专利名称：生物有机二氧化碳气肥及其制造方法
技术领域：
本发明属于二氧化碳气体肥料领域，特别是涉及生物有机二氧化碳气体肥料及其制造方法。
由于保护地环境的封闭性，使保护地内植物所需的二氧化碳往往不足，从而影响了植物的光合作用，降低了植物对太阳光的利用率，有时甚至会减弱抗病害的能力，因此向保护地植物施用二氧化碳气体肥料是一项重要的增产措施。增施二氧化碳还有明显促进植物早熟的作用。
现有的二氧化碳气体肥料已有多种类型。其中有用高压钢瓶装二氧化碳直接作二氧化碳气体肥料，该方法成本高，需要每天定时开阀释放，定时关阀，释放的量也不易控制，所以在操作、使用上不太方便。
可反应型二氧化碳气体肥料是另一大类，它们都是通过碳酸的盐与无机酸或有机酸的中和反应生成二氧化碳，通常是双组分包装，使用时再混合。此方法主要的问题是酸对人及植物都有一定的危害，需要小心处理；应用时需要专用或非专用的反应容器，有的专用反应容器结构复杂，容易出现故障，给用户带来不便；需要每天定时计量加料，使用起来也不方便。例如，专利申请97233905公开了一种二氧化碳气肥发生器，它包括贮酸罐，反应罐及导管，在贮酸罐体一侧设置定量杯，需要释放二氧化碳时通过控制阀、定量杯、管道向反应罐加酸液，酸液与碳酸的盐类物料反应放出二氧化碳。
可燃烧型二氧化碳气体肥料，是通过燃烧可燃性原料，例如碳、煤、天然气等，生成二氧化碳，该方法生成的二氧化碳气体中常常含有一氧化碳等对人体有害的气体，需要进行净化处理后才能使用；另一方面也需要每天定时点燃，使用起来不方便。
已有的制取二氧化碳气肥的方法还包括微生物发酵法。专利申请96111118公开了一种二氧化碳气肥及其生产方法，是利用微生物发酵制取二氧化碳气肥的方法，采用碳水化合物为培养基，利用好氧酵母菌为发酵微生物，添加好氧酵母菌成长所需的各种营养成分，造粒后用熔融剂包覆，制成粒状二氧化碳气肥。该二氧化碳气肥的优点是作为一种微生物发酵肥料，它对保护地环境不会有不良影响，一经施用就无需人工管理就会自动释放二氧化碳，使用起来很方便。但该二氧化碳气肥缺点是利用好氧氧酵母菌为菌种，由于好氧氧酵母菌仅能利用小分子糖类(如葡萄糖、蔗糖、半乳糖、麦芽糖等)为能源及碳源，不能直接利用纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质等高分子物质，因而该申请文件所述的碳水化合物培养基中的碳水化合物是小分子糖类。该气肥的小分子糖类原料通常是工业产品，其来源不够丰富，价格较高。此外该气肥需要配合一种熔融包覆剂，用于包覆肥料颗粒，利用熔融包覆剂来包覆一种带有活菌剂的肥料颗粒会带来不良的后果，因为按照常识，熔融包覆剂的熔点至少应在50℃以上，否则在其储藏、运输、应用过程中，在气温较高或有阳光照射等情况下该熔融包覆剂很容易融化，用熔点50℃以上的熔融包覆剂进行包覆的生产操作温度应该在60℃以上，否则包覆操作将难于进行。而用于二氧化碳气体肥料的微生物应该为中温菌，因为只有中温菌才能在保护地环境温度(15℃～25℃)条件下有良好的活力。在如此高的操作温度下进行熔融包覆，气肥中的中温菌将被破坏。用熔融剂包覆带来的另一个问题是增加了一道难度较大的生产工序，生产成本会增加不少。
本发明的目的是提供一种新的二氧化碳气体肥料及其生产方法，该气肥不仅对保护地环境无任何不良影响，而且还有一定的增加土壤肥效和改良土壤的作用一经施用就无需人工管理，会自动释放二氧化碳，使用起来极为方便；而且该二氧化碳气体肥料的生产原料有很广泛的可选择性、来源很丰富、价格低廉；使生产该二氧化碳气体肥料的工艺简化，降低生产成本。
本发明提出了一种生物有机二氧化碳气体肥料及其制造方法，它主要含有天然有机物质和可分解这些天然有机物质的微生物菌剂，其天然有机物质含有一种或一种以上的下列物质和/或它们的降解产物纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质、木质素，该生物有机二氧化碳气肥以有机氮素和/或无机氮素作为氮素源，有机碳素为碳素源，碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值为5～50，生产该生物有机二氧化碳气体肥料的方法是，将各种组分经适当粉碎和干燥并均匀混合后冷压成一定型状的固体。当该固体气肥施入土壤后，它吸收水分，在温度适合的条件下，其中的微生物被激活，并快速增殖，天然有机物质在微生物的旺盛分解、呼吸作用下，其中的碳素化合物约五分之一被用于合成微生物质碳素，最高达五分之四的碳素化合物被分解成二氧化碳及水。土壤中气肥的二氧化碳产量和该气肥中的微生物的活性成正比。
