专利名称：土壤活化剂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种土壤活化剂及其生产方法，更具体地涉及一种可以提高所得农作物的钙含量的土壤活化剂和一种用于这种土壤活化剂的简单而低成本的生产方法。
背景技术：
迄今所知，农作物钙含量的提高可以提供坚实的农作物，并且增加新鲜度或贮藏稳定性。这样的结果可以通过结合植物吸收的钙与果胶来促成，由此保持和加强农作物细胞壁的组织。而且，已知当钙含量提高时，农作物中的糖含量或氨基酸含量将提高，而造成苦味或辛涩的硝态氮含量将降低。
农作物中的钙含量不能通过简单地在土壤中使用石灰物质(含钙物质)而提高。其原因可能在于钙容易与土壤中的磷酸结合形成几乎不能被植物吸收的磷酸钙。即使钙转化为容易被植物吸收的状态来提高钙在植物中的吸收，钙也会与植物中的有机酸或磷酸结合，形成难溶于水的几乎不能在植物中移动的化合物。因此，钙很难被有效地供应到植物中，来提高农作物中的钙含量。
为了解决这样的问题，试图开发一种混合肥料来提高植物中钙的吸收率(见JP2000-313687A)。然而，混合肥料不能充分地提高所得农作物的钙含量。另外，混合肥料的生产相当复杂，生产率和成本也不合适。
因此，强烈需要一种可以提高农作物钙含量的土壤活化剂及其简单而低成本的生产方法。
发明内容
本发明着眼于解决上述传统问题，因此，本发明的目的在于提供一种可以显著提高农作物钙含量的土壤活化剂和一种用于这种土壤活化剂的简单而低成本的生产方法。
根据本发明，所提供的土壤活化剂包含可溶态钙和镁。
在本发明的一个实施方式中，土壤活化剂中相对于1重量份的镁含有2.5到3.5重量份的钙。
在本发明的另一个实施方式中，土壤活化剂的pH值在10.5到11.5范围内。
根据本发明的另一个方面，土壤活化剂的生产方法被提供。该方法包括通过在规定温度搅拌食物废物来制备一种有机混合物的步骤A；以及在规定温度搅拌有机混合物、白云石和生石灰的步骤B。
在本发明的一个实施方式中，步骤B包含在规定温度下通过搅拌有机混合物以及白云石和生石灰之一来制备一种中间组合物的步骤B-1；以及在规定温度搅拌中间组合物以及白云石和生石灰中另一种的步骤B-2。
在本发明的另一个实施方式中，食物废物包含蛋壳、米糠和豆腐渣。
在本发明的又一个实施方式中，食物废物中对应一重量份的蛋壳，包含3到5重量份的米糠和1到3重量份的豆腐渣。
在本发明的又一个实施方式中，在步骤A和B中搅拌5到18重量份的食物废物与共1重量份的白云石和生石灰。
在本发明的又一个实施方式中，在步骤B中搅拌1重量份的白云石和0.3到0.7重量份的生石灰。
在本发明的又一个实施方式中，在步骤A中，搅拌在70℃到90℃进行40到60分钟；在步骤B-1中，搅拌在70℃到90℃进行60到120分钟；以及在步骤B-2中，搅拌在90℃到130℃进行5到20分钟。
附图简单说明
图1是根据本发明的优选实施方式用于土壤活化剂生产方法中的一种搅拌器的示意性剖视图。
具体实施例方式
本发明的土壤活化剂包含可溶态钙和镁。在本说明书中，术语“可溶态钙”指处于易被植物吸收和吸收后易于在植物中移动状态的钙。更具体地说，本术语指具有阻止钙与土壤中的磷酸、植物中的磷酸及有机酸相结合的化学结构的钙。例如，虽然没有从理论上阐明，不过，阻止盐的形成反应的螯合物结构可以被认为是这样一种化学结构。此外，土壤活化剂中的镁显著地提高了可溶态钙在植物中的吸收。另外，本发明的土壤活化剂包含作为其中一种原料的食物废物(在下面说明)，同时，镁促进食物废物的分解。食物废物的分解活化原生细菌(自然存在于耕地土壤中的微生物和细菌)，同时协同地促进植物中可溶态钙的吸收。同时含可溶态钙和镁的土壤活化剂的协同效应是一种未曾预料到的极好的效应。
