CN106518398A

CN106518398A - 一种无土栽培有机生态基质及其制作方法

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Publication number: CN106518398A
Application number: CN201611000011.5A
Authority: CN
Inventors: 孙凤金; 刘玉民; 陈利飞; 汪春娜; 滕英娟; 王本琢; 刘兴元; 孙春光; 周开锋; 陶家树; 刘传华
Original assignee: Ji'nan Colorful Pastoral Ecological Agriculture Co Ltd
Current assignee: Ji'nan Colorful Pastoral Ecological Agriculture Co Ltd
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明涉及一种无土栽培有机生态基质及其制作方法，属于无土栽培技术领域。本发明的土栽培有机生态基质，其组成如下：腐熟发酵床废弃垫料35‑50%、腐熟秸秆10‑15%、腐熟醋糟 15‑35%、麦饭石15‑20%。其含水量为25‑45%，干成分中的有机质含量≥30%，总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）2.5%‑5%，总孔隙度65%‑80%，基质容重0.48‑0.63g·cm^‑3，EC 1.26‑2mS·cm^‑1，pH 5.85‑7.5；适宜作为茄果类蔬菜无土栽培的基质使用。茄果类蔬菜用本发明的有机生态基质种植后，其株高、茎粗、叶面积指数、叶片叶绿素含量、根系活力、产量及果实品质明显提高。以番茄为例，株高、茎粗、叶片叶绿素含量、根系活力、产量及果实品质均有所提高，尤其是番茄的Vc含量、糖酸比有明显提高。

Description

一种无土栽培有机生态基质及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种无土栽培有机生态基质及其制作方法，属于无土栽培技术领域。

背景技术

无土栽培技术是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的，它可使人们完全摆脱土壤的限制，用人工创造的根际环境来取代自然土壤环境，根据生长发育阶段所需的养分配制成营养液，满足植物所需，供植物直接吸收利用。无土栽培技术在一定程度上可人为精密控制和调整生长发育，促使植物发挥它最大的生长潜能。根据根系的固定方法，无土栽培可分为固体基质栽培和非固体基质栽培两大类。其中固体基质栽培是将根系固定在基质中，通过滴灌供给植物营养液。固体基质按照其组分又可分为无机基质和有机基质，基质的选择是无土栽培成功与否的关键。目前，常用的无机固体基质有：砂砾、蛭石、珍珠岩、炉渣、岩棉、陶粒、熏炭等；常用的有机固体基质有：泥炭、塑料泡沫、锯木屑、稻壳、秸秆、腐叶、椰糠、菇渣、棉籽壳等。随着无土栽培技术的推广应用，基质的需求量越来越大，基质的种类也越来越丰富。

近年来，随着我国畜禽养殖业规模化、科学集约化的迅速发展，生物发酵床畜禽养殖技术也随之发展起来。虽然发酵床废弃垫料的资源化利用，是近年来全世界都在探索和深入研究的重大课题，但是发酵床养殖模式下，仍存在着废弃垫料回收利用率太低、市场商品类型太单一的问题。

发明内容

本发明的目的在于利用发酵床废弃垫料提供一种适用于茄果类蔬菜的无土栽培有机生态基质。

本发明中，所述发酵床废弃垫料是指采用发酵床养殖的畜牧养殖过程中从发酵床上收集的废弃物。发酵床废弃垫料的主要成为是锯末、木屑、秸杆、统糠粉、谷壳、棉籽壳粉、棉杆粗粉、花生壳粗粉等含粗纤维高的物质中一种或几种混合物，动物粪便，以及复合微生物菌种。养殖结束后，向发酵床废弃垫料中加入发酵菌，进行堆肥处理至彻底腐熟，然后粉碎，即得到质地疏松、呈现碱性、富含有利于作物吸收的养分、有机质含量丰富的腐熟发酵床废弃垫料。制备腐熟发酵床废弃垫料所用堆肥处理是本技术领域的常规处理方法；此处不再赘述。所用发酵菌采用本技术领域常用发酵菌即可，例如枯草芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌等，其用量采用常规用量即可。所述麦饭石，能稳定提高和平衡土壤的物理机能，能有效提高孔隙率，不提供营养成分，通常作为培养基使用。

