一種多孔種植砂及砂種植結構的製作方法

2023-08-13 18:35:46

專利名稱：一種多孔種植砂及砂種植結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於砂種植領域，具體涉及一種可直接用於種植的保水、保肥的多孔種植砂及包含有所述種植砂的砂種植結構。
背景技術：
沙漠化現象是一種自然現象，是由於地球乾燥帶移動所產生的氣候變化導致局部地區沙漠化。而且，隨著全球氣候的日益惡劣及人口快速增長帶來的土地被過度開發及耕種、畜牧，導致全球沙漠化進程越來越快，可種植耕地日益減少，農牧生產能力持續下降。尤其對於我國這樣一個地少人多的國家而言，日益發展的沙漠化進程導致農用及可種植土壤的減少而帶來的負面影響是致命的。農用及可種植土壤的日益減少，直接導致糧食及農作物產量下降，這主要是由於·目前的農糧產品及蔬果種植業中，主要依靠的是土壤的粘附力及凝聚保水、保肥能力，將施加至種植物的水分及肥料保持並發揮效用，而沙漠化後的天然沙粒則因為表面較為光滑以及沙粒彼此之間的粘附能力較差而使得其不具有保水、保肥的能力，而無法用於種植之用。目前，農學家們對於日益沙漠化的治理，除了一直致力於開發沙漠種植、集中於在沙漠中進行防滲或防風處理、減弱沙土遷移、提升沙漠成活率外，也致力於開發一些可應用於日常農業種植的有保水、保肥功能的種植沙子，以期待一方面可以改善農用土壤日益減少帶來的困境，同時也有助於提高日益積聚的沙子的利用效率。中國專利CN102159667A公開了一種沙子凝聚體，所述沙子凝聚體包括由有機廢棄物或副產品粉末以及土壤微生物混合後，並與沙子混合使得土壤微生物接種到沙子上，利用供給的水分使得土壤微生物繁殖，利用其菌絲使有機廢棄物或副產品粉末與沙子凝聚。該實用新型所述的沙子凝聚體在適當對混有土壤微生物的有機廢棄物粉末和沙子進行混合的狀態下供給水分來進行凝聚時，不僅能夠防止隨風揚沙的現象，還能夠供給養分，從而可以對沙地進行草原化或在沙地栽培各種莊稼和樹木。混在沙子中的有機廢棄物粉末可以起到基肥的作用而促進植物根系的生長，該專利所述的沙子凝聚體在種植用時也可以外加肥料從而使沙地持續保肥。但該實用新型中對於沙子的處理，採用的是一般的簡單混合處理，直接將有機廢棄物或副產品粉末以及土壤微生物混合併接種至沙子上，在有微生物存在下利用微生物的凝聚作用可以實現沙子之間的粘附力，減少因風沙流動導致的沙土流失，該實用新型所述的沙子凝聚體更多的是應用於沙漠種植中防止流失所採用的措施，而對於日常種植之用時需要的保水保肥的性能，微生物之間的粘附力則並不適用，而且所述沙子並未經過任何預處理，其光滑的外表面能否適用於微生物接種吸附以及吸附能力如何也有待商榷，因此該沙子凝聚體並不適用於日常種植中以沙子為主要種植體的種植之用，因此，對於大規模的推廣沙子種植技術仍有很大的局限性
實用新型內容
[0007]為此，本實用新型所要解決的技術問題在於現有技術中天然沙粒不適用於日常種植技術的問題，進而提供一種有助於保水、保肥、可適用於日常種植之用的多孔種植砂。為解決上述技術問題，本實用新型所述的多孔種植砂，所述種植砂包括天然沙粒和親水性粘結層，所述天然沙粒通過所述親水性粘結層粘結形成具有多孔結構的砂球，相鄰所述天然沙粒之間形成適宜微生物菌株及有益肥料吸附的孔隙。所述親水性粘結層至少包含有親水性粘結劑，所述的粘結劑既可以全部是親水性粘結劑也可以部分是親水型粘結齊U，除親水性粘結劑外的其他粘結劑優選樹脂型粘結劑。所述天然沙粒為粒徑相同或相近似的沙粒。所述天然沙粒的粒徑為40-70目。 相鄰所述天然沙粒之間的孔隙為50-300 μ m。所述砂球的直徑為O. 5-2cm。所述親水性粘結劑佔所述天然沙粒的重量份數的20-30%。所述親水性粘結劑佔粘結劑總量的30-60%。所述親水性粘結劑為親水性樹脂粘結劑。所述親水性樹脂粘結劑為側鏈含有親水性羧酸鹽、磺酸鹽、銨鹽、羥基或主鏈含有非離子型親水鏈段的環氧樹脂、聚氨酯和丙烯酸樹脂中的一種或幾種。