本发明的土壤活化剂中对应1重量份的镁优选包含2.5到3.5重量份的钙。在本说明书中，用于本发明的土壤活化剂一种成分的简单术语“钙”既包含可溶态钙也包含没有形成可溶态钙的钙。本发明土壤活化剂中，大多数钙可以形成可溶态钙。土壤活化剂中的钙和镁在这样一种比例下进一步有效提高植物中的可溶态钙的吸收。结果，植物中和农作物中的钙含量可以显著地提高。如果土壤活化剂所含的镁量大于上述比例，过多的镁会抑制植物中(最终是农作物中)其它矿物的吸收作用。如果土壤活化剂所含的镁量小于上述比例，可溶态钙可能不会在植物中被充分吸收。
本发明的土壤活化剂的pH值优选在10.5到11.5范围内。使用有这样范围的pH值的土壤活化剂的土壤，在刚使用完时，pH值提高到大约8.5到9.0，使用约一个星期后，pH值在大约7.5，以及，使用约一个月后，pH值在大约7.0。结果，喜好弱碱环境的蓝藻或类似物可以在使用本发明的土壤活化剂的土壤中有效地增生扩散。同时，喜好酸性环境的霉菌分解类细菌活性可以被抑制。因此，植物(农作物)的生长环境可以被有效地改善。
下文中将描述用于本发明土壤活化剂的生产方法的优选实施例。
本发明的土壤活化剂可以通过加热和搅拌包含食物废物、白云石和生石灰的土壤活化剂组合物得到。虽然没有在理论上阐明，不过，在食物废物中的微生物等和白云石中的镁存在的条件下给予预定的热能和动能，可溶态钙可以由主要从生石灰和食物废物中提取的钙(钙处于极难被吸收或极难在植物中移动的状态)形成。
只要是一般家庭或饭馆的食物废物，作为原料的食物废物组合物就没有特别限制。换句话说，食物废物组合物的小差别不会对可溶态钙的形成起主要影响。食物废物优选包括含大量钙的物质，如蛋壳、米糠和豆腐渣。使用这些物质可以提高所得土壤活化剂中的可溶态钙含量。而且，这样的物质都是食物生产的副产品，可以在低成本下获得，因此限制了土壤活化剂的生产成本。此外，调料会在很多情况下被加入，而这样的物质可以在不含调料(特别是人造化学调料)的情况下得到，这样可以在土壤活化剂生产过程中省略例如脱盐的附加步骤，提高生产率。而且，所含蛋壳、米糠、豆腐渣的比例优选为相对于1重量份的蛋壳为3到5重量份的米糠和1到3重量份的豆腐渣。这样一个比例可以进一步提高所得土壤活化剂的可溶态钙。此外，使用这些物质得到的土壤活化剂包含很多微生物喜好的营养物，这样通过土壤中微生物的活性能够使植物的生长环境进一步改善。
白云石在工业中是一种典型的含镁物质(镁供应源)。可溶态钙在植物中的有效吸收被认为是镁的功能。因此，作为原料之一的含镁物质的使用对于本发明土壤活化剂的生产方法来说是非常重要的。生石灰在工业中是一种典型的含钙物质(钙供应源)。钙也可以从食物废物中供应。然而，生石灰是一种有固定钙含量的物质，优选应用它来控制所得的土壤活化剂中的钙含量。白云石和生石灰在本说明书中统称为“石灰物质”。
根据本发明的土壤活化剂的生产方法，相对于5到18重量份的食物废物，石灰物质的用量优选为一重量份。也就是说，石灰物质为食物废物的1/18到1/5(重量比)。在这样的比例下使用石灰物质可以限制石灰物质的成本，同时有效地将石灰物质和食物废物中的钙转化为可溶态钙。如果石灰物质的比例大于1/5，大量不能形成可溶态钙的钙会残留在土壤活化剂中。另一方面，如果石灰物质的比例小于1/18，在土壤活化剂中可溶态钙的含量将在很多情况下变少。结果，必须对土壤使用大量的土壤活化剂来充分提高农作物中的钙含量。
