CN106472280B

CN106472280B - 育苗用基质及其制备方法

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Publication number: CN106472280B
Application number: CN201610898891.6A
Authority: CN
Inventors: 梅虎; 刘湘逸; 周磊; 方贤祥; 高业胜
Original assignee: CITIC Geyi Biorefineries Co Ltd
Current assignee: CITIC Geyi Biorefineries Co Ltd
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2019-09-10
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN106472280A

Abstract

本发明属于基质制备技术领域，具体涉及一种育苗用基质及其制备方法。育苗用基质由如下原料制成：生物质污泥、秸秆轻灰、有机废液、微生物发酵剂。本发明经济高效、安全性好、利于培育壮苗、不受天气影响、应用前景好。

Description

育苗用基质及其制备方法

技术领域

本发明属于基质制备技术领域，具体涉及一种育苗用基质及其制备方法。

背景技术

随着我国农业现代化的进步和发展，农作物生产正在由传统的个体形式向科学化、集约化、商品化和市场化的现代产业化生产转变。作为农作物种苗产业化重要组成部分的工厂化育苗已成为高新技术的一个标志。工厂化育苗能充分发挥现代化温室设施的优势，缩短育苗时间，节约种子用量，降低种苗生产风险。同时它还具有以下优点：①节能；②生产效率高；③秧苗素质好，缓苗快，成活率高；④成苗小型化，轻量化，适于长距离运输等。因此，越来越受到人们的重视。

无土栽培随着科技的进步而发展，由于无土栽培具有克服土传病虫害、土壤盐渍化、连作障碍，同时具有省水、省费、农药使用量少、单位面积产量高等优点，它是农业发展的理想模式。基质培养和水培是无土栽培的两种重要形式。基质栽培被大家普遍接受的主要原因是其具有栽培性能稳定、总体投资少、栽培管理方便和有效防止土传病害等方面的优点。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利文献例如在CN105712754A一种水稻专用生物炭基无土有机育秧基质，该发明将竹纤维和发酵制成的颗粒混合，加入乙醇溶液进行离心分离，得沉淀物进行干燥、粉碎，将粉碎后的粉末用马弗炉焙烧即可得水稻专用生物炭基无土有机育秧基质；存在能源消耗高，生产效率低问题。例如在CN103951515A一种生态农业栽培土壤、其制备方法及其应用，该发明取多功能多元生态肥、生态型有机基质、矿物基质及土壤，复配制备生态农业栽培土壤；存在原料来源成本高，不符合绿色环保的和谐发展理念。例如在CN104584725A新整理黄壤烟田的快速培肥方法，该发明通过基施改良农家肥、设置宽、窄垄相间布局、窄宽垄结合有机肥分别培肥、绿肥培肥、秸秆覆盖培肥等步骤；存在育苗速度慢，成苗适于长距离运输等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种育苗用基质，经济高效、安全性好、利于培育壮苗、应用前景好；本发明同时提供了育苗用基质的制备方法，科学合理、简单易行。

本发明所述的育苗用基质，由如下重量份数的原料制成：

所述的有机废液中有机质含量为1-3％，以腐殖酸计；pH值为10-13，悬浮物含量为300mg/L以下，NaOH与Ca(OH)₂总含量为4-10％。

所述的微生物发酵剂为有机肥发酵剂或EM益生菌液，有效活菌数≥100亿/mL，富含酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等有益菌。例如，山东君德生物科技有限公司生产的高效微生物有机肥发酵剂。

本发明所述的育苗用基质的制备方法，步骤如下：

(1)将农林废弃物通过预处理切断、除尘后，进入分离工段，分离出半纤维素、纤维素和木质素原液，并产生秸秆轻灰和有机液体，其中分离出的半纤维素为液相，木质素原液经分离、提浓、提纯、喷雾干燥，得到固态木质素，并产生膜处理上清液，有机液体和膜处理上清液混合后得到有机废液；