符合上述条件的天然有机物质是很多的，包括植物体、动物体、藻类等生物体的任何一部分及它们各自的降解产物，例如植物体的根、茎、叶、种子、藻、动物加工的废弃物等。最常见的天然有机物是农业收获物如稻子、麦、玉米、高粱、土豆干、红薯干、豆类等；各种秸杆，如玉米秸、稻草、麦秸、豆秸等；各种农林产品加工的副产物如锯末、麦麸、米糠、稻壳、豆渣、豆饼、菜籽饼、蔗渣等；工业生产中的降解产物，例如酒糟、啤酒渣等；也包括一些工业产品，例如淀粉及淀粉的酶降解产物、纸浆纤维素及纤维素的降解产物(纤维二糖、纤维三糖、低聚糖)、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖、动植物蛋白及其降解产物(多肽、氨基酸)、酵母膏等等；某些有机垃圾，例如废纸等。纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质、木质素的降解产物是小分子有机物，它们是微生物很容易利用的能源或碳素源或氮素源。
本生物有机二氧化碳气肥中的天然有机物质组分的选用首先应该保证符合以下要求该生物有机二氧化碳气肥以有机氮素和/或无机氮素作为氮素源，有机碳素为碳素源，碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值为5～50。如果碳素含量(以碳计)不足200克/公斤，那么该二氧化碳气肥能被微生物分解的碳素含量偏少，因此它所能释放的二氧化碳也是有限的。该生物有机二氧化碳气肥所含的碳素和氮素的合适的重量比值在5～50之间，当低于5时该生物有机二氧化碳气肥经微生物转化后释放的无机态氮素太多，不利于作物的营养平衡；当高于50时，一方面，该生物有机二氧化碳气肥会从土壤环境中吸收大量的原有的无机氮素，与植物争抢土壤中的氮素，造成植物生长氮素不足，对植物生长不利；另一方面，生物有机二氧化碳气肥中氮素相对不足，微生物的生长受到限制，造成天然有机物质组分分解缓慢，因此释放二氧化碳速度慢，单位时间内释放的二氧化碳量就相对偏少。
分解上述天然有机物质的微生物为细菌和/或放线菌和/或霉菌。当天然有机物质中的有机碳素中含有纤维素时，分解该天然有机物质的微生物至少得含有纤维素分解微生物，分解纤维素的微生物有好气中温纤维素分解菌和厌气性中温纤维素分解菌及好热性纤维素分解菌，前者包括纤维素分解细菌、纤维素分解放线菌、纤维素分解霉菌；厌气性中温纤维素分解菌包括芽孢梭菌；由于好热性纤维素分解菌的最适生长温度较高，不能作为纤维素的主要分解菌。分解纤维素的微生物是纤维素分解细菌、纤维素分解放线菌、纤维素分解霉菌等不同菌种中的一种或多种的复合群体。当天然有机物质中含有半纤维素时，其分解微生物至少得含有半纤维素分解微生物，分解半纤维素的微生物是半维素分解细菌、半纤维素分解放线菌、半纤维素分解霉菌等不同菌种中的一种或多种的复合群体。当天然有机物质中含有木质素时其分解微生物至少得含有木质素分解微生物，分解木质素的微生物主要有担子菌中的白腐菌(例如白腐裂褶菌)。淀粉的分解比较容易进行，但是，当天然有机物质中含有淀粉时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细菌中的杆菌，在好气条件下它们有很强的分解能力，很多霉菌在好气条件下也能强力分解淀粉，放线菌中25～95％能以淀粉为良好的碳源。蛋白质的分解也容易进行，分解蛋白质的微生物很多，能够分解纤维素、半纤维素、木质素、淀粉的大部分的细菌、放线菌、霉菌都能分解蛋白质。