相对于1重量份的白云石，石灰物质的用量优选为0.3到0.7重量份的生石灰。在这样的比例使用石灰物质，从白云石提取出的镁可以有效地促进可溶态钙在植物中的吸收。如果白云石超量使用，过多的镁会抑制植物中(最终是农作物中)其它矿物的吸收。如果使用过少的白云石，可溶态钙可能不会在植物中被充分吸收。
下面将描述详细的生产过程。本发明的土壤活化剂的生产方法包括通过在规定温度下搅拌食物废物来制备一种有机混合物的步骤A；以及在规定温度下搅拌包含有机混合物、白云石和生石灰的土壤活化剂组合物的步骤B。
优选步骤A一直持续到有机混合物变成一种实质上有耳垂状的硬度的粘弹性物质为止。提供这样一种粘弹性物质的典型条件包括70到90℃的搅拌温度和40到60分钟的搅拌时间。
步骤B中，搅拌优选一直持续到土壤活化剂组合物的粘性大于有机混合物为止。提供这样的土壤活化剂组合物的典型条件包括在加入石灰物质后70到130℃的搅拌温度和60到120分钟的搅拌时间。在规定时间加热和混合从土壤活化剂组合物提供了土壤活化剂。这样的生产方法简化了生产步骤，同时缩短了生产时间，这样在低成本下提供了土壤活化剂。
可选择地是，在步骤B中，石灰物质可以在两个阶段中加入。在两个阶段中加入石灰物质可以使可溶态钙更为有效地形成。更具体地说，在步骤B中，中间组合物首先通过加入白云石(步骤B-1)来制备，然后，将生石灰加入中间组合物中来制备土壤活化剂组合物(步骤B-2)。在步骤B-1中，搅拌优选一直持续到中间组合物的粘性大于有机混合物为止。提供这样一种中间组合物的典型条件包括在加入白云石后70到90℃的搅拌温度和60到120分钟的搅拌时间。在步骤B-2中，搅拌优选一直持续到土壤活化剂组合物变成有一定湿度的一种微粒物质(土壤活化剂)。提供这样一种土壤活化剂的典型条件包括在加入生石灰后90到130℃的搅拌温度和5到20分钟的搅拌时间。步骤B-2中加热和搅拌优选在氢氧化氨在将得到的土壤活化剂中形成和保持的条件下来进行。
可选择地是，石灰物质的加入顺序可以相反。也就是说，白云石可以在加入生石灰后加入。在这种情况下，加入生石灰后的优选的搅拌条件包括90到130℃的加热温度和10到30分钟的搅拌时间。加入白云石后优选的搅拌条件包括90到130℃的加热温度和5到10分钟的搅拌时间。
下面将描述优选用于步骤A和B中的加热搅拌器。图1示出了这样一种搅拌器实例的示意性剖视图。加热搅拌器10具有一个接收上述原料(食物废物或类似物)的搅拌槽12、一个包含旋转轴16和旋转棒20的且搅拌上述原料的搅拌装置24、一个旋转旋转轴16的驱动装置28，以及与搅拌槽12连接并通过加热搅拌槽12来加热搅拌槽12中原料的火炉32。这种设备的细节配置作为一种物质加工机器公开在JP2000-262265A中，其公开内容在此引入作为参考。根据本发明，为了使得到的土壤活化剂均匀，优选在加入生石灰后进行加热和搅拌。然而，如果搅拌槽12中的原料由于中间组合物或食物废物中所含的水与生石灰之间的反应而达到加热温度，火炉32就不必使用。
最后，步骤B中得到的土壤活化剂冷却到常温。冷却方法没有被特殊限制。土壤活化剂一般通过放置规定时间来冷却。
根据这样一种生产方法，包含充分可溶态钙的土壤活化剂可以在短时间低成本下生产。而且，多数食物废物通过加热和搅拌分解。因此，即使本发明的土壤活化剂在刚生产后就使用于土壤，它也不会由食物废物或类似物的腐败而释放强烈气味。相反地，本发明的土壤活化剂中食物废物分解的产品处于可以活化原生细菌的形式中。因此，土壤活化剂在土壤中的应用促进了土壤中微生物的繁殖，最终可以改善土壤肥力。
虽然根据本发明的优选实施方式的土壤活化剂及其生产方法被详细说明，不过，本发明并不限于上述实施方式且可以采用其他实施方式。
