CN102584422A - 一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法 - Google Patents
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Abstract
一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法，属于作物幼苗盘育基质技术领域。其特征在于采用以下方法制备：先配制pH为4.0-5.5的磷酸缓冲液，用磷酸缓冲液配制丙烯酸和/或丙烯酰胺溶液，然后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌溶解，在聚合前再加入水和铁锰黑或细土，搅拌均匀；先后向反应混合液中加入引发剂、稳定剂搅拌均匀，在室温条件下进行交联反应生成凝固态物质；反应结束后，用粉碎机将凝固态物质粉碎过筛，得到最终产品。上述一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法，基质吸水性和保水性强，有利于培育壮根秧苗，尤其适合于机插盘育秧，同时农户或者育秧工厂操作简单方便，用量少成本低，丙烯酸和丙烯酰胺聚合物在田间容易降解。
Description
技术领域
本发明属于作物幼苗盘育基质技术领域，具体为一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法。
背景技术
传统水稻机插育秧是以田土或者营养土为主，通用的育秧应塑盘规格为长58cm、宽28cm和高2cm，采用这样的秧盘，每亩机插培育秧苗平均需要田土或者营养土约80公斤。以某地区水稻机插面积20万亩计，每年需133亩良田用作机插秧育秧土源，导致表层熟土严重流失。同时机插秧育苗主要以专业化服务的合作社为主，机插面积大，育苗面积和取土量亦大。如以一个合作社机插面积2000亩计，每年需1.3亩良田用于机插秧取土而不能种粮，损失粮食约1200公斤。如向农户良田取土，即使农户同意也需出价购买，还要付出劳动力和劳动报酬。长此以往，不仅造成粮食损失，而且给农业服务合作社的生存和机插秧的全面推广带来不利。
目前水稻无土育秧基质主要以稻壳、作物（稻、麦和玉米）秸秆等作物残剩体为主要原料，经过粉碎和发酵等物化处理而制成，在水稻播种前还需要进行调酸和消毒等一系列措施，如中国发明专利“以稻壳为基质的水稻无土旱育苗方法”（申请号/专利号：200410043613）、“稻壳无土有机基质育秧方法”（申请号/专利号：01132796）等。相对于田土和营养土作育秧基质，运用作物秸秆为主要原料的育秧基质虽然避免了破坏稻田表土，解决了原材料问题，但是用工成本和环境污染等问题凸显，难以推广应用。
丙烯酸、丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、黑颜料铁锰黑或者细土、稳定剂（亚硫酸钠、亚硫酸氢钠）和引发剂（过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵）均为凝胶常用工业化学品，应用于多种保水剂、调剖剂、防渗剂和堵漏剂，也应用于花卉园艺等水晶泥的制备中。在大田作物的幼苗无土育秧基质，尤其是水稻机插盘育秧的无土基质研究和应用中未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于设计提供一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法的技术方案，该育秧基质吸水性和保水性强，有利于培育壮根秧苗，尤其适合于机插盘育秧，且操作简单方便，用量少成本低。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于采用以下方法制备：
1）反应混合液的配制：先配制pH为4.0-5.5的磷酸缓冲液，用磷酸缓冲液配制丙烯酸和/或丙烯酰胺溶液，然后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌溶解，在聚合前再加入上述混合物总体积20%-40%的水和0.5%-1.0%的铁锰黑或细土，搅拌均匀；
2）聚合反应：先后向反应混合液中加入引发剂、稳定剂搅拌均匀，在反应盘中进行反应，反应盘中反应混合液的厚度为1.0-5.0cm，在室温条件下进行交联反应生成凝固态物质。
3）反应结束后，用粉碎机将凝固态物质粉碎过筛，得到最终产品。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酰胺和丙烯酸时，丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为0.5-2.5：3.0-5.0，丙烯酸的浓度为15%-30%，丙烯酰胺浓度为10%-25%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酰胺时，丙烯酰胺浓度为30%-60%，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酸时，丙烯酸浓度为20-50%，N，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于步骤1）中先配磷酸缓冲液pH为4.3-5.3，优选4.5-5.0；在聚合前加水量为混合物总体积25%-35%，优选28%-32%；铁锰黑或细土的用量为混合物总体积0.6%-0.8%；
