CN106187338B - 一种无土植物栽培基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无土植物栽培基质及其制备方法，本发明的栽培基质制备方法包括首先将农林废弃物、水、发酵调理剂、发酵菌剂、竹醋液和/或木醋液混合均匀进行第一次发酵处理，制得第一发酵基质；然后向第一次发酵基质中加入发酵调理剂、水、竹醋液和/或木醋液，进行第二次发酵处理即得，其中，所述发酵调理剂为β‑环糊精、锯末和鱼池底泥。本发明制备的植物栽培基质营养均衡，营养成分含量高，结构合理，物理性质稳定，便于植物吸收，满足植物生长需要，提高了植物栽培的成活率和观赏效果。

Description

一种无土植物栽培基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种农林有机废弃物的利用方法，特别涉及一种利用农林有机废弃物制备栽培基质的方法。

背景技术

随着城市绿化在中国各大城市中的快速发展，农林废弃物如枯枝落叶(植物凋落物)、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草和残花、玉米芯、稻壳等的量也越来越大。长期以来，为了追求整洁美观，这种农林废弃物往往被视为城市固体废弃物，成为绿地养护管理的清除对象，枯枝落叶的清理程度甚至成为衡量养护精细水平的重要指标。但是，由于处理不当，大量的农林废弃物没有得到充分的再利用，造成了严重的环境污染。

堆肥处理是利用微生物活动，将农林废弃物中易腐有机质分解成易被植物吸收的腐殖质和氮、磷、钾等营养元素的生物化学处理过程，是城市绿色废弃物资源化利用的有效途径之一。用堆肥法处理城市农林废弃物不但可以变废为宝，还能节约垃圾填埋所占土地，并减轻垃圾焚烧对大气的污染，它在安全和经济方面明显优于其他方法而成为目前最有发展潜力的废弃物处理技术。

我国堆肥技术发展历史久远，但传统堆肥周期长、效率低，发酵过程中氨的挥发以及硫化氢等气体的释放会造成严重的环境污染和氮素养分损失，降低堆肥产品的养分和利用价值。所以，农林废弃物堆肥过程中亟待解决的问题主要有物料降解率低、发酵周期长和氮素损失多。其原因是多方面的，一方面，由于在好氧发酵的堆制过程中，会发生较高温度的生物化学反应，随着温度的升高和反应的进行，有机物的快速分解会产生大量的氨气，不仅导致堆肥氮素的损失，而且也会造成大气污染；另一方面，农林废弃物一般含有高达75％的纤维素和半纤维素，这是生产生物肥料的主要来源。由于农林废弃物纤维素和半纤维素含量高，加之目前我国对农林废弃物预处理的手段不成熟，那么有着复杂结构的农林废弃物需要很长的时间才能发酵完全；此外，微生物对物料中营养物质的缺乏十分敏感，所以，营养元素的缺乏会使微生物所处环境的营养失衡，微生物活动和繁殖受影响，导致堆肥物料降解率低，发酵时间延长，成品质量不高。所以，环境中的理化性质条件在很大程度上影响着微生物的生长、基质代谢速率及微生物对堆肥过程中积累的高浓度有机酸和氨氮等毒性物质的反应。一般，常常通过补充物料中固氮和营养物质，提高有机物的转化率，抑制堆肥过程的有机酸积累。同时，还可以通过有效地农林废弃物预处理，调节物料容重和孔隙度等物理环境，缩短发酵时间，减少物料体积，提高堆肥的效率和稳定性及堆肥过程的能量利用水平。

一般，堆肥过程是受很多因素决定的，如农林废弃物的可降解性、发酵系统的通风透气性，以及外界添加的各种有效加速堆肥过程的物质等。目前，大量研究表明，采用化学和生物手段可以加速堆肥进程。例如，在堆肥物料中加入的一些物质，可促进堆肥的生物化学反应进程，并对堆肥起到加速作用，提高堆肥产品的质量。发酵调理剂是指为了加快堆肥进程，促进有机物分解和提高堆肥产品质量，常用的发酵调理剂根据其作用可分为：(1)营养调节剂：调节堆肥物料中的养分，加速微生物活动，降低发酵周期，如牲畜粪便；(2)膨胀剂：加入一些质地疏松的物质来增加堆肥物料的通气性，如作物秸秆、粉碎的废橡胶轮胎等；(3)调节剂：用于平衡堆肥物料中的含水率，如碾碎的垃圾。虽然这些调理剂已经广泛用于堆肥过程，但存在着诸多问题有待解决：①某些营养调节剂，如牲畜粪便等。若在使用过程中操作不当，可能会污染周边环境，导致物料内细菌滋生，降低堆肥产品质量；②某些膨胀剂，如粉碎的废橡胶轮胎，在使用中遇到堆肥高温期极易分解出有毒物质；③某些调节剂，如碾碎的垃圾，其可能在运输过程中存在一定困难，若没有进行充分的消毒和杀菌措施，会导致环境污染，其中还有的重金属类物质也会降低堆肥产品质量。在堆肥制作过程中，人们盲目使用调理剂，可能会发生不良的化学反应，产生有毒物质，无法达到预期的调理作用，反而会适得其反，污染环境，增加成本，导致堆肥产品质量降低，甚至含有弱毒性的潜在危险。

综上所述，迫切需要寻求高效的发酵调理剂来控制堆肥过程，达到缩短周期，控制恶臭散发，减少NH₃挥发的目的，提高堆肥产品的质量和品质，满足实际生产中的需要。

针对目前堆肥产品质量和品质低、发酵周期长、物料利用率低和氮素损失多的问题，本发明可优化堆肥过程的工艺控制条件，提高微生物活性；提高堆肥基质质量，使得堆肥后的农林废弃物达到无土栽培基质的要求标准，部分或全部替代日益枯竭的泥炭用于无土栽培。

发明内容

本发明的目的是针对目前农林废弃物发酵过程中，物料利用率低、发酵周期长和氮素损失多的问题提供一种无土植物栽培基质的制备方法。本发明的栽培基质价格低廉，为农林废弃物在植物无土栽培方面的合理利用提供科学依据。本发明充分利用了农林有机废弃物，同时制备的栽培基质化学性质稳定，酸碱适度，通透性好，理化性能指标均达到无土栽培基质的要求，能够为植物生长提供良好而稳定的基质环境。

为实现本发明的目的，本发明提供一种无土植物栽培基质的制备方法，包括如下步骤：首先将农林废弃物、水、发酵调理剂、发酵菌剂、竹醋液和/或木醋液混合均匀进行第一次发酵处理，制得第一发酵基质；然后向第一发酵基质中加入发酵调理剂、水、竹醋液和/或木醋液，进行第二次发酵处理即得，其中，所述发酵调理剂包括β-环糊精。

其中，所述发酵调理剂还包括锯末和鱼池底泥。

特别是，所述发酵调理剂中鱼池底泥、锯末、β-环糊精的重量份配比为10-60：25-80：1，优选为20-35：45-60：1，进一步优选为20-30：45-55：1。

β-环糊精，一种白色结晶粉末，是淀粉通过酶解作用转化成的环状有机化合物，具有无毒、可降解以及环境友好型等特点。主要作用：(1)提高难降解物质(如木质纤维素)的生物降解性。β-环糊精分子拥有一个极性亲水外壳和相对较疏水空腔，将其加入堆肥物料中，疏水基可以与堆肥颗粒相互绑定，亲水基则融入水中，因此可以增加农林废弃物的水溶性和生物降解性，有利于微生物的分解；(2)其空腔可以包络大量微生物、酶以及营养物质，不仅为微生物提供良好的生存场所，尤其是，在堆肥发酵高温期，避免微生物死亡、酶失活，保持酶的活性，加速堆肥进程，缩短发酵周期；还可以增加堆肥产品的养分含量，减少养分流失；(3)在堆肥过程中，可作为微生物所需的碳源，增加微生物的活动和繁殖，加速堆肥物料的分解，缩短堆肥周期。

锯末，是指在进行木材加工时因切割而从树木上散落下来的废弃木屑，呈松软粉末状。

特别是，所述锯末的粒径为0.8～1.8mm。

鱼池底泥，是指养鱼池底部的废弃淤泥经风干后呈黑色或棕褐色的粉末状物质。鱼池底泥是很好的有机肥料，同时里面含有大量的鱼粪。据分析，鱼粪中含有较高的氮、磷肥。譬如：在草、鲤、鲢、鲫四种鱼的鱼粪中，氮、磷的含量高于猪粪、牛粪，与大粪、羊粪差不多，仅次于鸡粪、兔粪。

