一種全營養多肽鹽的制備及其耦合微型稻田種植的鏈式技術與應用的制作方法

本發明屬于新型肥料的研發與移動式微型稻田種植水稻的鏈式技術，即將高含氮的蛋白廢棄物經過生化反應制備出既具有植物所需的氮素營養，又具有植物所需的大量無機元素鈣、鉀的多肽鹽，并將此新型肥料---植物全營養多肽鹽作為肥料施加到可移動的微型稻田---將從未施加過除草劑、農藥等化學物質的干凈土壤裝入一定規格的食品級高分子塑料盆中即構成微型稻田(可隨時移動到所需位置)，形成所制備的植物全營養多肽鹽耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術，實現首次種植出絕對無農藥、無化肥、泉水灌溉、新型肥料的優質大米。具體涉及一種植物全營養多肽鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用。

背景技術：

水稻的種植已有上千年的歷史，其種植成套技術幾乎都是相同的，即整理稻田、育秧苗、插秧、施肥、收獲等基本鏈式技術，但隨著時間的推移、科技的進步、種植模式的改變產生了新的育種技術、種植技術、新型肥料、雜交稻、轉基因水稻等新的種植鏈式技術，產量大大提高，出現畝產1000公斤以上的超級稻，但與此同時，大量農藥和大量化肥的使用問題也隨之產生，導致農藥殘留太高、重金屬離子超標等新的問題，現在幾乎或絕對買不到不施任何農藥的大米。

現代種植鏈式技術能否種植出不施任何農藥的大米呢？回答是幾乎不可能或完全不可能！因為現在的水稻田土壤基本都是已種植多年的稻田土，其害蟲的生長、繁殖特性就是選擇了此環境，形成穩定的生態系統，即是使用大量農藥也難以全部殺死害蟲，從生態學上講，要想滅絕一個物種是一件不容易的事，尤其是微小生物，除了抗藥性外，水稻也不是一種或多種害蟲生物唯一的食物來源，并且具有移動性。目前國內外關于水稻種植過程中大量使用農藥和化肥并導致大米農藥殘留超標、重金屬離子超標，以至于幾乎或絕對買不到不施任何農藥的大米。為此，只有設計出新的種植模式、新的肥料方可解決此問題。

技術實現要素：

為解決上述問題，本發明根據水稻種植現狀和病蟲害形成的生態學原理，再利用高含氮量的蛋白廢棄物原料轉化為植物全營養多肽鹽，將兩者有機地耦合，形成一種植物全營養多肽鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用，也即當病害、蟲害產生到一定程度時，可將微型稻田轉移(即可移動性稻田)到新的從未種植過水稻的地方，實現科學、合理、環境友好的生態規避蟲害與病害，形成新的種植模式，前期研究表明，此法完全可行，并為雨水充足但保水不足的喀斯特地貌結構土壤種植水稻(以前只能種植玉米、土豆)、重金屬污染地區的地方居民種植水稻(利用未污染土壤)、無平地的山區或坡地種植水稻、風景區種植水稻形成觀光農業、家庭居住地周邊、屋面等地方種植水稻提供一種新的成套技術。

本發明將新型肥料---全營養多肽鹽作為肥料施加到可移動的微型稻田---將從未施加過除草劑、農藥等化學物質的干凈土壤裝入一定規格的食品級高分子塑料盆中即構成微型稻田(可隨時移動到所需位置)，形成所制備的植物全營養多肽鹽耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術，以實現首次種植出絕對無農藥、無化肥、泉水灌溉、新型肥料的優質大米的目的。

本發明首先提出了一種植物全營養多肽鹽的制備方法：包括以下步驟：

A將蛋白廢棄物和鈣原料或者鉀原料加入高溫反應釜中；加熱至105.2～180.6℃，保溫30～240分鐘，進行生化解析。

B混合物處于分散均勻狀態時,反應結束，冷卻至常溫，即得。

進一步地，所述蛋白廢棄物是指菜子餅、豆餅、動物血液、蹄角、羽毛、污泥。

具體地，所述鈣原料選自氧化鈣、生石灰或熟石灰。所述鉀原料選自氫氧化鉀或碳酸鉀。或者，鈣原料或鉀原料選自能和多肽形成可溶性鹽的其他原料。

優選地，所述步驟A的加熱方式為采用通入蒸汽直接加熱，加熱生化解析的壓力為0.05～0.95Mpa；或者，

加熱方式為利用間壁油加熱或電熱管直接加熱，反應在空壓機空氣攪拌的條件下進行。

進一步地，當所述蛋白廢棄物選自植物蛋白時，所述鈣原料的重量占所述蛋白廢棄物干重的12～35.5％。加熱溫度優選為115.5～135.6℃，保溫時間優選為100-120分鐘。