步骤2）中反应盘中反应混合液的厚度为2.0-4.0cm，优选2.5-3.5cm。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或者一种以上混合物；所述的稳定剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中是一种或两种。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为1.0-2.0：3.5-4.5，优选1.5-1.8：3.8-4.2；丙烯酸的浓度为18%-26%，优选20%-25%；丙烯酰胺浓度为12%-20%，优选15%-18%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酰胺浓度为35%-55%，优选40%-50%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酸浓度为30%-45%，优选35%-40%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
所述的一种无土水稻盘育秧基质的育秧方法，其特征在于包括以下步骤：室温下浸种48-72小时，捞出沥干后在30℃-35℃条件下保湿催芽至种子露白，称取上述无土水稻盘育秧基质粉末充分吸水，均匀拌和露白芽谷，再倒入秧盘中按照常规方法育苗和移栽。
该无土水稻盘育秧基质外观为黑色或土色，吸水饱和后的含水量为95.0%-99.6%，吸水量可达自身重量的19-240倍，适用于水稻机插盘育秧，具有较高的实用性。引发剂和稳定剂可以直接加入反应混合液中，也可以分别配制成25%-40%的水溶液再加入反应混合液中。在反应结束后，用粉碎机将凝固态物质粉碎过筛，包装，得到最终产品，铁锰黑或细土也可以在聚合反应后加入。
上述一种无土水稻盘育秧基质及育秧方法，利用丙烯酸、丙烯酰胺的凝胶固态吸水后的水晶状作为水稻秧苗根系固定剂，所用各种成分配制溶液方便快速；所用试剂均为常用试剂，获取方便，费用低廉。该育秧基质吸水性和保水性强，有利于培育壮根秧苗，尤其适合于机插盘育秧，同时重量相对营养土育秧的1/20，减轻插秧机机插负荷，提高机插效率。同时农户或者育秧工厂操作简单方便，用量少成本低，丙烯酸和丙烯酰胺聚合物在田间容易降解。
本申请文件中涉及的百分含量除另有说明外，均指重量百分含量。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酰胺150g，以及N,N’-甲差双丙烯酰0.60g，搅拌加入80ml水，搅拌加入0.8g过硫酸钾，搅拌加入0.045g无水亚硫酸氢钠，搅拌均匀，在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表1 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 9.75 | 2.67 | 2.42 | 5.57 | 8.27 | 0.30 | 96.67 | 0.0105 | 0.0036 |
| 生产对照CK | 10.72 | 2.87 | 2.88 | 5.90 | 7.57 | 0.29 | 80.00 | 0.0126 | 0.0033 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 11.27 | 2.63 | 2.76 | 5.80 | 8.97 | 0.22 | 90.00 | 0.0085 | 0.0046 |
| 生产对照CK | 9.87 | 2.50 | 2.56 | 6.18 | 7.97 | 0.26 | 93.33 | 0.0090 | 0.0043 |
实施例2
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酰胺150g，搅拌加入50ml水，分别用10ml水溶解0.60g N,N’-甲差双丙烯酰，用10ml水溶解0.8g过硫酸钾，用10ml水溶解0.045g无水亚硫酸氢钠。先后在丙烯酰胺溶液中加入无水硫酸氢钠溶液、N,N’-甲差双丙烯酰溶液和过硫酸钾溶液，搅拌均匀后在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表2 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 9.15 | 2.64 | 2.43 | 3.12 | 7.73 | 0.40 | 54.55 | 0.0097 | 0.0067 |
| 生产对照CK | 9.83 | 2.74 | 2.47 | 4.25 | 7.26 | 0.26 | 36.84 | 0.0153 | 0.0153 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 8.48 | 2.02 | 2.24 | 3.00 | 6.24 | 0.22 | 63.33 | 0.0160 | 0.0107 |
| 生产对照CK | 9.07 | 2.10 | 2.31 | 3.29 | 7.87 | 0.20 | 60.98 | 0.0123 | 0.0110 |
实施例3
