CN106396972A - 无土栽培液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种无土栽培液及其制备方法。所述的无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：秸秆有机液20000‑60000份、植物生长调节剂0.1‑0.5份、EM益生菌液2‑5份、防腐杀菌物质5‑10份、尿素20‑50份、硝酸钾10‑40份、磷酸二氢钾10‑40份、七水硫酸镁1‑5份、五水硫酸铜0.1‑0.5份、四水氯化锰0.1‑0.5份、乙二胺四乙酸铁钠盐1‑3份、硼酸0.5‑1.5份、四水钼酸铵0.5‑1份和pH调节剂0‑10份。本发明无土栽培液，以秸秆有机液为液相载体，生产成本低，营养元素含量高，适用范围广；所述的制备方法简单合理，易于实现工业化生产。

Description

无土栽培液及其制备方法
技术领域
本发明属于无土栽培技术领域，具体涉及一种无土栽培液及其制备方法。
背景技术
所谓无土栽培(soilless culture)是指不用天然土壤栽培作物，而将作物栽培在营养液或基质中，这种营养液可以代替天然土壤向作物提供水分、养分、氧气、温度，使作物能够正常生长并完成整个生命周期。由于无土栽培不受土地条件限制、劳动强度小、病虫害明显减少、优质高产、便于工厂化生产等优点，越来越受到人们的重视。目前，无土栽培在我国发展迅速，众多的科研院所及生产单位对无土栽培技术进行了大量的试验和探讨，为推进我国无土栽培事业的发展做出了极有价值的研究，但很多技术仍处于小规模示范阶段，较之与国外的无土栽培技术的发展还有相当的差距。
随着近年来以生物质资源为原料的沼气工程建设规模的迅速增长，沼液的应用研究的不断深入，目前，在农作物生产中，由于多年来大量使用化肥、农药，致使农产品质量低劣，严重影响了人们的身体健康。无公害栽培已成为农业生产的主要方向，科学利用沼液显得尤为重要。基于沼液的有机营养液取代化学营养液，将有机农业成功导入无土栽培，在作物整个生产过程中只灌溉清水或有机营养液，突破了无土栽培必须使用化学营养液的传统观念，使一次性投资较最简单的营养液基质槽培降低45.5％，肥料成本降低53.3％。同时，还克服了传统化学营养液无土栽培的缺点，保持了无土栽培的优点：不受地域限制、有效克服连作障碍、有效防治地下病虫害、节肥、节水、省力、高产等特点。
目前，无土栽培所需营养液的专业性强，管理和使用沼液无土栽培新技术都要求有一些专门知识，从而制约了无土栽培的大面积推广。经厌氧发酵处理的沼液与其它成分配制成无土栽培液，养分全、肥效快、污染少、成本低、施用简单是生产绿色食品的理想肥料。利用沼液发展种植是一项很好的实用技术，不仅适合生产高品质的无公害农产品，而且变废为宝，节本增效，是发展现代有机种植的一项重大举措。
经检索，关于无土栽培的相关专利很多，专利CN105110917A公开了一种蔬菜无土栽培用营养液；专利CN105461398A公开了一种无土栽培营养液；专利CN103951495A公开了一种小麦全生育期无土栽培营养液；专利CN103190330A公开了一种空心菜的沼液无土栽培方法等。但是，迄今现有的无土栽培肥料大多是以水为液相载体，添加大量、中量或微量元素制成，而完全没有从综合利用的角度来考虑，以沼液为液相载体，添加农作物生长所需营养成分制成的无土栽培液还未见相关报道。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种无土栽培液，以秸秆有机液为液相载体，生产成本低，营养元素含量高，适用范围广；本发明同时提供其制备方法。
本发明所述的无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液20000-60000份、植物生长调节剂0.1-0.5份、EM益生菌液2-5份、防腐杀菌物质5-10份、尿素20-50份、硝酸钾10-40份、磷酸二氢钾10-40份、七水硫酸镁1-5份、五水硫酸铜0.1-0.5份、四水氯化锰0.1-0.5份、乙二胺四乙酸铁钠盐1-3份、硼酸0.5-1.5份、四水钼酸铵0.5-1份和pH调节剂0-10份；
所述的秸秆有机液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农作物秸秆通过预处理切断、除尘后，进入分离工段，分离得半纤维素、纤维素和木质素，其中，分离过程产生少量废液，对木质素原液进行过滤过程产生膜处理上清液和木质素，分离出的半纤维素为液相，即半纤维素液；
(2)半纤维液与少量废液混合后得第一液相，进入废水处理系统，通过格栅机进入集水池；
(3)集水池中的第一液相通过污水提升泵，进入微滤机过滤后得第二液相；
(4)向第二液相中投加絮凝剂，进入一沉池沉淀后得第三液相；
(5)第三液相进入预酸化池，投加氮、磷，搅拌均匀后，流入循环池，使用膜处理上清液调节pH至6.5-7.5，得第四液相；
(6)将第四液相温度控制在25-35℃进入厌氧反应塔进行发酵，发酵时间为6-12h，得厌氧发酵液，即秸秆有机液。
所述的秸秆有机液，温度为30-40℃、pH为7.0-7.5、SS含量≤50mg/L。
所述的少量废液是指生产纤维素产品洗选过程中，产生的有机废液。
所述的膜处理上清液是指生产木质素过程中，使用管式超滤膜和卷式纳滤膜对木质素原液分离、提浓、提纯时，产生的有机废液。
所述的半纤维素液是指农作物秸秆经预处理后，通过用0.6-3.0MPa的蒸汽蒸煮1min-5min后，再进行多级清洗并固液分离得到的富含半纤维素的有机液相.