(2)生物质污泥制备：

①半纤维素液进入废水处理系统，经过预处理阶段产生初级污泥，生化处理阶段产生剩余活性污泥，深度处理阶段产生化学污泥，所有污泥进入污泥浓缩池混合均匀后沉降生成浓缩污泥；

②浓缩污泥进入污泥脱水系统，加入絮凝剂混合均匀，发生絮凝反应进入脱水设备生成脱水污泥；

③脱水污泥自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥；

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸稀释得到稀硝酸；

②取有机废液于配药槽中，用稀硝酸中和，中和后的溶液pH在6.5-7.2之间；

(4)将微生物发酵剂加入到水里搅拌均匀，配置成稀释液待用；

(5)将生物质污泥、秸秆轻灰和有机废液混合搅拌均匀，然后将稀释好的微生物发酵剂喷洒上，边喷洒边搅拌均匀，水分控制在45-55％；

(6)堆置进行发酵，得到发酵物；

(7)使用低温干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即得。

步骤(1)中所述的农林废弃物为麦类秸秆、谷物秸秆、竹子、芦苇、木材类、亚麻类、玉米秸秆、芒秆、巨菌草、高粱秆、葵花秆、玉米芯、核桃壳、杂草、食用菌废料、谷物壳、麦糠、豆类秸秆、棉花秆或薯类秧中的一种或几种，优选为麦类秸秆和/或谷物秸秆。

步骤(4)中所述的微生物发酵剂与水的体积比为1:100。

步骤(6)中所述的发酵时间为7-30天。

本发明所述的育苗用基质的制备方法，具体步骤如下：

(1)将农林废弃物(农作物秸秆)通过预处理切断、除尘后，进入分离工段，通过物理化学方法分离出半纤维素、纤维素和木质素原液，并产生秸秆轻灰和少量有机液体，其中分离出的半纤维素为液相，木质素原液经分离、提浓、提纯、喷雾干燥，得到固态木质素，并产生膜处理上清液，少量有机液体和膜处理上清液混合后称为有机废液。

(2)生物质污泥制备：

①半纤维素液进入废水处理系统，经过预处理阶段去除悬浮物产生初级污泥，生化处理阶段去除大量溶解性COD(化学需氧量)产生剩余活性污泥，深度处理阶段去除少量不易被生物降解的污染物产生化学污泥。所有污泥进入污泥浓缩池混合均匀后利用重力沉降原理生成浓缩污泥。

②浓缩污泥进入污泥脱水系统，加入絮凝剂混合均匀，发生絮凝反应进入脱水设备生成脱水污泥，水分含量30％-40％。

③脱水污泥在颗粒车间内摊铺自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥，水分含量保持50％-60％。

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸(15mol/L)稀释50倍(0.3mol/L)。例如，取100mL硝酸定容至5000mL。

②取有机废液于配药槽中，用稀硝酸中和，中和后的溶液pH在6.5-7.2之间。

(4)将1L微生物发酵剂加入到100L水里搅拌均匀，配置成稀释液待用。

(5)将1000kg原料混合搅拌均匀，其中生物质污泥、秸秆轻灰、有机废液(pH值6.5-7.2)按质量比为5:1-5:0.1-1，然后将稀释好的微生物发酵剂喷洒在原料中，边喷洒边搅拌均匀，水分控制在45％-55％。

(6)堆置进行好氧发酵，当原料温度达到40℃-60℃时进行滚动式翻倒，继续进行好氧发酵，等温度再上来后可以采用好氧发酵也可以将原料堆垛压实进行厌氧发酵。

(7)发酵时间一般为7-30天，视具体环境而定。发酵好的成功标准，原料呈松散状，有曲香味而不臭。

(8)使用低温(5℃-40℃)干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即育苗用基质。

农林废弃物在资源化高效综合利用过程中产生的下脚料、生物质污泥、有机废液是一个大的环境污染源，同时也是一个大的生物质资源库，将这些废弃的污染物作为有机基质进行农作物栽培，可有效减轻其对环境的不利影响，同时也可为农作物育苗提供廉价、取材广泛的育苗基质。