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酸150g，搅拌加入50ml水，分别用10ml水溶解0.60g N,N’-甲差双丙烯酰，用10ml水溶解0.8g过硫酸钾，用10ml水溶解0.045g无水亚硫酸氢钠。先后在丙烯酸溶液中加入无水硫酸氢钠溶液、N,N’-甲差双丙烯酰溶液和过硫酸钾溶液，搅拌均匀后在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表3 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 8.32 | 2.40 | 2.21 | 2.84 | 7.03 | 0.36 | 49.61 | 0.0088 | 0.0061 |
| 生产对照CK | 8.94 | 2.49 | 2.25 | 3.86 | 6.60 | 0.24 | 33.50 | 0.0139 | 0.0139 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 7.71 | 1.84 | 2.04 | 2.73 | 5.67 | 0.20 | 57.59 | 0.0146 | 0.0097 |
| 生产对照CK | 8.25 | 1.91 | 2.10 | 2.99 | 7.16 | 0.18 | 55.45 | 0.0112 | 0.0100 |
实施例4
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酸50g和丙烯酰胺100g，搅拌加入50ml水，分别用10ml水溶解0.60g N,N’-甲差双丙烯酰，用10ml水溶解0.8g过硫酸钾，用10ml水溶解0.045g无水亚硫酸氢钠。先后在丙烯酸和丙烯酰胺溶液中加入无水硫酸氢钠溶液、N,N’-甲差双丙烯酰溶液和过硫酸钾溶液，搅拌均匀后在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表4 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 9.08 | 2.62 | 2.41 | 3.10 | 7.67 | 0.39 | 54.12 | 0.0096 | 0.0067 |
| 生产对照CK | 9.75 | 2.72 | 2.45 | 4.21 | 7.20 | 0.26 | 36.55 | 0.0152 | 0.0152 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 8.41 | 2.01 | 2.23 | 2.98 | 6.19 | 0.22 | 62.83 | 0.0159 | 0.0106 |
| 生产对照CK | 9.00 | 2.08 | 2.29 | 3.26 | 7.81 | 0.20 | 60.49 | 0.0122 | 0.0109 |
实施例5
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酸60g和丙烯酰胺90g，搅拌加入50ml水，分别用10ml水溶解0.60g N,N’-甲差双丙烯酰，用10ml水溶解0.8g过硫酸钾，用10ml水溶解0.045g无水亚硫酸氢钠。先后在丙烯酸和丙烯酰胺溶液中加入无水硫酸氢钠溶液、N,N’-甲差双丙烯酰溶液和过硫酸钾溶液，搅拌均匀后在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表5 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 8.82 | 2.54 | 2.34 | 3.01 | 7.45 | 0.38 | 52.55 | 0.0093 | 0.0065 |
| 生产对照CK | 9.47 | 2.64 | 2.38 | 4.09 | 6.99 | 0.25 | 35.48 | 0.0147 | 0.0147 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 8.17 | 1.95 | 2.16 | 2.89 | 6.01 | 0.21 | 61.00 | 0.0155 | 0.0103 |
| 生产对照CK | 8.74 | 2.02 | 2.22 | 3.17 | 7.58 | 0.19 | 58.73 | 0.0119 | 0.0106 |
实施例6
取100 ml pH为4.60磷酸缓冲液，搅拌溶解丙烯酸20g和丙烯酰胺130g，搅拌加入50ml水，分别用10ml水溶解0.60g N,N’-甲差双丙烯酰，用10ml水溶解0.8g过硫酸钾，用10ml水溶解0.045g无水亚硫酸氢钠。先后在丙烯酸和丙烯酰胺溶液中加入无水硫酸氢钠溶液、N,N’-甲差双丙烯酰溶液和过硫酸钾溶液，搅拌均匀后在塑料容器内进行聚合反应成凝固状，粉碎过18目筛（1mm），称取粉末60g后充分吸水，拌和均匀100g细土，拌和均匀150g芽谷，倒入1个秧盘中，抹平，至于田间按照常规方法育秧即可。
表6 水稻无土育秧基质盘育秧苗素质
| 品种 | 处理 | 株高cm | 绿叶数 | 叶龄 | 根长cm | 根数 | 茎基宽mm | 秧苗带谷率% | 地上干物种g | 根干重g |
| 国稻6号 | 无土育秧基质 | 9.07 | 2.61 | 2.41 | 3.09 | 7.66 | 0.39 | 54.05 | 0.0096 | 0.0066 |
| 生产对照CK | 9.74 | 2.71 | 2.45 | 4.21 | 7.19 | 0.26 | 36.50 | 0.0151 | 0.0151 | |