所述的EM益生菌液包括光合菌、酵母菌和乳酸菌。
所述的防腐杀菌物质为苯甲酸、苯甲酸盐、山梨酸、山梨酸盐、脱氢乙酸或双乙酸钠中的至少一种。
所述的植物生长调节剂为复硝酚钠或DA-6胺鲜酯中的一种或两种的混合物。当植物生长调节剂为复硝酚钠和DA-6胺鲜酯两者的混合物时，两者的质量比为1：1。
所述的pH调节剂为柠檬酸或氢氧化钙。
所述的无土栽培液的制备方法，包括如下步骤：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解0.5-2h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解0.5-2h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌溶解20-60min，测定pH，得无土栽培液。
因为农作物对种植环境的要求为中性或弱酸性，所以pH低于6.5时，加入氢氧化钙调节至6.5-7.0，pH高于7.0时，加入柠檬酸调节至6.5-7.0，制备出适宜作物生长的一种无土栽培液。
本发明中，所述的柠檬酸为微细的白色粉末，是一种较强的有机酸，可用作缓冲剂、络合剂。
所述的氢氧化钙为微细的白色粉末，微溶于水，不仅有防腐杀菌作用，而且有效提高溶液中钙元素含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、秸秆有机液基本保持了秸秆本身所具有的氮、磷、钾等基本元素，还含有丰富的氨基酸、腐殖酸、B族维生素、各种水解酶等，利用其作为溶剂符合现代有机种植环保理念；在无土栽培液制备过程中加入多种营养元素，解决了秸秆有机液营养元素含量低问题。
2、半纤维素液与少量废液混合，并经膜处理上清液调节pH值后，有效增加了厌氧发酵液中有机质含量，而这些有机质进入土壤中极易转化为腐殖酸被农作物利用，有机质含量≥0.5g/L；有机废液在废水处理系统中进行了分离、过滤、沉淀，明显降低了不溶物含量避免了过滤步骤，通常为0.4-0.8g/L。
3、秸秆有机液中加入植物生长调节剂增强了农作物专用性，使其具有广谱性，可用于各种经济作物和粮食作物；长期使用，适用于植物的整个生育期；低成本高效益，增产效果超过其它生长促进剂10％以上；提高肥效和药效，提高投入产出比；改善作物品质；具有特殊的解毒功效，减少药害等。
4、加入EM益生菌液起到繁殖益生菌所需菌种的作用，能使无土栽培液本身形成一个良好的微生物循环系统，该系统能够分解种植过程中无土栽培液里产生的有机物，把这些有机物转化成易被植物吸收营养物质；而加入防腐杀菌物质可以维持无土栽培液长时间安全无害，确保作物的健康成长。
5、本发明的无土栽培液，营养物质丰富，适用范围广，可以有效地控制农作物在生长发育过程中对温度、水分、光照、养分和空气的最佳要求，而且提高了作物的抗病虫害能力。
6、本发明所述制备方法简单合理，易于实现工业化生产。
附图说明
图1是本发明的无土栽培液的制备方法示意图；
营养物质A为尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾；营养物质B为七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例中采用的秸秆有机液采用如下方法制备：
(1)将农作物秸秆通过预处理切断、除尘后，进入分离工段，分离得半纤维素、纤维素和木质素，其中，分离过程产生少量废液，对木质素原液进行过滤过程产生膜处理上清液和木质素，分离出的半纤维素为液相，即半纤维素液；
(2)半纤维液与少量废液混合后得第一液相，进入废水处理系统，通过格栅机进入集水池；
(3)集水池中的第一液相通过污水提升泵，进入微滤机过滤后得第二液相；
(4)向第二液相中投加絮凝剂，进入一沉池沉淀后得第三液相；
(5)第三液相进入预酸化池，投加氮、磷，搅拌均匀后，流入循环池，使用膜处理上清液调节pH至7.0，得第四液相；
(6)将第四液相温度控制在30℃进入厌氧反应塔进行发酵，发酵时间为12h，得厌氧发酵液，即秸秆有机液。
实施例1
一种无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液40000份、植物生长调节剂0.3份、EM益生菌液3份、防腐杀菌物质7份、尿素30份、硝酸钾20份、磷酸二氢钾20份、七水硫酸镁2份、五水硫酸铜0.2份、四水氯化锰0.2份、乙二胺四乙酸(EDTA)铁钠盐1.5份、硼酸0.7份和四水钼酸铵0.7份。
