CN106134957A

CN106134957A - 一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法

Info

Publication number: CN106134957A
Application number: CN201610522168.8A
Authority: CN
Inventors: 周新伟; 金梅娟; 陶玥玥; 王海候; 施林林; 沈明星; 陆长婴; 朱兴连
Original assignee: Suzhou Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Suzhou Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2016-11-23

Abstract

一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒蔬菜栽培基质的方法，其特征在于：依次包括下列步骤：第一步，制备农作物秸秆生物炭；第二步，制备硒营养液；第三步，制备富硒生物炭：（1）制得加温态富硒生物炭；（2）制得常温态富硒生物炭；（3）将加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭；第四步，制备改性淀粉粘结剂；第五步，制备硒生物炭颗粒剂；第六步，取富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂，将二者混合送入造粒机造粒中；第七步，将第六步制得的颗粒与蔬菜无土栽培基质填充料搅拌均匀，得富硒蔬菜栽培基质。使用本发明的方法制备出的富硒栽培基质能够提高蔬菜对硒元素的吸收转化率，并且硒元素能够在作物整个生长周期内缓慢、均匀释放。

Description

一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法

技术领域

本发明涉及一种蔬菜无土栽培基质及其制备方法，尤其涉及一种采用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法。

背景技术

硒是一种人体必需微量元素，是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 的活性中心，适量补硒有增强机体免疫力，延缓衰老，防癌抗癌的效果。然而，我国是一个贫硒的国家，富硒农产品是人体补充硒元素有效途径。蔬菜中的硒分为无机硒和有机硒两大类，前者包括硒酸盐、亚硒酸盐等，无机硒对于人和动物来说吸收效果差，毒性风险大，使用不当极易造成硒中毒；后者主要包括硒代氨基酸、硒代蛋白、硒多糖等形态，对人和动物来说吸收效果好，毒性小，更适合补硒的要求。因此通过作物施硒，使无机硒转化为有机硒，提高人或动物体内硒含量是公认的一条安全、有效的补硒途径，对防治人体硒缺乏具有重要的现实意义。目前作物施硒主要有以下几种方式：

一是在天然富硒地区种植富集能力较强的农作物，此方法对硒含量定量控制困难，且存在地域局限性，不利于大规模的标准化生产，尤其是我国绝大部分地区属贫硒地区，无条件做到。

二是在农作物收获前喷施无机硒溶液，使农作物可以迅速吸收无机硒从而达到富硒水平。如中国专利CN1594234A、CN101182246A 等。该方法中富硒营养剂实施方式较为复杂，需喷施5～6次，而且最终农作物中无机硒残留量很大，由于无机硒吸收前必须先与肠道中的有机配体结合才能被机体吸收利用，而肠道中存在着多种元素与硒竞争有限配体，不利于人体吸收利用，而且无机硒对机体有明显的毒害作用。

三是追施富硒肥料，如中国专利CN101734971A。此方法可以保证农作物达到富硒标准，无无机硒残留，提高蔬菜有机硒含量。但因为农作物大田施肥，硒肥利用率低，大量的硒容易随着灌溉水和雨水淋入深层土壤或河流中，而且流失的硒容易增加土壤和水体环境中硒的负担，长期使用易导致硒污染。

据相关统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右，发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20%~35%, 磷肥的利用率为10%~20%，钾肥的利用率为30%~60%，远低于世界发达国家利用水平。硒作为一种微量元素，其利用率的提高也是我国农业科技工作者亟待需要解决的问题。