| 中嘉早17 | 无土育秧基质 | 8.40 | 2.00 | 2.22 | 2.97 | 6.18 | 0.22 | 62.74 | 0.0159 | 0.0106 |
| 生产对照CK | 8.99 | 2.08 | 2.29 | 3.26 | 7.80 | 0.20 | 60.41 | 0.0122 | 0.0109 |
采用该无土水稻盘育秧基质的育秧方法，包括以下步骤：在室温下浸种48-72小时，捞出沥干后在30℃-35℃条件下保湿催芽至种子露白，称取上述粉末80-120g，充分吸水，均匀拌和100-200g露白芽谷，再倒入秧盘（58cm×28cm×2cm），然后按照常规方法育苗和移栽。
本发明上述实施方式及其实施例仅仅是为了有助于理解本发明，并不构成对本发明的限制，在本发明技术方案及其权利要求所述的范围内，均可获得本发明所披露的产品，上述实施例所获产品均适用于水稻机插无土盘育秧，具有较高的实用性。
Claims (10)
1.一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于采用以下方法制备：
1）反应混合液的配制：先配制pH为4.0-5.5的磷酸缓冲液，用磷酸缓冲液配制丙烯酸和/或丙烯酰胺溶液，然后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌溶解，在聚合前再加入上述混合物总体积20%-40%的水和0.5%-1.0%的铁锰黑或细土，搅拌均匀；
2）聚合反应：先后向反应混合液中加入引发剂、稳定剂搅拌均匀，在反应盘中进行反应，反应盘中反应混合液的厚度为1.0-5.0cm，在室温条件下进行交联反应生成凝固态物质；
3）反应结束后，用粉碎机将凝固态物质粉碎过筛，得到最终产品。
2.如权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酰胺和丙烯酸时，丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为0.5-2.5：3.0-5.0，丙烯酸的浓度为15%-30%，丙烯酰胺浓度为10%-25%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
3.如权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酰胺时，丙烯酰胺浓度为30%-60%，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
4.如权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的反应单体为丙烯酸时，丙烯酸浓度为20-50%，N，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.05%-0.2%，引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.01%-0.1%。
5.如权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于步骤1）中先配磷酸缓冲液pH为4.3-5.3，优选4.5-5.0；在聚合前加水量为混合物总体积25%-35%，优选28%-32%；铁锰黑或细土的用量为混合物总体积0.6%-0.8%；
步骤2）中反应盘中反应混合液的厚度为2.0-4.0cm，优选2.5-3.5cm。
6.如权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或者一种以上混合物；所述的稳定剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠中是一种或两种。
7.如权利要求2所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为1.0-2.0：3.5-4.5，优选1.5-1.8：3.8-4.2；丙烯酸的浓度为18%-26%，优选20%-25%；丙烯酰胺浓度为12%-20%，优选15%-18%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
8.如权利要求3所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酰胺浓度为35%-55%，优选40%-50%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
9.如权利要求4所述的一种无土水稻盘育秧基质，其特征在于丙烯酸浓度为30%-45%，优选35%-40%；N,N’-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酰胺质量的0.08%-0.18%，优选0.1%-0.15%；引发剂、稳定剂的用量均为丙烯酰胺和丙烯酸总质量的0.05%-0.08%。
10.采用权利要求1所述的一种无土水稻盘育秧基质的育秧方法，其特征在于包括以下步骤：室温下浸种48-72小时，捞出沥干后在30℃-35℃条件下保湿催芽至种子露白，称取上述无土水稻盘育秧基质粉末充分吸水，均匀拌和露白芽谷，再倒入秧盘中按照常规方法育苗和移栽。
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