具體的，所述親水性粘結劑的選擇可以參照中國專利文獻CN1966861A中所公開的內容進行選擇。本實用新型還公開了一種製備所述的多孔種植砂的方法將天然沙粒篩分後選擇合適粒徑的天然沙粒與選定的粘結劑進行混合均勻使二者充分接觸並形成砂球，相鄰砂粒之間形成適宜微生物菌株及有益肥料吸附的孔隙。本實用新型還公開了一種砂種植結構，包括種植容器以及鋪設於所述種植容器內的所述的多孔種植砂；所述種植容器由防水透氣顆粒與憎水性粘結劑粘結而成，相鄰所述防水透氣顆粒之間形成氣體分子可以透過但液態水分子不能透過的孔隙。所述孔隙的孔徑為O. 001-0. 3mm,優選 O. 01-0. 2 mm。所述種植容器的結構及製備方法與材料選擇同中國專利CN202043482U中所公開的盆栽容器的結構、方法以及材料。所述防水透氣顆粒包括骨料顆粒和包覆在所述骨料顆粒上的的疏水性物質。所述疏水性物質為骨料顆粒的l_8wt%。所述骨料為石英砂、礦渣、陶粒或玻璃微珠中的一種或其中幾種的混合物；所述骨料的粒徑為O. 04-0. 85 mm。所述的疏水性物質為包覆在所述骨料顆粒上的疏水性樹脂膜，所述疏水性樹脂膜為由疏水性環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂及矽樹脂中的一種或多種形成的膜。所述憎水粘結劑為含氟環氧樹脂粘結劑、含矽環氧樹脂粘結劑、有機矽粘結劑、聚氨脂、聚脂樹脂及酚醛樹脂中的一種或其中幾種的混合物。所述疏水性物質為疏水性樹脂膜，所述疏水性樹脂膜為由疏水性環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂及矽樹脂中的一種或多種形成的膜。較佳地，所述疏水性環氧樹脂為縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線型脂肪族類環氧樹脂、脂環族類環氧樹脂、聚硫橡膠改性環氧樹脂、聚醯胺樹脂改性環氧樹脂、聚乙烯醇叔丁醛改性環氧樹脂、丁腈橡膠改性環氧樹脂、酚醛樹脂改性環氧樹脂、聚酯樹脂改性環氧樹月旨、尿醛三聚氰胺樹脂改性環氧樹脂、糠醛樹脂改性環氧樹脂、乙烯樹脂改性環氧樹脂、異氰酸酯改性環氧樹脂或矽樹脂改性環氧樹脂中的一種或多種；所述疏水性酚醛樹脂為二甲苯改性酚醛樹脂、環氧樹脂改性酚醛樹脂或有機矽改性酚醛樹脂中的一種或多種。並且，如以上所述的疏水性樹脂可以通過如下的方法改性而獲得，具體改性方法為將環氧樹脂，如鄰苯二甲酸酐或馬來酸酐，與油溶性的單體共聚，所述油溶性的單體為丙烯酸烷基酯，甲基丙烯酸烷基酯，乙基丙烯酸、醋酸乙烯酯、乙酸烯丙酯、乙烯基磺酸鈉、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基丁酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯中的任一種。或者，也可以將環氧樹脂接枝改性，形成接枝聚合物；將環氧樹脂的親水性基團， 如羥基，與疏水的功能單體發生反應，將其接起來；疏水性的功能單體為苯甲醛，烷基苯甲醛(一大類)，利用羥基與醛基的反應。或者，也可以將環氧樹脂進行取代反應，在光照的催化反應下，用氯氣參與取代反應，將滷素接到環氧樹脂上面，以改善疏水性能。另外，所述疏水性樹脂膜中可以加入有固化劑，並且，對於不同的樹脂加入不同的固化劑，其中，固化劑的選擇具體如下對於縮水甘油醚類環氧樹脂、縮水甘油酯類環氧樹脂、縮水甘油胺類環氧樹脂、線型脂肪族類環氧樹脂、脂環族類環氧樹脂、聚硫橡膠改性環氧樹脂、聚醯胺樹脂改性環氧樹脂、聚乙烯醇叔丁醛改性環氧樹脂、丁腈橡膠改性環氧樹脂、酚醛樹脂改性環氧樹脂、聚酯樹脂改性環氧樹脂、尿醛三聚氰胺樹脂改性環氧樹脂、糠醛樹脂改性環氧樹脂、乙烯樹脂改性環氧樹脂、異氰酸酯改性環氧樹脂或矽樹脂改性環氧樹脂，較佳的固化劑為脂肪胺、脂環胺、芳香胺、聚醯胺、酸酐、叔胺中的任一種或幾種；對於二甲苯改性酚醛樹脂、環氧樹脂改性酚醛樹脂或有機矽改性酚醛樹脂，較佳的固化劑為六次甲基四胺；對於有機矽樹脂而言，較佳的固化劑為二丁基二月桂酸錫或N，N，N』，N』 一四甲基胍鹽中的任一種或幾種；對於疏水性聚氨酯樹脂，其固化劑為甲苯二異氰酸酯TDI和三甲氧苄胺嘧啶TMP的加成物，TDI和含羥基組份的預聚物及單組份潮氣固化劑、TDI的三聚體。