CN108586162A - 一种用于薄荷种植的生物炭基质 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及生物炭技术领域，公开了一种用于薄荷种植的生物炭基质，由以下原料制成：沸石、改性海泡石、铜绿微囊藻、生物炭、硫酸锰、发酵菌；本发明提供的用于薄荷种植的生物炭基质，营养丰富，制备简单，能够改善土壤的有机质含量，增加土壤含氧量，促进薄荷根系分枝生长，明显提高薄荷的全年鲜草量，使产量达到2780kg/亩，明显提高了薄荷的种植利润；将铜绿微囊藻粉碎后先加入发酵菌进行高温发酵，促进菌体增殖，加快发酵速度；加入硫酸锰后降低温度继续发酵，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长。

Description

一种用于薄荷种植的生物炭基质
技术领域
本发明主要涉及生物炭技术领域，尤其涉及一种用于薄荷种植的生物炭基质。
背景技术
薄荷是我国常见中药之一，是辛凉性发汗解热药，治流行性感冒、头疼、目赤、身热、咽喉、牙床肿痛等症，被广泛应用，但是我国薄荷的种植区却在逐渐减少，因为薄荷在种植过程中的管理强度大，而且一年需要收割2次，年产鲜草量却只能达到2000kg/亩左右，产量太低，种植利润太少，因此薄荷的种植面积越来越少，在提高薄荷产量的过程中，基本都是施入的肥料方面进行考虑，极少有从改善薄荷种植的基质方面进行入手。
生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物，既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。
发明内容
为了弥补已有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于薄荷种植的生物炭基质。
一种用于薄荷种植的生物炭基质，由以下重量份的原料制成：沸石37~39、改性海泡石32~34、铜绿微囊藻27~29、生物炭22~24、硫酸锰1.1~1.3、发酵菌2~4。
所述的改性海泡石，是将海泡石粉碎至5~10目，将海泡石以5~6℃/分钟的速度真空加热至540~670℃，保温20~30分钟，自然冷却至130~180℃，再向海泡石粉中均匀加入海泡石重量等量的质量百分浓度为4~6%的醋酸溶液，保温40~60分钟，再以2~3℃/分钟的速度加热至790~860℃，保温90~120分钟，自然冷却至室温，缓慢降温后加入醋酸溶液，析出海泡石表面的金属营养成分，再继续进行高温加热，使海泡石遇水后更加松软，增加土壤的氧含量，促进土壤中的益生菌生长，使薄荷生长旺盛，得改性海泡石。
所述的生物炭，将薄荷加工过程中产生的薄荷渣粉碎至4~6mm，将薄荷渣置于炭化炉中，通入氮气，以1~2℃/分钟的速度进行加热，使炭化炉底部的温度升高至320~360℃，保温50~60分钟，再以3~4℃/分钟的速度加热至520~570℃，保温15~25分钟，自然降温至240~270℃，保温2~3小时，先保持长时低温，达到高温分解温度，使微粒表层缓慢炭化，再提高温度快速进行中心炭化，随后继续降温，使薄荷渣微粒充分炭化，减少焦油和合成气的产生，提高生物炭的质量得率，增加薄荷的种植附加值，得生物炭。
所述的通入氮气，为使氧气含量降低至0~1%。
所述的发酵菌，由以下重量份的原料组成：枯草芽孢杆菌21~23、纳豆芽孢杆菌17~19、光合细菌11~13、酵母菌6~8。
一种用于薄荷种植的生物炭基质的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜绿微囊藻粉碎至粒径为2~6mm，调节含水量为40~45%，接入发酵菌，于32~34℃恒温发酵1~2天，促进菌体增殖，加快发酵速度，得初发酵料；
（2）将硫酸锰加入初发酵料，混合均匀，调节温度至21~23℃，保温发酵3~4天，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长，得再发酵料；
（3）将沸石和改性海泡石加入再发酵料，混合均匀，加热至60~70℃，保温至含水量为2~6%，能够充分吸收发酵产生的营养成分，使营养缓慢释放，保持肥效，使薄荷能够持续快速生长，得干燥料；
（4）将生物炭加入干燥料，混合均匀，能够增加土壤中的有机质含量，促进根系的生长和对营养成分的吸收，减少年施肥量，明显降低了薄荷的种植成本，得用于薄荷种植的生物炭基质。