生物炭是一类由生物质在300℃~700℃低温条件下热解炭化形成的高度芳香化难熔性固态物质，具有较高的比表面积、孔隙结构、一定的机械强度和较小的堆积密度，这使生物炭具有较高的吸附性能。生物炭具有增加土壤碳库储量，改良土壤，提高土壤肥力，促进作物增产和维系土壤生态系统平衡的作用。不仅如此，高度稳定性、经济性、固碳减排和对N、P等养分的专性吸附与持留特性，使其成为一种理想的肥料吸附剂。另一方面，我国农作物秸秆生物质资源丰富，但主要采用露天简易焚烧方式进行处理处置，资源浪费和环境污染极其严重。如能将价廉易得的农作物秸秆生物质原料经适当加工制备成适用于硒元素的吸附剂，再将含硒生物炭融入基质原料从而制备环境友好型富含硒的蔬菜栽培基质，不仅可以有效解决农作物秸秆处置难题，使农作物秸秆废弃物资源得到高效利用，而且可以对促进蔬菜对硒元素的高效转化与富集。

期刊论文“硒肥对马铃薯硒素吸收、转化及产量、品质的影响”（殷金岩，耿增超，李致颖等2015，35(3)：823—829）报道一种生物炭基硒肥及其使用效果，在适宜施硒量（0.379kg/hm²）时马铃薯产量提高了4.87％~5.44％，粗蛋白含量增加了12.18％~20.03％，还原糖提高了6.45％~12.90％，维生素C含量提高了-0.54％~3.1l％，有机硒转化率增加13.00％~15.10％，淀粉含量增加了-0.73％~1.12%。生物炭基硒肥是由硒酸钠与生物炭在实验室通过吸附反应制备而成，生物炭与硒的配比为176：1。其中，生物炭由间歇式热裂解中试设备生产并过1mm筛孔。硒源为分析纯Na₂Se0₄·10H₂0。文中报道的生物炭基硒肥从本质上看，是一种施用于土壤之中的肥料，需经科学试验后确定应用于各种蔬菜作物的施用量及施用技术后，方能使用，增加了施用难度。

中国专利“一组远红外线功能富硒富铬微生物菌肥及其制备方法”（公开号104692903A），提供一种以人工培育的富硒富铬蛹虫草的栽培基质（即下脚料）和生物碳（竹炭、木炭及桔杆等废弃物烧制的炭）为主要原料配伍的微生物菌肥。

中国专利CN104177194A 公开了一种炭基硒肥的制备方法，将培养好的微生物通过过滤的方式使微生物从培养基中附着到生物炭表面，之后将富含硒元素的营养液浸没生物炭，使农作物益生菌和生物炭能充分接触吸收营养液中硒元素及其他农作物所需元素，并原位还原硒元素为单质硒，最终产出富含硒元素的炭基硒肥。

上述3例均采用有效成分硒制得一种用于土壤施用的硒肥。但是，硒肥的最大问题是施用技术难以掌握，通常需要在对各种作物进行专门试验后，提出施用量、施用方法等，再推荐给使用者。其次，即使农民掌握了施用技术，由于蔬菜大田施肥，硒肥利用率低，大量的硒容易随着灌溉水和雨水淋入深层土壤或河流中，而且流失的硒容易增加土壤和水体环境中硒的负担，长期使用易导致硒污染。再次，由于耕作层的深度不同，施用硒肥难以做到精确定量，容易造成肥料浪费。

中国专利CN104585001A 公开了一种提高茄子有机硒含量的无土栽培方法，该方法操作步骤为首先制备含纳米硒的无土栽培基质，然后选取健壮的茄子苗，对茄子苗进行根部消毒后移植到温室大棚内的定制槽内，填入含纳米硒的无土栽培基质，以常规方法对茄子进行整枝、病害防治和促花保果等管理，果实成熟后采摘，得到有机硒含量高的茄子。

中国专利CN104591866A 公开了一种含纳米硒的无土栽培基质及其制备方法。该发明公开内容为，一种含纳米硒的无土栽培基质包括动物尿液、农作物秸秆、工农业副产物、二氧化硒和机制砂等原料，通过将动物尿液、农作物秸秆、工农业废弃物、二氧化硒混合进行发酵，得到含纳米硒的腐熟有机质，将腐熟有机质与机制砂混合制成含纳米硒的无土栽培基质。