其中，所述鱼池底泥为养殖草鱼、鲤鱼、鲢鱼、鲫鱼、鳜鱼、鲶鱼、鳙鱼、鲈鱼、鲟鱼、罗非鱼、黑鱼、梭鱼中的一种或多种鱼的鱼塘底部的废弃污泥风干后的粉末状物质。

特别是，鱼池底泥含有机质量43.45～55.28％，含氮量17.15～29.82％，含磷量10.34～17.13％，含钾量8.16～12.57％；有益微生物菌群为7000万个/克～2亿个/克；含水量为3～5％。

其中，所述农林废弃物是农、林、牧、渔各业，生产、加工及日常生活过程中产生的废弃物。

特别是，所述的农林废弃物选择树枝、树皮、草屑、花败、落叶、麦秸、芦苇、葵花秆、茅草茎、水稻秸秆、玉米芯、玉米秸秆，桃核、杏核、李核、花生壳、葵花籽壳、棉籽壳、油茶果壳，椰糠、椰壳中的一种或多种。

特别是，所述的农林废弃物还包括粮食加工厂、酿造厂、农副产品加工厂的下脚料、加工残渣，如糠皮、麦麸、糟渣、玉米芯、豆荚、花生壳、棉籽壳等。

其中，所述农林废弃物与发酵菌剂的重量之比为100：0.1-0.5，优选为100：0.1-0.35，进一步优选为100:0.2-0.3。

特别是，所述的发酵菌剂中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为4.5-8.0，有效活菌含有放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

其中，在所述的第一次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中添加1-20kg所述的发酵调理剂，优选为5-8kg；在所述第二次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中添加15-32kg，优选为15-28kg所述的发酵调理剂。

其中，第一次发酵处理过程中每100kg(干重)废弃物中添加0.5-2.0ml所述竹醋液和/或木醋液；第二次发酵处理过程中每100kg(干重)废弃物总共添加4.5-18ml所述竹醋液和/或木醋液。

特别是，所述竹醋液的pH值为1.7-2.8，密度为0.85-1.0g/ml，有机酸含量为8-13％，酚类化合物含量为5.5-7.5％；所述木醋液的pH值为2.0-3.0，密度为0.8-1.3g/ml，有机酸含量为8-10％，酚类化合物含量为7-10％。

竹醋液、木醋液均为亲水溶液，有较强的吸附、渗透能力，它可作为植物活性剂、生长促进剂、保肥剂、土壤改良剂、土壤消毒剂等，并且无毒、无害、无残留，是一种理想的绿色溶剂。

特别是，将农林废弃物粉碎至颗粒粒级为15-30mm之后，再进行第一次发酵处理。

特别是，将农林废弃物的碳氮比调节为15-35之后，再进行所述第一次发酵处理。

尤其是，所述碳氮比优选为25-30。

其中，所述第一次发酵处理包括如下顺序进行的步骤：

1)将农林废弃物粉碎成农林废弃物颗粒后调节其C/N(碳氮比)比，制得待发酵颗粒；

2)首先将β-环糊精加入水中，并混匀，接着加入鱼池底泥和锯末，混合均匀；然后将混合均匀的β-环糊精-锯末-鱼池底泥混合物干燥，粉碎，制得发酵调理剂；

3)向待发酵颗粒中加入发酵菌剂、水和发酵调理剂，混匀成第一待发酵混合物；

4)将第一待发酵混合物堆成发酵堆体，进行堆置发酵处理，其中，在堆置发酵处理过程中监控发酵堆体的温度和含水率，每天进行翻堆处理，并调节堆体含水率为60-75％；当堆体温度升高至60-70℃时翻堆并同时向发酵堆体喷洒竹醋液和/或木醋液，竹醋液和/或木醋液的用量为每100kg废弃物喷洒0.5-2.0ml；

5)当堆体温度降低至40-50℃，制得第一发酵基质。

其中，步骤1)中所述待发酵颗粒粒级为15-30mm；所述待发酵颗粒的C/N(碳氮比)比为15-35。

特别是，步骤2)中所述水的温度为30～40℃。

其中，步骤2)中所述水与β-环糊精的重量之比为1：0.04-0.07。

特别是，步骤2)中所述鱼池底泥、锯末、β-环糊精的重量份配比为10-60：25-80：1，优选为20-35：45-60：1，进一步优选为20-30：45-55：1。

特别是，还包括将混合均匀的β-环糊精-锯末-鱼池底泥混合物干燥至含水率为1-3％后在进行所述的粉碎。

尤其是，粉碎后的发酵调理剂的粒径≤60目，优选为35-60目。

其中，步骤3)中所述第一次待发酵混合物的含水率为60-75％；

特别是，步骤1)中所述的C/N比优选为25-30；步骤3)中待发酵颗粒中含有的农林废弃物颗粒(干重)与发酵调理剂的重量之比为100：1-20，优选为100：5-8；所述农林废弃物颗粒与发酵菌剂的重量之比为100：0.1-0.5，优选为100:0.1-0.35，进一步优选为100:0.2-0.3；步骤3)中所述含水率优选为65％。

尤其是，所述的发酵菌剂中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为4.5-8.0，有效活菌含有放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

特别是，步骤4)中所述堆体温度达到65±2℃时向发酵堆体喷洒竹醋液和/或木醋液；步骤5)中所述温度优选为45℃。

特别是，还包括向竹醋液和/或木醋液中加入水，制成竹醋液和/或木醋液稀释液后进行所述的喷洒竹醋液和/或木醋液稀释液。

特别是，竹醋液和/或木醋液稀释液中竹醋液和/或木醋液与水的体积之比为1：500-1500，优选为1:1000。

其中，所述第二次发酵处理包括如下步骤：

A)向第一发酵基质中添加水、竹醋液和/或木醋液、发酵调理剂，搅拌均匀，制成第二待发酵混合物；

B)将第二待发酵混合物堆成发酵堆体，进行第二次堆置发酵处理，同时监控堆体的温度和含水率，在第二次堆置发酵处理过程中每5-7天进行一次翻堆处理，每次翻堆过程中向堆体中添加水、竹醋液和/或木醋液、发酵调理剂，发酵至堆体的温度达到20-25℃，停止所述第二次发酵处理。

特别是，步骤A)中所述竹醋液和/或木醋液的用量为每100kg(干重)废弃物喷洒0.5-2.0ml；所述发酵调理剂与第一次发酵处理过程中农林废弃物颗粒的重量(干重)之比为5-8：100；所述第二待发酵混合物的含水率为60-75％，优选为65％。

特别是，步骤B)中每次翻堆处理时添加的所述竹醋液和/或木醋液的用量为每100kg(干重)废弃物喷洒1.5-4.5ml；步骤B)中每次翻堆处理时添加的发酵调理剂的用量为每100kg(干重)废弃物添加5-8kg发酵调理剂。

特别是，步骤B)中所述翻堆处理次数为2-3次。

特别是，步骤B)中翻堆处理过程中所述竹醋液和/或木醋液的添加总量为每100kg(干重)废弃物添加3-16.5ml，优选为3-13.5ml；所述发酵调理剂的添加总量为每100kg(干重)废弃物添加10-24kg，优选为10-20kg。

尤其是，第二次发酵处理过程中每100kg(干重)废弃物中总共加入4.5-22ml，优选为4.5-18ml所述竹醋液和/或木醋液；总共加入15-32kg，优选为15-28kg所述发酵调理剂。

其中，还包括向竹醋液和/或木醋液中加入水，制成竹醋液和/或木醋液稀释液后进行所述的喷洒竹醋液和/或木醋液稀释液。

特别是，竹醋液和/或木醋液稀释液中竹醋液和/或木醋液与水的体积之比为1：500-1500，有选为1:1000。

本发明方法在堆置发酵过程中发酵物料经过2次发酵高温阶段，物料降解完全，物料分解速度快，提高了物料的利用率。在第一发酵处理前，将农林废弃物粉碎至适宜颗粒粒级(15-30mm)，利于调整好氧发酵前物料的通风透气性、含水量和容重，形成一个良好的好氧发酵环境，加速微生物生的繁殖与分解活动。同时，将农林废弃物进行有效地机械粉碎，适宜的颗粒粒级可以使农林废弃物中的木质素、纤维素等难以分解的物质快速被微生物分解，缩短堆肥周期。