所述用于薄荷种植的生物炭基质的使用方法，将用于薄荷种植的生物炭基质撒施于土壤中，添加量为16~18kg/亩，将土壤深翻10~15cm，耙细，即可种植薄荷。
本发明的优点是：本发明提供的用于薄荷种植的生物炭基质，营养丰富，制备简单，能够改善土壤的有机质含量，增加土壤含氧量，促进薄荷根系分枝生长，明显提高薄荷的全年鲜草量，使产量达到2780kg/亩，明显提高了薄荷的种植利润；铜绿微囊藻富含丰富的有机质，粉碎后先加入发酵菌进行高温发酵，促进菌体增殖，加快发酵速度；加入硫酸锰后降低温度继续发酵，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长；发酵完成后加入沸石和改性海泡石，能够充分吸收发酵产生的营养成分，使营养缓慢释放，保持肥效，使薄荷能够持续快速生长；改性海泡石是先将海泡石高温加热，缓慢降温后加入醋酸溶液，析出海泡石表面的金属营养成分，再继续进行高温加热，使海泡石遇水后更加松软，增加土壤的氧含量，促进土壤中的益生菌生长，使薄荷生长旺盛；干燥后加入生物炭，能够增加土壤中的有机质含量，促进根系的生长和对营养成分的吸收，使年施肥量减少20~25%，明显降低了薄荷的种植成本；生物炭是使用薄荷深加工过程中产生的废渣制备而成，能够变废为宝，保护环境，节约资源，所含有的灰分适宜薄荷吸收，制备时先保持长时低温，达到高温分解温度，使微粒表层缓慢炭化，再提高温度快速进行中心炭化，随后继续降温，使薄荷渣微粒充分炭化，减少焦油和合成气的产生，使生物炭的质量得率达到87.7%，增加薄荷的种植附加值。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明。
实施例1
一种用于薄荷种植的生物炭基质，由以下重量份的原料制成：沸石37、改性海泡石32、铜绿微囊藻27、生物炭22、硫酸锰1.1、发酵菌2。
所述的改性海泡石，是将海泡石粉碎至5目，将海泡石以5℃/分钟的速度真空加热至540℃，保温20分钟，自然冷却至130℃，再向海泡石粉中均匀加入海泡石重量等量的质量百分浓度为4%的醋酸溶液，保温40分钟，再以2℃/分钟的速度加热至790℃，保温90分钟，自然冷却至室温，缓慢降温后加入醋酸溶液，析出海泡石表面的金属营养成分，再继续进行高温加热，使海泡石遇水后更加松软，增加土壤的氧含量，促进土壤中的益生菌生长，使薄荷生长旺盛，得改性海泡石。
所述的生物炭，将薄荷加工过程中产生的薄荷渣粉碎至4mm，将薄荷渣置于炭化炉中，通入氮气，以1℃/分钟的速度进行加热，使炭化炉底部的温度升高至320℃，保温50分钟，再以3℃/分钟的速度加热至520℃，保温15分钟，自然降温至240℃，保温2小时，先保持长时低温，达到高温分解温度，使微粒表层缓慢炭化，再提高温度快速进行中心炭化，随后继续降温，使薄荷渣微粒充分炭化，减少焦油和合成气的产生，提高生物炭的质量得率，增加薄荷的种植附加值，得生物炭。
所述的通入氮气，为使氧气含量降低至0~1%。
所述的发酵菌，由以下重量份的原料组成：枯草芽孢杆菌21、纳豆芽孢杆菌17、光合细菌11、酵母菌6。
一种用于薄荷种植的生物炭基质的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜绿微囊藻粉碎至粒径为2~6mm，调节含水量为40~45%，接入发酵菌，于32℃恒温发酵1天，促进菌体增殖，加快发酵速度，得初发酵料；
（2）将硫酸锰加入初发酵料，混合均匀，调节温度至21℃，保温发酵3天，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长，得再发酵料；
（3）将沸石和改性海泡石加入再发酵料，混合均匀，加热至60℃，保温至含水量为2~6%，能够充分吸收发酵产生的营养成分，使营养缓慢释放，保持肥效，使薄荷能够持续快速生长，得干燥料；
（4）将生物炭加入干燥料，混合均匀，能够增加土壤中的有机质含量，促进根系的生长和对营养成分的吸收，减少年施肥量，明显降低了薄荷的种植成本，得用于薄荷种植的生物炭基质。
所述用于薄荷种植的生物炭基质的使用方法，将用于薄荷种植的生物炭基质撒施于土壤中，添加量为16kg/亩，将土壤深翻10~15cm，耙细，即可种植薄荷。
实施例2
一种用于薄荷种植的生物炭基质，由以下重量份的原料制成：沸石38、改性海泡石33、铜绿微囊藻28、生物炭23、硫酸锰1.2、发酵菌3。
