專利名稱：用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的木屑膠囊及用于制備該木屑膠囊的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的木屑膠囊，以及用于制備該木屑膠囊的方法和裝置。特別是，本發(fā)明涉及一種通過(guò)向木屑中加入肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等制備用于施肥、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的木屑膠囊的方法和裝置，以及利用所述裝置制備的用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的木屑膠囊。
背景技術(shù)：
城市的擴(kuò)張以及工業(yè)的發(fā)展通過(guò)各種途徑污染了土壤和河流。對(duì)于水和土壤的污染而言存在各種原因，然而化學(xué)肥料不能夠被忽視。化學(xué)肥料污染了排水區(qū)、養(yǎng)魚場(chǎng)、水庫(kù)、甚至土壤。就韓國(guó)而言，其已經(jīng)被報(bào)道為是缺水的國(guó)家，因?yàn)閬?lái)自農(nóng)業(yè)的氮和磷酸鹽而引發(fā)了的排水區(qū)存在嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)性生長(zhǎng)過(guò)度以及運(yùn)行供水中的問(wèn)題。
當(dāng)現(xiàn)有化學(xué)肥料一被散播并污染水和土壤它們就被稀釋，僅有30％至40％的化學(xué)肥料起到了肥料的作用。尤其是，因?yàn)閬?lái)自農(nóng)業(yè)的氮和磷酸鹽而導(dǎo)致了在韓國(guó)的排水區(qū)嚴(yán)重的給水區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化和流水供應(yīng)。此外，以前的化學(xué)肥料一年施加超過(guò)4次，因此耐洗以使它們傾向于被過(guò)度使用而引起土壤貧瘠。
發(fā)明了緩釋肥料以彌補(bǔ)所述化學(xué)肥料的缺陷。緩釋肥料在作物的整個(gè)生長(zhǎng)期提供給作物恰好的營(yíng)養(yǎng)。這種緩釋肥料有很多優(yōu)點(diǎn)，如提高肥料的利用率，連續(xù)的營(yíng)養(yǎng)供給，最小化通過(guò)清掃、瀝濾、凝固、分解、和蒸發(fā)的損失，防止作物的頂焦(葉焦)，減少勞動(dòng)時(shí)間和成本以及減緩水和土壤污染，但是其存在高價(jià)的問(wèn)題。
迄今為止，通過(guò)化學(xué)方法和通過(guò)物理方法可以將所開(kāi)發(fā)的緩釋肥料粗略地分為兩類?；瘜W(xué)方法是指使肥料的成分很難溶解或很難分解，而物理方法是指使肥料被涂布防水物質(zhì)以降低溶解速度。前一種方法很難控制分解速度；而后一種方法的缺陷是復(fù)雜的涂覆工藝、高成本、以及會(huì)在土壤中遺留大量的防水物質(zhì)。由于這個(gè)原因，緩釋肥料目前并沒(méi)有普遍使用。
此外，大量使用無(wú)機(jī)肥料侵蝕土壤，并且最終造成土壤貧瘠。有機(jī)肥料可通過(guò)增加土壤的濕度，使其在恢復(fù)土壤貧瘠方面起著重要作用。有機(jī)肥料通常是由有機(jī)殘余物組成，被限定通過(guò)微生物分解和作物吸收來(lái)達(dá)到施肥效果。除了直接效力以外，有機(jī)肥料還保持并增進(jìn)土壤的肥力。
考察緩釋肥料的現(xiàn)有技術(shù)，1946年在美國(guó)配制的脲甲醛緩釋氮肥料，自1955年已經(jīng)商品化。發(fā)明了用于高速公路兩側(cè)、高爾夫球場(chǎng)、以及水果和蔬菜等等的IBDU(異丁叉二脲)、CDU(丁烯叉二脲)以及類似物，其使類似于尿素甲醛(Ureaform)的化學(xué)化合物。有通過(guò)涂布法制作的緩釋肥料，例如包尿素以及用矩陣法制成的具有肥效組分的石蠟、瀝青和松香的合成產(chǎn)品，但是因?yàn)檫@些產(chǎn)品價(jià)格高而沒(méi)有得到使用。在美國(guó)，Allen等人緩釋肥料利用廢纖維通過(guò)加壓滲透到細(xì)胞壁的凹處從而制成緩釋肥料，然而，其由于加壓處理的高成本以及在高密度條件下不能滲透的原因而變得并不經(jīng)濟(jì)。
在韓國(guó)，國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)和技術(shù)研究院在70年代就發(fā)明了包硫尿素(SCU)。隨后1985年，CHO BI有限公司發(fā)明并商品化了包乳膠尿素。作為韓國(guó)銷售的緩釋肥料，有通過(guò)混合無(wú)機(jī)氮、硫、鉀制成的IBDU(異丁叉二脲)復(fù)合肥料，或者具有IBDU氮的復(fù)合肥料和通過(guò)混合無(wú)機(jī)氮、硫、鉀制成的CDU(丁烯叉二脲)復(fù)合肥料，或者具有CDU(丁烯叉二脲)氮的復(fù)合肥料。如上所述，到目前為止韓國(guó)所披露的緩釋肥料已經(jīng)通過(guò)用化學(xué)材料涂布營(yíng)養(yǎng)顆粒而制得，但是不存在被裝入植物細(xì)胞腔內(nèi)的肥料。雖然也有用于肥料的木膠囊，但是，它們是利用并干燥樹(shù)皮組織如導(dǎo)管和篩管通過(guò)滲透溶液而簡(jiǎn)單地制得的。
本發(fā)明人制造了一種緩釋肥料以解決上述化學(xué)肥料滲透至細(xì)胞腔中所遇到的問(wèn)題，這些細(xì)胞腔是從直徑小于14厘米的小材、嫩枝、樹(shù)葉等獲得。本發(fā)明通過(guò)利用植物的水流通道來(lái)使減低滲透成本成為可能，并使用植物細(xì)胞來(lái)膠囊化高密度的肥料。進(jìn)而，本發(fā)明中用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)的木膠囊，不僅承擔(dān)了用于肥料的膠囊的作用也起到了分解植物細(xì)胞的有機(jī)肥料的作用。
本發(fā)明通過(guò)下述制備方法制備，該方法為制備木屑，自然干燥，槽內(nèi)真空，在正常壓力、15-30℃、壓力1-40kg/cm2下，通過(guò)閥門將根據(jù)本發(fā)明的作物的種類將所需的材料滲透進(jìn)入木屑中去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的木屑膠囊(wood chip capsule)。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供通過(guò)上述方法制備的用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的木屑膠囊。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于制備上述木屑膠囊的裝置。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)，該方法如下制備木屑；定量分析木屑；以及根據(jù)木材的種類、木屑的大小、及涂布物質(zhì)和肥效通過(guò)測(cè)量溶出速度確定木屑膠囊的效力。
制備本發(fā)明中用于肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的木屑膠囊的方法包括以下步驟(a)制備木屑；(b)自然干燥至含有10％到40％的水分；以及(c)通過(guò)壓力或浸漬方法，將選自肥料、殺蟲(chóng)劑、和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組成的組中的一種以上，滲透進(jìn)入上述的木屑中。
通過(guò)改變木屑的大小、種類或涂布其的方法可以控制肥料的溶出速度。優(yōu)選的是，在上述加壓法中，保持15-30℃和1-40kg/cm2。當(dāng)真空狀態(tài)保持在720mmHg至760mmHg之間，肥料、殺蟲(chóng)劑或植物生長(zhǎng)調(diào)劑可以充分地滲透進(jìn)入木屑中。
上述肥料使用包含氮、磷、鉀等的物質(zhì)。而且，可以使用普通化學(xué)殺蟲(chóng)劑或從植物中提取的對(duì)環(huán)境友好的殺蟲(chóng)劑作為所述殺蟲(chóng)劑。作為所述涂布物質(zhì)，包含鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硅、氧化鎂、粘土、石灰或花生殼、含酵母菌的廢料、魚廢料等的混合物是可以利用的。所述木膠囊可以兩種方式進(jìn)行使用。首先，施用在上述步驟(c)中通過(guò)將選自肥料、殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組成的組中一種以上的混合物滲透進(jìn)入上述木屑中而制備的木屑膠囊。第二，根據(jù)用于步驟(c)中的用途，通過(guò)僅將選自肥料、殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)劑中的一種滲透進(jìn)入木屑中并通過(guò)混合它們而制成的木屑膠囊。上述用途是指根據(jù)作物或疾病及昆蟲(chóng)的種類優(yōu)選不同種類或不同混合物的木膠囊。
上述浸漬法是指一種包括將木頭制成木屑并將這些木屑浸漬在肥料、殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的溶液中的方法。上述加壓法是指一種包括將木頭制成木屑并在壓力下將肥料、殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑滲透到木屑中的方法。
在本發(fā)明中用來(lái)用于制備用于肥料、殺蟲(chóng)劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的木屑膠囊的裝置詳細(xì)地示于圖6。
用于制備木屑膠囊的裝置2包括電控制器10，該電控制器傳感并控制可提供電流的電源開(kāi)關(guān)的開(kāi)/關(guān)操作并且設(shè)置通過(guò)電控制器12的預(yù)先固定的信息來(lái)操作的真空泵。
該裝置設(shè)置有混合槽6，該混合槽由于與真空管道16連接而致內(nèi)部變?yōu)檎婵?，該真空管道具有通過(guò)上述電控制器10的信號(hào)操作的真空孔閥。上述混合槽裝配有用于碎屑的孔4以及位于上布的壓力計(jì)20，并且在與下部出口連接的出口管道具有出口閥36。
上述裝置設(shè)置有溶液槽26和高壓泵14，其中將該溶液槽連接并設(shè)置到裝配有止回閥28和溶液孔閥24的溶液管道22，該溶液孔閥通過(guò)電控制器10的信號(hào)進(jìn)行操作以向上述溶液槽26供給一定量的溶液；將高壓泵14連接并設(shè)置有高壓管道30，該高壓管道裝配有與上述溶液管道22中分離并且通過(guò)電控制器10的信號(hào)來(lái)操作的高壓閥32。
在操作實(shí)施例中用于制備木屑膠囊的裝置2的說(shuō)明中，可將自然干燥到含有10％至40％水分的30毫米長(zhǎng)、25毫米寬、5毫米厚的木屑通過(guò)上述用于碎屑的孔4進(jìn)入混合槽6。
在上述混合槽6中加入適量木屑以后，電源開(kāi)關(guān)8被置于接通狀態(tài)，電控制器10傳感它以操作真空泵12和高壓泵14。
據(jù)此，電控制器10保持將真空泵12與混合槽6連接的真空管道16的真空孔閥18，固定時(shí)間以在混合槽6內(nèi)部形成760mmHg的壓力。
同時(shí)，位于與真空管道16連接的混合槽6內(nèi)部圖中省略的細(xì)網(wǎng)絡(luò)防止了木屑溢出混合槽6，其使混合槽6中容易形成真空。
當(dāng)上述混合槽6內(nèi)的壓力到達(dá)760mmHg時(shí)，壓力計(jì)20會(huì)檢測(cè)到，真空管道16的真空孔閥18就會(huì)被關(guān)閉，并且真空泵12的操作會(huì)停止。
當(dāng)溶液管道22的溶液孔閥24打開(kāi)時(shí)，溶液如肥料、殺蟲(chóng)劑、植物生長(zhǎng)調(diào)劑和涂布物通過(guò)空壓下從溶液槽26流入混合槽6，其中常壓下將溶液與木屑混合。
當(dāng)混合槽6保持常壓，可關(guān)閉高壓管道30的高壓閥32的開(kāi)口在操作高壓泵14時(shí)通過(guò)高壓管道30、止回閥28、及出口管道34使空氣壓力提供給混合槽6。
如果被提供給混合槽6的壓力保持在1至40kgf/cm2之間1或2小時(shí)，則滲透至木屑的溶液量的將被最大化，其可被電控制器10所檢測(cè)以定期地打開(kāi)出口管34的出口閥36，用于將木屑排送到出口槽38。
從混合槽6排出的木屑量可根據(jù)木屑大小的不同而具有不同可控性。
在本發(fā)明中肥料溶出(dissolving-out)速度可有三種方式來(lái)控制。因?yàn)槟拘嫉某叽缭酱?，溶出速度則越慢，所以可以通過(guò)改變木屑的尺寸來(lái)控制溶解速度。但是，木屑尺寸越大，則滲透時(shí)間越長(zhǎng)。此外，植物細(xì)胞壁上的凹處約為4μm至10μm，根據(jù)植物種類而有不同，因此溶處速度可以根據(jù)植物的種類來(lái)控制。溶出速度也可以通過(guò)使用涂布物質(zhì)阻塞暴露的植物細(xì)胞壁的凹陷和細(xì)胞腔來(lái)控制。因此，溶出速度可以根據(jù)植物的物種、木屑的大小或肥料的種類來(lái)控制。
根據(jù)本發(fā)明制備的木屑膠囊的施肥效果可以通過(guò)使用用于水稻(Oryza sativa)和大白菜的木屑膠囊來(lái)驗(yàn)證。作為結(jié)果，施有木屑膠囊的水稻比施有化學(xué)肥料的水稻顯示出更好的分蘗和結(jié)實(shí)，并且一種木屑膠囊的應(yīng)用可顯示出是化學(xué)肥料的施用高幾倍的產(chǎn)率?？梢韵嘈诺氖悄拘寄z囊可以為作物的整個(gè)生長(zhǎng)期提供持續(xù)的氮、磷、鉀。因此，木屑膠囊是用于廢料的最佳選擇，同時(shí)它是緩釋的而不是快速作用的。就大白菜而言，在干重和結(jié)實(shí)方面，實(shí)驗(yàn)獲得了相同的結(jié)果?？梢韵嘈诺氖悄拘寄z囊可以為作物的整個(gè)生長(zhǎng)期提供持續(xù)的氮、磷、鉀。因此，用于肥料的木膠囊被認(rèn)為是一種緩釋肥料并可以應(yīng)用于不同的作物。同時(shí)，木膠囊也可充當(dāng)有機(jī)肥料，雖然分解的方式不同，但是木膠囊的氮、磷、鉀殘余物是相當(dāng)多的。