本发明制备的栽培基质具有如下优点：

1、本发明栽培基质的制备过程中，将农林废弃物进行了有效地预处理，将其粉碎至适宜发酵的颗粒粒级，利于调整好氧发酵前物料的通风透气性、含水量和容重，形成一个良好的好氧发酵环境，加速微生物的繁殖与分解活动。同时，将农林废弃物进行有效地机械粉碎，适宜的颗粒粒级可以使农林废弃物中的木质素、纤维素等难以分解的物质快速被微生物分解，缩短堆肥周期。

2、本发明栽培基质的制备过程中添加了β-环糊精、锯末和鱼池底泥作为发酵调理剂，其可以提高难降解物质(如木质纤维素)的生物降解性，提高农林废弃物的降解速率，缩短堆肥周期；包络大量微生物、酶以及营养物质，为微生物提供良好的生存环境，保持酶的活性，加速堆肥进程，减少养分流失；可作为堆肥过程中养分来源，不仅为微生物的活动和繁殖提供充足的碳、氮、磷、钾、钙、镁、硫、硼、钼等元素，还可以增加堆肥产品的养分含量；增强堆肥物料的通气性和保水性，防止物料过度紧密或疏松；含有大量的有机和无机胶体，提高堆肥过程中物料和堆肥产品的保水保肥性；还具有一定的保温作用，可减少堆肥过程中热量的损失，使堆肥温度长时间保持在有利于微生物的活动和繁殖的温度范围，加速有机物的分解，缩短堆肥周期；有效降低堆肥过程中氮素(NH₃)的损失，减少堆肥产品的养分流失；含有大量的有益微生物菌群，增加堆肥过程中外源微生物的数量，降低菌剂的添加，减少经济成本，加速农林废弃物的降解。

3、本发明的植物栽培基质的发酵调理剂，无污染、来源广泛，具有可降解、环境友好等特点，适于大规模使用。

4、本发明植物栽培基质的制备过程中，发酵周期短，发酵周期为18.5-23天，传统堆肥发酵周期是本发明废弃物发酵周期的4-15倍，提高发酵效率，综合利用资源，利于环境保护。

5、本发明方法制备的栽培基质物理化学性质稳定，酸碱度适中(pH 5.34-6.13)，电导率(EC值)为0.24-0.45mS/cm，阳离子交换量(CEC值)为121.44-185.30cmol/kg，容重为0.3775-0.4020g/cm³，总孔隙度为54.11-69.80％，通气孔隙达到22.55-37.11％，优于进口泥炭基质，使基质保持良好的通气透水性和容重，增加基质保水保肥性和孔隙度，基质的物理化学性能指标符合园艺植物适宜生长的要求，使发酵后的堆肥产品达到适于植物栽培，满足无土栽培固体基质的要求。

6、本发明方法制备的栽培基质氮含量为3.75-4.01％，磷含量为1.00-1.21％，钾含量为0.76-0.88％，腐殖酸含量为18.76-23.11％，有机质含量为60.20-68.70％，微生物量碳含量为9.69-10.82mg/g，微生物量氮含量为30.19-34.98mg/g，钙含量为1.39-1.52％，镁含量为0.54-0.78％，硫含量为9.60-10.21％，硼含量为2.18×10^-3-2.58×10^-3％，钼含量为1.50×10^-3-1.83×10^-3％，而且堆肥基质固相C/N值较低(9.48-11.01)，水相C/N值适中(5.01-5.18)，胡敏酸/富里酸比值较高(4.37-4.60)，说明本发明制备的堆肥基质的降解率和腐熟度高，腐殖质积累量高，堆肥基质理化性质优良、品质高，营养结构合理，便于植物吸收，满足植物生长需要。

7、本发明的制备方法工艺简单，操作方便，产品得率高，产品质量可控，制备的无土栽培基质的理化性能指标接近甚至有的优于泥炭基质，满足无土栽培基质的要求。

8、本发明制备的堆肥基质性质较稳定，能为植物提供稳定的基质生长环境，对植物无毒害作用和不良影响，不影响栽培基质的养分平衡，适宜植物正常生长发育，能有效增强植物营养吸收和根系发育，促进植物种子发芽，其发芽率和发芽指数高。使用本发明的植物栽培基质后，植物产量提高，可以改善农林产品品质，恢复农林作物原生态等功能，大幅度提高植物成活率和产量；改善农林产品品质，恢复农林产品的天然风貌。

9、与进口泥炭的理化性质比较，本发明制备的植物栽培基质的理化性质得到明显改善，更适于植物生长，基质的发芽率和发芽指数显著提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。但这些实施例仅限于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明实施例中所采用的竹醋液/木醋液购自桃江县湘韵竹木科技有限公司，竹醋液的pH值为1.7-2.8，密度为0.85-1.0g/ml，有机酸含量为8-13％，酚类化合物含量为5.5-7.5％；木醋液的pH值为2.0-3.0，密度为0.8-1.3g/ml，有机酸含量为8-10％，酚类化合物含量为7-10％；β-环糊精购自桂林新竹大自然生物材料有限公司；锯末购自河北省灵寿县隆通建材厂，粒径为0.8～1.8mm，含水量为15.60％，吸水率为250％，总孔隙度为85.3％(其中，大孔隙度37.5％，小孔隙度47.8％)，pH值为5.55，EC值为0.40mS/cm，碳含量为57％，氮含量为0.10％；鱼池底泥购自河北省景县德沃多肥料有限公司。

实施例1

1、农林废弃物原料的预处理

采用粉碎机将园林废弃物枝干(柳树、槐树、杨树等修剪的枝干)粉碎成粒径15-20mm的颗粒，制得废弃物颗粒，同时测定废弃物颗粒的有机碳含量和氮含量，测定结果如表1。

采用凯氏定氮法测定废弃物颗粒的氮含量；采用重铬酸钾容量法——外加热法测定废弃物颗粒的有机碳含量，具体测定方法如下：向干燥的硬质试管中加入风干的废弃物颗粒后，加入K₂Cr₂O₇标准溶液和浓H₂SO₄，接着将试管在170-180℃下使试管内液体沸腾5min，然后倒出试管内容物，用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，根据硫酸亚铁消耗量，计算有机碳含量。2、制备发酵调理剂混合物

2A)向35℃的热水中加入β-环糊精，混合均匀，配制成β-环糊精水溶液，其中水与β-环糊精的质量之比为1：0.05；

2B)将锯末、鱼池底泥加入到β-环糊精水溶液中，混合均匀，制得发酵调理剂混合溶液，其中鱼池底泥、锯末与β-环糊精的重量之比为20：50：1。

本发明的发酵调理剂中的锯末(1)调整发酵混合物的保水性和通气性：锯末本身质地疏松多孔，容重小，保水性好，透气性也较好。所以，当农林废弃物颗粒与锯末混合时，可以降低发酵混合物的容重，使其保持较好的物理结构，提高其总孔隙度(持水孔隙度和通气孔隙度)，既可以储存多余的水分，增强其保水性，减少加水次数，又可以增强其通气性，为微生物的繁殖和活动提供一个良好的物理微环境，从而快速分解发酵混合物中的有机物，提高堆肥效率，缩短堆肥周期；(2)降低氨气挥发，起到固氮保氮作用：在堆肥过程中，通常会产生大量氨气，不仅会释放恶臭气体，造成二次污染(大气污染)，还会影响堆肥产品的质量。根据锯末的物理特性，其是一种优良的吸附剂，具有发达的孔道，比表面积大、高活性、强吸附能力，可以吸附较多的氨气，抑制氨气的挥发，增强堆肥过程中的固氮保氮作用，有效控制臭气的排放，将更多的氮素保留在堆肥产品中，增强堆肥产品的品质，尤其是增加堆肥产品的含氮量；(3)具有保温作用：由于锯末的物理结构疏松，质地轻，具有一定的保温作用，可以减少堆肥过程中热量的损失，使堆肥温度长时间保持在有利于微生物的活动和繁殖的温度范围，加速有机物的分解，缩短堆肥周期。鱼池底泥(1)含有大量的微生物菌群，增加堆肥过程中外源微生物的量，减少菌剂的添加，降低经济成本，加速堆肥进程，缩短堆肥周期；(2)含有丰富的营养元素(尤其是氮、磷、钾)，促进微生物的活动和繁殖，增加堆肥产品的养分含量；(3)含有大量的有机和无机胶体，可以改善堆肥过程中物料和堆肥产品的物理性质，同时提高其保水保肥性。