考虑到腐熟发酵床废弃垫料的孔隙率较低，发明人在试图到将发酵床废弃垫料利用于制备有机基质时，首先想到的是将腐熟发酵床废弃垫料与能提高孔隙率的麦饭石混合作为基质。但是，这样获得的基质存在以下问题：1、碱性过高一般仅适用于喜碱性作物的生长；2、如果用于茄果类蔬菜，P、K养分含量相对较少。

为了解决腐熟发酵床废弃垫料和麦饭石混合作为基质存在的碱性过高及营养成分无法满足茄果类蔬菜生长需要的问题，发明人试图加入磷酸二氢钾无机肥料以补充营养成分，使营养成分满足茄果类蔬菜生长需要，然后添加无机酸（氯化铵）以调整pH；但是经栽培试验，这样制备的基质在用于培养茄果类蔬菜时，效果不好；试验数据显示，虽然番茄的产量影响不大，但是其Vc含量降低、糖酸比变小。而在腐熟发酵床废弃垫料和麦饭石基础上加入适量腐熟醋糟和腐熟秸秆所制备的基质在用于培养茄果类蔬菜时，效果较好；具体表现为，番茄的叶绿素含量增加、Vc含量升高、糖酸比变大。由此可见，腐熟醋糟和腐熟秸秆的加入，不仅起到了调整pH、满足营养成分的问题，而且起到提高效率的作用。发明人通过研究实验发现，增加腐熟醋糟和腐熟秸秆之后的基质，其松软程度明显提高；这可能是增加肥效的原因。其次，腐熟醋糟、腐熟秸秆和发酵床废弃垫料均含有大量益生菌；有可能是腐熟醋糟和腐熟秸秆中的益生菌与腐熟发酵床废弃垫料中的益生菌起到了协同作用，而起到提高培养效果的作用。总之，相对于采用无机酸和无机肥料，添加能调节pH、补充营养成分作用的腐熟醋糟和腐熟秸秆，意料之外的起到了提高培养效果的作用。

所述醋糟，是以淀粉质原料为主料固态发酵酿造食醋过程中产生的残渣，其主要成分是稻壳、谷糠、高粱壳等，醋糟呈酸性，结构相对松散、透气性好，鲜醋糟pH在5.0-5.5之间；属于轻工业的有机废弃物，数量多，来源广，用途少。采用EM微生物制剂对醋糟进行堆肥处理，用量为100 m³原料中加入EM微生物制剂1-2 Kg，堆制时间4-6个月；显酸性，其中含有大量益生菌。所述EM微生物制剂可以采用其他常用发酵菌代替，替代之后对本发明的基质的性能没有明显影响。

所述秸秆，成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物（通常为粗粮）在收获籽实后的剩余部分，属于农田废弃物。对秸秆进行部分切割，然后施入部分动物粪便，加入水分，然后砌成堆后，盖上塑料薄膜保温保湿，隔7-10天上下倒翻一次；经过35-45天，秸秆经无公害处理变成深褐色，得腐熟秸秆；其中含有大量益生菌。

技术方案

一种无土栽培有机生态基质，其组成如下：腐熟发酵床废弃垫料35-50%、腐熟秸秆10-15%、腐熟醋糟 15-35%、麦饭石15-20%；所述％是指体积百分数。

本发明的无土栽培有机生态基质，含水量25-45%，干成分中的有机质含量≥30%，总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）2.5%-5%，总孔隙度65%-80%，基质容重0.48-0.63g·cm^-3，EC 1.26-2mS·cm^-1，pH 5.85-7.5。适宜作为茄果类蔬菜无土栽培的基质使用。