對於不飽和聚酯(對苯二甲酸與乙二醇的聚合物)，常溫時所加入的固化劑為過氧化酮和環烷酸鈷；加熱時所加入的固化劑為過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二碳酸酯、二烷基過氧化物、過氧化辛酸叔己酯和過氧化二碳酸雙酯中的一種或幾種。並且，所述的疏水性物質還可以為聚四氟乙烯、植物油、矽銅、矽氧烷、烴以及共聚合聚偏氯乙烯中的任意一種或其組合。較佳地，所述烴包括石蠟、煤油、柴油、原油、石油餾出物、溶劑油及脂族溶劑中的任意一種或其組合。其中，所述疏水性物質為塗覆於所述骨料顆粒上，並且將所述疏水性物質塗覆於所述骨料顆粒上的方法為噴霧、浸潰或浸泡骨料顆粒於疏水性物質的液體溶液中以化學塗覆骨料顆粒；或者為應用疏水性物質的薄膜片材塗覆到骨料顆粒中；或者為將加熱的骨料顆粒放置於疏水性物質中，熔融疏水性物質到骨料顆粒；或者為電鍍、等離子噴塗、濺射、流化及粉末塗覆的方式將疏水性物質塗覆到骨料顆粒上。本發明同時公開一種製備所述種植容器的方法，包括以下步驟a.將骨料顆粒與憎水粘結劑混合後倒入攪拌機攪拌均勻；b.將包覆憎水粘結劑的骨料顆粒倒入盆栽成型模具；c.固化成型脫模即可得到所述種植容器。優選地，所述的骨料顆粒包覆有疏水性物質。所述步驟c所述的固化成型的條件是在5_120°C放置1-48小時，優選為在常溫下放置2-4小時。本實用新型所述的上述技術方案相比現有技術具有以下優點I、本實用新型所述的種植砂利用現有天然沙子經過親水性粘結劑的粘結完成造孔操作，使得相鄰天然沙粒之間形成的50-300 μ m的孔隙，適用且有助於外界有益成分負載於砂球表面的孔隙內，利用砂球的多孔性能有效保持營養肥料，可以將種植過程中外界施加的營養成分等肥料負載於沙粒之間形成的孔隙內，進而起到防止肥料隨水分流失而損失的情況，有助於增大肥料的利用率；2、以現有資源中難於保水保肥、難於種植利用的天然沙粒進行活化以及造孔處理，使得其具有負載肥料的能力，有效緩解肥料隨水分的流失，使得天然沙粒可以用於日常種植之用，有助於緩解日益嚴重的沙漠化導致的可種植土壤減少帶來的農作物種植困難；3、本實用新型所述的種植砂選用粒徑相同或相近似的沙粒進行粘結造孔，有利於得到空隙均勻的砂球，使得所述種植砂的營養成分均勻分布，有利於植物生長；4、選用親水性樹脂粘結劑對所述天然沙粒進行造孔處理，有益於營養成分的滲入及吸附性能；5、篩選得到所述粘結劑佔所述天然沙粒的20-30%，使得經過粘結劑粘結後天然沙粒之間形成的孔隙可以達到50-300 μ m，適宜於外加肥料的負載以避免其流失；6、將本實用新型所述的多孔種植砂與具有防水透氣性能的種植容器相配合使用，利用所述種植容器的防滲透氣性能，一方面避免了常規種植容器肥料隨水分從底部孔洞流失的問題，使得所述種植結構的保肥性能更加優越，同時也利用了種植容器良好的透氣性能保證植物生長的通氣需求。

為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖I為本實用新型所述砂種植結構的結構示意圖。圖中附圖標記表示為1_種植容器,2-種植砂。
具體實施方式