圖1示出了制備根據(jù)本發(fā)明的木屑膠囊后測(cè)量肥料密度方法的簡(jiǎn)要表示法。
圖2示出了用于取樣以研究來(lái)自處理組(用于肥料的木膠囊)和對(duì)照組(化學(xué)肥料)的生長(zhǎng)和產(chǎn)率的裝置。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明制備的用于肥料的木膠囊中的氮含量示意圖。
圖4示示了根據(jù)本發(fā)明制備的用于肥料的木膠囊中的磷含量示意圖。
圖5示示了根據(jù)本發(fā)明制備的用于肥料的木膠囊中的鉀含量示意圖。
圖6示出了制備用于肥料的木膠囊的方法。
符號(hào)說(shuō)明2用于制備木膠囊的裝置4用于碎屑的孔6混合槽8電源開(kāi)關(guān)10電控制器12真空泵 14高壓泵16真空管道 18真空孔閥20壓力計(jì) 22溶液管道24溶液孔閥 26溶液槽28止回閥 30高壓管道32高壓閥 34出口管道36出口閥 38出口槽具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本發(fā)明中用于肥料的木屑膠囊的制備實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1-1為制備用于肥料的木屑膠囊選擇肥料溶液赤松(Pinus densiflora S.et Z.)在本發(fā)明中作為一種被公布的植物而被使用。將磷酸氫鉀(K2HPO4)和硝酸銨(NH4NO3)用作被公布的化學(xué)制劑。由上述松樹(shù)上制成30毫米長(zhǎng)、25毫米寬、5毫米厚的木屑。上述木屑在達(dá)到105℃恒溫下干燥24小時(shí)。使用氮試劑(NH4Cl，NH4NO3，NH4H2PO4，(NH4)2SO4，NaNO2)、磷試劑(KH2PO4，K2HPO4，NH4H2PO4，NaH2PO4.2H2O，K3PO4)和鉀試劑(KNO3，KCl，K2SO4，KH2PO4，K3PO4)，根據(jù)上述試劑的相應(yīng)溶解度制備50mL飽和溶液，并且將上述木屑浸泡一周。為了定量分析滲透至上述木屑中總氮，使用過(guò)氧化氫-硫酸(H2O2-H2SO4)法分析上述木屑并使用凱氏測(cè)氮法將它定化。為了定量分析總磷和總鉀，每24小時(shí)三次將1克木膠囊維持在溶解狀態(tài)下之后，用釩酸鹽法(Vanadate-method)定量分析磷并用原子吸收分光光度法或利用pH儀來(lái)定量分析鉀(表1)。作為結(jié)果，在氮試劑中硝酸銨(NH4NO3)含量最高，在磷酸試劑中磷酸氫二鉀(KH2PO4)是最高的。
表1由赤松制成的用于肥料的木膠囊的成分定量分析