例如，本发明中土壤活化剂组合物可以非必要地包含任何合适的额外成分，例如动物废物或落叶。进一步举例，用于原料的食物废物可以包括一般家庭的剩余食物、蔬菜残渣、肉、或鱼。使用这样的额外成分或原料可以提供一种包含更多活化土壤中的微生物的营养成分的土壤活化剂。如果土壤活化剂组合物包含剩余食物或类似物，剩余食物或类似物中所含的盐优选从中去掉。而且，剩余食物优选包含大量的钙。
此外，落叶、剩余食物或类似物优选在加热和搅拌食物废物及石灰物质之前加入。优选方式的具体实例包括将落叶、残余食物或类似物加入含有蛋壳、米糠和豆腐渣的食物废物的方式；将落叶、残余食物或类似物加入有机混合物的方式；以及将落叶、残余食物或类似物加入蛋壳、米糠、豆腐渣、白云石和生石灰的未反应混合物的方式。
而且，只要加入的物质不会显著减少土壤活化剂中含有的可溶态钙的含量，落叶、残余食物或类似物加入的量就不被特别限制。例如，这样的物质优选在蛋壳、米糠、豆腐渣、白云石和生石灰的总量的1/10到1/5(重量比)的范围内加入。
本发明的土壤活化剂优选应用于任何植物(农作物)。土壤活化剂所适用的农作物的典型实例包括稻米、小麦、李树、西红柿、梨树、苹果树、葡萄树、玉米、茶、菠菜、大白菜和大豆。
以下将描述本发明的作用。
根据本发明，土壤活化剂通过在规定条件下加热和搅拌包含食物废物、白云石和生石灰的土壤活化剂组合物而得到。这样的土壤活化剂包含可溶态钙和镁。可溶态钙与一般的钙相比在植物(农作物)中有极大的吸收率和流动性。结果，不管品种或栽种，使用本发明的土壤活化剂得到的农作物都有非常大的钙含量。农作物中钙含量的增加提供了坚实的农作物和显著改善的口味。此外，农作物中的糖含量和氨基酸含量可以提高。另外，农作物的贮藏稳定性提高，从而延长了农作物的运输距离。而且，农作物中的硝态氮含量可以被减少，这样使得农作物的苦或辛涩味减少。
此外，本发明的土壤活化剂通过活化原生细菌来改善土壤肥力，代替如传统土壤活化剂对土壤使用外来微生物的方法，创造了极好的生长环境。因此，生长环境急剧改变或土壤由于外来微生物的反作用变得贫瘠的问题就不会出现。而且，农药的使用量可以通过活化原生细菌而大幅减少，由此提供非常适合人体的农作物。
以下，本发明将通过实施例更详细地来说明。不过，本发明并不受限于这些实施例。
实施例1
一种有机混合物使用如图1所示加热搅拌器(Minori细菌肥料生产设备M-10，由Minori Sangyo Co.，Ltd.生产)，通过在80℃加热和搅拌50千克蛋壳、200千克米糠和100千克豆腐渣50分钟来制备。接着，40千克白云石(从Shimizu-kogyo得到)被加入有机混合物中，同时，该混合物在80℃被加热和搅拌100分钟，以制备一种中间组合物。然后，20千克的生石灰(从Omi Mining Co.，Ltd.得到)被加入中间组合物，同时该混合物在110℃被加热和搅拌15分钟。随后，该混合物被放置冷却以得到本发明的土壤活化剂。
种植试验1-1对一块试验田使用适量的由实施例1得到的土壤活化剂约十天后，根据一般的种植方法种植西红柿。用从试验田得到的西红柿来测量100克西红柿中的钙含量和糖含量。钙含量使用反射计(由藤原科学有限公司(Fujiwara Scientific Company Co.，Ltd.)生产)测量。糖含量使用糖含量折射计(502132型，艾克斯特仪表公司生产)测量。表1根据Standard Tables of Food Composition in Japan(日本食物组成标准表)(第四修订版)示出了测量结果和100克西红柿中的钙含量。
表1