以上技术的共性是采用纳米硒植物营养剂，再配合其他基质材料复合而成，其效果一般。

期刊论文“基质施硒对生菜富硒效果及品质的影响”（山西农业科学2013，41(1)：57—59）报道了一种在蔬菜栽培基质中添加硒的方法。供试硒为分析纯亚硒酸钠（Na₂SeO₃）试剂。先将草炭和珍珠岩按体积比2：1的比例配制成混合基质。共设5个梯度的亚硒酸钠处理，基质施硒量分别为0、0.3、0.6、1.2、2.5mg/kg，将亚硒酸钠配制成溶液后，用小型喷雾器喷入基质中，并与基质充分混匀。采用这种技术制备的基质，工艺较简单，基质对硒元素的缓释能力有限，硒元素易于短时间内快速释放，与作物吸收机制不协调，故效果一般，硒转化率较低。

为此，如何提供一种采用农作物秸秆生物质炭制备高吸收率、高转化率并且硒元素在作物的整个生长周期内缓慢释放的富硒蔬菜栽培基质的方法成为本发明的研究课题。

发明内容

本发明提供一种采用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其目的在于解决现有的作物栽培基质对于硒元素吸收转化率低的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，所述方法依次包括下列步骤：

第一步，制备农作物秸杆生物炭，

将农作物秸杆在晒干后加入热解炉中，通入氩气，以排除热解炉中的氧气，将热解炉内温度在5分钟之内快速升温至95℃~105℃，然后再以1℃/分钟的升温速率加热至550℃~600℃，并保持25~35分钟，自然冷却至室温后，收集生物质，粉碎，过60目筛子，制得农作物秸秆生物炭；

第二步，制备硒营养液，

将Na₂Se0₄·10H₂O或Na₂SeO₃与水按重量比1：20~1：40溶解制成硒盐溶液，再向硒盐溶液加入酸剂以调节硒盐溶液的pH到4.5~5.5，制得硒营养液；

第三步，制备富硒生物炭：

（1）将一部分所述第一步制得的农作物秸杆生物炭加热到70℃~100℃，立即将所述硒营养液均匀喷洒在农作物秸秆生物炭上，硒营养液与农作物秸秆生物炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得加温态富硒生物炭；

（2）取另一部分所述第一步制得的农作物秸杆生物炭，在10℃~40℃下将硒营养液均匀喷洒在该农作物秸杆生物炭上，硒营养液与农作物秸秆生物炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得常温态富硒生物炭；

（3）将所述加温态富硒生物炭与所述常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭，其中，加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭的体积比为7：3~6：4；

第四步，制备改性淀粉粘结剂，

首先将50重量份的玉米或木薯淀粉溶解于90~100重量份的水中，不断搅拌下加入2~3重量份的浓硫酸催化，然后加入5重量份高猛酸钾溶液氧化1~1.5小时并不断搅拌，再加入4重量份的氢氧化钠糊化20~30分钟，加入1重量份硼砂交联15~20分钟，最后补加入水充分搅拌后冷却得到质量浓度为0.2~0.5%的淀粉粘结剂；

第五步，制备硒生物炭颗粒剂，

将所述第三步制得的富硒生物炭送入上方具有喷头的搅拌机中，搅拌物料的同时均匀喷洒质量浓度为0.2~0.5%的淀粉粘结剂，所述富硒生物炭与淀粉粘结剂的体积比为95~90：5~10，制得硒生物炭颗粒剂；

第六步，取所述第三步制得的富硒生物炭与所述第五步制得的硒生物炭颗粒剂，将二者混合均匀得湿物料，富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂的体积比为2~4：8~6，再将所述湿物料送入具有热风机的造粒机中造粒，设定转速为250~300r/min，温度为70~120℃，造粒30~40分钟后，过30目筛；

第七步，将所述第六步制得的颗粒与作物无土栽培基质填充料按重量比1：100~1：200搅拌均匀，即制得所述富硒作物栽培基质。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述农作物秸杆选自水稻秸杆、小麦秸杆、玉米秸杆、油菜秸杆、大豆秸杆以及花生秸杆中的任意一种。