所述的秸秆有机液，温度为30℃、pH为7.0、SS(悬浮物或水不溶物)含量≤50mg/L。
制备方法如下：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解1h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解1h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌溶解30min，测定无土栽培液的pH，为6.8，得无土栽培液。
所述的植物生长调节剂为DA-6胺鲜酯。
所述的防腐杀菌物质为双乙酸钠。
实施例2
一种无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液40000份、植物生长调节剂0.4份、EM益生菌液4份、防腐杀菌物质9份、尿素40份、硝酸钾30份、磷酸二氢钾30份、七水硫酸镁3份、五水硫酸铜0.4份、四水氯化锰0.4份、乙二胺四乙酸(EDTA)铁钠盐2份、硼酸1份和四水钼酸铵0.9份。
所述的秸秆有机液，温度为40℃、pH为7.5、SS(悬浮物或水不溶物)含量≤50mg/L。
制备方法如下：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解1h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解1h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌溶解30min，测定无土栽培液的pH，为6.9，得无土栽培液。
所述的植物生长调节剂为复硝酚钠。
所述的防腐杀菌物质为苯甲酸。
实施例3
一种无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液40000份、植物生长调节剂0.4份、EM益生菌液4份、防腐杀菌物质9份、尿素40份、硝酸钾30份、磷酸二氢钾30份、七水硫酸镁3份、五水硫酸铜0.4份、四水氯化锰0.4份、乙二胺四乙酸(EDTA)铁钠盐2份、硼酸1份和四水钼酸铵0.9份。
所述的秸秆有机液，温度为40℃、pH为7.5、SS(悬浮物或水不溶物)含量≤50mg/L。
制备方法如下：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解1h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解1h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌溶解30min，测定无土栽培液的pH，为6.2，加入pH调节剂将pH调整至6.7，得无土栽培液。
所述的植物生长调节剂为复硝酚钠。
所述的防腐杀菌物质为山梨酸。
所述的pH调节剂氢氧化钙，用量为6份。
实施例4
一种无土栽培液，由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液40000份、植物生长调节剂0.4份、EM益生菌液4份、防腐杀菌物质9份、尿素40份、硝酸钾30份、磷酸二氢钾30份、七水硫酸镁3份、五水硫酸铜0.4份、四水氯化锰0.4份、乙二胺四乙酸(EDTA)铁钠盐2份、硼酸1份和四水钼酸铵0.9份。
所述的秸秆有机液，温度为40℃、pH为7.5、SS(悬浮物或水不溶物)含量≤50mg/L。
制备方法如下：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解1h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解1h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌溶解30min，测定无土栽培液的pH，为7.5，加入pH调节剂将pH调整至6.8，得无土栽培液。
所述的植物生长调节剂为DA-6胺鲜酯。
所述的防腐杀菌物质为苯甲酸盐。