2C)对发酵调理剂混合溶液进行干燥，干燥至含水率为2％后，粉碎过35目筛，得到粒径≤35目的发酵调理剂混合物。

本发明制备的发酵调理剂容重小，高孔隙度、保水性和通气性好，可以降低农林废弃物的容重，使其保持较好的物理结构，提高其总孔隙度(持水孔隙度和通气孔隙度)，既可以储存多余的水分，增强其保水性，减少加水次数，又可以增强其通气性，增强堆肥物料的通气性和保水性，同时其含有大量的有机和无机胶体，可以增强物料的保肥性，为微生物的繁殖和活动提供一个良好的物理微环境，从而快速分解有机废弃物，改善堆肥产品的物理性质，提高其保水保肥性；降低经济成本，提高堆肥效率，缩短堆肥周期；发酵调理剂也是一种优良的吸附剂，具有发达的孔道，比表面积大、高活性、强吸附能力，可以吸附堆肥产生的氨气，抑制氨气挥发，控制臭气的排放，固氮保氮，将更多的氮素保留在堆肥产品中，减少养分流失，提高堆肥产品的品质，尤其是增加堆肥产品的含氮量；发酵调理剂结构疏松，质地轻，具有一定的保温作用，可以减少堆肥过程中热量的损失，使堆肥温度长时间保持在有利于微生物的活动和繁殖的温度范围，加速有机物的分解，缩短堆肥周期；发酵调理剂中的β-环糊精分子拥有极性亲水外壳和相对较疏水空腔，其疏水基与废弃物颗粒表面相互绑定，亲水基则融入水中，增加包裹农林废弃物颗粒的水膜表面积，增强农林废弃物颗粒的水溶性，使得这些地方有足够的水分保证微生物活动代谢的需要，增加农林废弃物的水溶性和生物降解性，有利于微生物的分解活动，缩短堆肥周期；发酵调理剂是很好的有机肥料，含有丰富的养分(如有机质、氮、磷、钾等)以及大量的有机和无机胶体，同时含有大量的有益微生物菌群，可以增加堆肥过程中外源微生物的数量，加速微生物的活动和繁殖，促进有机废弃物的分解，缩短堆肥周期，提高堆肥产品的质量和品质；同时，可以减少菌剂的使用，降低堆肥的经济成本。

在发酵过程中添加β-环糊精、锯末、鱼池底泥混合制成的发酵调理剂，可以提高难降解物质(如木质纤维素)的生物降解性，提高农林废弃物的降解率；调理剂的β-环糊精分子空腔可以吸附大量微生物、酶以及营养物质，促进微生物的繁殖和活动，保持酶的活性，加速堆肥进程，增加堆肥产品的养分，减少养分流失；在堆肥发酵过程中的微生物提供充足的C、N、P、K、Ca、Mg、S、B、Mo等营养物质，增加微生物的活动和繁殖，加速物料的分解，缩短堆肥周期，提高堆肥产品的养分含量。

鱼池底泥含有大量的有益微生物菌群，增加堆肥过程中外源微生物的数量，加速堆肥进程，降低堆肥的经济成本。以上可以使农林废弃物在堆肥过程中达到二次高温发酵，将一次高温发酵后没有完全分解的可溶性和难溶性有机物进行降解转化，再次分解物料，使堆肥发酵处理过程中的废弃物降解得更彻底，营养成分更丰富，更加利于植物的吸收和利用。

3、配制竹醋液稀释液

向水中加入竹醋液，混合均匀，配制成竹醋稀释液备用，其中竹醋液与水的体积之比为1：1000，竹醋液的pH值为1.9，密度为0.9g/ml；有机酸含量为9％，酚类化合物含量为5.5％。

4、第一次发酵处理

4-1)向废弃物颗粒中添加尿素，调节废弃物颗粒的C/N比为25，制得待发酵颗粒，其中，每100kg废弃物颗粒(干重)中添加尿素2.388kg。

本发明中除了使用尿素调节废弃物颗粒C/N比之外，还可以使用畜禽粪便(如牛粪、鸡粪、马粪等)来增加废弃物的含氮量。

4-2)将发酵菌剂有机废物发酵菌曲(北京市京圃园生物工程有限公司)、发酵调理剂混合物和水加入到待发酵废弃物颗粒中搅拌混匀，调节废弃物的含水率为65％，制得第一待发酵混合物，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加5kg发酵调理剂，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的发酵调理剂混合物质量的量为5kg；其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加0.25kg有机废物发酵菌曲，其中，有机废物发酵菌曲中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为4.8，有效活菌含有放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

本发明实施例中使用发酵菌剂主要包括细菌、真菌、放线菌、酵母菌等四大菌群的几十个菌种(如放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等)，具有耐热、解磷、解钾、固氮和分解纤维素功能。

在堆肥过程中，堆体有机物的分解主要发生在其颗粒的表面或者接近颗粒表面的地方，发酵调理剂中的β-环糊精分子拥有一个极性亲水外壳和相对较疏水空腔，将其加入堆肥物料中，疏水基可以与堆肥颗粒表面相互绑定，亲水基则融入水中，增加包裹农林废弃物颗粒的水膜表面积，增强农林废弃物颗粒的水溶性，使得这些地方有足够的水分保证微生物活动代谢的需要，增强农林废弃物颗粒的生物降解性，有利于微生物的分解活动，缩短堆肥周期。

而且β-环糊精分子拥有一个极性亲水外壳和相对较疏水空腔，其空腔可以包络大量微生物、酶以及营养物质，不仅为微生物提供良好的生存场所，尤其是，在堆肥发酵高温期，避免微生物死亡、酶失活，保持酶的活性，加速堆肥进程，缩短发酵周期；还可以增加堆肥产品的养分含量，减少养分流失。其中，β-环糊精的溶解度是随温度的升高而增加的，所以，现将β-环糊精与热水混合，使其溶解度增加，利于空腔的有效打开，然后将鱼池底泥与锯末混入，鱼池底泥中的养分、微生物和酶可以有效地被β-环糊精的空腔包络住，避免养分的流失，保持微生物的数量和酶的活性，提高发酵调理剂的养分、微生物和酶的利用率，从而提高发酵调理剂在堆肥过程中的作用效果。随着堆肥的进行，堆肥温度逐渐升高，发酵调理剂的溶解度增加，其空腔中的养分、微生物和酶逐渐缓释，可以有效提高堆肥过程中外源微生物的数量，增加酶的活性，促进有机废弃物的分解，同时，为堆肥微生物提供充足的养分来源，也可以提高堆肥产品的养分含量。

4-3)将第一待发酵混合物堆置在发酵槽(北京市京圃园生物工程有限公司)内，进行第一次堆置发酵处理，并监控堆体的温度和含水率。

4-4)从发酵混合物堆置在发酵槽内开始计算第一次发酵时间，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，在堆置过程中每天翻堆一次，同时向堆体喷水使堆体含水率保持在65％，当堆体温度升高到65±2℃时，向堆体中喷洒竹醋液稀释液一次，当堆体温度降低至40℃时，即制得第一发酵基质，第一次堆置发酵处理共堆置8天，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中喷洒0.5L竹醋液稀释液，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的竹醋液的量为0.5ml。5、第二次发酵处理

5-1)向第一发酵基质中喷洒水、竹醋液稀释液和添加发酵调理剂混合物，搅拌均匀，制成第二待发酵混合物，其中第二待发酵混合物的含水率为65％，喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒1.5L竹醋液稀释液，即每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒1.5ml竹醋液；添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入5kg发酵调理剂，即每100kg废弃物颗粒(干重)中添加5kg发酵调理剂混合物；