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1-2本發(fā)明中用于肥料的木屑膠囊的制備根據(jù)浸漬時(shí)間來(lái)確定含氮木膠囊的溶液含量，將木屑(心材、邊材)浸漬在飽和硝酸銨溶液中1天、2天或6天時(shí)間間隔。根據(jù)空氣壓力來(lái)確定木膠囊中的磷和鉀的溶液含量，在被灌注飽和磷酸鉀溶液的條件下可將木屑(心材、邊材)分別在2atm(大氣壓)、4atm、6atm下加壓45分鐘。飽和溶液是由NH4NO3(MV80.04g/mol，測(cè)定98％，溶解度214g/100mL，25℃)；K2HPO4(MV174.18g/mol，測(cè)定98％，溶解度159g/100ml，0℃)。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1-3用于肥料的木屑膠囊的定量分析粉碎經(jīng)過(guò)上述實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1-1中溶液處理后的木膠囊(心材、邊材)并在干燥器內(nèi)105℃下徹底干燥，將它們的0.5克放入50毫升的錐形燒瓶并使用過(guò)氧化氫-硫酸濕浸提法來(lái)分析。使用凱氏測(cè)氮法來(lái)定量分析木膠囊的氮肥料，用釩酸鹽法(Vanadate-method)定量分析用于磷肥料的木膠囊，并且用原子吸收分光光度法或pH儀來(lái)定量分析用于鉀肥料的木膠囊。
表2通過(guò)加壓法來(lái)制備用于施肥的木膠囊中各個(gè)成分的平均含量