所述的改性海泡石，是将海泡石粉碎至5~10目，将海泡石以5~6℃/分钟的速度真空加热至610℃，保温25分钟，自然冷却至160℃，再向海泡石粉中均匀加入海泡石重量等量的质量百分浓度为5%的醋酸溶液，保温50分钟，再以2.5℃/分钟的速度加热至820℃，保温100分钟，自然冷却至室温，缓慢降温后加入醋酸溶液，析出海泡石表面的金属营养成分，再继续进行高温加热，使海泡石遇水后更加松软，增加土壤的氧含量，促进土壤中的益生菌生长，使薄荷生长旺盛，得改性海泡石。
所述的生物炭，将薄荷加工过程中产生的薄荷渣粉碎至4~6mm，将薄荷渣置于炭化炉中，通入氮气，以1.5℃/分钟的速度进行加热，使炭化炉底部的温度升高至340℃，保温55分钟，再以3.5℃/分钟的速度加热至540℃，保温20分钟，自然降温至255℃，保温2.5小时，先保持长时低温，达到高温分解温度，使微粒表层缓慢炭化，再提高温度快速进行中心炭化，随后继续降温，使薄荷渣微粒充分炭化，减少焦油和合成气的产生，提高生物炭的质量得率，增加薄荷的种植附加值，得生物炭。
所述的通入氮气，为使氧气含量降低至0~1%。
所述的发酵菌，由以下重量份的原料组成：枯草芽孢杆菌22、纳豆芽孢杆菌18、光合细菌12、酵母菌7。
一种用于薄荷种植的生物炭基质的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜绿微囊藻粉碎至粒径为2~6mm，调节含水量为40~45%，接入发酵菌，于33℃恒温发酵1天，促进菌体增殖，加快发酵速度，得初发酵料；
（2）将硫酸锰加入初发酵料，混合均匀，调节温度至22℃，保温发酵4天，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长，得再发酵料；
（3）将沸石和改性海泡石加入再发酵料，混合均匀，加热至65℃，保温至含水量为4%，能够充分吸收发酵产生的营养成分，使营养缓慢释放，保持肥效，使薄荷能够持续快速生长，得干燥料；
（4）将生物炭加入干燥料，混合均匀，能够增加土壤中的有机质含量，促进根系的生长和对营养成分的吸收，减少年施肥量，明显降低了薄荷的种植成本，得用于薄荷种植的生物炭基质。
所述用于薄荷种植的生物炭基质的使用方法，将用于薄荷种植的生物炭基质撒施于土壤中，添加量为17kg/亩，将土壤深翻10~15cm，耙细，即可种植薄荷。
实施例3
一种用于薄荷种植的生物炭基质，由以下重量份的原料制成：沸石39、改性海泡石34、铜绿微囊藻29、生物炭24、硫酸锰1.3、发酵菌4。
所述的改性海泡石，是将海泡石粉碎至5~10目，将海泡石以6℃/分钟的速度真空加热至670℃，保温30分钟，自然冷却至180℃，再向海泡石粉中均匀加入海泡石重量等量的质量百分浓度为6%的醋酸溶液，保温60分钟，再以3℃/分钟的速度加热至860℃，保温120分钟，自然冷却至室温，缓慢降温后加入醋酸溶液，析出海泡石表面的金属营养成分，再继续进行高温加热，使海泡石遇水后更加松软，增加土壤的氧含量，促进土壤中的益生菌生长，使薄荷生长旺盛，得改性海泡石。
所述的生物炭，将薄荷加工过程中产生的薄荷渣粉碎至4~6mm，将薄荷渣置于炭化炉中，通入氮气，以2℃/分钟的速度进行加热，使炭化炉底部的温度升高至360℃，保温60分钟，再以4℃/分钟的速度加热至570℃，保温25分钟，自然降温至270℃，保温3小时，先保持长时低温，达到高温分解温度，使微粒表层缓慢炭化，再提高温度快速进行中心炭化，随后继续降温，使薄荷渣微粒充分炭化，减少焦油和合成气的产生，提高生物炭的质量得率，增加薄荷的种植附加值，得生物炭。
所述的通入氮气，为使氧气含量降低至0~1%。
所述的发酵菌，由以下重量份的原料组成：枯草芽孢杆菌23、纳豆芽孢杆菌19、光合细菌13、酵母菌8。
一种用于薄荷种植的生物炭基质的制备方法，包括以下步骤：
（1）将铜绿微囊藻粉碎至粒径为2~6mm，调节含水量为40~45%，接入发酵菌，于34℃恒温发酵2天，促进菌体增殖，加快发酵速度，得初发酵料；
（2）将硫酸锰加入初发酵料，混合均匀，调节温度至23℃，保温发酵4天，促进菌体代谢产物的产生，发酵菌由多种菌体组成，产生丰富的代谢产物，利于改善土壤的微生物菌群，促进薄荷生长，得再发酵料；
（3）将沸石和改性海泡石加入再发酵料，混合均匀，加热至70℃，保温至含水量为6%，能够充分吸收发酵产生的营养成分，使营养缓慢释放，保持肥效，使薄荷能够持续快速生长，得干燥料；
（4）将生物炭加入干燥料，混合均匀，能够增加土壤中的有机质含量，促进根系的生长和对营养成分的吸收，减少年施肥量，明显降低了薄荷的种植成本，得用于薄荷种植的生物炭基质。