進一步地，當所述蛋白廢棄物選自動物蛋白時，加熱溫度為115.5～180.6℃，保溫時間為120-240分鐘。優選地，所述鉀原料選為氫氧化鉀，所述氫氧化鉀的用量占所述蛋白廢棄物(干重)的比值為2.2-12.0％，加水量為動物蛋白的200-500％。

本發明首還提出了利用上述任一方法制備的一種植物全營養多肽鹽，所述多肽鹽主要成分為水溶性多肽鈣鹽或多肽鉀鹽，其中，所述多肽鈣鹽為兩個或兩個以上羧基、巰基結合鈣離子而形成的水溶性肽鹽。

另外，本發明提出了一種將所述植物全營養多肽鹽用于稻田種植的方法，其特征在于包括步驟：

A.將土壤裝入具有排、控水管的容器中，鋪成12-15厘米厚度；

B.向所述容器的土壤播種或插秧；

C.施加所述植物全營養多肽鹽。

進一步地，將所述容器正表面積控制在大于或等于0.3平方，高度大或等于17厘米。

具體地，步驟C中，當水稻秧苗長致8-12cm時，每畝施加氮量為6-12kg的植物全營養多肽鈣鹽溶液。

進一步地，步驟C中，當秧苗長致8-12cm時，每畝施加氮量為4-6kg的植物全營養多肽鈣鹽溶液，施加次數為2-3次。

更進一步地，當水稻生長到灌漿期，再施加一定量的植物全營養多肽鉀鹽。

本發明還提出了所述植物全營養多肽鹽在農作物種植中的應用。

與現有技術相比，本發明具有如下突破性創新：

(1)本發明所制備的植物全營養多肽鹽能促進植物快速生長，具有速效肥尿素的快速優點，同時又具有有機肥長效的特點，一方面，既具有植物所需的氮素營養，又具有植物所需的大量無機元素鈣、鉀的多肽鹽，另一方面，所制備的多肽鹽只要將施加到土壤中，5-7天植物變綠(速度與尿素相同，而有機肥需20天以上才生肥效)，其葉綠素含量比目前所有肥料均高，外觀呈非常明顯的墨綠色，生物量比所有肥料大，15天左右比有機肥增加2倍以上產量，這是目前所有有機肥無法實現的。

(2)本發明所制備的植物全營養多肽鹽能能促進土壤微生物快速生長，在促進微生物生長方面，肽肥比普通有機肥快5-8倍以上，因為有機肥需下雨條件下，通過微生物產生酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶等各種蛋白酶來分解有機肥中蛋白質類物質為蛋白肽，再經過轉化為氨基酸方能利用，其過程屬于耗能過程，且時間相當長(20天以上)，而本研究所提出植物全營養多肽鹽能跨越了此過程，微生物可直接分解植物全營養多肽鹽能(本身含有大量氨基酸)為氨基酸進行利用，前期研究表明，將植物全營養多肽鹽能噴灑于土壤表面，只需5天左右土壤表面即可大量生長出白色的真菌、放線菌類(大多數細菌在土壤內)。而對于植物來說，也節省了此過程的能量消耗并提高了利用效率。

(3)本發明所制備的植物全營養多肽鹽能能促進土壤酶活性的快速提高，由于植物全營養多肽鹽能能快速促進微生物的生長，所以也能快速提高土壤酶活性，如：酸性蛋白酶、堿性蛋白酶、尿酶等。

(4)本發明所制備的植物全營養多肽鹽能是一種全溶性有機肥料，可種植出重金屬離子含量低的高品質農作物：一方面，因為植物全營養多肽鹽能的營養效應可使所種植的作物營養成分高，另一方面，由于植物全營養多肽鹽能含有可溶性的結合鈣離子，其堿性作用可使土壤中部分重金屬離子鈍化變為氧化態，從而植物不吸收，同時鈣離子是植物生長的大量元素，其競爭性作用抑制了重金屬離子的吸收，以及微生物種群結構數量的大量提高導致結合和吸附了大量重金屬離子使所種植植物不吸收或少吸收重金屬離子。