为了使本生物有机二氧化碳气肥在使用过程中快速形成有利于天然有机物分解的有效优势菌群，固体气肥中可分解天然有机物质的微生物菌剂应达到一定的含量，以稀释平板法测定其所含有效活菌总数应该不低于1.0×106/克。
本发明还提出了生物有机二氧化碳气肥的另一种实现形式，该生物有机二氧化碳气肥的特征在于它在采用酶作为分解天然有机物质的催化剂。本发明人发现，将可分解天然有机物质的各种不同的酶加入天然有机物质中也可以制造出性能良好的二氧化碳固体气肥。该生物有机二氧化碳气肥同样以有机氮素和/或无机氮素作为氮素源，有机碳素为碳素源，碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值为5～50，生产该生物有机二氧化碳气肥方法是，将各种组分经适当粉碎和干燥并均匀混合后冷压成一定型状。所说的天然有机物质含有下列物质中的一种或一种以上纤维素，半纤维素、淀粉，蛋白质，木质素。当该气肥施入土壤后，通过吸收土壤及空气的水分，在温度适合的条件下，其中的酶被激活，发挥其强力的催化降解作用，不断地将大分子的天然有机物降解为小分子有机物，如小分子糖类、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对于大分子天然有机物来说很容易被各种微生物所利用，这些分解水溶性小分子化合物的微生物可以是土壤内已有的各种微生物，也可以是以菌剂形式外加的各种有益微生物。当然，如果在已经含有酶剂的情况下仍然添加能分解天然有机物的微生物菌剂，则该生物有机二氧化碳气肥中的天然有机物将能更有效、更完全、更快地分解。分解天然有机物的酶是下述酶中的一种或一种以上纤维素酶，半纤维素水解酶、淀粉酶，蛋白质酶，木质素降解酶(例如纤维二糖氧化酶)，果胶酶。其天然有机物质还可以含有下列一种或一种以上物质的降解产物纤维素，半纤维素、淀粉，蛋白质，木质素，它们是小分子糖类、肽、氨基酸等水溶性小分子有机物，在这些小分子有机物的存在下，生物有机二氧化碳气肥施用后，其中的微生物将会快速增殖、旺盛生长。
在本发明中，无论哪一种形式的生物有机二氧化碳气肥，其碳素和氮素的重量比值均优选为10～35。
对于土壤，无论是酶还是微生物的生物活性都跟其所在的土壤环境的温度、含水量、土壤结构、土壤营养状况都有关系。对于生物有机二氧化碳气肥来说，它在土壤中的含水量及它本身的结构特征至关重要。为了使生物有机二氧化碳气肥在不同的土壤环境中都有较理想的含水率，可以在生物有机二氧化碳气肥中加入适量固体高分子吸水剂，使其在保护地环境中能吸取水分，以保证二氧化碳气肥在不同含水率的土壤环境中都有适度的含水率，进而使微生物旺盛生长；还可以通过加入崩解剂使生物有机二氧化碳气肥固体颗粒在吸水后快速崩解，通过快速崩解形成良好的结构，使气肥具疏松、透气的结构特征，这样，一方面使氧气供应充足、微生物的需氧呼吸代谢容易进行，另一方面微生物呼吸代谢产生的二氧化碳也能很容易扩散释放出来。常见的崩解剂有羧甲基纤维素、羧甲基淀粉等物质。
本发明的生物有机二氧化碳气肥中的各类高分子成分例如纤维素、半纤维素、木质素及崩解剂、高分子吸水剂等物质均有一定的促进土壤形成团粒的作用，改善土壤的持水性和透气性，是良好的土壤结构改良剂。随着天然有机物质的分解，天然有机物质中的各种对作物有营养作用的成分例如氮素、磷素等无机营养素和氨基酸、维生素、腐殖质等有机营养素都被释放出来，因此本发明的生物有机二氧化碳气肥也有良好的土壤肥效。
本发明不排除在生物有机二氧化碳气肥中添加适量有助于植物或微生物生长的其它矿物营养元素、B族维生素等营养物质。
本发明也不排除在生物有机二氧化碳气肥中添加一定量的起改善土壤结构用的天然矿物成分如天然沸石、膨胀珍珠岩、风化褐煤等。
本发明的生物有机二氧化碳气肥的优点是具有良好的二氧化碳释放性能；不仅对保护地环境无任何不良影响，而且还有一定的增加土壤肥效和改良土壤的作用；一经施用就无需人工管理，会在一定时间内自动释放二氧化碳，使用起来极为方便；每一天内其二氧化碳的释放的量有一定的自控调节能力，白天由于日照气温升高，微生物活性增强，二氧化碳的释放速度加快，正好满足作物对二氧化碳的大量需求，夜晚气温降低，微生物活性减弱，二氧化碳的释放速度减慢；该二氧化碳气体肥料的生产原料——天然有机物质有很广泛的可选择性、来源很丰富、价格低廉；生产该生物有机二氧化碳气肥不需要熔融包覆剂及复杂的包覆过程，简化了生产工艺，进一步降低了产品成本。