所述用于薄荷种植的生物炭基质的使用方法，将用于薄荷种植的生物炭基质撒施于土壤中，添加量为18kg/亩，将土壤深翻10~15cm，耙细，即可种植薄荷。
对比例1
去除沸石，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例2
去除改性海泡石，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例3
去除铜绿微囊藻，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例4
去除生物炭，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例5
去除硫酸锰，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例6
去除发酵菌，其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例7
去除步骤（1），其余制备和使用方法，同实施例1。
对比例8
去除步骤（2），将硫酸锰在步骤（1）中加入，其余制备和使用方法，同实施例1。
实施例和对比例用于薄荷种植的生物炭基质的栽培性能：
选择安徽阜阳地区的同一片区域的土壤12亩，随机分为12组，每组1亩，分别为实施例组、对比例组和对照组，实施例组和对比例组分别使用该组的基质，对照组不加入基质，但是加入复合肥，添加量为16kg/亩，土壤整好后，按照株行距为10cm×25cm进行移栽“海选”薄荷，其它管理方法相同，薄荷收割后称取鲜草重，记录各组的产量，并将各组的鲜草阴干后进行蒸馏，检测油中的含脑量，受试时间为3年，结果取平均值，实施例和对比例用于薄荷种植的生物炭基质的栽培性能见表1。
表1：实施例和对比例用于薄荷种植的生物炭基质的栽培性能
从表1的结果表明，实施例的用于薄荷种植的生物炭基质，薄荷产量和蒸馏油中的含脑量明显较对比例高，说明本发明提供的用于薄荷种植的生物炭基质具有很好的栽培性能。

Claims (7)

1.一种用于薄荷种植的生物炭基质，其特征在于，由以下重量份的原料制成：沸石37~39、改性海泡石32~34、铜绿微囊藻27~29、生物炭22~24、硫酸锰1.1~1.3、发酵菌2~4。
2.根据权利要求1所述用于薄荷种植的生物炭基质，其特征在于，所述的改性海泡石，是将海泡石粉碎至5~10目，将海泡石以5~6℃/分钟的速度真空加热至540~670℃，保温20~30分钟，自然冷却至130~180℃，再向海泡石粉中均匀加入海泡石重量等量的质量百分浓度为4~6%的醋酸溶液，保温40~60分钟，再以2~3℃/分钟的速度加热至790~860℃，保温90~120分钟，自然冷却至室温，得改性海泡石。
3.根据权利要求1所述用于薄荷种植的生物炭基质，其特征在于，所述的生物炭，将薄荷加工过程中产生的薄荷渣粉碎至4~6mm，将薄荷渣置于炭化炉中，通入氮气，以1~2℃/分钟的速度进行加热，使炭化炉底部的温度升高至320~360℃，保温50~60分钟，再以3~4℃/分钟的速度加热至520~570℃，保温15~25分钟，自然降温至240~270℃，保温2~3小时，得生物炭。
4.根据权利要求3所述用于薄荷种植的生物炭基质，其特征在于，所述的通入氮气，为使氧气含量降低至0~1%。
5.根据权利要求1所述用于薄荷种植的生物炭基质，其特征在于，所述的发酵菌，由以下重量份的原料组成：枯草芽孢杆菌21~23、纳豆芽孢杆菌17~19、光合细菌11~13、酵母菌6~8。
6.一种权利要求1所述用于薄荷种植的生物炭基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将铜绿微囊藻粉碎至粒径为2~6mm，调节含水量为40~45%，接入发酵菌，于32~34℃恒温发酵1~2天，得初发酵料；
（2）将硫酸锰加入初发酵料，混合均匀，调节温度至21~23℃，保温发酵3~4天，得再发酵料；
（3）将沸石和改性海泡石加入再发酵料，混合均匀，加热至60~70℃，保温至含水量为2~6%，得干燥料；
（4）将生物炭加入干燥料，混合均匀，得用于薄荷种植的生物炭基质。
7.一种权利要求1~6任一项所述用于薄荷种植的生物炭基质的使用方法，其特征在于，将用于薄荷种植的生物炭基质撒施于土壤中，添加量为16~18kg/亩，将土壤深翻10~15cm，耙细，即可种植薄荷。
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