CN103804077B - 以粉煤灰为主要原料的栽培基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质，包括粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂，其中粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石、缓冲剂占粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂总体积的体积百分比分别为10-50%、10-60%、4-30%、5-10%、0.2-10%。上述栽培基质的制备方法，包括以下步骤：（1）将粉煤灰、蚯蚓粪、蛭石和木薯渣按照配方量进行混合，之后添加配方量的缓冲剂并充分混合；（2）在步骤（1）中得到的混合物中添加水，并在混合的过程中用力挤压揉搓，使之形成团粒结构，混合均匀，含水率控制在50%-80%；（3）将挤压后的混合物磨细过筛，形成能适合农作物生长的基质。本发明制得的基质产品成本低、效果好，工艺简单，适合多种农作物的育苗和栽培使用。

Description

以粉煤灰为主要原料的栽培基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质的配制，属于基质栽培领域。

背景技术

基质栽培属于无土栽培的一种，目前世界上有90%的无土栽培采用基质栽培的方式。基质栽培兼有土培、砂培、水培和雾培的优点，同时又较好地避免了各自的缺陷，有良好的发展趋势与应用前景。我国无土栽培起步较晚，但近几年来我国无土栽培技术的研究和应用得到了迅速发展，不但面积呈上升趋势，而且基质质量也在不断上升。目前，在番茄、黄瓜、生菜等种植上进行了大面积应用栽培基质，实现了高产的目标。

根据基质的成分分类可以分为无机基质、有机基质和有机－无机混合基质。研究表明，传统的有机基质和无机基质具有其狭隘性。无机基质中具有很好的保水性和支撑作用，能够较好的固定根系，但是无机基质中所含有的养分不足，不能满足植株在后期对养分的需要；有机基质主要是一些含有C、H的有机生物残体及其衍生物构成的栽培基质，含有大量的有机营养物质，蓄肥能力相对较强，可抵抗养分淋洗和pH值过度升降，但是有机基质的化学性质常常不太稳定，通常都有较高的盐基交换量。有机基质中应用最广的是泥炭，而天然泥炭资源有限，短期内不可再生，迫切需要开发泥炭的替代品。因此，有机-无机混合基质逐渐受到人们的亲睐，不仅能很好固定植株的根系，保水保墒，而且也能提供植株生长过程中对养分的需求。

在基质生产应用方面，我国已有部分厂家生产栽培基质，但质量不够稳定、安全性不高。生产上对于名、特、优作物品种的种植，仍相当大比例使用进口基质，成本较高。近年来，结合地方有机固体废弃物无害化处理与资源化利用，开展新型功能性基质生产与推广应用，不仅可以较好地节约资源、保护环境，还可以有效地防止下垫土壤可能引起的作物连作障碍因子的影响，提高大棚、温室等设施的利用效率，有利于高效农业的可持续发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质及其制备方法，主要将无机物粉煤灰与有机成分混成，配制有机-无机混合基质。所用的原材料均为粉煤灰、木薯渣、蚯蚓粪等废弃物资源，同时配以一定量缓冲剂，用力挤压，使其充分混合，最终形成适合植物生长、养分充足、具有缓冲性能的栽培基质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质，包括粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂，其中粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石、缓冲剂占粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂总体积的体积百分比分别为10-50%、10-60%、4-30%、5-10%、0.2-10%。

上述以粉煤灰为主要原料的栽培基质的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将粉煤灰、蚯蚓粪、蛭石和木薯渣按照配方量进行混合，之后添加配方量的缓冲剂并充分混合；

（2）在步骤（1）中得到的混合物中添加水，并在混合的过程中用力挤压揉搓，使之形成团粒结构，混合均匀，含水率控制在50%-80%；

（3）将挤压后的混合物磨细过筛，形成能适合农作物生长的基质。

进一步地，所述基质的粒径为1-5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①创新性的使用粉煤灰。粉煤灰是发电厂的一种副产物，它是煤矿然后到灰烬，根据其最终的粒径分为一级粉煤灰、二级粉煤灰、三级粉煤灰和炉渣。经测定，粉煤灰中含有大量的金属元素，包括植株生长所需的常规元素和微量元素，并且粉煤灰具有很好的孔径结构，保水透气性质优良。一般粉煤灰用于建筑水泥、公路建造等工业领域，在农业领域的应用并不常见。本发明大胆地使用粉煤灰做为栽培基质的主要原料，一方面充分利用了粉煤灰中的矿物养分，一方面增强了栽培基质的容重和透气保水性，大大提高了栽培效果，废弃物资源的价值也得以充分发挥。

②充分利用原材料本身的酸碱性进行配比，性质优良。粉煤灰是一种偏碱性的无机物，木薯渣是一种偏酸性的有机物，两者按照不同的比例混合，可以是最终的基质保持在中性左右，满足大部分植株对酸碱度的要求。这样不仅可以充分利用废弃物资源本身的特性，科学环保，而且还可以节约成本，不用添加任何调节酸碱度的材料，实现量两种材料的优势互补，最终实现良好的栽培效果。