邊材膠囊中的平均含量是N∶P2O5∶K＝9.95％∶23.32％∶22.94％，并且所有的肥效組分與時(shí)間和壓力成正比例，如圖3、4、和圖5所示。尤其是，磷和鉀組分是氮組分的兩倍，可以相信對(duì)于此的原因是磷和鉀組分的壓力處理。
在心材中，組分的平均含量在壓力處理和滲透處理中沒(méi)有顯示出不同，如N∶P2O5∶K＝8.43％∶10.39％∶11.15％。
比較邊材和心材，邊材中的氮、磷、鉀組分通常顯示出更高的含量和更快的速率。就浸漬處理的氮組分而言，邊材和心材沒(méi)有區(qū)別，但是就壓力處理磷組分而言，邊材是心材的兩倍半，邊材鉀比心材的鉀高兩倍。當(dāng)壓力小于1kgf/cm2是沒(méi)有效果的，而大于50kgf/cm2不適合用于加壓木屑。
心材中肥效組分含量較低的原因被認(rèn)為是具緣紋孔的作用而致，具緣紋孔在細(xì)胞腔和管胞之間相互作用。實(shí)際上，在大多數(shù)針葉樹(shù)的具緣紋孔處，在成為心材的過(guò)程中出現(xiàn)由于強(qiáng)毛細(xì)作用動(dòng)力而造成的紋孔阻塞和由于萃取發(fā)生增加而造成紋孔閉鎖。因此，肥效組分可以不滲透進(jìn)入心材的原因被認(rèn)為是具緣紋孔和紋孔阻塞的打開(kāi)速率。
實(shí)施例2根據(jù)植物種類、肥料種類以及木屑大小的溶出速度為了分析根據(jù)植物種類、肥料種類、以及木屑大小的溶出速度，針對(duì)Populus tomentiglandulosa、毛赤揚(yáng)(Alnus hirsuta)和紅松(Pinuskoraiensis)將特定試劑和工業(yè)試劑如氫氧化銨(NH4OH)、硝酸銨(NH4NO3)、磷酸(H3PO4)、磷酸二氫鈉(NaH2PO4)進(jìn)行測(cè)試。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2-1根據(jù)植物的種類、肥料的種類、以及木屑大小的氮溶液的溶出速度。
木屑被制成正六面體，該正六面體的每邊長(zhǎng)度為4、8、12毫米。對(duì)肥效組分的溶出的測(cè)定通過(guò)以下的步驟實(shí)現(xiàn)。第一步是將5克所選擇的膠囊肥料放入每個(gè)PVC容器，然后用自動(dòng)吸液管向每個(gè)上述容器中加入25毫升的蒸餾水。第二步是過(guò)濾上述溶劑24小時(shí)后以獲取用于分析的樣品1。第三步是再次加入25毫升的蒸餾水，并在24小時(shí)后過(guò)濾以得到樣品2。重復(fù)相同的步驟來(lái)以得到樣品3。將樣品1、樣品2、和樣本3中的濾液用于分析。結(jié)果示于表格2，當(dāng)木屑的大小為12mm3(立方毫米)時(shí)，溶出相對(duì)較慢。取決于肥料的種類進(jìn)行觀察，氫氧化銨(NH4OH)比硝酸銨(NH4NO3)的滲透低。同時(shí)，磷滲透進(jìn)入木屑膠囊的量相對(duì)于氮的量明顯更小。尤其是，磷酸(H3PO4)試劑的使用使上述趨勢(shì)顯而易見(jiàn)。
表3取決于木材種類、肥料種類和木屑尺寸的木屑膠囊的氮溶出速度