上述无土栽培有机生态基质，优选的，其组成为：腐熟发酵床废弃垫料40%、腐熟秸秆15%、腐熟醋糟25%、麦饭石20%。该无土栽培有机生态基质各指标表现为：基质的含水量35%，干基质的有机质含量35%，总养分含量（N+P₂O₅+K₂O）3%，总孔隙度80%，基质容重0.48g·cm^-3，EC 2mS·cm^-1，pH 6.5；综合考虑，最适宜被选做茄果类蔬菜无土栽培的有机生态基质。

本发明的无土栽培有机生态基质的制作方法，将腐熟发酵床废弃垫料、腐熟秸秆、腐熟醋糟和麦饭石按体积比混合均匀即可。

有益效果

茄果类蔬菜用本发明的有机生态基质种植后，其株高、茎粗、叶面积指数、叶片叶绿素含量、根系活力、产量及果实品质明显提高。以番茄为例，株高、茎粗、叶片叶绿素含量、根系活力、产量及果实品质均有所提高，尤其是番茄的Vc含量、糖酸比有明显提高（相对于基质D1-D4）。

具体实施方式

实施例1

将腐熟发酵床废弃垫料、腐熟秸秆、腐熟醋糟、麦饭石按照表1-1的体积比例混合，得到相应的基质1-8。

按照表1-2的原料及体积份将原料混合，得到相应的基质D1-D4。

分别测定各基质的容重、总孔隙度、pH、EC，结果如表2所示。

表1-1

	腐熟发酵床废弃垫料、腐熟秸秆、腐熟醋糟、麦饭石的体积比例
		基质1	35%、15%、35%、15%
基质2	35%、15%、30%、20%
		基质3	40%、10%、30%、20%
基质4	40%、15%、25%、20%
		基质5	45%、15%、20%、20%
基质6	45%、10%、25%、20%
		基质7	50%、15%、15%、20%
基质8	50%、15%、20%、15%

；

表1-2

基质D1	腐熟发酵床废弃垫料与麦饭石的体积比：40:20
		基质D2	腐熟发酵床废弃垫料、磷酸二氢钾、氯化铵与麦饭石的体积比为：40：10：10：20
基质D3	腐熟发酵床废弃垫料、腐熟秸秆、氯化铵与麦饭石的体积比为：40：15：10：20
		基质D4	腐熟发酵床废弃垫料、磷酸二氢钾、腐熟醋糟与麦饭石的体积比为：40：10：25：20

；

表2

表2中基质容重、总孔隙度的测定方法：

取已知体积（V，不少于500mL）的塑料烧杯，称重（W1）；加满自然风干的待测基质，称重（W2）；然后将装有基质的塑料烧杯用两层湿纱布封口，浸泡在水中一昼夜（水要没过容器顶部），即饱和水状态下取出称重（W3），并将封口用的湿纱布称重（W4）；然后用湿纱布包住塑料烧杯后倒置，让烧杯内的水分（重力水）自由沥干至没有水流出，称重（W5）。

按照以下公式计算基质容重和孔隙度：

容重BD（g·cm^-3）=（W2-W1）/V，

总孔隙度TP（%）=（W3-W2）/V×100，

通气孔隙AEP（%）=（W3+W4-W5）/V×100，

持水空隙WRP（%）=总孔隙度-通气孔隙。

表2中pH和电导率EC的测定方法：

取基质10g，加50mL蒸馏水混合，振荡3-4min混匀，静置片刻，取上清液采用pH计和电导率仪测定pH、EC。

配比4的基质容重0.48g·cm^-3、总孔隙度80%、通气孔隙度15%、持水孔隙度65%、pH6.5、EC 2mS·cm^-1、CEC 69.59 cmol·kg^-1。最适宜用作茄果类蔬菜无土栽培的有机生态基质。

实施例2

检测实施例1制备的基质对茄果类蔬菜生长性能的影响。以番茄为例，不同基质对番茄生长性能的影响，结果如表3、表4、表5、表6所示；对番茄品质影响，如表7、表8所示；对番茄产量影响，如表9所示。其中，表3-9中的每组数据均是经3次以上重复试验的平均值。