(5)本發明所制備的所制備植物全營養多肽鹽能幾乎無氮流失：植物全營養多肽鹽能是完全可溶于水的活性物質，施加到土壤中，其氮很快被微生物吸收轉化，起到生物固化作用，并隨著微生物死亡與分解逐漸緩釋所含有機氮，起到生物緩釋作用，不會對周邊水環境產生面源污染，同時，植物全營養多肽鹽能施加到土壤后，一方面土壤團粒結構疏松均勻、保水性強、保氮能力強，加強了微生物與植物的相互關系作用，另一方面，大部分氮被微生物作為營養成分轉化吸收(起到“固氮”作用)，隨著時間的改變，微生物細胞逐漸自溶破裂，微生物所含氮緩慢釋放，相當于“生物緩釋肥”，對土壤持續肥效、持續輪作、減低人工成本起到重要作用，前期研究表明，尿素施肥后20天必須再施肥，市售有機肥20天后方能見效，而植物全營養多肽鹽能5-7天見效，并且，可達到3-5輪無需施肥，其植物生長仍然旺盛(普通十字花科植物)。

(6)本發明所制備的植物全營養多肽鹽無病蟲卵和病原微生物：其處理過程為高溫解析，所有病蟲卵和病原微生物已被殺死和分解，避免異地肥料的使用導致流行病或植物病蟲害的傳播與擴散。

(7)本發明所設計的移動式微型稻田及其種植技術是根據病、蟲生長、繁殖的生態學特性而設計，其原理是稻田種植時間超過一定期限即可產生較多的病害、蟲害，其病原微生物、害蟲也會對農藥產生耐藥性，必須采取生態規避，同時很多從未種植任何作物、具有一定坡度的山地、不保水的喀斯特地貌區域以及原耕地已被污染地區的居民糧食種植地等地域均難以實現土地利用或種植水稻，因此微型稻田設計具有可應用的可行性，本發明的微型稻田設計類似盆栽水稻，但也有本質的區別，一方面是利用盆栽，但另一方面，具有新型肥料的組合以及當種植到一定時間段后(開始大量出病蟲害時)需將原有泥土倒掉，將種植盆轉移到新的場地再種植水稻，具有移動性，也只有采用生態環境上的移動方可回避蟲害，全世界暫無其它方法。

(8)本發明所述的植物全營養多肽鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用，可實現喀斯特地貌區域種植水稻、觀光農業、以及原耕地已被污染的地區的居民水稻種植(利用未污染土壤)，溪水邊、平地等區域種植水稻，并種植出無農藥、無化肥的稻米，以及直接施用化肥、商品有機肥而種植出無農藥稻米及其它農作物(葉菜類蔬菜)，本發明無論是什么地方均可每畝生產600-800公斤以上稻谷，且品質比化肥更好。

(9)本發明所述的植物全營養多肽鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用，也可用于城市屋面、別墅前后院、農村居住屋前后院、農村生活污水、養殖廢棄物的處理等。

(10)本發明所述的微型稻田經過種植、收獲、排水后，再種植開花作物油菜、藥用植物、花卉等，形成與水稻種植季節性自然銜接的觀光農業或種植業，以及種植無農藥、無化肥的蔬菜。

附圖說明

圖1是本發明的水稻種植圖a；

圖2是本發明的水稻種植圖b；

圖3是本發明的水稻種植圖c。

具體實施方式

以下結合實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

本發明人通過大量試驗研究并不斷探索，最終獲得了如下技術方案：

一種植物全營養多肽鹽的制備，所述發明是將高含氮量的蛋白廢棄物(菜子餅、動物毛發、蹄角、血液、菌體等)加入高溫反應釜中，并向反應釜中添加一定量的氧化鈣或生石灰、氫氧化鉀，加熱至105.2～180.6℃，保溫30～240分鐘，強制生化解析，當處于反應混合物沉淀透明時，說明為反應未完成，當反應混合物處于分散均勻狀態時表明反應結束，冷卻至常溫后，得到所述植物全營養多肽鹽，當利用生石灰時，所生產的多肽鹽為多肽鈣鹽，是由肽類的兩個或兩個以上羧基、巰基結合鈣離子而形成(如果只接合一個鈣離子就產生為鈣沉淀物，植物不能吸收)，形成的多肽鹽具有水溶性，多肽可直接部分被植物吸收，鈣離子可作為植物大量元素(或中量元素)直接吸收轉化為植物結構成分，所有成分均為營養成分，并且可快速利用；當使用氫氧化鉀時，所生產的多肽鉀鹽為水溶性鉀鹽，其鉀離子也屬于植物所需大量元素，并且對于水稻等產生果實類作物在灌漿期或灌漿前期是必須的營養物質。