2、上述方案中，所述第二步中加入的酸剂为醋酸或稀盐酸。

3、上述方案中，所述第四步中的“重量份”是指以任意重量为1份来表示的含量单位。

4、上述方案中，所述蔬菜无土栽培基质填充料的原料为草炭、珍珠岩、椰子壳、沙石、蛭石、锯木屑、炉渣以及玉米秸秆中的至少两种的混合物。无土栽培基质填充料的选取为现有技术，可外购或自制，也可采用其他废弃物制成，并适合植物生长。无土栽培基质填充料的配方举例如下：

（1）7份草炭、3份珍珠岩；（2）1份椰子壳、1份沙；（3）1份草炭、1份蛭石、1份锯木屑；（4）1份草炭、1份锯木屑；（5）1份草炭、1份珍珠岩、1份沙；（6）2份草炭、2份蛭石、5份炉渣、1份珍珠岩；（7）1份草炭、1份炉渣；（8）1份草炭、1份树皮；（9）3份玉米秸杆、2份炉渣；（10）1份玉米秸杆、1份草炭、3份炉渣。

本发明设计原理是：本发明提出一种富含硒元素的蔬菜无土栽培基质，其特点是采用硒元素缓释技术使得栽培作物在整个生长周期内对硒元素都具有较高的吸收利用率，并且用户无需再施用硒肥料，只需按常规管理施用氮磷钾等大量元素或栽培营养液，因而更易于掌握施用方法，又使蔬菜含硒量控制在安全范围内，生产出安全、优质、洁净的绿色富硒蔬菜，而且对环境也不会造成污染。

在本发明的方法的第二步中，将硒营养液调整到酸性的目的是，农作物秸秆生物质炭的pH约为8~10，在后续将硒营养液喷洒到农作物秸秆生物炭上后，有利于将农作物秸秆生物炭的pH从8~10调整到中性7.0左右，从而有利于植物生长。

在所述第三步中，分别制备加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭，目的在于在70℃~100℃加热条件下增加了生物炭的孔隙度，硒元素更多的被保留在生物炭的微孔中，在加热条件下制得的加温态富硒生物炭在栽培基质中的硒元素的释放时间比常温态富硒生物炭的硒元素释放时间更持久，因此，将加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭二者混合，能够保证硒元素释放期延长以及硒元素在作物的不同生长时期内均匀释放。

在所述第六步中，由于第三步的富硒生物炭没有经过淀粉粘结剂粘结，而第五步的硒生物炭颗粒剂经过了淀粉粘结剂的包裹，那么二者在无土栽培基质中的硒元素释放速度不同，第五步的硒生物炭颗粒剂硒元素释放速度更慢，第三步的富硒生物炭的硒元素释放速度相对较快，将二者混合均匀造粒可有效控制硒元素在无土栽培基质中的释放速度，保证了在硒元素在作物的不同生长时期内都能有所均匀释放以供作物吸收利用，保证了硒元素释放期的延长；

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明综合运用生物炭的吸附原理及改性淀粉粘结剂的粘结性能，提高了硒元素的吸持及缓释能力，能够保证在3~7个月较长的蔬菜生长周期内的硒元素供应，从而保证了硒元素在作物体内的高转化率，因为生物质炭的具有多孔性、巨大的比表面积、表面负电荷和电荷密度等特性使其能够吸附和固持肥料中的养分，实现其缓释效果，显著削减硒元素流失量，提高土壤肥力，促进作物增产和维持土壤生态系统平衡的作用。

2、本发明运用的硒元素有效载体是Na₂SeO₄•10H₂O或亚硒酸钠(Na₂SeO₃)，Na₂SeO₄•10H₂O或亚硒酸钠(Na₂SeO₃)是作物更易吸收、更环保的有效载体。

3、采用本方法制备的基质，根据不同蔬菜作物一生的硒元素需求量做到精确定制，本发明提供的栽培基质无需人工再次添加硒元素，可以直接放入栽培容器内种植各种蔬菜，并且种植后只需按常规管理，施用氮磷钾等大量元素或栽培营养液，因而更易于掌握施用方法，又使蔬菜的含硒量控制在安全范围内，生产出安全、优质、洁净的绿色富硒蔬菜，而且对环境也不会造成污染。