所述的秸秆轻灰是农林废弃物秸秆预处理过程中产生的植物粉碎材料，水分含量≤30％，其平均粒径小于20mm，优选平均粒径为5mm至15mm，且最长粒径为30mm以下。也可以直接使用秸秆作为原料，但需要经过粉碎处理。另外秸秆轻灰可以在污泥脱水过程中加入用于提高设备运行效率和污泥干度。

所述的半纤维素液是指通过用0.6-3.0MPa的蒸汽蒸煮1-5min，蒸煮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，并且溶液中含有以纤维素和少量木质素为主要成分的悬浮物。

所述的初级污泥是指半纤维素液中悬浮物在初沉池(或一沉池)沉淀产生的污泥，主要由木质纤维组成(纤维素、半纤维素和木质素)，有机C(碳)含量大约在40％，C/N(碳/氮)比的中值在300左右，总氮含量为0.002-0.5％(干重)。

所述的剩余活性污泥是指半纤维素液在生化处理阶段发生厌氧反应产生的厌氧活性污泥(本文中有时也称作“颗粒污泥”)和好氧反应产生的好氧活性污泥，主要由有机物组成(微生物群体、微生物代谢产物、不能被微生物降解的有机物)，N、P(氮、磷)含量较高，C/N比(中值＝17)较低，因为在污水处理系统中通常要加入N、P，以促进C的生物降解。

所述的化学污泥是指生化处理后的废水利用化学方法去除不易被生物降解的污染物时产生的污泥，主要由无机物组成(铁盐、无机碳)，FeSO₄(硫酸亚铁)含量较高作为肥料中的微量元素，因为在深度处理中通常要加入净水剂(主要成分聚合硫酸铁)或芬顿试剂(主要成分含硫酸亚铁、双氧水)，以促进污染物的化学反应。

所述的生物质污泥是指上述初级污泥、剩余活性污泥和化学污泥经混合、浓缩、絮凝、脱水后产生的污泥，水分含量60％-80％，主要成分不仅富含纤维素和半纤维素，还含有微量元素、微生物群体和微生物代谢产物，而其总氮水平较高、C/N较低，氮含量的平均值为2.67％(干重)。但是93％的氮以有机态形式存在，有效矿化氮含量不足7％。脱水污泥与鸡粪对比检测结果养分含量见表1，重金属含量见表2。

表1脱水污泥与鸡粪养分含量

表2脱水污泥与鸡粪重金属含量

项目	镉	铬	汞	砷	铅
						脱水污泥	1.8	5.3	0.0	3.9	1.5
鸡粪	1.5	6.4	0	72.7	4.9
						农用污泥控制标准	20	1000	15	75	100

所述的有机废液其主要特征是有机质含量(以腐殖酸计)为1-3％，pH值为10以上至13以下，悬浮物含量为300mg/L以下，NaOH、Ca(OH)₂总含量高(通常为4-10％)。

所述的水分控制在45％-55％，标准是用手指紧握堆料，指缝间有水但是不滴为宜，为了防止一次加水过多，优选将发酵剂与100L水混合，如果水分不足，依据水分标准继续加即可。

本发明堆肥温度再上来后采用好氧发酵或厌氧发酵皆可，不过以微生物菌群结构来说，其厌氧发酵更加具有神秘性和技巧性。好氧堆肥一般指物料露天且经常性地翻堆透气，使霉菌、芽孢杆菌等好氧微生物活动剧烈，堆温最好可达70度的堆肥方式；厌氧堆肥一般指物料相对密闭，微生物产生的游离的胞外酶相对不多，分解作用不甚强烈的中温(不超过60度)堆肥方式。一般来说，好氧堆肥更加适合难降解(粗纤维含量高)的物料或一些固体废弃物的大规模消解，其具有堆肥速度快、腐熟彻底、操作技术要求低等优点，但缺点是养分损失(尤其是氮)较大，施用后的微生物效应即土壤改良作用欠佳。而厌氧堆肥的话，其对物料的养分保全与转化的性能都比较好，若操作得当，即使不完全腐熟也不会伤害植物，且土壤改良的作用显著。