實施例I本實施例所述的種植砂針對於葉類植物種植之用。[0058]本實施例所述的多孔種植砂為由粒徑為70-100目的天然沙粒以及包括氫化雙酚A型環氧樹脂和親水性環氧樹脂的親水性粘結層粘結而成的多孔結構的砂球，所述種植砂的直徑為l_2cm，相鄰所述天然沙粒之間形成150-300 μ m的孔隙。本實施例所述的保水保肥種植砂是由如下方法製備得到的將天然沙粒進行篩分，選取70-100目粒徑的沙粒lOOKg，氫化雙酚A型環氧樹脂21Kg和親水性環氧樹脂粘結劑9Kg，混合均勻實現粘結形成直徑為l_2cm的砂球，相鄰所述天然沙粒之間形成150-300 μ m的孔隙備用。配製營養液-MKH2PO4 O. 2g、K2HPO4 O. 8g，MgSO4. 7H20 O. 2g，CaSO4. 2H20 0. lg，Na2MoO4. 2H20微量，以及酵母膏0. 5g，甘露醇20g，FeCl3微量，瓊脂15g，溶於1000ml蒸餾水中，調pH7. 2，高溫滅菌30min，即得適宜葉類植物種植之用的營養液組份。取現有技術中普通的底部含有滲水孔的花盆，內部鋪設有本實施例製備得到的種植砂，栽種白菜幼苗，並將上述營養液澆灌至花盆內供植物生長，並隨時觀察植物生長情況同時收集花盆底部滲出的成分。 實施例2如圖I所示，本實施例所述的砂種植結構包括種植容器以及鋪設於所述種植容器內的多孔種植砂。所述多孔種植砂同實施例I中所述的種植砂，而所述種植容器同中國專利CN202043482U中實施例3中所述的盆栽容器的結構及材料。本實施例中所涉及的營養液與實施例I中所述的營養液相同，所述種植植物與實施例I中所述種植植物白菜幼苗為同期移植的幼苗，將白菜幼苗栽種於本實施例所述的砂種植結構的種植容器中，並澆灌配製的營養液觀察。實施例3本實施例選用的營養成分、多孔種植砂以及白菜幼苗與實施例I中相同，其區別僅在於採用底部不設有滲水孔的不透水的容器栽種所述幼苗，並觀察其生長情況。實施例4本實施例所述的種植砂針對於西紅柿、馬鈴薯等需要大量磷肥的果實類植物種植之用。本實施例所述的多孔種植砂為由粒徑為40-70目的天然沙粒與包括含羥基的丙烯酸樹脂和親水性聚氨酯樹脂形成的親水性粘結層粘結而成的多孔結構的砂球，所述種植砂的直徑為O. 1-lcm，相鄰所述天然沙粒之間形成50-150 μ m的孔隙。本實施例所述的保水保肥種植砂是由如下方法製備得到的將天然沙粒進行篩分，選取40-70目粒徑的天然沙粒lOOKg，含羥基的丙烯酸樹脂SKg和親水性聚氨酯樹脂12Kg，混合均勻實現粘結形成直徑為O. I-Icm的砂球，相鄰所述天然沙粒之間形成50-150 μ m的孔隙備用。配製營養液-MKH2PO4 O. 2g、K2HPO4 O. 8g，MgSO4. 7H20 O. 2g，CaSO4. 2H20 0. lg,Na2MoO4. 2H20微量，以及酵母膏0. 5g，甘露醇20g，FeCl3微量，瓊脂15g，溶於1000ml蒸餾水中，調pH7. 2，高溫滅菌30min，即得適宜於果實類植物種植之用所需要的營養液組份備用。取現有技術中普通的底部含有滲水孔的花盆，內部鋪設有本實施例製備得到的種植砂，栽種西紅柿幼苗，並將上述營養液澆灌至花盆內供植物生長，並隨時觀察植物生長情況同時收集花盆底部滲出的成分。實施例5如圖I所示，本實施例所述的砂種植結構包括種植容器以及鋪設於所述種植容器內的多孔種植砂。所述多孔種植砂同實施例4中所述的種植砂，而所述種植容器同中國專利CN202043482U中實施例4中所述的盆栽容器的結構及材料。本實施例中所涉及的營養液與實施例4中所述的營養液相同，所述種植植物與實施例4中所述種植植物西紅柿幼苗為同期移植的幼苗，將西紅柿幼苗栽種於本實施例所述的砂種植結構的種植容器中，並澆灌配製的營養液觀察。實施例6本實施例選用的營養成分、多孔種植砂以及西紅柿幼苗與實施例4中相同，其區 別僅在於採用底部不設有滲水孔的不透水的容器栽種所述幼苗，並觀察其生長情況。對比例I本對比例以現有技術中的普通花盆和普通的種植土壤為種植介質，並配製實施例I中所涉及的營養液，所述種植植物也與實施例I中所述的白菜幼苗為同期移植的幼苗。將白菜幼苗栽種於土壤中，並澆灌所配製的營養液觀察同時收集花盆底部滲出的成分。對比例2本對比例以現有技術中的普通花盆和普通的種植土壤為種植介質，並配製實施例4中所涉及的營養液，所述種植植物也與實施例2中所述的西紅柿幼苗為同期移植的幼苗。將西紅柿幼苗栽種於土壤中，並澆灌所配製的營養液觀察同時收集花盆底部滲出的成分。培植15天後，取實施例1-3及對比例I的種植容器中的土壤樣品，並將其消解為液態樣品，採用TOC-TN測定儀檢測其內殘餘的氮含量，同時測量各個容器中植物幼苗的生長情況，同時檢測各實施例收集到的滲出花盆外部的液體的殘餘成分，對比結果見下表。