所述的pH调节剂柠檬酸，用量为4份。
为验证本发明的无土栽培液的施用效果，进行了以下试验。
一、大棚蔬菜种植：
种植环境：智能温室大棚无土栽培区域。
番茄品种1：格雷(73-571)RZ F1杂交种
番茄品种2：佳西娜(74-112)RZ F1杂交种
常规无土栽培液：由以下重量份数的原料制成：木醋液100份、腐殖酸尿素35份、偏磷酸钾30份、四水八硼酸二钠24份、硫酸锌18份、氯化镁15份和水2150份。
1、采用本发明制备的无土栽培液与常规无土栽培液做对比试验，随机均分成4个种植区域。种植区域1(番茄品种1)施用常规无土栽培液；种植区域2(番茄品种1)施用实施例1无土栽培液；种植区域3(番茄品种1)施用实施例2无土栽培液；种植区域4(番茄品种2)施用实施例2无土栽培液。
2、开花前对种植区域1(番茄品种1)施用常规无土栽培液4次，种植区域2(番茄品种1)施用实施例1无土栽培液4次，种植区域3(番茄品种1)施用实施例2无土栽培液4次，种植区域4(番茄品种2)施用实施例2无土栽培液4次。
3、开花后每10日对种植区域1(番茄品种1)施用常规无土栽培液肥1次，种植区域2(番茄品种1)施用实施例1无土栽培液1次，种植区域3(番茄品种1)施用实施例2无土栽培液1次，种植区域4(番茄品种2)施用实施例2无土栽培液1次。
4、对番茄生长指标测定，用直尺测量株高(子叶节至生长点)；游标卡尺测量与子叶展开方向平行的子叶节粗度；用台式扫描仪及图像分析软件分析叶面积；植株用去离子水冲洗干净，吸干表面水分，在根茎相连处剪断分为地上部和地下部，用万分之一电子天平(厂家：上海菁海仪器有限公司，型号：FA2004N)测定鲜重，在电热恒温鼓风干燥箱(厂家：上海三发科学仪器有限公司，型号：DHG-9070)中105℃下杀青20min后降温到70℃下烘干到恒重，用万分之一电子天平测定干重。壮苗指数按以下公式计算：
壮苗指数＝(茎粗/株高+地下部干重/地上部干重)×全株干重。
采用无土栽培液的种类对番茄生长性状的影响见表1。
表1采用无土栽培液的种类对番茄生长性状的影响
试验结果表明：
施用本发明无土栽培液的番茄对比其它施肥类型，叶面积大，通风透光好，根系发达；抗脐腐病能力强，果面光泽好，成熟度整齐，口感好；施用本发明无土栽培液比施用常规无土栽培液增产20.7％。
在智能温室大棚以同样试验方法对黄瓜(品种：夏之光(22-35)RZ F1杂交种)进行对比施肥，得出实验结果同番茄试验。
二、小麦种植
普通肥料：尿素，含氮量≥46.4％，厂家：安徽泉盛化工有限公司；磷酸二铵，总养分≥61％，N-有效P2O5-K2O(16-45-0)，厂家：安徽六国化工股份有限公司；尿素与磷酸二铵的质量比为1:1。
小麦品种：乐麦608，春性品种(生态)类型，适宜种植区域淮河以南麦区。
试验设3个处理：处理A为盆栽无土栽培对照，不施用本发明的无土栽培液；处理B为盆栽无土栽培，施用本发明实施例1无土栽培液；处理C为大田常规种植施用普通肥料。处理A和处理B，随机排列，重复12次，盆栽栽培基质为石英砂。
施肥方式：a、将实施例1制得的无土栽培液，分别在小麦苗期、拔节期、孕穗期、开花期、籽粒灌浆期施用，在苗期施用4次，拔节期施用2次，孕穗期施用2次，开花期施用1次，籽粒灌浆期施用1次。试验采用聚乙烯盆(盆口径35cm、高度为30cm)，每盆装石英砂17kg，每盆种小麦20株，定植15株。b、处理A和处理B于2015年10月22日播种，全生育期按常规管理。处理C(纯N、P2O5、K2O用量分别为16kg/亩、9kg/亩、9kg/亩)，随机区组排列，试验田面积60×30m2，亩基本苗28万株，于2012年10月15日播种。
随机区组设计是使用区组方法减小误差变异，即用区组方法分离出由无关变量引起的变异，使他不出现在处理效应和误差变异中。
处理A和处理B分别重复处理12次，那么处理C随机区组设计重复处理12次，然后随机排列组合对照。
试验结果见表2。
表2小麦种植试验结果
处理方式 播种日期 收获日期 株高(cm) 干粒重(g)
A 2015年10月22日 次年5月18日 34 27.9
B 2015年10月22日 次年5月18日 63 38.7
C 2015年10月15日 次年5月28日 72 41.5
表格中的株高、千粒重为各次重复试验的平均值。