本发明制得的育苗用基质①化学性质：氮磷钾≥2％，有机质≥45％，电导率(EC值)≤3mS/cm，pH值6.5-7.0偏酸性，水分含量≤15％；②物理性状：体积为50升/袋(约45公斤)，粉状含有一定的纤维丝，有利于根系成砣。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)经济高效：成本低，每盘基质成本在0.9元左右；管理便捷，适合机械化作业，省工省力；物理性状好，保水保温通气性好，育苗根际环境优良。

(2)安全性好：产品通过强压搓揉粉碎和微生物处理，经过高温发酵，有效杀灭病菌、虫卵、草籽等，生物质经过发酵分解为可吸收的有机态营养成分，利于秧苗生长发育。

(3)利于培育壮苗：该基质营养全面，物理性状好，加上秧苗调控技术，培育出的秧苗根系发达，苗型粗壮不徒长，秧龄弹性增加。

(4)不受天气影响：该基质培育出的秧苗育秧及栽插时不受天气影响，雨天栽插不会散根掉苗露棵，可以全天候作业。

(5)应用前景好：利于全程机械化和自动化作业，适合规模化经营，是通向现代化农业的一条美好道路。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

育苗用基质由如下重量份数的原料制成：

(2)生物质污泥制备：

②浓缩污泥进入污泥脱水系统，加入絮凝剂混合均匀，发生絮凝反应进入脱水设备生成脱水污泥，水分含量30％。

③脱水污泥在颗粒车间内摊铺自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥，水分含量保持50％。

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸(15mol/L)稀释50倍(0.3mol/L)。

②取有机废液于配药槽中，用稀硝酸中和，中和后的溶液pH在6.5。

(5)将1000kg原料混合搅拌均匀，其中生物质污泥、秸秆轻灰、有机废液(pH值6.5)按质量比为5:1-5:0.1-1，然后将稀释好的微生物发酵剂喷洒在原料中，边喷洒边搅拌均匀，水分控制在45％。

(6)堆置进行好氧发酵，当原料温度达到40℃时进行滚动式翻倒，继续进行好氧发酵，等温度再上来后可以采用好氧发酵也可以将原料堆垛压实进行厌氧发酵。

(7)发酵时间一般为7天，视具体环境而定。发酵好的成功标准，原料呈松散状，有曲香味而不臭。

(8)使用低温(5℃)干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即育苗用基质。

实施例2

育苗用基质由如下重量份数的原料制成：

(2)生物质污泥制备：

②浓缩污泥进入污泥脱水系统，加入絮凝剂混合均匀，发生絮凝反应进入脱水设备生成脱水污泥，水分含量35％。

③脱水污泥在颗粒车间内摊铺自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥，水分含量保持55％。

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸(15mol/L)稀释50倍(0.3mol/L)。

②取有机废液于配药槽中，用稀硝酸中和，中和后的溶液pH在6.9。

(5)将1000kg原料混合搅拌均匀，其中生物质污泥、秸秆轻灰、有机废液(pH值6.9)按质量比为5:2.5:0.5，然后将稀释好的微生物发酵剂喷洒在原料中，边喷洒边搅拌均匀，水分控制在50％。