5-2)将第二待发酵混合物堆置成垛，堆体基部长2m、宽1.5m、高1m，进行第二次堆置发酵处理；

5-3)从堆体开始发酵时开始计算第二次发酵处理时间，并监控堆体温度和含水率，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，当堆体温度降低至室温(25℃)时，停止第二次堆置发酵处理，制得植物栽培基质，其中，每7天进行一次翻堆处理，并同时向堆体基质中喷水、竹醋液稀释液、添加发酵调理剂，使堆体含水率保持为65％，共堆置发酵15天；

即第二次堆置发酵过程中共翻堆2次，也就是说向堆体中喷洒水、竹醋液稀释液和添加发酵调理剂混合物各2次；并且

每次翻堆时喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒1.5L竹醋液稀释液，即在第二次发酵堆置过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒4.5L竹醋液稀释液，也就是说，每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒4.5ml竹醋液；

每次翻堆时添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中添加5kg发酵调理剂混合物，即在第二次发酵过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共加入15kg发酵调理剂混合物；

制备的植物栽培基质外观呈茶褐色或黑色，堆体呈疏松的团粒结构，没有恶臭，不再吸引蚊蝇。制备的栽培基质的性能指标按照如下方法进行检测：

容重、最大持水力、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙采用环刀法测定，具体测定方法如下：

取本实施例制备的风干的栽培基质加满体积为200cm³的环刀，其中环刀的重量为W₀，栽培基质和环刀的总重量为W₁，然后将环刀和栽培基质浸泡在水中，浸泡24h后称重，重量为W₂，环刀中的水分自由沥干后再称重(W₃)。最后，再将栽培基质和环刀放入温度为65℃烘箱中，烘干至恒重(W₄)。按以下公式计算：

容重(g/cm³)＝(W₄－W₀)/200

最大持水力(％)＝(W₃－W₁)×100％/(W₁－W₀)

总孔隙度(％)＝(W₂－W₄)×100％/200

通气孔隙(％)＝(W₂－W₃)×100％/200

持水孔隙(％)＝总孔隙度－通气孔隙

采用pH计和电导率计测定基质的pH值，EC值，具体测定方法如下：将本实施例制备的栽培基质风干后与水采用固液比为1:10(W/V)的比例混合，振荡30min后离心过滤，使用pH计、电导率计来测定滤液中的pH值和EC值；

采用醋酸铵法测定基质的CEC值，具体测定方法如下：用醋酸铵溶液反复处理栽培基质，基质中交换性阳离子与醋酸铵溶液中的铵离子进行等当量交换，形成铵饱和的基质，再用95％乙醇洗去多余的醋酸铵后，用水将基质样品洗入凯氏瓶中，然后加固体氧化镁，采用定氮蒸馏的方法，将蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，以标准盐酸溶液滴定氨量，即可计算出栽培基质的CEC值。

固相和水相C/N比的测定：利用日本Shimadzu TOC-5000A总有机碳分析仪，测定基质的全碳和水溶性碳含量；采用靛酚蓝分光光度法，测定经硝化后基质的全氮和水溶性氮含量。固相C/N＝全碳含量/全氮含量；水相C/N＝水溶性碳含量/水溶性氮含量。

采用重铬酸钾容量法测定基质中的总腐殖酸，具体测定方法如下：用焦磷酸钠碱性溶液做提取剂，浸提出的基质的腐殖酸，在强酸性溶液中能被重铬酸钾氧化，根据重铬酸钾的消耗量，计算出腐殖酸的含量。

胡敏酸/富里酸比值的测定：采用重铬酸钾容量法测定基质中的胡敏酸、富里酸的有机碳含量。根据胡敏酸、富里酸标样的有机碳含量，准确稀释分别得到2种指标的标准系列。采用比色法，分别测定胡敏酸、富里酸在460nm波长下的吸光度，根据标准曲线计算样品中的胡敏酸、富里酸的含量，计算其比值。

采用重铬酸钾容量法——外加热法测定栽培基质中的有机碳含量，具体测定方法如下：向干燥的硬质试管中加入风干的栽培基质后，加入K₂Cr₂O₇标准溶液和浓H₂SO₄，接着将试管在170-180℃下使试管内液体沸腾5min，然后倒出试管内容物，用硫酸亚铁标准溶液进行滴定，根据硫酸亚铁的消耗量，计算出有机质含量。

采用氯仿熏蒸-提取法，测定栽培基质的微生物量碳和氮的含量，具体测定方法如下：基质样品经氯仿熏蒸和未熏蒸两种不同处理后，分别用K₂SO₄溶液浸提，提取液一部分用K₂CrO₇(重络酸钾)氧化法测定微生物量碳含量，另一部分用浓H₂SO₄消煮、碱化蒸馏法测定微生物量氮含量。

氮采用凯氏定氮法测定；磷用H₂SO₄-H₂O₂法消煮，钼锑抗比色法测定；钾采用H₂SO₄-H₂O₂法消煮，火焰光度计法测定；大量元素(钙、镁、硫)和微量元素(硼、钼)采用美国LEEMANLABS公司Prodigy ICP(电感偶合等离子体发射光谱仪)进行测定。

植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

本发明制备的植物栽培基质具有改良土壤和增加植物生长量的作用，由堆肥发酵过程中发酵调理剂可以优化堆肥产品的理化性质，增加堆肥产品的养分含量，将堆肥产品应用于土壤改良，能够稳定和提高、平衡土壤的物理机能，经济、有效地改善土质，保护环境；同时，植物可以表现出良好的生长能力，特别是植物的根系尤显发达，从而使植物在壮苗，抗倒和抗病等方面表现突出，改善植物品质，增加产量。

实施例2

1、农林废弃物原料的预处理

采用粉碎机(北京众意神龙机械有限责任公司)将园林废弃物(柳树、槐树、杨树等修剪的枝干，落叶、花败)粉碎成粒径20-25mm的颗粒，制得废弃物颗粒，同时测定废弃物颗粒的有机碳含量和氮含量，测定结果如表1所示。

2、制备发酵调理剂混合物

2A)向30℃的热水中加入β-环糊精，混合均匀，配制成β-环糊精水溶液，其中水与β-环糊精的质量之比为1：0.05；

2B)将锯末、鱼池底泥加入到β-环糊精水溶液中，混合均匀，制得发酵调理剂混合溶液，其中鱼池底泥、锯末与β-环糊精的重量之比为25：45：1；

2C)对发酵调理剂混合溶液进行干燥，干燥至含水率为1％后，粉碎过40目筛，得到粒径≤40目的发酵调理剂混合物。

3、配制竹醋液稀释液

向水中加入竹醋液，混合均匀，配制成竹醋液稀释液备用，其中竹醋液与水的体积之比为1：1000，竹醋液的pH值为2.3，密度为0.95g/ml；有机酸含量为11％，酚类化合物含量为6.2％。

4、第一次发酵处理

4-1)向废弃物颗粒中添加尿素，调节废弃物颗粒的C/N比为27，制得第一次发酵颗粒，其中，每100kg废弃物颗粒(干重)中添加尿素1.213kg。

4-2)将发酵菌剂有机废物发酵菌曲(北京市京圃园生物工程有限公司)、发酵调理剂混合物和水加入到发酵废弃物颗粒中搅拌混匀，调节废弃物的含水率为65％，制得第一发酵混合物，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加6kg发酵调理剂，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的发酵调理剂混合物质量的量为6kg；其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加0.22kg发酵菌剂有机废物发酵菌曲，其中，有机废物发酵菌曲中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为5，有效活菌含放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

4-3)将第一待发酵混合物堆置在发酵槽(北京市京圃园生物工程有限公司)内，进行第一次堆置发酵处理，并监控堆体的温度和含水率。

4-4)从发酵混合物堆置在发酵槽内开始计算第一次发酵时间，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，在堆置过程中每天翻堆一次，同时向堆体喷水使堆体含水率保持在65％，当堆体温度升高到64±2℃时，向堆体中喷洒竹醋液稀释液一次，当堆体温度降低至43℃时，即制得第一发酵基质，第一次堆置发酵处理共堆置7天，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中喷洒0.8L竹醋液稀释液，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的竹醋液的量为0.8ml。5、第二次发酵处理