③具有良好的缓冲性能，能适合多种农作物生长。在以粉煤灰为主要材料的栽培基质中加入了一定量的缓冲剂，这样不仅可以调节栽培基质本身的酸碱度，也可以缓解因植株选择性吸收基质中离子而造成的生长环境酸碱度的改变。同时，可以抵抗外界环境变化对植株生长环境的冲击。这样可以保证植株的生长环境保持在一个最佳的水平下，最大限度的刺激植株生长。

④蚯蚓粪的加入增强了栽培的活性，显著促进农作物的生长。蚯蚓粪是一种绿色肥料，是蚯蚓消解禽畜粪便的站务，其中富含植物生长所必须的养分，也含有大量的有益微生物和酶类物质，被称为“肥料之王”。蚯蚓粪的加入，不仅能促进作物的生长、发育和产量的形成，还能增强作物的抗逆性，提高作物体内Vc含量，降低硝酸盐含量，改善农产品品质，还可提高土壤中性磷酸酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖酶等酶的活性，增强土壤供肥能力。因此，蚯蚓粪的加入大大提高了种植作物的产量和质量，提升了栽培基质的品质。

⑤养分全面，安全稳定，工艺简单易行。以粉煤灰为主要材料的栽培基质中，富含植物生长所需的各种营养物质和矿物养分，容重适合，透气保水性优良，能满足植物生长所需的水、肥、气、热等条件，确保植物能稳定生长。同时，经测定粉煤灰中重金属元素的含量非常低，远低于农用标准值，而且粉煤灰还具有固化重金属元素活性的功能，是一种安全的新型栽培基质。在新型栽培基质的生产中，混合物要保持一定的含水率，用力挤压，使蚯蚓粪与木薯渣中的微生物可以进入到粉煤灰的孔径中去，为微生物的大量繁殖提供良好的场所，工艺简单，易于操作，没有消耗过多的动力，节约成本。

⑥加强固体废弃物的资源化利用。粉煤灰和禽畜粪便都是发电厂和养殖厂的主要副产物，每年都要排放出大量粉煤灰和粪便。据不完全统计，2009年中国产生的粉煤灰达3.75亿吨，相当于目前中国城市生活垃圾总量的两倍多，是中国工业固体废物的最大单一排放源，对我国的环境治理形成了极大的挑战。同时，随着养殖场规模的不断扩大，禽畜粪便的量也与日俱增，大规模粪便的处理也是现在亟待解决的问题。关于粉煤灰和禽畜粪便的资源化利用途径也进行了不同领域的研究，但是其资源化利用水平与国外相差甚远，且利用途径中的消解量也受到制约。本发明将两种废弃物综合起来利用，不仅能提供两种废弃物资源新型的利用途径，而且能大量消解两种废弃物，提供了其有效资源化利用的去向。因此，本发明技术能较好的将废弃物资源化利用。

具体实施方式

一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质，包括粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂，其中粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石、缓冲剂占粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂总体积的体积百分比分别为10-50%、10-60%、4-30%、5-10%、0.2-10%。

上述以粉煤灰为主要原料的栽培基质的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粉煤灰、蚯蚓粪、蛭石和木薯渣按照配方量进行混合，之后添加配方量的缓冲剂并充分混合；

（2）在步骤（1）中得到的混合物中添加水，并在混合的过程中用力挤压揉搓，使之形成团粒结构，混合均匀，含水率控制在50%-80%；

（3）将挤压后的混合物磨细过筛，形成能适合农作物生长的基质。

进一步地，所述基质的粒径为1-5mm。

实施例一

1材料与方法

1.1实验设计

实验于2013年11月28日—2014年1月3日在扬州大学环境学院实验室进行。试验中所用的材料为粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂，粉煤灰取自扬州华电发电厂，蚯蚓粪取自扬州大学蚯蚓消解禽畜粪便基地，木薯渣来自宿迁市沃绿宝有机肥有限公司，蛭石买自石家庄灵寿县，缓冲剂来时试验药品，分析纯。具体实现方案如表1所示。

表1实验方案

处理	粉煤灰（%）	蚯蚓粪（%）	木薯渣（%）	蛭石（%）
					T1	50	20	20	10
T2	50	10	30	10
					T3	60	10	20	10
T4	60	0	30	10
					T5	70	10	10	10
T6	70	0	20	10
					T7	80	5	5	10
T8	80	10	0	10
					T9	80	0	10	10

方案中的百分比按照体积进行配比，每个处理中加入1%的缓冲剂，将材料混合均匀，放入直径为15cm的花盆中，每个处理三个重复，含水率控制在50%-80%之间。配比当天将已经育苗好的大白菜移栽到花盆中，保持相同的光照、温度、水分条件进行培养，在种植35天后进行测量。