4、采用本方法制备的蔬菜栽培基质是可直接应用的作物栽培载体，而期刊论文“硒肥对马铃薯硒素吸收、转化及产量、品质的影响”（殷金岩，耿增超，李致颖等2015，35(3)：823—829）报道的一种生物炭基硒肥，是一种微量元素肥料，需经进行科学试验后确定应用于各种蔬菜作物的施用量及施用技术后，方能使用，增加了施用难度。

5、本发明富硒基质中的硒元素不易流失，利用率明显提高，更适合于设施栽培。

6、应用本发明所述方法后，栽培基质中硒含量为2～10mg/kg时，收获番茄中有机硒含量为5～200μg/kg，且有机硒占总硒比例≥85％。

总之，使用本发明的方法制备出的富硒蔬菜栽培基质能够提高蔬菜对硒元素的吸收转化率，并且富硒蔬菜栽培基质中的硒元素能够在蔬菜作物的整个生长周期内缓慢、均匀释放，使得蔬菜作物在各个生长时期内都能够有效吸收硒元素，因而，栽培出的蔬菜作物中的有机硒含量较高，大大提高了商品的附加值。

附图说明

附图1为本发明方法的技术路线图；

附图2为实施例一的富硒黄瓜栽培基质与普通无土栽培基质中硒元素溶出率动态变化图；

附图3为实施例一的富硒黄瓜栽培基质与普通无土栽培基质在收获黄瓜后黄瓜内有机硒含量对比图；

附图4为实施例一的富硒黄瓜栽培基质与普通无土栽培基质在收获黄瓜后黄瓜内有机硒占比总硒含量对比图；

附图5为实施例二的富硒番茄栽培基质与普通无土栽培基质在收获番茄后番茄内有机硒含量对比图；

附图6为实施例二的富硒番茄栽培基质与普通无土栽培基质在收获番茄后番茄内有机硒含量对比图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒黄瓜栽培基质的方法

所述方法依次包括下列步骤：

第一步，制备农作物秸杆生物炭，

将水稻秸秆在晒干后加入热解炉中，通入氩气，以排除热解炉中的氧气，将热解炉内温度在5分钟之内快速升温至100℃，然后再以1℃/分钟的升温速率加热至550℃℃，并保持30分钟，自然冷却至室温后，收集生物质，粉碎，过60目筛子，制得水稻秸秆生物炭；

第二步，制备硒营养液，

将Na₂Se0₄·10H₂O或Na₂SeO₃与水按重量比1：20溶解制成硒盐溶液，再向硒盐溶液加入醋酸以调节硒盐溶液的pH到4.5~5.5，制得硒营养液；

第三步，制备富硒生物炭：

（1）将一部分所述第一步制得的水稻秸杆生物炭加热到70℃，立即将所述硒营养液均匀喷洒在水稻秸秆生物炭上，硒营养液与水稻秸秆生物炭的体积为1：20，边喷洒边搅拌，制得加温态富硒生物炭；

（2）取另一部分所述第一步制得的水稻秸杆生物炭，在常温（也即室温下，约为10℃~40℃）下将硒营养液均匀喷洒在该水稻秸杆生物炭上，硒营养液与水稻秸秆生物炭的体积为1：20，边喷洒边搅拌，制得常温态富硒生物炭；

（3）将所述加温态富硒生物炭与所述常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭，其中，加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭的体积比为7：3；

第四步，制备改性淀粉粘结剂，

首先将50重量份的玉米或木薯淀粉溶解于100重量份的水中，不断搅拌下加入2重量份的浓硫酸催化，然后加入5重量份高猛酸钾溶液氧化1小时并不断搅拌，再加入4重量份的氢氧化钠糊化20分钟，加入1重量份硼砂交联15分钟，最后补加入水充分搅拌后冷却得到质量浓度为0.3%的淀粉粘结剂；