進一步地，上述技術方案中所述加熱方式采用通入蒸汽直接加熱，所述水蒸汽的生化裂解壓力為0.05～0.95Mpa。

進一步地，上述技術方案中所述加熱是利用間壁油加熱或電熱管直接加熱，反應在空壓機空氣攪拌的條件下進行。

進一步地，上述技術方案中所述添加的氧化鈣或生石灰的重量占所述含蛋白廢棄物重量(植物蛋白廢棄物，干重)的12～35.5％。

進一步地，上述技術方案中所述植物蛋白類原料的加熱溫度優選為115.5～135.6℃，保溫時間為100-120分鐘。

進一步地，上述動物蛋白中的蹄角、羽毛等動物性蛋白其加熱溫度為115.5～180.6℃，保溫時間為120-240分鐘，所述氫氧化鉀的用量占動物蛋白廢棄物(干重)的比值為2.2-12.0％，加水量為動物蛋白的200-500％。即100kg動物蛋白加氫氧化鉀2.2kg-12kg，加水量為200kg-500kg。

上述技術方案中所述含蛋白廢棄物是指菜子餅、豆餅、動物血液、蹄角、羽毛、污泥等，其所述間壁油加熱是將間壁中的油經過電熱管加熱后再間接加熱反應釜；所述電加熱是將電熱管直接對反應釜中含蛋白廢棄物進行加熱，主要是針對無鍋爐時的加熱或受鍋爐安裝限制時采用的一種加熱方式。

本發明的第二個目的在于提供一種移動式微型稻田種植的方法，首先選擇雨水充足但不保水的喀斯特地貌區域與種植地點、重金屬污染地區的居民周圍未污染土壤、無平地的山區或坡地、風景區及其周邊等地方，再將從未使用過任何農藥、化肥的干凈土壤裝入種植盆中，其具體步驟為：將干凈土壤裝入食品級的高分子塑料盆中，其盆的尺寸應大于或等于0.3平方，高度大或等于17厘米以及可用20年以上的高分子材料盆且具有小管以供排水、保水控制，其土壤至少達到12厘米-15厘米以上厚度，在春、夏、秋種植水稻時間段可將山泉水或干凈河水、雨水等直接作為水稻種植水使用，可為種植出無化肥、無農藥的優質稻谷建立微型稻田種植模式基礎，同時在初春、晚秋、冬天可排水后直接種植蔬菜等作物，無需再施其它各種肥，只需將此植物全營養多肽鹽液體或液體-固體混合物噴施即可，此植物全營養多肽鹽是一種純有機肥，具有微生物轉化快而無氮流失(相當于生物固氮或生物緩釋肥)，雖然是有機肥，但具有尿素一樣的速效，即5-7天植物可變綠，10-15天是對照2-5倍的生物量，施加到移動式微型稻田中，3-5天水變清澈，植物將快速生長，這是任何有機肥無法實現的(如果發酵或直接使用需20天方能起效)，此發明可實現種植出優質安全的農作物產品(水稻、葉菜類蔬菜等)。

本發明的第三個目的在于提供一種植物全營養多肽鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用，其特征在于，將已準備完善的移動式微型稻田(已裝入泥土、水和已直接播種或插秧)，施加所述的植物全營養多肽鈣鹽，其施加比例為：秧苗8-12cm時每畝每次施加氮量為6-12kg的植物全營養多肽鈣鹽溶液，此時作所種植水稻的維護水只需2-4天變為清澈、透明、無異味，因全部轉化為土壤的土著微生物種群，起到生物緩釋效應，水稻生長良好、稻桿堅挺，通常此階段可只施加一次肥，但也可施加2-3次，每次氮量為4-6kg，當水稻生長到灌漿期，再施加植物全營養多肽鉀鹽，以利于灌漿、籽粒的飽滿而提高產量，本發明所形成的鏈式技術為：蛋白廢棄物制備植物全營養多肽鹽→移動式微型稻田的構建→施加多肽鹽種植水稻→種植出無農藥、無化肥大米(畝產600-800kg)→收獲水稻后排水→種植其他葉菜類蔬菜。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1