5-1)取出第一发酵基质并向其中喷洒水、竹醋液稀释液和添加发酵调理剂混合物，搅拌均匀，制成第二待发酵混合物，其中第二待发酵混合物的含水率为65％，喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒3.8L竹醋液稀释液，即每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒3.8ml竹醋液；添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入6kg发酵调理剂，即每100kg废弃物颗粒(干重)中添加6kg发酵调理剂混合物。

5-2)将第二待发酵混合物堆置成垛，堆体基部长2m、宽1.5m、高1m，进行第二次堆置发酵处理。

5-3)从堆体开始发酵时开始计算第二次发酵处理时间，并监控堆体温度和含水率，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，当堆体温度降低至室温(20℃)时，停止第二次堆置发酵处理，制得植物栽培基质，其中，每6天进行一次翻堆处理，并同时向堆体基质中喷水、竹醋液稀释液、添加发酵调理剂β-环糊精、锯末和鱼池底泥的组合物，使堆体含水率保持为65％，共堆置发酵14天；

即第二次堆置发酵过程中共翻堆2次，也就是说向堆体中喷洒水和竹醋液稀释液、添加发酵调理剂混合物各2次；并且

每次翻堆时喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒3.8L竹醋液稀释液，即在第二次发酵堆置过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒11.4L竹醋液稀释液，也就是说，每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒11.4ml竹醋液；

每次翻堆时添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中添加6kg发酵调理剂混合物，即在第二次发酵过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共加入18kg发酵调理剂混合物。

制备的植物栽培基质外观呈茶褐色或黑色，堆体呈疏松的团粒结构，没有恶臭，不再吸引蚊蝇，其性能指标检测结果如表2-3所示。

实施例3

1、农林废弃物原料的预处理

1-1)采用粉碎机(北京众意神龙机械有限责任公司)将农业废弃物(玉米芯、秸秆)粉碎成粒径20-25mm的颗粒，制得废弃物颗粒，同时测定废弃物颗粒的有机碳含量和氮含量，测定结果如表1所示。

2、制备发酵调理剂混合物

2A)向热水(32℃)中加入β-环糊精，混合均匀，配制成β-环糊精水溶液，其中水与β-环糊精的质量之比为1：0.07；

2B)将锯末、鱼池底泥加入到β-环糊精水溶液中，混合均匀，制得发酵调理剂混合溶液，其中锯末、鱼池底泥与β-环糊精的重量之比为27：48：1；

2C)对发酵调理剂混合溶液进行干燥，干燥至含水率为3％后，粉碎过60目筛，得到粒径≤60目的发酵调理剂混合物。

3、配制木醋液稀释液

向水中加入木醋液，混合均匀，配制成木醋液稀释液备用，其中木醋液与水的体积之比为1：1000，木醋液的pH值为2.1，密度为0.93g/ml，有机酸含量为8.4％，酚类化合物含量为7％。

4、第一次发酵处理

4-1)向废弃物颗粒中添加尿素，调节废弃物颗粒的C/N比为30，制得第一次发酵颗粒，其中，每100kg废弃物颗粒(干重)中添加尿素0.739kg。

4-2)将发酵菌剂有机废物发酵菌曲(北京市京圃园生物工程有限公司)、发酵调理剂混合物和水加入到发酵废弃物颗粒中搅拌混匀，调节废弃物的含水率为60％，制得第一待发酵混合物，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中加入7kg发酵调理剂混合物，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的发酵调理剂质量的量为7kg；其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加0.24kg发酵菌剂有机废物发酵菌曲，其中，有机废物发酵菌曲中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为5.1，有效活菌含有放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

4-3)将第一待发酵混合物堆置在发酵槽(北京市京圃园生物工程有限公司)内，进行第一次堆置发酵处理，并监控堆体的温度和含水率。

4-4)从发酵混合物堆置在发酵槽内开始计算第一次发酵时间，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，在堆置过程中每天翻堆一次，同时向堆体喷水使堆体含水率保持在60％，当堆体温度升高到62±2℃时，向堆体中喷洒木醋液稀释液一次，当堆体温度降低至45℃时，即制得第一发酵基质，第一次堆置发酵处理共堆置6天，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中喷洒1.5L木醋液稀释液，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的木醋液的量为1.5ml。5、第二次发酵处理

5-1)取出第一发酵基质并向其中喷洒水、木醋液稀释液和添加发酵调理剂混合物，搅拌均匀，制成第二待发酵混合物，其中第二待发酵混合物的含水率为60％，喷洒木醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4.5L木醋液稀释液，即每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4.5ml木醋液；添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入7kg发酵调理剂，即每100kg废弃物颗粒(干重)中添加7kg发酵调理剂混合物。

5-2)将第二待发酵混合物堆置成垛，堆体基部长2m、宽1.5m、高1m，进行第二次堆置发酵处理。

5-3)从堆体开始发酵时开始计算第二次发酵处理时间，并监控堆体温度和含水率，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，当堆体温度降低至室温(22℃)时，停止第二次堆置发酵处理，制得植物栽培基质，其中，每5天进行一次翻堆处理，并同时向堆体基质中喷水和木醋液稀释液、添加发酵调理剂，使堆体含水率保持为60％，共堆置发酵16天。

即第二次堆置发酵过程中共翻堆3次，也就是说向堆体中喷洒水和木醋液稀释液、添加发酵调理剂混合物各3次；并且

每次翻堆时喷洒木醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4.5L木醋液稀释液，即在第二次发酵堆置过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒18L木醋液稀释液，也就是说，每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒18ml木醋液；

每次翻堆时添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入7kg发酵调理剂混合物，即在第二次发酵过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共加入28kg发酵调理剂混合物。

制备的植物栽培基质外观呈茶褐色或黑色，堆体呈疏松的团粒结构，没有恶臭，不再吸引蚊蝇，其性能指标检测结果如表2-3所示。

实施例4

1、农林废弃物原料的预处理

1-1)采用粉碎机(北京众意神龙机械有限责任公司)将农林废弃物枝干(柳树、槐树、杨树等修剪的枝干，落叶、稻壳)粉碎成粒径15-25mm的颗粒，制得废弃物颗粒，同时测定废弃物颗粒的有机质含量和氮含量，测定结果如表1所示。

表1农林废弃物颗粒的特性

	有机碳(％)	TN(％)
			实施例1	39.55	0.81
实施例2	36.02	0.63
			实施例3	47.49	0.90
实施例4	43.58	0.72

2、制备发酵调理剂混合物

2A)向热水(34℃)中加入β-环糊精，混合均匀，配制成β-环糊精水溶液，其中水与β-环糊精的质量之比为1：0.06；

2B)将锯末、鱼池底泥加入到β-环糊精水溶液中，混合均匀，制得发酵调理剂混合溶液，其中鱼池底泥、锯末与β-环糊精的重量之比为30：55：1；

2C)对发酵调理剂混合溶液进行干燥，干燥至含水率为3％后，粉碎过50目筛，得到粒径≤50目的发酵调理剂混合物。

3、配制竹醋液稀释液

向水中加入竹醋液，混合均匀，配制成竹醋液稀释液备用，其中竹醋液与水的体积之比为1：1000，竹醋液的pH值为2.5，密度为0.98g/ml；有机酸含量为12.5％，酚类化合物含量为6.4％。.