第五步，制备硒生物炭颗粒剂

将所述第三步制得的富硒生物炭送入上方具有喷头的搅拌机中，搅拌物料的同时均匀喷洒质量浓度为0.3%的淀粉粘结剂，所述富硒生物炭与淀粉粘结剂的体积比为90：10，制得硒生物炭颗粒剂；

第六步，取所述第三步制得的富硒生物炭与所述第五步制得的硒生物炭颗粒剂，将二者混合均匀得湿物料，富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂的体积比为3:7，再将所述湿物料送入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速为300r/min，温度为70℃，造粒30~40分钟后，过30目筛；

第七步，将所述第六步制得的颗粒与蔬菜无土栽培基质填充料按重量比1：100搅拌均匀，其中，无土栽培基质填充料是由草炭与珍珠岩按体积比3：1均匀混合制得的，最后，制得所述富硒蔬菜栽培基质。

第八步，将富硒蔬菜栽培基质装入8Ｌ的栽培袋中，另设在普通无土栽培基质（草炭与珍珠岩按体积比3：1均匀）中施入相同量Na₂Se0₄·10H₂O的基质作为对照，二种基质中硒元素含量相同，硒含量均为5.2mg/kg。每袋种植一株黄瓜，定期浇灌常规氮磷钾营养液（霍格兰营养液）及水，每隔10天测定基质中硒元素的溶出率，见附图2，土壤溶出试验常用来模拟肥料在土壤中淋出特性，附图2为供试的二种基质中不同溶出时间的硒元素溶出率，从硒元素在基质中溶出率来看，在生长前期即60天内，直接施用硒酸钠的基质硒元素溶出率明显高于生物炭富硒基质，在40天时溶出率达到顶锋的25.4%，但由于释放过快，随即持续下降；而生物炭富硒基质由于其特殊的制备工艺，延缓了硒元素的释放，即前期释放小于直接施用硒酸钠的处理（对照），60天后一直高于对照，其差异达到极显著水平(p< 0.01)，说明生物炭富硒基质的硒缓释效果较明显。

成熟期收获黄瓜后测定表明，生物炭富硒基质处理的有机硒含量为5.6μg/kg，有机硒占总硒量的86.3%，而硒酸钠（Na₂Se0₄·10H₂O）直接加入商品基质（对照）含量为3.5μg/kg，有机硒占总硒量的65.4%，参见附图3和4所示。说明生物炭富硒蔬菜栽培基质的硒缓释效果较明显，而且得到了作物的充分吸收利用。

实施例二：一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒番茄栽培基质的方法

所述方法依次包括下列步骤：

第一步，制备农作物秸杆生物炭，

将玉米秸杆在晒干后加入热解炉中，通入氩气，以排除热解炉中的氧气，将热解炉内温度在5分钟之内快速升温至105℃，然后再以1℃/分钟的升温速率加热至600℃，并保持25分钟，自然冷却至室温后，收集生物质，粉碎，过60目筛子，制得农作物秸秆生物炭；

第二步，制备硒营养液，

将分析纯Na₂SeO₃与水按重量比1：30溶解制成硒盐溶液，再向硒盐溶液加入稀盐酸以调节硒盐溶液的pH到4.5~5.5，制得硒营养液；

第三步，制备富硒生物炭：

（1）将一部分所述第一步制得的玉米秸杆生物炭加热到100℃，立即将所述硒营养液均匀喷洒在玉米秸秆生物炭上，硒营养液与玉米秸秆生物炭的体积为1：30，边喷洒边搅拌，制得加温态富硒生物炭；

（2）取另一部分所述第一步制得的玉米秸杆生物炭，在常温（约10℃~40℃）下将硒营养液均匀喷洒在该玉米秸杆生物炭上，硒营养液与玉米秸秆生物炭的体积为1：20，边喷洒边搅拌，制得常温态富硒生物炭；

（3）将所述加温态富硒生物炭与所述常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭，其中，加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭的体积比为6：4；