具体方法：选取品种相同、长势相对一致番茄幼苗，于光照、温度、水分等环境因素相同的条件下，每隔1-1.2m左右挖掘一个有机基质栽培槽，槽宽75cm、深35cm，栽培槽挖掘好后，即可在槽内铺设塑料薄膜，采用大垄双行的种植方式进行栽培，为期3个月。

表3

处理	30d 株高/cm	60d 株高/cm	90d 株高/cm
				基质1-8	60-94	110-118.5	140-156
基质4	90±3.55	118±3.22	151±5.22
				基质D1	93±3.15	119±5.12	125±4.55
基质D2	95±2.55	115±1.55	129±3.85
				基质D3	90±3.05	110±2.73	128±3.75
基质D4	88±2.85	114±3.21	135±3.15

；

表4

处理	30d 茎粗/cm	60d 茎粗/cm	90d茎粗/cm
				基质1-8	0.80-0.99	1.05-1.15	1.16-1.24
基质4	0.98±0.05	1.13±0.06	1.22±0.11
				基质D1	0.85±0.03	1.02±0.02	1.15±0.10
基质D2	0.83±0.02	1.05±0.01	1.14±0.08
				基质D3	0.80±0.01	1.02±0.03	1.10±0.07
基质D4	0.79±0.02	1.01±0.11	1.10±0.11

；

表5

处理	30d 叶绿素含量/mg·kg^-1	60d 叶绿素含量/mg·kg^-1	90d叶绿素含量/mg·kg^-1
				基质1-8	0.95-1.18	1.65-1.99	1.73-1.76
基质4	1.16±0.10	1.98±0.06	1.75±0.11
				基质D1	1.05±0.09	1.78±0.60	1.68±0.06
基质D2	0.88±0.03	1.59±0.08	1.60±0.12
				基质D3	0.85±0.04	1.48±0.03	1.55±0.01
基质D4	0.84±0.03	1.31±0.02	1.52±0.04

；

表6

处理	30d 根系活力/g/(g·h)FW	60d 根系活力/g/(g·h)FW	90d根系活力/g/(g·h)FW
				基质1-8	145-152	208-235	260-284
基质4	150±1.05	230±2.06	280±2.11
				基质D1	135±3.55	195±6.55	232±11.55
基质D2	140±2.56	189±8.55	229±9.65
				基质D3	129±3.52	201±3.15	239±8.58
基质D4	133±4.54	205±6.55	252±3.96

；

表7

处理	Vc 含量 mg/100g
		基质1-8	15.96-18.32
基质4	18.24±1.37
		基质D1	13.25±0.55
基质D2	14.23±3.55
		基质D3	14.39±4.55
基质D4	15.31±2.55

；

表8

处理	糖酸比
		基质1-8	6.19-7.19
基质4	7.15±0.37
		基质D1	5.13±0.15
基质D2	5.65±0.55
		基质D3	5.78±0.38
基质D4	6.06±0.45

；

表9

处理	产量 kg/hm²
		基质1-8	10200-10299
基质4	10218±95.11
		基质D1	10152±93.55
基质D2	10101±53.53
		基质D3	10109±63.33
基质D4	10158±73.69

将本发明的基质用于培养其他茄果类蔬菜时，其相对于基质D1-4，本发明的基质同样具有更优的效果。

Claims

1. 一种无土栽培有机生态基质，其特征在于，其组成如下：腐熟发酵床废弃垫料35-50%、腐熟秸秆10-15%、腐熟醋糟 15-35%、麦饭石15-20%；所述％是指体积百分数。

2.根据权利要求1所述的无土栽培有机生态基质，其特征在于，作为茄果类蔬菜无土栽培的基质使用。

3.根据权利要求1或2所述的无土栽培有机生态基质，其特征在于，其组成为：腐熟发酵床废弃垫料40%、腐熟秸秆15%、腐熟醋糟25%、麦饭石20%。

4.一种权利要求1、2或3所述无土栽培有机生态基质的制作方法，其特征在于，将腐熟发酵床废弃垫料、腐熟秸秆、腐熟醋糟和麦饭石按体积比混合均匀即可。