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例2-2取決于木材物種和肥料種類的氮、磷、鉀溶出速度根據(jù)肥料的種類，氫氧化銨(NH4OH)的滲透比硝酸銨(NH4NO3)低，磷滲透進(jìn)入木屑的量相對(duì)于氮明顯要少(當(dāng)使用磷酸時(shí)該趨勢(shì)明顯)，所以再次利用硝酸銨(NH4NO3)、磷酸氫二鈉(NaH2PO4)和氯化鉀(KCl)作為試劑測(cè)試溶出速度。由于12立方毫米的大木屑的溶解速度很緩慢，所以為了比較溶出速度將木屑的尺寸固定到8立方毫米。作為結(jié)果，表4示出了取決于木材物種和肥料種類的氮、磷、鉀的溶出速度。
表4取決于木材物種和肥料種類的氮、磷、鉀的溶出速度

樣品1的濾液里氮含量高，樣品2濾液中含氮量為22％到26％，此含量證明了作為木屑膠囊的緩釋肥料的可能性。含磷是很少的。樣品1中的鉀含量超過(guò)了10％，但是樣品2中含量很小。大部分鉀被認(rèn)為在開(kāi)始的時(shí)候便溶出。
考慮到上述的結(jié)果，若現(xiàn)有木屑膠囊的尺寸超過(guò)12立方毫米，則將其作為緩釋肥料可能是有效的。
實(shí)施例3用于施肥的現(xiàn)有木膠囊的施肥效果根據(jù)本發(fā)明所制備的木屑膠囊是用于水稻(Oryza sativa)以及大白菜(Brassica campestris subsp.napus var.pekinensis)來(lái)評(píng)價(jià)它們的施肥效果。將用于肥料的木屑膠囊施用于Hwaseongbyeo水稻206，Keomyul-ri，Hongcheoneup，Hongcheon-gun，Gangwon-do，韓國(guó)早期栽培品種水稻893，Janghak-ri，Dong-myeon，Chuncheon-si，Gangwon-do，韓國(guó)以及在Gangwon農(nóng)業(yè)研究和推廣服務(wù)處的水稻(Oryza sativa)。同時(shí)，春季在乙烯樹(shù)脂房屋中并在高地將用于肥料的木屑膠囊肥料施用于大白菜。用于施用木屑膠囊的方法是在耕種前將它們播撒在田地上，因此它們被埋入土壤下。除了上述之外全部與栽培者所操作的一樣。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3-1根據(jù)本發(fā)明所制備的木屑膠囊應(yīng)用于水稻(Orvza sativa)的施肥效果在施用木屑膠囊以后，施肥效果通過(guò)研究施用后的當(dāng)年作物情況來(lái)討論。
為了評(píng)價(jià)水稻(Oryza sativa)的施肥效果，分別測(cè)量在施用木屑膠囊和施用化學(xué)肥料的水稻中檢測(cè)分蘗數(shù)目和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段的特征。表5和表6示出了施用木屑膠囊和使用化學(xué)肥料的水稻的分蘗數(shù)。在Gangwon農(nóng)業(yè)研究和推廣服務(wù)所，對(duì)于早期栽培品種的檢測(cè)頻率為7次，而對(duì)于Oryza sativa的檢測(cè)為6次，然后再取平均數(shù)。就早期栽培品種而言，施用木屑膠囊的水稻和施用化學(xué)肥料的水稻的分蘗數(shù)分別是35.3和35.1，存在很小的區(qū)別。但是，在Gangwon農(nóng)業(yè)研究和推廣服務(wù)所的水稻(Oryza sativa)的分蘗數(shù)顯示出明顯不同。就櫟樹(shù)(Quercus)、落葉松和松樹(shù)而言，平均分蘗數(shù)分別為27.3、26.3和25.3。另一方面，施用化學(xué)肥料的水稻(Oryzasativa)的平均分蘗數(shù)為19.3。因此，施用木屑膠囊的水稻的分蘗比施用化學(xué)肥料的水稻分蘗更好。
表5早期栽培品種的分蘗數(shù)

表6在Gangwon農(nóng)業(yè)研究和推廣處的Oryza sativa的分蘗數(shù)