如表1所示，由应用本发明土壤活化剂的试验田得到的西红柿的钙含量大约为传统和标准西红柿的钙含量的5.6倍。
种植试验2-1除了将实施例1得到的土壤活化剂适当地应用于1号到5号试验田外，根据传统的种植方法种植李树。对于从各个试验田得到的李子，用类似于种植试验1-1的方法来测量100克李子(果肉)的钙含量。对于5号试验田，钙含量通过测量100克持续种植试验2-1两年以后所得到的李子(果肉)得出。表2示出了测量结果和下述种植试验2-2的结果。
表2
种植试验2-2在6号到9号参考田根据一般种植方法种植李树。钙含量通过类似于种植试验1-1中说明的方法测量来自各参考田的李子而得出。结果如表2所示。
表2的结果证明了试验田得到的有最高钙含量的李子是从参考田得到的李子的钙含量的4.3倍。
对于本领域普通技术人员而言，许多其它修正将是显而易见的且易于在不偏离本发明的范围和精神下实践。由此应当理解的是所附权利要求的范围不受说明书细节的限制，而应被更广泛地理解。
权利要求
1.一种包含可溶态钙和镁的土壤活化剂。
2.根据权利要求1所述的土壤活化剂，其特征在于土壤活化剂中相对于1重量份的镁包含2.5到3.5重量份的钙。
3.根据权利要求2所述的土壤活化剂，其特征在于土壤活化剂的pH值在10.5到11.5范围内。
4.一种土壤活化剂的生产方法，它包括通过在规定温度下搅拌食物废物制备一种有机混合物的步骤A；以及在特定温度下搅拌有机混合物、白云石和生石灰的步骤B。
5.根据权利要求4所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于步骤B包括在规定温度下通过搅拌有机混合物以及白云石和生石灰之一来制备一种中间组合物的步骤B-1；以及在规定温度搅拌中间组合物以及白云石和生石灰中另一种的步骤B-2。
6.根据权利要求4所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于食物废物中包含蛋壳、米糠和豆腐渣。
7.根据权利要求6所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于食物废物中相对于一重量份的蛋壳，包含3到5重量份的米糠和1到3重量份的豆腐渣。
8.根据权利要求4所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于在步骤A和B中搅拌5到18重量份的食物废物和共一重量份的白云石和生石灰。
9.根据权利要求4所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于在步骤B中搅拌1重量份的白云石和0.3到0.7重量份的生石灰。
10.根据权利要求5所述的土壤活化剂的生产方法，其特征在于在步骤A中，搅拌在70到90℃进行40到60分钟；在步骤B-1中，搅拌在70到90℃进行60到120分钟；以及在步骤B-2中，搅拌在90到130℃进行5到20分钟。
全文摘要
本发明的土壤活化剂包含可溶态钙和镁。可溶态钙指一种处于易被土壤中植物吸收并在吸收后易在植物中移动状态的钙。这样的土壤活化剂可以通过加热和搅拌包含食物废物、白云石和生石灰的土壤活化剂组合物来得到。不管品种或栽种，使用本发明的土壤活化剂得到的农作物有显著提高的钙含量。
文档编号C09K17/02GK1657590SQ20041000436
公开日2005年8月24日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者山本贤, 永福义光, 宫村功一 申请人:山本贤, 永福义光, 宫村功一