试验结果表明，采用本发明的无土栽培液种植小麦，较大田播种日期推迟7天，收获日期提前10天，缩短了育成时间；处理B与处理A比较，处理B的株高和千粒重较处理A增加29cm和10.8g，说明施用本发明的无土栽培液能显著提高小麦的株高和千粒重；处理B与处理C比较，处理B的株高和千粒重较处理C低9cm和2.8g，说明施用本发明无土栽培液的小麦株高和千粒重已接近大田常规种植水平。
本发明的无土栽培液产品中含有腐植酸、EM益生菌液、防腐杀菌物质、营养元素等，均可以溶于水，从而成为农作物的无土栽培液。在施肥过程中，仅仅需要将其加入到无土栽培装置中，从而降低经济作物种植的人工成本，省工省时，减少作物后期施肥成本。且该无土栽培液富含植物必需元素和多种微量元素，增强植物光照作用，吸收效果好，可有效防止作物根系早衰和腐烂，特别是对农作物小叶病，根腐病，白粉病，果锈病，枯萎病及蚜虫、飞虱等病虫害具有明显抵抗能力。不仅能使作物提高产量、还增加品质。
综上所述，仅为本发明之较佳实施例，不以此限定本发明的保护范围，凡依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (7)

1.一种无土栽培液，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
秸秆有机液20000-60000份、植物生长调节剂0.1-0.5份、EM益生菌液2-5份、防腐杀菌物质5-10份、尿素20-50份、硝酸钾10-40份、磷酸二氢钾10-40份、七水硫酸镁1-5份、五水硫酸铜0.1-0.5份、四水氯化锰0.1-0.5份、乙二胺四乙酸铁钠盐1-3份、硼酸0.5-1.5份、四水钼酸铵0.5-1份和pH调节剂0-10份；
所述的秸秆有机液的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农作物秸秆通过预处理切断、除尘后，进入分离工段，分离得半纤维素、纤维素和木质素，其中，分离过程产生少量废液，对木质素原液进行过滤过程产生膜处理上清液和木质素，分离出的半纤维素为液相，即半纤维素液；
(2)半纤维液与少量废液混合后得第一液相，进入废水处理系统，通过格栅机进入集水池；
(3)集水池中的第一液相通过污水提升泵，进入微滤机过滤后得第二液相；
(4)向第二液相中投加絮凝剂，进入一沉池沉淀后得第三液相；
(5)第三液相进入预酸化池，投加氮、磷，搅拌均匀后，流入循环池，使用膜处理上清液调节pH至6.5-7.5，得第四液相；
(6)将第四液相温度控制在25-35℃进入厌氧反应塔进行发酵，发酵时间为6-12h，得厌氧发酵液，即秸秆有机液。
2.根据权利要求1所述的无土栽培液，其特征在于：所述的秸秆有机液，温度为30-40℃、pH为7.0-7.5、SS含量≤50mg/L。
3.根据权利要求1所述的无土栽培液，其特征在于：所述的EM益生菌液包括光合菌、酵母菌和乳酸菌。
4.根据权利要求1所述的无土栽培液，其特征在于：所述的防腐杀菌物质为苯甲酸、苯甲酸盐、山梨酸、山梨酸盐、脱氢乙酸或双乙酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无土栽培液，其特征在于：所述的植物生长调节剂为复硝酚钠或DA-6胺鲜酯中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的无土栽培液，其特征在于：所述的pH调节剂为柠檬酸或氢氧化钙。
7.一种权利要求1-6任一项所述的无土栽培液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)向秸秆有机液中加入尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾，搅拌溶解0.5-2h，得混合液A；
(2)向混合液A中加入七水硫酸镁、五水硫酸铜、四水氯化锰、乙二胺四乙酸铁钠盐、硼酸和四水钼酸铵，搅拌溶解0.5-2h，得混合液B；
(3)向混合液B中加入植物生长调节剂、EM益生菌液和防腐杀菌物质，搅拌20-60min，测定pH，加入pH调节剂将pH调整至6.5-7.0，得无土栽培液。
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