在將用于肥料的木屑膠囊和化學(xué)肥料施用于Hwaseongbyeo水稻，早期栽培品種和農(nóng)業(yè)研究及推廣服務(wù)處水稻(Oryza sativa)之后，隨后開(kāi)展了作物生長(zhǎng)狀況的研究。表7示出了施用于Hwaseongbyeo水稻的木屑膠囊和化學(xué)肥料的施肥效果。要素包含盤間距(plating distance)、葉片、葉寬度、莖數(shù)目、莖長(zhǎng)度、圓錐花序長(zhǎng)度、圓錐花序數(shù)目，谷粒數(shù)目、和谷粒飽滿率。盤間距是指水稻和水稻之間的距離。葉片是指一棵上最長(zhǎng)樹(shù)葉的長(zhǎng)度。葉片寬度是指一棵上最寬的樹(shù)葉的寬度。莖數(shù)目是指一棵上所有的莖的數(shù)目。莖長(zhǎng)度是指從地面到穗的頸部的距離。圓錐花序長(zhǎng)度是指從穗頸部到穗的底部的距離。圓錐花序數(shù)目是指一棵所有的穗的數(shù)目。谷粒數(shù)目是指所有的飽滿或空癟的谷粒數(shù)目。谷粒飽滿率是指谷粒的成熟水平。
從三個(gè)分開(kāi)的區(qū)域來(lái)收集處理組(木膠囊)和對(duì)照組(化學(xué)肥料)上述各個(gè)因素，然后平均這些收集到的數(shù)據(jù)。從作物情況的檢驗(yàn)來(lái)看，木屑肥料比化學(xué)肥料在谷物數(shù)目和決定結(jié)果的谷物飽滿率方面顯示了更高的數(shù)值。處理組的谷物數(shù)據(jù)為120.20，對(duì)照組為107.20。此外，處理組的谷物飽滿率為85％，而對(duì)照組為76.50％。就圓錐花序而言，木屑膠囊不比化學(xué)肥料更加有效果。
表8示出了早期栽培品種的施肥效果。木材的種類是松樹(shù)。圓錐花序的數(shù)目，谷物和谷物飽滿率決定了結(jié)實(shí)。如表5所示的，用于施肥的木屑膠囊在以上三個(gè)方面都超過(guò)了化學(xué)肥料。木屑膠囊的圓錐花序的數(shù)目，谷物和谷物飽滿率分別為18.3、80.7和8.5％。但是，化學(xué)肥料的圓錐花序的數(shù)目，谷物和谷物飽滿率分別是16.5、80.7和80.0％。木屑膠囊和化學(xué)肥料施肥的百顆粗米重量分別為3,223克和2,643克，相差約600克。每公畝木膠囊施肥的產(chǎn)量超過(guò)了化學(xué)肥料施肥的粗米達(dá)89千克，褐米產(chǎn)量為72千克，糙米產(chǎn)量為66千克。
表9描述了Gangwon農(nóng)業(yè)研究及推廣服務(wù)處水稻(Oryzasativa)的施肥效果。使用的木材是櫟樹(shù)(Quercus)、落葉松樹(shù)和松樹(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所有的木材膠囊的施肥效果要優(yōu)于化學(xué)肥料。木屑膠囊的平均圓錐花序的數(shù)目、谷物和谷物飽滿率分別是16.9％、86.1％和82.3％?；瘜W(xué)肥料的平均圓錐花序的數(shù)目、谷物和谷物飽滿率為16.5％、80.7％和80.0％。木屑膠囊和化學(xué)肥料的粗米平均百粒(head)重量為3,014克和2,643克，數(shù)字上相差371克。三種木屑膠囊的每10公畝(are)產(chǎn)產(chǎn)量比化學(xué)施肥的粗米高出151千克，褐米高出119千克，糙米高出110千克。
分析上述結(jié)果，木屑膠囊施肥的水稻(Oryza sativa)比化學(xué)施肥的水稻(Oryza sativa)顯示了更佳的分蘗數(shù)和結(jié)實(shí)。據(jù)發(fā)現(xiàn)，一年一次施用本發(fā)明木屑膠囊比幾次施用化學(xué)肥料的土地產(chǎn)量增加。據(jù)估計(jì)，作物生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)施加氮、磷、鉀肥。因此，木屑膠囊作為一種緩慢釋放而不是快速反應(yīng)肥料，成為了一種高度可信賴的肥料。
表7化學(xué)肥料和木屑膠囊肥料對(duì)于Hwaseongbyeo水稻的施肥效果

表8對(duì)于早期培養(yǎng)物化學(xué)肥料和木屑肥料的施肥效果

表9化學(xué)肥料和木屑膠囊對(duì)于農(nóng)業(yè)研究及推廣服務(wù)處水稻(Oryza sativa)的施肥效果

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3-2現(xiàn)有木屑膠囊對(duì)于春季生長(zhǎng)的大白菜的施肥效果土地使用了木屑膠囊之后，通過(guò)考察大白菜(Brassicacampestris subsp.Napus var.pekinensis)的生長(zhǎng)狀況來(lái)評(píng)價(jià)它們的施肥效果。木屑膠囊的木材種類是松樹(shù)。作物狀況用諸如總重量、鱗莖重量、鱗莖高度、鱗莖寬度、外葉數(shù)、內(nèi)葉數(shù)、葉寬、葉長(zhǎng)、濕重、干重和干重率這樣的因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。平均值是指七個(gè)樣品的平均值?？傊亓渴侵复蟀撞说目傊亓?。鱗莖重量是指去除外葉的大白菜重量。鱗莖高度是指去除外葉的大白菜的高度。鱗莖的寬度的是指去除外葉的大白菜的寬度。內(nèi)葉數(shù)量是指超過(guò)1厘米內(nèi)葉的數(shù)目。最長(zhǎng)葉是指最長(zhǎng)的外葉的長(zhǎng)度，干重率是指干重除以濕重的數(shù)值。
表10示出了大白菜在乙烯樹(shù)脂房屋中的作物狀況。根據(jù)對(duì)大白菜的施肥效果的研究，最重要的因素一干重率，在用于肥料的木屑膠囊和化學(xué)施肥兩種情況下，表現(xiàn)出相同的值6.4％。如果化學(xué)肥料的干重率是100％，那么用于肥料的木屑膠囊的干重率也是100％。因此，木屑膠囊和化學(xué)肥料的施肥效果是一樣的。
表10取決于施用用于肥料的木屑膠囊和化學(xué)肥料在乙烯樹(shù)脂房屋內(nèi)春季生長(zhǎng)的大白菜的作物狀況