(6)堆置进行好氧发酵，当原料温度达到50℃时进行滚动式翻倒，继续进行好氧发酵，等温度再上来后可以采用好氧发酵也可以将原料堆垛压实进行厌氧发酵。

(7)发酵时间一般为20天，视具体环境而定。发酵好的成功标准，原料呈松散状，有曲香味而不臭。

(8)使用低温(25℃)干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即育苗用基质。

实施例3

育苗用基质由如下重量份数的原料制成：

(2)生物质污泥制备：

②浓缩污泥进入污泥脱水系统，加入絮凝剂混合均匀，发生絮凝反应进入脱水设备生成脱水污泥，水分含量40％。

③脱水污泥在颗粒车间内摊铺自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥，水分含量保持60％。

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸(15mol/L)稀释50倍(0.3mol/L)。

②取有机废液于配药槽中，用稀硝酸中和，中和后的溶液pH在7.2。

(5)将1000kg原料混合搅拌均匀，其中生物质污泥、秸秆轻灰、有机废液(pH值7.2)按质量比为5:5:1，然后将稀释好的微生物发酵剂喷洒在原料中，边喷洒边搅拌均匀，水分控制在55％。

(6)堆置进行好氧发酵，当原料温度达到60℃时进行滚动式翻倒，继续进行好氧发酵，等温度再上来后可以采用好氧发酵也可以将原料堆垛压实进行厌氧发酵。

(7)发酵时间一般为30天，视具体环境而定。发酵好的成功标准，原料呈松散状，有曲香味而不臭。

(8)使用低温(40℃)干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即育苗用基质。

试验设计与处理方法：

试验于2015年9月-2016年5月在安徽格义循环经济产业园有限公司智能温室大棚内进行。试验设6种不同基质配比处理(见表3)，其具体理化性状见表4和表5。催芽后选一致的种子播于盛有相应混配基质的50孔穴盘中，每处理3盘，3次重复。幼苗子叶展开后浇灌1/4剂量的营养液(市售产品)。2片真叶展平后，每7d测一次株高、叶片数、主根长、地上部分和地下部分干鲜重，共测定4次，最后一次取样测定叶绿素含量。

表3不同基质配方

表4各混配基质的理化性状

表5各配方基质的肥力

选择三种蔬菜品种试验分别为

辣椒品种：皖椒1号

番茄品种：格雷(73-571)RZ F1杂交种

黄瓜品种：佳西娜(74-112)RZ F1杂交种

T₂处理培育的辣椒、番茄、黄瓜幼苗主根长、干鲜重、叶绿素含量等指标明显优于其它处理。T₂处理前期苗株高表现一般，但其株高的增幅最大；T₂处理的黄瓜幼苗叶片数一直最优，在辣椒和番茄上的试验结果一般，但增幅较大，也均处于较优处理。T₂处理的三种蔬菜幼苗的干物质含量仅次于最优处理；根冠上番茄最优，辣椒和黄瓜上表现很差；壮苗指数方面，在番茄上结果最优，辣椒和黄瓜上仅次于最优处理。

Claims

1.一种育苗用基质，其特征在于由如下重量份数的原料制成：

所述的育苗用基质的制备方法，步骤如下：

(2)生物质污泥制备：

③脱水污泥自然通风晾干避免阳光直射，得到生物质污泥；

(3)有机废液pH值调节：

①稀硝酸配置，取浓硝酸稀释得到稀硝酸；

(6)堆置进行发酵，得到发酵物；

(7)使用低温干燥造粒机将发酵物制成干燥颗粒，即得。

2.根据权利要求1所述的育苗用基质，其特征在于所述的微生物发酵剂为有机肥发酵剂或EM益生菌液。

3.根据权利要求1所述的育苗用基质，其特征在于步骤(1)中所述的农林废弃物为麦类秸秆、竹子、芦苇、木材类、亚麻类、玉米秸秆、芒秆、巨菌草、高粱秆、葵花秆、玉米芯、核桃壳、杂草、食用菌废料、麦糠、豆类秸秆、棉花秆或薯类秧中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的育苗用基质，其特征在于步骤(4)中所述的微生物发酵剂与水的体积比为1:100。

5.根据权利要求1所述的育苗用基质，其特征在于步骤(6)中所述的发酵时间为7-30天。