CN101250071A - 一种秸秆型无土栽培基质及其制备方法 - Google Patents

一种秸秆型无土栽培基质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无土栽培基质及其制备方法。秸秆型无土栽培基质以玉米与小麦秸秆为主要原料，通过对玉米与小麦秸秆分别进行粉碎、发酵、腐熟处理，按比例混配成为基础秸秆基质，再与炉渣无机物料进行复配，得到秸秆型无土栽培基质。本发明秸秆型无土栽培基质可代替泥炭应用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培过程中，既可以保护泥炭资源，又可以实现秸秆的资源化利用，减少其焚烧或废置造成的环境问题，具有明显的经济效益、生态效益及社会效益。

Description

一种秸秆型无土栽培基质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种无土栽培基质及其制备方法，特别是涉及可代替泥炭应用于蔬菜等作物的无土栽培过程中、利用作物秸秆制备的无土栽培基质及其制备方法，属于农业栽培技术领域。
背景技术
无土栽培作为一项农业新技术，其特点与优势已为广大科研人员与生产者所熟悉与认可，与传统的土壤栽培相比，具有省水、省肥、省力，能提高作物产量与品质、避免土壤连作障碍，而且不受地域条件限制等优势。近年来，随着其应用范围不断扩大，技术水平迅速提高，已发展成为一项实现农业工厂化与现代化的重要技术。目前无土栽培的主要形式为基质栽培，而应用最为广泛的基质为泥炭。然而，泥炭为不可再生资源，过度开采严重影响全球的生态平衡，欧美一些国家已经明文下令禁止开采泥炭，而且泥炭分布不均，运输费用使其使用成本大幅度增加。利用工农业有机废弃物合成固体基质(泥炭替代品)，成为目前无土栽培基质的选材方向与研究热点。国内也有相关专利的申请，如CN1561688A(200410023791.6)中国专利公开了利用稻壳、棉籽壳等合成固体基质，及CN100998306A(200610163869.3)中国专利公开了利用蔗渣、椰渣、核桃壳等合成固体基质。但此类基质一方面所利用的材料来源有限、分布不均，另一方面配方与生产过程较复杂，限制了基质的大范围生产与应用。
我国是农业大国，作物秸秆资源丰富，而且分布广泛，据统计2000年的秸秆产量在7亿吨左右，并且平均每年仍以1251.2万吨的速度增长，其中玉米、水稻与小麦秸秆产量最大，分别占秸秆总量的36.7％、27.5％和15.2％。但目前我国秸秆利用效率低，相当大一部分秸秆被肆意焚烧或废置，因秸秆焚烧造成高速公路关闭与飞机不能正常降落的事件屡见不鲜，造成严重的环境污染与资源浪费。
利用作物秸秆合成固体基质，代替泥炭应用于蔬菜等作物的无土栽培过程中，既可以缓解泥炭过度开采对生态环境造成的压力，又可以实现秸秆的资源化利用，减少其焚烧或废置造成的环境问题，具有明显的经济效益、生态效益及社会效益。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种秸秆型无土栽培基质及其制备方法。
发明综述
本发明对玉米与小麦秸秆分别进行粉碎、发酵、腐熟处理，按比例混配成为基础秸秆基质，再与炉渣等无机物料进行复配，经过大量的理化性状分析及栽培试验，从多种复配基质配方中筛选出理想的秸秆型无土栽培基质配方。本发明的无土栽培基质可代替泥炭应用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培过程中，既可以保护泥炭资源，又可以实现秸秆的资源化利用，减少其焚烧或废置造成的环境问题，而且理化性状优良、生产过程简单，可大范围生产应用。
发明详述
本发明的秸秆型无土栽培基质，其特征在于，原料组分如下，均为体积比：
基础秸秆基质∶炉渣＝3∶1～4∶1，所述基础秸秆基质为腐熟玉米秸秆和腐熟小麦秸秆按体积比为(2～3)∶(1～1.5)混配后的复合物。
优选的，本发明的秸秆型无土栽培基质，原料组分体积比为：
腐熟玉米秸秆∶腐熟小麦秸秆∶炉渣＝2∶1∶1。
上述秸秆型无土栽培基质的制备方法通过以下步骤实现：
(1)玉米、小麦秸秆分别粉碎至1～5cm，调整含水量50％-70％、C/N比25-35，以塑料薄膜密闭静态堆制，使秸秆充分发酵腐熟，分别得到腐熟玉米秸秆和腐熟小麦秸秆；
(2)将步骤(1)得到的腐熟玉米秸秆与腐熟小麦秸秆按比例混配，得到基础秸秆基质；
(3)对炉渣进行筛选，剔除其中的杂质，得炉渣物料；
(4)将步骤(2)所得到的基础秸秆基质与步骤(3)所得到的炉渣按3∶1～4∶1的体积比进行复配，即可得到理化性状优良的秸秆型无土栽培基质。
上述步骤(1)的静态堆制过程中，需通过翻堆来补充水分与氧气，第一次翻堆于堆制第4天进行，以后每7天翻堆一次，后期适当降低翻堆次数。堆制过程中堆体最高温度可达60℃以上，夏天甚至可高达70℃，待堆体温度趋于环境温度时表明其达到腐熟状态，充分发酵腐熟后秸秆呈黑褐色。
一般情况下，夏季约堆制1个月，冬季约堆制2-3个月左右可达到腐熟状态。
上述步骤(3)中，所述的炉渣物料中有70～80％的颗粒在1～5mm之间。一般情况下，炉渣经过了高温燃烧过程，可不用消毒直接使用。
上述步骤(1)中，所述的调整C/N比的方法按现有技术即可。本发明优选的，通过添加适量消毒鸡粪与尿素来调整C/N比。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
1、利用作物秸秆合成固体基质，代替泥炭应用于蔬菜、花卉等作物的无土栽培过程中，既可以保护泥炭资源，又可以实现秸秆的资源化利用，减少其焚烧或废置造成的环境问题。
2、我国秸秆资源丰富，而且分布广泛，使秸秆型基质的生产与应用受原料及地域的限制性大大降低。而且秸秆取材容易，基质生产过程简单、易操作，为本发明的大范围推广应用奠定了良好的基础。
3、秸秆型基质以腐熟后的作物秸秆为主体、以炉渣为辅料，是一种有机一无机复合基质，兼具有机基质与无机基质的优势，应用效果良好。
4、秸秆型基质理化性状优良，营养元素含量丰富，不存在重金属元素污染，而且使用过程中基质中的营养仍可不断降解释放，供作物生长发育需要。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，它们仅是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限定。
实施例1：
一种秸秆型无土栽培基质，原料组分如下，均为体积比：
腐熟玉米秸秆∶腐熟小麦秸秆∶炉渣＝2∶1∶1。
上述秸秆型无土栽培基质的制备方法是通过以下步骤实现的：
(1)玉米、小麦秸秆分别粉碎至1～5cm，调整含水量60％左右，通过添加15％wt消毒鸡粪与1％wt尿素调整C/N比30左右，以塑料薄膜密闭进行静态堆制。堆制过程中通过翻堆补充水分与氧气，第一次翻堆于堆制第4天进行，以后每7天翻堆一次，共翻5次，然后每15天翻堆一次，再翻2次，后期保持自然。堆制过程中堆体最高温度可达60℃以上，夏天甚至可高达70℃，待堆体温度趋于环境温度时表明其达到腐熟状态，充分发酵腐熟后秸秆呈黑褐色。堆制90天后将堆料铺开降温并使有害气体散去，分别得到腐熟玉米秸秆和腐熟小麦秸秆。测定基础秸秆基质中的几种主要重金属元素含量(表1)，参照农业部无公害食品蔬菜产地环境条件(NY/T 5010-2002)，结果表明两种秸秆的几种主要重金属元素含量均符合无公害蔬菜生产的产地环境要求。
(2)将步骤(1)得到的腐熟玉米秸秆与腐熟小麦秸秆按2∶1的体积比混配，得到基础秸秆基质；测定其营养元素含量。
同时测定泥炭基质营养元素含量以作比较，结果如表2所示。
(3)对炉渣进行筛选，剔除其中的杂质，得炉渣物料，炉渣物料有70～80％的颗粒在1～5mm之间。
(4)将步骤(2)所得到的基础秸秆基质与步骤(3)所得到的炉渣按3∶1的体积比进行复配，得到秸秆型无土栽培基质。测定其主要物理性状，结果如表3所示。
对比例1：
将实施例1中的秸秆型无土栽培基质应用于设施番茄栽培，同时以泥炭复合基质(泥炭∶炉渣＝2∶1)作为对照，在相同条件下进行番茄栽培，两种基质的应用效果如表4所示。
实施例2：
一种秸秆型无土栽培基质，原料组分如下，均为体积比：
基础秸秆基质∶炉渣＝4∶1，其中，基础秸秆基质中，腐熟玉米秸秆∶腐熟小麦秸秆＝2∶1
上述秸秆型无土栽培基质的制备方法同实施例1，所不同的是步骤(4)中基础秸秆基质与炉渣按4∶1的体积比进行复配。
表1基础秸秆基质的主要重金属元素含量分析(mg·kg-1)
Figure S2008100152009D00031
表2基础秸秆基质与泥炭基质营养元素含量比较(g·kg-1)
Figure S2008100152009D00032
表3秸秆型基质的物理性状分析
Figure S2008100152009D00041
表4不同基质处理对番茄产量与品质指标的影响
Figure S2008100152009D00042