進(jìn)一步研究化學(xué)肥料和木屑膠囊的施肥效果，使用了化學(xué)肥料和用紅松(Pinus koraiensis)、落葉松、以及Populus tomentiglandulosa三種木屑膠囊施肥后的大白菜的作物生長(zhǎng)調(diào)查。(表11)研究因素包含總重量、鱗莖重量、鱗莖高度、鱗莖寬度、外葉數(shù)、內(nèi)葉數(shù)、葉寬、葉長(zhǎng)、濕重、干重和干重率。通過(guò)研究大白菜的施肥效果，化學(xué)肥料、紅松(Pinus koraiensis)、Populus tomentiglandulosa、和落葉松的干重率這個(gè)最重要的因素分別為4.31％、4.96％、4.87％和4.30％。如果化學(xué)肥料的干重率相對(duì)為100％，紅松的干重率則為115％，Populus tomentiglandulosa為112.9％，落葉松則為99.7％。因此，由落葉松制成的木屑膠囊顯示出與化學(xué)肥料幾乎相同的數(shù)值，而由紅松或Populus tomentiglandulosa制成的木屑膠囊顯示出比化學(xué)肥料更高的數(shù)值。
表11取決于施用化學(xué)肥料和根據(jù)本發(fā)明制備的用于肥料的木屑膠囊的高地大白菜的作物狀況

為了分析上述結(jié)果，使用了木屑膠囊的大白菜比使用了化學(xué)肥料的大白菜有著更高的干重比率。據(jù)發(fā)現(xiàn)，一年一次施用本發(fā)明木屑膠囊比幾次施用化學(xué)肥料的土地產(chǎn)量增加。據(jù)調(diào)查，作物生長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)施加氮、磷、鉀肥。因此，對(duì)于洋白菜，水稻或者其他的作物，木屑膠囊作為一種緩釋肥料是高度可信的。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3-3施用完本發(fā)明的用于肥料的木屑膠囊的含量分析。
在施用了本發(fā)明所制備的用于肥料的木屑膠囊之后，分析土地中的氮、磷含量，從白菜生長(zhǎng)過(guò)的各種深度土壤中收集的樣品進(jìn)行比較。0-10厘米深度所收集土壤的氮含量大小按照Populustomentiglandulosa，紅松、化學(xué)肥料、及櫟樹(shù)(Quercus)、落葉松的順序排列。同樣，10-20厘米深度所收集土壤的氮含量大小的順序?yàn)镻opulus tomentiglandulosa、紅松、化學(xué)肥料、以及櫟樹(shù)(Quercus)、落葉松。就櫟樹(shù)和落葉松而言，氮含量比化學(xué)肥料的低，但是Populus tomentiglandulosa、紅松表現(xiàn)出高氮含量。反之，用于肥料的木屑膠囊和化學(xué)肥料在磷含量的表現(xiàn)沒(méi)有明顯的差別。
表12施用根據(jù)本發(fā)明的用于肥料的木屑膠囊和化學(xué)肥料之后根據(jù)土壤深度的氮和磷含量

實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3-4堆肥和土壤之間的關(guān)系。
本發(fā)明中的用于肥料的木屑膠囊是一種緩釋肥料，即可作為化學(xué)肥料也可以作為有機(jī)肥料。在結(jié)束它作為肥料的角色時(shí)，本發(fā)明中的木屑膠囊作為植物細(xì)胞成為了有機(jī)肥料。因此，作為植物細(xì)胞的膠囊的腐爛為土壤提供了有機(jī)材料，增加了土壤的濕度，使土壤有肥力。
因此，完成一個(gè)關(guān)于用于廢料的木屑膠囊的堆肥研究以確定它們作為有機(jī)肥料的實(shí)際作用的大小。表13示出了木屑膠囊的堆肥。堆肥效果用以下公式描述。
堆肥＝(未處理木材的總干重-處理木材的總干重)/未處理木材的總干重×100％表13本發(fā)明的用于肥料的木屑膠囊的堆肥

根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)判斷，用于廢料的木屑膠囊的堆肥取決于不同的樹(shù)種表現(xiàn)不同，但是木屑膠囊起著有機(jī)肥料的作用。
實(shí)驗(yàn)實(shí)施例3-5本發(fā)明的用于肥料的木屑膠囊中的殘余物。
開(kāi)展關(guān)于用于肥料的木屑膠囊的氮和磷殘余物的研究。在農(nóng)業(yè)研究處的大白菜施用木屑膠囊的氮和磷的殘余物量均為2.43％。在對(duì)農(nóng)業(yè)研究處的水稻施用木屑膠囊的氮和磷的殘余物的平均值為1.01％和0.76％。在Hongcheon，它們?yōu)?.93％和0.86％；在Joongdo，它們是1.43％和4.43％。
在農(nóng)業(yè)研究處的大白菜的情況下，盡管施肥過(guò)后兩年，木屑膠囊中仍然殘留了氮和磷。木屑膠囊的殘留氮磷含量和施肥的時(shí)期不相符。這種趨勢(shì)被認(rèn)為是因土壤的類型決定的。Hongcheon和Joongdo的土壤均為沙質(zhì)土壤。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，當(dāng)年在Joongdo使用的木屑膠囊中的殘余物比去年在Hongcheon使用的木屑膠囊的殘余物含量高。
表14本發(fā)明的用于肥料的木屑膠囊中氮和磷殘余物