4、第一次发酵处理

4-1)向废弃物颗粒中添加尿素，调节废弃物颗粒的C/N比为27，制得第一次发酵颗粒，其中，每100kg废弃物颗粒(干重)中添加尿素1.028kg。

4-2)将发酵菌剂有机废物发酵菌曲(北京市京圃园生物工程有限公司)、发酵调理剂混合物和水加入到发酵废弃物颗粒中搅拌混匀，调节废弃物的含水率为65％，制得第一待发酵混合物，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添8kg发酵调理剂混合物，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的发酵调理剂质量的量为8kg；其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中添加0.3kg发酵菌剂有机废物发酵菌曲，其中，有机废物发酵菌曲中有效活菌数≥2亿个/g，pH值为6.4，有效活菌含有放线菌、嗜热菌、白腐菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、纤维素分解菌等。

4-3)将第一待发酵混合物堆置在发酵槽(北京市京圃园生物工程有限公司)内，进行第一次堆置发酵处理，并监控堆体的温度和含水率。

4-4)从发酵混合物堆置在发酵槽内开始计算第一次发酵时间，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，在堆置过程中每天翻堆一次，同时向堆体喷水使堆体含水率保持在65％，当堆体温度升高到67±2℃时，向堆体中喷洒竹醋液稀释液一次，当堆体温度降低至50℃时，即制得第一发酵基质，第一次堆置发酵处理共堆置5天，其中，每100kg(干重)废弃物颗粒中喷洒2L竹醋液稀释液，即每100kg(干重)废弃物颗粒中加入的竹醋液的量为2ml。

5、第二次发酵处理

5-1)取出第一发酵基质并向其中喷洒水和竹醋液稀释液，添加发酵调理剂混合物，搅拌均匀，制成第二待发酵混合物，其中第二待发酵混合物的含水率为65％，喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4L竹醋液稀释液，即每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4ml竹醋液；添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入8kg发酵调理剂混合物，即每100kg废弃物颗粒(干重)中添加8kg发酵调理剂混合物。

5-2)将第二待发酵混合物堆置成垛，堆体基部长2m、宽1.5m、高1m，进行第二次堆置发酵处理。

5-3)从堆体开始发酵时开始计算第二次发酵处理时间，并监控堆体温度和含水率，随着发酵的进行，堆体温度先升高然后下降，当堆体温度降低至室温(21℃)时，停止第二次堆置发酵处理，制得植物栽培基质，其中，每6天进行一次翻堆处理，并同时向堆体基质中喷水和竹醋液稀释液、添加发酵调理剂，使堆体含水率保持为65％，共堆置发酵13.5天。

即第二次堆置发酵过程中共翻堆2次，也就是说向堆体中喷洒水和竹醋液稀释液、添加发酵调理剂混合物各2次；并且

每次翻堆时喷洒竹醋液稀释液的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中喷洒4L竹醋液稀释液，即在第二次发酵堆置过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒12L竹醋液稀释液，也就是说，每100kg(干重)废弃物颗粒共喷洒12ml竹醋液；

每次翻堆时添加发酵调理剂混合物的量为每100kg废弃物颗粒(干重)中加入8kg发酵调理剂，即在第二次发酵过程中每100kg(干重)废弃物颗粒共添加24kg发酵调理剂混合物。

制备的植物栽培基质外观呈茶褐色或黑色，堆体呈疏松的团粒结构，没有恶臭，不再吸引蚊蝇，其性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例1

除了第一、第二次发酵处理过程中不添加发酵调理剂混合物之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例2

除了制备发酵调理剂混合物步骤中不添加β-环糊精，仅仅将锯末、鱼池底泥和水混合之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例3

除了制备发酵调理剂混合物步骤中不添加锯末之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例4

除了制备发酵调理剂混合物步骤中不添加鱼池底泥之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例5

除了制备发酵调理剂混合物步骤中只添加β-环糊精，在发酵过程中以溶液的形式喷洒在发酵废弃物颗粒中之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例6

除了制备发酵调理剂混合物步骤中只添加锯末之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例7

除了制备发酵调理剂混合物步骤中只添加鱼池底泥之外，其余与实施例1相同。

制备的植物栽培基质的性能指标检测结果如表2-3所示。

对照例8

以丹麦品氏(Pindstrup)泥炭为对照例8，基质性能指标检测结果如表2-3所示。

表2堆肥基质基本物理性质及发酵周期

表2中的检测结果表明：

1、本发明方法制备的植物栽培基质发酵周期短，仅需要18.5-23天，传统堆肥发酵周期是本发明废弃物发酵周期的4-15倍，显著缩短堆肥发酵时间，提高了发酵效率，降低了发酵调理剂成本，综合利用资源，利于环境保护。

2、本发明制备的植物栽培基质的容重为0.3775-0.4020g/cm³，符合植物生长的栽培基质容重(0.1-0.8g/cm³)要求，并且达到了植物生长的栽培基质容重的最佳值(约0.4000g/cm³)要求，与对照例进口泥炭基质的容重对比，更接近最佳容重值，表明本发明的栽培基质疏松，通透性好，固持植株性能好。

3、本发明制备的栽培基质的总孔隙度为54.11-69.80％，通气孔隙达到22.55-37.11％，表明本发明的无土栽培基质的通气性和保水性好；本发明基质的最大持水力达到1.83-2.67％，持水孔隙达到31.56-35.13％，说明本发明的无土栽培基质的吸水能力强，均可吸持相当于自身重量约1.83-2.67倍的水量，可为植物提供充足的水分条件，且可减少浇水次数，节约用水、简化管理措施。

4、本发明制备的栽培基质的通气性、保水性、容重等性能指标均符合植物生长基质的要求，并且其物理化学性质均接近于甚至优于进口泥炭基质，满足无土栽培固体基质的要求。

5、本发明方法制备的栽培基质的最大持水力、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙与对照例相比均具有显著性差异，本发明在发酵过程中同时添加β-环糊精、锯末和鱼池底泥混合物作为发酵调理剂制备的栽培基质的最大持水力、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙均高于只以β-环糊精、锯末、鱼池底泥或β-环糊精、锯末、鱼池底泥任意两种混合作为发酵调理剂或不添加任何调理剂制备的植物栽培基质的最大持水力、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙。表明本发明方法中同时添加β-环糊精、锯末和鱼池底泥的混合物作为发酵调理剂对农林废弃物的降解具有协同增效的作用。

表3堆肥基质基本化学性质

表3的检测结果表明：

1、研究表明基质pH的范围为5.2-6.5，EC值小于0.5mS/cm，最适宜作为无土栽培基质。本发明制备的栽培基质的酸碱度呈弱酸，pH为5.34-6.13；EC值为0.24-0.45mS/cm，对照例1-7(不包括泥炭)的pH为7.11-8.23，EC值为1.01-1.48mS/cm，说明本发明的栽培固体基质的酸碱度和可溶性盐含量与对照例相比有效降低，甚至优于泥炭，满足无土栽培基质的要求，能够为植物提供稳定的基质生长环境，对植物无毒害作用和不良影响，不影响栽培基质的养分平衡。

2、据研究表明，基质CEC值(阳离子交换量)的大小，基本上代表了其可能保持的养分数量，即保肥性的高低，可作为评价基质保肥能力的指标。本发明制备的栽培基质的CEC为121.44-185.30cmol/kg，对照例1-7的CEC值为55.29-100.98cmol/kg，说明本发明的栽培固体基质的CEC值大小与对照例相比有效升高，甚至优于泥炭，其具有较高的保肥能力，可以平衡栽培基质养分含量，减少栽培基质的养分流失，为植物的生长提供充足的养分。

3、堆肥产品的固相C/N值在≤20的范围内值越小以及水相C/N值在5.0-6.0的范围内值越小，说明堆肥产品中有机废弃物分解得越彻底，微生物活动越剧烈，堆肥产品越腐熟，物理化学性质越良好，养分含量越高。同时，堆肥产品的胡敏酸/富里酸的比值在>1的范围内值越大，说明堆肥产品中有机废弃物腐殖化程度越剧烈，腐殖质的积累量越高，堆肥产品品质越好。本发明制备的堆肥产品的固相C/N值为9.48-11.01，水相C/N值为5.01-5.18，对照例1-7(不包括泥炭)的固相C/N值为14.02-20.33，水相C/N值为5.62-6.10，说明本发明堆肥发酵过程中添加发酵调理剂有效促进微生物的活动和繁殖，加速有机废弃物的分解，杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子等，促进堆肥产品的腐熟，改善堆肥产品的理化性质，提高其养分含量高；而且堆肥产品的胡敏酸/富里酸比值为4.37-4.60，说明添加本发明的发酵调理剂可以显著加剧农林废弃物降解率和腐熟程度，增加堆肥产品中腐殖质的含量，提高堆肥产品的品质。另外，本发明制备的堆肥产品性质较稳定，能够为植物提供稳定的基质生长环境，对植物无毒害作用和不良影响，不影响栽培基质的养分平衡，利于植物的生长发育。

4、本发明的无土栽培基质中，有机质含量为60.20-68.70％，总腐殖酸含量为18.76-23.11％，微生物量碳含量为9.69-10.82mg/g，微生物量氮含量为30.19-34.98mg/g，氮含量为3.75-4.01％，磷含量为1.00-1.21％，钾含量为0.76-0.88％，钙含量为1.39-1.52％，镁含量为0.54-0.78％，硫含量为9.60-10.21％，硼含量为2.18×10^-3-2.58×10^-3％，钼含量为1.50×10^-3-1.83×10^-3％。本发明制备的栽培基质的营养结构合理，便于植物吸收，为植物生长提供充足的营养元素，满足植物生长需要。