Claims (5)

1、一种秸秆型无土栽培基质，其特征在于，原料组分如下，均为体积比：
基础秸秆基质∶炉渣＝3∶1～4∶1，所述基础秸秆基质为腐熟玉米秸秆和腐熟小麦秸秆按体积比为(2～3)∶(1～1.5)混配后的复合物。
2、如权利要求1所述的一种秸秆型无土栽培基质，其特征在于，原料组分如下，均为体积比：
腐熟玉米秸秆∶腐熟小麦秸秆∶炉渣＝2∶1∶1。
3、权利要求1所述的一种秸秆型无土栽培基质的制备方法，通过以下步骤实现：
(1)玉米、小麦秸秆分别粉碎至1～5cm，调整含水量50％-70％、C/N比25-35，以塑料薄膜密闭静态堆制，使秸秆充分发酵腐熟，分别得到腐熟玉米秸秆和腐熟小麦秸秆；
(2)将步骤(1)得到的腐熟玉米秸秆与腐熟小麦秸秆按比例混配，得到基础秸秆基质；
(3)对炉渣进行筛选，剔除其中的杂质，得炉渣物料；
(4)将步骤(2)所得到的基础秸秆基质与步骤(3)所得到的炉渣按3∶1～4∶1的体积比进行复配，即可得到秸秆型无土栽培基质。
4、如权利要求3所述的一种秸秆型无土栽培基质的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的静态堆制过程，是在堆制过程中通过翻堆补充水分与氧气，第一次翻堆于堆制第4天进行，以后每7天翻堆一次，后期适当降低翻堆次数，堆制过程中堆体最高温度可达60℃以上，夏天甚至高达70℃，待堆体温度趋于环境温度时表明其达到腐熟状态，充分发酵腐熟后秸秆呈黑褐色。
5、如权利要求3所述的一种秸秆型无土栽培基质的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中，所述的炉渣物料中有70～80％的颗粒在1～5mm之间。
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