工業(yè)適用性如上所舉例說(shuō)明的那樣，本發(fā)明中用于肥料的木屑膠囊能夠提供緩慢釋放的有機(jī)肥料，提高土壤的多孔性使土壤提供空氣變得容易。在作物的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，微生物分解該木屑膠囊并且為土壤提供有機(jī)肥料。由于具有原始的驅(qū)蟲(chóng)組分，因此木屑膠囊的關(guān)于疾病和蟲(chóng)害控制的效力使作物減少使用殺蟲(chóng)劑和肥料?？傊?，過(guò)度使用快速反應(yīng)的化學(xué)肥料引發(fā)了對(duì)作物的損害和土壤的超量堿積累。根據(jù)本發(fā)明制備的用于肥料的木屑膠囊在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施非常有價(jià)值的，因?yàn)楸景l(fā)明作為一種緩釋肥料，對(duì)作物沒(méi)有任何損害，增加了產(chǎn)量，并且在作物生長(zhǎng)過(guò)程中不需要另外施用肥料從而節(jié)約了勞動(dòng)力。
權(quán)利要求
1.一種用于制備木屑膠囊的方法，包含以下步驟(a)制備木屑；(b)自然干燥至含水量為10％至40％；以及(c)將選自由肥料、殺蟲(chóng)劑、和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組成的組中的一種通過(guò)加壓法或浸漬法滲透進(jìn)入步驟(a)中所制備的所述木屑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備木屑膠囊的方法，其中，所述加壓法保持在1～40kgf/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備木屑膠囊的方法，其中，為了將肥料、殺蟲(chóng)劑、和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑充分地滲透進(jìn)入所述木屑膠囊，所述加壓法保持在720mmHg至760mmHg的真空范圍內(nèi)。
4.一種控制方法，所述方法通過(guò)改變權(quán)利要求1所述的木屑尺寸控制從所述木屑膠囊中溶出肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的速度。
5.一種控制方法，所述方法通過(guò)改變權(quán)利要求1所述的木屑的種類控制從所述木屑膠囊中溶出肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的速度。
6.一種控制方法，所述方法通過(guò)利用涂布物質(zhì)來(lái)涂布所述權(quán)利要求1所述的木屑控制從所述木屑膠囊中溶出肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的速度。
7.一種控制方法，所述方法通過(guò)利用選自包括鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅、硅、氧化鎂、粘土、和石灰的組中的一種以上，或選自包括花生殼、包含酵母菌的廢料、和魚廢料的組中的一種的混合物作為所述涂布物質(zhì)，從權(quán)利要求6所述的木屑膠囊中溶出肥料、農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑、或植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的速度。
8.一種木屑膠囊，所述木屑膠囊通過(guò)包括以下步驟的方法制備(a)制備木屑；(b)自然干燥至含水量為10％到40％；以及(c)通過(guò)加壓法或浸漬法將選自由肥料、殺蟲(chóng)劑、和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組成的組中的一種以上滲透進(jìn)入所述木屑。
9.一種使用所述木屑膠囊的方法，所述方法包括以下步驟(a)制備木屑；(b)自然干燥至含水量為10％到40％；(c)通過(guò)加壓法或浸漬法將選自由從肥料、殺蟲(chóng)劑、和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組成的組中的一種以上滲透進(jìn)入所述木屑；以及(d)根據(jù)用途按照不同比率混合并使用所述步驟(c)制備的所述木屑膠囊。
10.一種用于制備木屑膠囊的裝置，包括電控制器(10)，所述電控制器傳感并控制可提供電流的電源開(kāi)關(guān)(8)的開(kāi)/關(guān)操作；真空泵(12)，通過(guò)所述電控制器(10)的預(yù)先固定信息來(lái)操作；混合槽(6)，所述混合槽由于與真空管(16)連接而變成內(nèi)部真空，所述真空管具有通過(guò)所述電控制器(10)的信號(hào)操作的真空孔閥，在上部裝備有用于碎屑的孔(4)和壓力計(jì)(20)，在與下部連接的出口管道(34)中具有出口閥(36)，以及與壓力計(jì)、指示儀器、和記錄器進(jìn)行電連接；溶液槽(26)，所述溶液槽被連接并設(shè)定到溶液管道(22)，所述溶液管道裝備有止回閥(28)以及通過(guò)電控制器(10)的信號(hào)來(lái)操作的溶液孔閥(24)，以將限定量的溶液提供給所述混合槽(6)；以及高壓泵(14)，利用高壓管道(30)將所述高壓泵進(jìn)行連接和設(shè)定，所述高壓管裝備有從所述溶液管道(22)分出并通過(guò)所述電控制器(10)的信號(hào)來(lái)操作的高壓閥(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木屑膠囊及用于制備該木屑膠囊的方法和裝置，該木屑膠囊通過(guò)以下步驟制備制備木屑，通過(guò)空氣干燥該木屑，然后根據(jù)作物的種類，通過(guò)浸漬法或加壓法滲透木屑，使其包含肥料、殺蟲(chóng)劑、及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑中任一種。本發(fā)明可以提供用于生長(zhǎng)作物的新方法，該方法在每年播種時(shí)間使用該膠囊作為肥料，而不再需要在作物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)底土施用額外的肥料。
文檔編號(hào)C05G3/02GK1684928SQ03823081
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者全壽京 申請(qǐng)人:全壽京