天然有機物質和可降解天然有機物質的酶，該生物有機二氧化碳氣肥以有機氮素和/或無機氮素作為氮素源，有機碳素為碳素源，碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值為5～50，生產該生物有機二氧化碳氣肥方法是，將各種組分經適當粉碎和干燥并均勻混合后冷壓成一定型狀。
4.一種權利要求3所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于它不僅含有天然有機物質和可分解天然有機物質的酶，而且還含有權利要求1或2所述的可分解天然有機物質的微生物菌劑，它們在生物有機二氧化碳氣肥中活菌總數(shù)不低于1.0×106/克。
5.一種權利要求3或4所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于其天然有機物質含有下列物質中的一種或一種以上纖維素，半纖維素、淀粉，蛋白質，木質素。
6.一種權利要求5所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于其天然有機物質還含有下列一種或一種以上物質的降解產物纖維素，半纖維素、淀粉，蛋白質，木質素。
7.一種權利要求3或4或5所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于分解天然有機物質的酶是下述酶中的一種或一種以上纖維素酶，半纖維素酶，淀粉酶，蛋白質酶，木質素酶，果膠酶。
8.一種權利要求1或3所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于含有固體高分子吸水劑。
9.一種權利要求1或3或8所述的生物有機二氧化碳氣肥，其特征在于含有崩解劑。
全文摘要
一種生物有機二氧化碳氣肥及其制造方法,它主要由天然有機物質和可降解其中大分子天然有機物質的酶和/或可礦化分解天然有機物質的微生物菌劑組成。氣肥中以有機碳素為碳素源,碳素含量(以碳計)大于等于200克/公斤,碳素和氮素的重量比值為5～50。其生產方法是,將各種組分干燥、粉碎后均勻混合,冷壓成一定型狀。其優(yōu)點是使用方便、改良土壤、原料來源豐富、原料價格低廉、容易生產。
文檔編號C05D7/00GK1308036SQ01103520
公開日2001年8月15日 申請日期2001年2月2日 優(yōu)先權日2001年2月2日
發(fā)明者李伯平, 李小平 申請人:李伯平