本发明以下述实施例加以说明。
以本发明实施例所述的生物有机二氧化碳气肥分别施用于辣椒、黄瓜、西红柿生产的保护地，每亩20～25公斤，施入后约2～4天后开始释放二氧化碳，施入后第5～10天就进入二氧化碳释放高峰期，保护地内二氧化碳的浓度可达800～1200PPM，气肥稳定的二氧化碳释放期可达50～65天。其促进生长和提高产量效果见下表1。
表1在保护地使用生物有机二氧化碳气肥后的效果
权利要求
1.一种生物有机二氧化碳气肥，主要用于向保护地植物提供二氧化碳，其特征在于它主要含有天然有机物质和可分解天然有机物质的微生物菌剂，其天然有机物质含有一种或一种以上的下列物质和/或它们的降解产物纤维素、半纤维素、淀粉、蛋白质、木质素，该生物有机二氧化碳气肥以有机氮素和/或无机氮素作为氮素源，有机碳素为碳素源，碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值为5～50，生产该生物有机二氧化碳气肥方法是，将各种组分经适当粉碎和干燥并均匀混合后冷压成一定型状。
2.一种权利要求1所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于分解天然有机物质的微生物是细菌和/或放线菌和/或霉菌，它们在生物有机二氧化碳气肥中活菌总数不低于1.0×106/克。
3.一种生物有机二氧化碳气肥，其特征在于它含有天然有机物质和可降解天然有机物质的酶，该生物有机二氧化碳气肥以有机氮素和/或无机氮素作为氮素源，有机碳素为碳素源，碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤，所含的碳素和氮素的重量比值为5～50，生产该生物有机二氧化碳气肥方法是，将各种组分经适当粉碎和干燥并均匀混合后冷压成一定型状。
4.一种权利要求3所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于它不仅含有天然有机物质和可分解天然有机物质的酶，而且还含有权利要求1或2所述的可分解天然有机物质的微生物菌剂，它们在生物有机二氧化碳气肥中活菌总数不低于1.0×106/克。
5.一种权利要求3或4所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于其天然有机物质含有下列物质中的一种或一种以上纤维素，半纤维素、淀粉，蛋白质，木质素。
6.一种权利要求5所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于其天然有机物质还含有下列一种或一种以上物质的降解产物纤维素，半纤维素、淀粉，蛋白质，木质素。
7.一种权利要求3或4或5所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于分解天然有机物质的酶是下述酶中的一种或一种以上纤维素酶，半纤维素酶，淀粉酶，蛋白质酶，木质素酶，果胶酶。
8.一种权利要求1或3所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于含有固体高分子吸水剂。
9.一种权利要求1或3或8所述的生物有机二氧化碳气肥，其特征在于含有崩解剂。
全文摘要
一种生物有机二氧化碳气肥及其制造方法,它主要由天然有机物质和可降解其中大分子天然有机物质的酶和/或可矿化分解天然有机物质的微生物菌剂组成。气肥中以有机碳素为碳素源,碳素含量(以碳计)大于等于200克/公斤,碳素和氮素的重量比值为5～50。其生产方法是,将各种组分干燥、粉碎后均匀混合,冷压成一定型状。其优点是使用方便、改良土壤、原料来源丰富、原料价格低廉、容易生产。
文档编号C05D7/00GK1308036SQ01103520
公开日2001年8月15日 申请日期2001年2月2日 优先权日2001年2月2日
发明者李伯平, 李小平 申请人:李伯平