序號容器內氮含量(g/L)_滲出成分氮含量(g/L)_植物株高(cm)
實施例 I _56· 68~ 10.8317'
實施例 2 63. 12~022
實施例 3 73.76~012
對比例 l|48. 75|20. 20115培植15天後，取實施例4-6及對比例2-的種植容器中的土壤樣品，並將其消解為液態樣品，採用離子色譜測定儀檢測其內殘餘的磷含量，同時測量各個容器中植物幼苗的生長情況，同時檢測各實施例收集到的滲出花盆外部的液體的殘餘成分，對比結果見下表。
序號容器內磷含量(g/L)_滲出成分磷含量(g/L)_植物果實株高(cm)_
更施例 4 62. 13Tl. 60一 9. 5
更施例 5 70. 090"一 12
更施例 6 79.220~~7—
訝比例 2|55.23|l9. 86|8· 5從實施例I和對比例I以及實施例4和對比例2的的數據可以看出，在使用相同的現有種植容器種植時，本實用新型所述的多孔種植砂相對於現有的土壤種植而言，其保肥的性能相當甚至有所提高，植物生長情況也稍好，證明本實用新型所述的多孔種植砂對於種植保肥具有至少與土壤相當的能力，有利於植物生長；從實施例2和實施例3以及實施例5和實施例6中的對比數據中可以看出，在以不透容器作為種植之用即肥料無流失時，使用本實用新型所述的種植容器種植的植物生長性能提升較多，同時容器內的肥量消耗也高出很多，可見透氣性能對植物生長的重要性，說明本實用新型所述的具有較好的透氣性能的種植容器有助於植物的生長。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。·
權利要求1.一種多孔種植砂,其特徵在於 所述種植砂包括天然沙粒和親水性粘結層，所述天然沙粒通過所述親水性粘結層粘結形成具有多孔結構的砂球，相鄰所述天然沙粒之間形成適宜吸附的孔隙。
2.根據權利要求I所述的多孔種植砂，其特徵在於 所述天然沙粒為粒徑相同或相近似的沙粒。
3.根據權利要求2所述的多孔種植砂，其特徵在於 所述天然沙粒的粒徑為40-70目。
4.根據權利要求I或2或3所述的多孔種植砂，其特徵在於 相鄰所述天然沙粒之間的孔隙為50-300 μ m。
5.根據權利要求4所述的多孔種植砂，其特徵在於 所述砂球的直徑為O. l-2cm。
6.一種砂種植結構，其特徵在於包括種植容器以及鋪設於所述種植容器內的權利要求1-5任一所述的多孔種植砂。
專利摘要本實用新型屬於砂種植領域，具體涉及一種多孔種植砂及砂種植結構。所述種植砂包括天然沙粒和親水性粘結層，所述天然沙粒通過所述親水性粘結層粘結形成具有多孔結構的砂球，相鄰所述天然沙粒之間形成適宜吸附的孔隙。所述的種植砂利用現有天然沙子經過粘結造孔，使得相鄰天然沙粒之間形成適用且有助於外界有益成分負載於砂球表面的孔隙，利用砂球的多孔性能有效保持營養肥料，可以將種植過程中外界施加的營養成分等肥料負載於沙粒之間形成的孔隙內，進而起到防止肥料隨水分流失而損失的情況，有助於增大肥料的利用率。本實用新型還公開了一種砂種植結構，包括種植容器以及鋪設於所述種植容器內的所述的多孔種植砂。
文檔編號A01G9/10GK202697352SQ201220184760

公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者秦升益, 陳梅娟 申請人:北京仁創科技集團有限公司