1.2取样与分析

取样采用多点取样法，已消除其个体差异。

测量项目主要有株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数、叶绿素。其中，株高、茎粗、叶宽、叶长、伸展度采用直尺测量法，叶片数进行计数，以片为单位，叶绿素采用SPDA分析仪进行测定，分别测定三片老叶的叶绿素含量。

1.3数据分析采用Office2003软件和SPSS18.0软件对实验数据进行整理和统计分析。

2结果与分析

2.1不同配比栽培基质对大白菜长势的影响

在试验中，对移栽35后的大白菜的株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数进行了测量，其数据列于表2之中。

表2大白菜长势指标数据

从表2中的数据可以看出，五项指标不同处理之间差异性显著，株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数在粉煤灰添加量为50%时达到最好，即T1、T2处理的长势最好，其中株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数均在T2时达到最大值，在T9处取得最小值，各项指标的最大值分别比最小值增加了83.3%、66.6%、58.2%、58.8%、36.4%。株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数的大小与粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣都有显著的相关性，其相关系数如表3所示。

表3株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数与原材料的相关系数

由表3可以看出叶宽、叶长、伸展度和叶片数与粉煤灰的加入量呈极显著的负相关性，与蚯蚓粪和木薯渣呈显著的正相关性；叶片数与粉煤灰之间有显著的负相关性，与木薯渣有显著的正相关性，与蚯蚓粪的加入量没有显著的相关性；株高的变化与三种原料均没有一定相关性。

2.2不同配比栽培基质对大白菜叶绿素的影响

大白菜在移栽35后，对其最老的三个叶片进行叶绿素的测定，其数据如表4所示。

表4大白菜中三片最老叶的叶绿素值

由表4的数据可以看出，三片老叶不同处理之间差异性显著，其中能明显看出在粉煤灰添加量为50%时取得效果的效果最好，能明显延缓植株的叶片的衰老，保持也叶片的活力，增强其光合作用的能力。其中，次老叶的叶绿素含量在T1处取得了最大值，与其他处理相比，取得了意想不到的结果；最老叶和第三片老叶的叶绿素含量在T2处取得了最大值，并且是最小的10倍之多，效果极为显著。三片叶片的叶绿素含量与原材料的加入也有显著的相关性，其相关系数如表5所示。

表5三片叶片叶绿素含量与原材料的相关性

由表5中的数据可以看出，三片老叶中的叶绿素含量与粉煤灰的添加比例呈显著负相关性，次老叶与第三片老叶为极显著负相关性，与蚯蚓粪的添加比例均呈极显著正相关性，次老叶和第三片老叶与木薯渣呈显著的正相关性，而最老叶则与木薯渣没有显著的相关性。

2.3发明基质与市售普通基质的效果对比

在试验个过程中，同时也采用市售普通基质进行试验对比，市售普通基质来自常州科技农业资源有限公司，栽培条件与处理相同，其对数据如表6所示。

表6普通基质与发明基质的效果对比

由表6可以看出，发明基质与市售普通在植株长势和叶绿素含量等指标中有明显的差异性，其中发明基质的株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数比普通基质分别增加16.7%、1.3%、27.2%、19.8%和15.4%，效果显著；叶绿素值也明显高于普通基质，与普通基质相比，最老叶、次老叶和第三片老叶的叶绿素值分别增加了60.0%、14.2%和16.9%，发明基质能明显增强植株的叶绿素含量，提高光合效率。

3小结

由以上的实验数据可知，不同配比的栽培基质对大白菜的各项指标均有显著的影响，其中在粉煤灰添加量为50%时，大白菜的种植效果最好，与其他处理相比取得了显著的成果，说明以粉煤灰为主要原料的栽培基质能明显促进植株的生长，延缓植株叶片的衰老，增强其叶片的光合作用强度，增强植株活力。

与市售普通基质相比，以粉煤灰为主要原料的栽培基质也取得了很好的效果，植株长势和叶绿素含量具有明显差异性，且大大高于市售普通基质。由此可以说明，将粉煤灰创新性的应用到农业基质中，取得了很好的效果，增加了粉煤灰资源化利用的新途径，也为农业的进一步发展做出了贡献。

Claims (2)

1.一种以粉煤灰为主要原料的栽培基质，包括粉煤灰，其特征是，所述栽培基质还包括蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂，其中粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石、缓冲剂占粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石和缓冲剂总体积的体积百分比分别为10-50%、10-60%、4-30%、5-10%、0.2-10%，所述栽培基质含水率控制在50%-80%之间。

2.如权利要求1所述的以粉煤灰为主要原料的栽培基质的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将粉煤灰、蚯蚓粪、蛭石和木薯渣按照配方量进行混合，之后添加配方量的缓冲剂并充分混合；

（2）在步骤（1）中得到的混合物中添加水，并在混合的过程中用力挤压揉搓，使之形成团粒结构，混合均匀，含水率控制在50%-80%；

（3）将挤压后的混合物磨细过筛，形成能适合农作物生长的基质，基质的粒径为1-5mm。