微生物量碳或者氮是栽培基质中易于利用的养分库，综合反映基质的肥力和环境质量状况。微生物量C参与基质C转化的重要环节，也是基质有效碳库的重要组成部分。微生物量N是基质中N的重要储备库，能够反映基质供N能力的大小，能够调节和控制基质养分的转化和供应，所含的养分有效性高，通常被看成是基质中活性有机质部分。

在有机废弃物堆肥过程中，会产生大量氨气(NH₃)释放，造成氮素损失，降低堆肥基质的质量。本发明发酵调理剂在堆肥过程中不仅增加微生物的数量，还促进微生物的繁殖和活动，增强微生物固定无机氮的能力，抑制N的损失，增加微生物量C、N的积累，提高堆肥基质的品质。同时，提高堆肥基质的保肥性和供肥性，增强微生物量C、N在堆肥基质中C、N循环转化过程中的调控作用，为植物的生长提供一个稳定的供C、N环境，满足植物生长对C、N的需求，提高植物生长量，减少肥料的使用，降低无土栽培的经济成本。

5、本发明制备的栽培基质品质达到了进口泥炭基质品质，可以替代进口产品，节约费用。

6、本发明的栽培基质的有机质、总腐殖酸、微生物量碳、微生物量氮、TN、TP、TK、Ca、Mg、S、B、Mo的含量与对照例相比均具有显著性差异，本发明在堆肥发酵过程中添加由β-环糊精、锯末和鱼池底泥制备的发酵调理剂后，制备的栽培基质中有机质、总腐殖酸、微生物量碳、微生物量氮、TN、TP、TK、Ca、Mg、S、B、Mo均高于只以β-环糊精、锯末、鱼池底泥或β-环糊精、锯末、鱼池底泥任意两种混合作为发酵调理剂或不添加任何调理剂制备的植物栽培基质的有机质、总腐殖酸、微生物量碳、微生物量氮、TN、TP、TK、Ca、Mg、S、B、Mo。表明本发明中同时添加β-环糊精、锯末和鱼池底泥制成的发酵调理剂对农林废弃物的降解具有协同增效的作用，促进农林废弃物的降解，制备的栽培基质品质高。

试验例1栽培基质发芽率的测定

将实施例1-4和对照例1-8的风干的栽培基质与蒸馏水按1:5(V/V)的比例浸提24h后，定性滤纸过滤。取堆肥浸提液5ml，加到铺有2层滤纸的9cm培养皿中，在每个培养皿中放入小白菜种子20粒(Brassica rapa L.Chinensis Group.，小早1号，购于北京中蔬园艺良种研究开发中心)，以蒸馏水为空白对照。放入25℃恒温培养箱内中进行发芽试验，培养48h后取出观察，记录种子发芽数，计算发芽率。并使用电子游标卡尺测定发芽种子的根长度，根据公式计算发芽率和发芽指数：测定结果见表4。

发芽率(％)＝种子平均发芽数/种子总数×100％

发芽指数(GI)＝(胚根长度平均值×发芽种子数)/(对照胚根长度平均值×发芽种子数)

表4堆肥发芽率和发芽指数

表4的检测结果表明：

1、据研究表明：发芽率≥97％，说明堆肥是无毒和发酵成熟的，适宜用做无土栽培基质。本发明制备的栽培基质的发芽率达到97-100％，发芽指数达到1.47-1.81。与进口泥炭的理化性质比较，本发明制备的植物栽培基质的理化性质得到改善明显，更适于植物生长，基质的发芽率和发芽指数显著提高。

2、本发明制备的栽培基质可有效增强植物营养吸收和根系发育，促进植物种子发芽。发芽率和发芽指数高还说明本发明基质无毒、无害，适宜植物正常生长发育。而且，本发明制备的栽培基质品质达到了进口泥炭基质的品质，可以应用于植物的无土栽培。

3、本发明制备的栽培基质的发芽指数显著高于对照例1-8的发芽指数，发芽指数是对照例发芽指数的1.20-2.51倍。

试验例2猫眼竹芋的盆栽试验

在北京市大兴花卉公司猫眼竹芋栽培温室中分别采用本发明实施例1-4和对照例1-8的栽培基质进行猫眼竹芋的盆栽试验。温室内全自动控温、换气设施，能够保证在试验期间，为供试材料提供一个相对稳定的适宜生长环境。

选取株高约15cm，叶片生长健壮一致、根系完整、无病虫害的猫眼竹芋(Calatheaveitchiana Veitch ex Hook.f.)幼苗，置于180mm×160mm的塑料花盆内，进行盆栽试验，每个栽培基质为一个处理，每个处理进行60个重复，即每个栽培基质栽培60株猫眼竹芋，盆栽植株采用完全随机摆放。除栽培基质外，其它环境条件与栽培管理措施均保持一致。上盆后约180天，猫眼竹芋均达到营养生长旺期，对各处理随机选取10株，将植株取出洗净，测定生长指标，测量并记录植株的总鲜重、株高、总冠幅、根鲜重、叶鲜重、发枝数(叶长>10cm)、烘干根重、烘干叶重等，测定结果分别如表5-7所示。

表5不同基质处理对猫眼竹芋株高、总冠幅及发枝数的影响

表6不同基质处理对猫眼竹芋生物量的变化

表7不同基质处理对猫眼竹芋生物量的变化

试验结果表明：

1、采用本发明制备的植物栽培基质种植的竹芋枝叶生长粗壮，发枝数多，色泽浓绿，外观品质好。

2、利用本发明方法制备的栽培基质培育猫眼竹芋，基质对植株生长的促进作用显著，植株生长后期，冠幅大，植株高，植株生物量积累高，根干重积累量达到44.33-53.89g/株，叶干重积累量达到44.78-56.59g/株，生物量的积累高于进口的泥炭基质，本发明方法制备的栽培基质达到了泥炭基质品质，因此可以替代泥炭基质，大大减低了栽培基质的费用。

3、使用本发明方法制备的栽培基质进行猫眼竹芋培育，植株的株高、总冠幅、发枝数、植株的生物量累积与对照例1-8相比显著增加，表明采用本发明方法在农林废弃物发酵过程中同时添加β-环糊精、锯末和鱼池底泥的混合物作为发酵调理剂后，制备的栽培基质的植株的株高、总冠幅、发枝数、植株的生物量累积均高于只以β-环糊精、锯末、鱼池底泥或β-环糊精、锯末、鱼池底泥任意两种混合作为发酵调理剂或不添加任何调理剂制备的植物栽培基质的植株的株高、总冠幅、发枝数、植株的生物量累积。表明本发明中同时添加β-环糊精、锯末和鱼池底泥制成的发酵调理剂对农林废弃物的降解具有协同增效的作用，制备的植物栽培基质的品质高。

Claims (7)

1.一种无土植物栽培基质的制备方法，包括如下步骤：首先将农林废弃物、水、发酵调理剂、发酵菌剂、竹醋液和/或木醋液混合均匀进行第一次发酵处理，制得第一发酵基质；然后向第一次发酵基质中加入发酵调理剂、水、竹醋液和/或木醋液，进行第二次发酵处理即得，其中，所述发酵调理剂包括β-环糊精、锯末和鱼池底泥；

所述发酵调理剂中鱼池底泥、锯末、β-环糊精的重量份配比为10-60∶25-80∶1；

所述农林废弃物与发酵菌剂的重量之比为100∶0.1-0.5。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述第一次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中所述竹醋液和/或木醋液的用量为0.5-2.0ml；第二次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中所述竹醋液和/或木醋液的用量为4.5-18ml。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述第一次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中添加5-8kg所述的发酵调理剂。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述第二次发酵处理过程中每100kg农林废弃物中添加15-28kg所述的发酵调理剂。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是将农林废弃物的碳氮比调节为15-35之后，再进行所述第一次发酵处理。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是所述第二次发酵处理过程中含水率为60-75％。

7.一种植物栽培基质，其特征是按照如权利要求1-6任一所述方法制备而成。