植物全營養多肽鹽的制備：將高氮含量的菜子餅(含氮7％左右，含蛋白42-45％)1000kg投入5m³高溫反應釜中，添加生石灰或氧化鈣150kg，再注入2500kg(2.5m³)水，然后攪拌混勻，再直接通入0.35Mpa蒸氣，加熱至130℃(電加熱也是如此溫度)，保溫120分鐘，燒杯取樣觀測，如變為均勻的渾濁膠質溶液，即表明反應完畢，冷卻至常溫，即得到以多肽鹽為主的混合物(包括其他少量的磷酸、無機離子、有機酸等)，也可利用反應過程的余氣壓力將制得的多肽鹽混合物經過80m²的板框過濾機進行過濾，將濾渣和濾液分開使用，其濾液既是作水使用同時又是肥料使用，以及無需過濾而將混合物直接使用，此時作物比任何肥料生長良好，并主要用于水稻種植前期使用，也就是營養生長期使用，既提供肽類氮素又提供大量元素鈣離子，是一種全營養肥。

實施例2

植物全營養多肽鹽的制備：將高氮含量的動物羽毛、蹄角(含氮12-13％)1000kg投入5m³高溫反應釜中，添加氫氧化鉀50kg，再注入2500kg(2.5m³)水，然后攪拌混勻，再直接通入0.65Mpa蒸氣，加熱至158℃(電加熱也是如此溫度)，保溫180分鐘，燒杯取樣觀測，如變為溶液狀態即表明反應完畢，冷卻至常溫，即得到以多肽鉀鹽，主要用于水稻種植開花后的灌漿期使用，此多肽鉀鹽既提供肽類氮素又提供大量元素鉀離子，是一種全營養肥。

需要指出的是，關于植物全營養多肽鹽的制備方法并不限于上述實施例1和2所述的方式，還可以使用下表制備參數所指的方法進行制備。

植物全營養多肽鹽的制備參數

上述多肽鹽制備參數表的溫度參數與文中所述壓力具有直接對應值關系無需列出，蒸汽或電加熱的加熱方式對多肽鹽的生成效果相同。

實施例3

植物全營多肽養鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用

將上述實施例1制得的植物全營養多肽鈣鹽輸入裝有12-15厘米以上厚度土壤的食品級高分子塑料盆中(其盆的尺寸應大于或等于0.3平方，高度大于17厘米以及可用20年以上的高分子材料盆且具有小管以供排水、保水控制)，在春、夏、秋種植水稻時間段可將山泉水或干凈河水、雨水等直接作為水稻種植水使用，其特征在于，將已準備完善的移動式微型稻田(已裝入泥土、水和已直接播種或插秧)，施加所述的植物全營養多肽鈣鹽，其施加比例為：秧苗生長到12cm后每畝一次性施加氮量為12kg的植物全營養多肽鈣鹽溶液，通常此階段可只施加一次肥，但也可施加2次(第一次為插秧20天后，第二次為插秧40天后施肥)，每次氮量為6kg；當水稻生長到灌漿期，再施加實施例2所制備的植物全營養多肽鉀鹽，以利于灌漿、籽粒的飽滿而提高產量，所施加的量為每畝4kg氮，即可種植無農藥、無化肥的優質、高端大米，且每畝可產600-800kg，并形成一個新的種植模式和鏈式技術：蛋白廢棄物制備植物全營養多肽鹽→移動式微型稻田的構建→施加植物全營養多肽鹽種植水稻→種植出無農藥、無化肥的高端大米→收獲水稻后排水→種植其他葉菜類蔬菜，水稻種植見附圖1-3。

實施例4

一種植物全營多肽養鹽的制備及其耦合移動式微型稻田種植的鏈式技術與應用

在喀斯特地貌區域，將坡地、低洼地甚至耕地、居住屋周邊的泥土裝12-15厘米以上厚度于食品級的高分子塑料盆中，即移動式微型稻田(其盆的尺寸應大于或等于0.3平方，高度大于17厘米以及可用20年以上的高分子材料盆且具有小管以供排水、保水控制)，并灌水、播種育秧或插秧，當秧苗生長20天后，將上述實施例1制得的植物全營養多肽鈣鹽輸入已準備完善的移動式微型稻田，其施加比例與應用試驗例1相同，即每畝一次性施加氮量為12kg的植物全營養多肽鈣鹽溶液，或施加2次，每次氮量為6kg；當水稻生長到灌漿期，再施加實施例2所制備的植物全營養多肽鉀鹽，以利于灌漿、籽粒的飽滿而提高產量，當水稻收獲后，可將水排放，再種低溫生長的葉菜類蔬菜，如種植小白菜、紅菜薹、菠菜、大白菜等。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于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(如在屋面種植、別墅前后院、污染地區利用干凈土的種植)。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。