第四步，制备改性淀粉粘结剂，

首先将50重量份的玉米或木薯淀粉溶解于100重量份的水中，不断搅拌下加入3重量份的浓硫酸催化，然后加入5重量份高猛酸钾溶液氧化1.5小时并不断搅拌，再加入4重量份的氢氧化钠糊化20分钟，加入1重量份硼砂交联15分钟，最后补加入水充分搅拌后冷却得到质量浓度为0.2%的淀粉粘结剂；

第五步，制备硒生物炭颗粒剂

将所述第三步制得的富硒生物炭送入上方具有喷头的搅拌机中，搅拌物料的同时均匀喷洒质量浓度为0.2%的淀粉粘结剂，所述富硒生物炭与淀粉粘结剂的体积比为95：5，制得硒生物炭颗粒剂；

第六步，取所述第三步制得的富硒生物炭与所述第五步制得的硒生物炭颗粒剂，将二者混合均匀得湿物料，富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂的体积比为2:8，再将所述湿物料送入具有热风机的滚筒造粒机中，设定转速为250r/min，温度为70℃，造粒40分钟后，过30目筛；

第七步，将所述第六步制得的颗粒与蔬菜无土栽培基质填充料按重量比1：150搅拌均匀，即制得所述富硒蔬菜栽培基质。

其中，无土栽培基质填充料的制备：

（1）采用饲料粉碎机或秸杆揉搓机将水稻秸杆粉碎成5~10cm长；

（2）食用菌菌渣为食用菌生产后的废弃培养基质，如鸡腿菇、金针菇渣，粉碎到2~5mm；

（3）木薯渣为酒精厂制酒后的发酵废弃物，直径1~3mm；

将上述水稻秸杆、食用菌菌渣、木薯渣按体积比4：1：5混合均匀，得到混合物；

将上述混合物堆成条垛形状进行好氧堆腐发酵，条垛堆体高1～3米，宽2～8米，长度30～100米；堆体含水量范围控制在50%～65%，堆制时通风供氧；控制堆体温度在65℃～45℃范围，超出该温度范围时及时对堆体进行翻拌，当混合物的温度等于环境温度时堆腐发酵完成（一般30天左右），将所得到的腐熟物晾晒到含水率30-40%即为所述基质填充料。

第八步，将富硒栽培基质装入8Ｌ的栽培袋中，另设普通无土栽培基质填充料中施入相同量亚硒酸钠(Na₂SeO₃)的基质作为对照，二种基质中硒元素含量相同，硒含量均为6.1mg/kg。每袋种植一株番茄，定期浇灌常规氮磷钾营养液（霍格兰营养液）及水，成熟期收获番茄后测定表明，生物炭富硒基质处理的有机硒含量为3.2μg/kg，有机硒占总硒量的65.3%，而亚硒酸钠(Na₂SeO₃)直接加入基质填充料（对照）处理的含量为2.1μg/kg，有机硒占总硒量的46.1%。说明生物炭富硒基质的硒缓释效果较明显，而且得到了作物的充分吸收利用，参见附图5和6所示。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，采用本发明的方法制备出的富硒作物栽培基质可以用于种植各种农作物，包括蔬菜和水果，如小白菜、青椒、生菜、茄子、魔芋、大白菜、西兰花、芦笋、莴苣、萝卜、菠菜、草莓等。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述方法依次包括下列步骤：

第一步，制备农作物秸杆生物炭，

第二步，制备硒营养液，

第三步，制备富硒生物炭：

第四步，制备改性淀粉粘结剂，

第五步，制备硒生物炭颗粒剂，

2.根据权利要求1所述的一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述农作物秸杆选自水稻秸杆、小麦秸杆、玉米秸杆、油菜秸杆、大豆秸杆以及花生秸杆中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述第二步中加入的酸剂为醋酸或稀盐酸。

4.根据权利要求1所述的一种用农作物秸秆生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述蔬菜无土栽培基质填充料的原料为草炭、珍珠岩、椰子壳、沙石、蛭石、锯木屑、炉渣以及玉米秸秆中的至少两种的混合物。