CN106631471A - 一种植物培养基质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于植物培养基质领域，具体涉及一种植物培养基质及其制备方法。本发明提供的植物培养基质，包括以下组分及其重量百分比：污泥30‑50％、椰土25‑35％、蛭石10‑30％、植物纤维吸水剂1‑3％、椰子汁1‑5％、玉米素1‑3％和硅酸钠水溶液2‑4％。本发明提供的植物培养基质不仅含有较高的养分，还具有良好的持水、保肥、透气性能。同时，本发明解决了污水处理的后续工作，实现废弃物的高效资源化利用。

Description

一种植物培养基质及其制备方法
技术领域
本发明属于植物培养基质领域，具体涉及一种植物培养基质及其制备方法。
背景技术
污泥的处理处置是污水处理工作的延续，目前常用的污泥处置方式主要有：填埋、焚烧、农业和园林绿化用等。由于污泥养分活化度高，在水湿条件下极易出现养分流失，进入地表和地下径流导致严重的二次环境污染，不仅对我国环境质量和公众健康造成威胁，同时也违背了我国污泥处理处置的减量化、稳定化和无害化目标。随着人们对生活质量要求的提高，生活和居住环境的改善，因而对具有良好持水、保肥、透气等理化性质以及高养分含量的植物培养介质有着巨大的需求。
中国专利CN103004522B公开了一种利用污泥制备植物培养基质的方法，采用的污泥/清理水体富营养河道及富营养湖泊得到的底泥、植物材料、粘土和炉渣制成，其总孔隙率在55～83％之间，气水比在0.2～0.5之间的稳定团粒和多孔隙结构。该发明不仅解决了生活污泥的环保处理问题，还提供了一种高养分含量的植物培养介质，但是其保水性有待提高。
中国专利CN102219605B公开了一种植物培养基，经过汽爆技术处理获得的植物材料为55％～65％，经过汽爆技术和气流粉碎处理后获得的植物材料为30％～40％，复合肥为0.5％～1.5％，植物纤维高倍吸水剂为1％～2％，交联剂为2％～5％。该发明提供的植物培养基保水效果较好，但其植物纤维高倍吸水剂中的丙烯醇对植物有定的毒副作用，且不利于长期使用。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种植物培养基质及其制备方法。本发明提供的植物培养基质不仅含有较高的养分，还具有良好的持水、保肥、透气性能。同时，本发明解决了污水处理的后续工作，实现废弃物的高效资源化利用。
本发明提供了一种植物培养基质，包括以下组分及其重量百分比：
污泥30-50％、椰土25-35％、蛭石10-30％、植物纤维吸水剂1-3％、椰子汁1-5％、玉米素1-3％和硅酸钠水溶液2-4％。蛭石CAS NO：1318-00-9，玉米素CAS NO：13114-27-7。
本发明配伍合理科学，各组分相互作用，协同起到提供丰富营养、持水、保肥、透气和促进生长的功效。
进一步地，所述的植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污泥40％、椰土30％、蛭石20％、植物纤维吸水剂2％、椰子汁3％、玉米素2％和硅酸钠水溶液3％。
进一步地，所述污泥为污水处理厂污泥。
进一步地，所述植物纤维吸水剂由小麦秸秆40％、稻壳20％、蛇木屑30％、壳聚糖9％和聚乙烯醇1％组成。壳聚糖CAS NO：9012-76-4，聚乙烯醇CAS NO：9002-89-5。
进一步地，所述植物纤维吸水剂的制备方法为：将小麦秸秆、稻壳和蛇木屑混合均匀后，经汽爆技术处理，再加入壳聚糖和聚乙烯醇混匀配制而成。
进一步地，所述硅酸钠水溶液的浓度为10％。
同时，本发明也提供了一种植物培养基质的制备方法，包括以下步骤：
S1.将椰土和蛭石混合均匀，粉碎过筛，制成粒径小于5mm的颗粒，得混料A；
S2.将污泥与步骤S1所得混料A混合均匀，在180℃下烘干，形成总孔间隙为85％的固体，粉碎至粒径小于3mm以下，得混料B；
S3.将植物纤维吸水剂、椰子汁、玉米素和硅酸钠水溶液加入到步骤S2制得的混料B中，搅拌均匀，即得。
本发明提供的植物培养基质一方面可以通过细菌降解转变为营养物质供植物根系吸收，另外一方面植物纤维吸水剂可以周而复始吸收空气、土壤中的水分，从而能够长期保持植物生长需要的养分和水分，可以在干旱地区和沙漠化、荒漠化地区进行植树造林和地表绿化。同时，本发明养分充足，可以促进植物生长。
与现有技术相比，本发明提供的植物培养基质不仅含有较高的养分，还具有良好的持水、保肥、透气性能。同时，本发明解决了污水处理的后续工作，实现废弃物的高效资源化利用。
附图说明
图1各植物培养基质的保水率曲线；其中■代表实施例1，●代表实施例2，▲代表实施例3，◆代表对比例1，▼代表对比例2。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用于例证的目的，绝不限制本发明的保护范围。
实施例1一种植物培养基质
所述植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污水处理厂污泥30％、椰土35％、蛭石30％、小麦秸秆0.4％、稻壳0.2％、蛇木屑0.3％、壳聚糖0.09％、聚乙烯醇0.01％、椰子汁1％、玉米素1％和硅酸钠水溶液2％。
制备方法：
S1.将椰土和蛭石混合均匀，粉碎过筛，制成粒径小于5mm的颗粒，得混料A；
S2.将污水处理厂污泥与步骤S1所得混料A混合均匀，在180℃下烘干，形成总孔间隙为70％的固体，粉碎至粒径小于3mm以下，得混料B；
S3.将小麦秸秆、稻壳和蛇木屑混合均匀后，经汽爆技术处理，再加入壳聚糖和聚乙烯醇混匀，得植物纤维吸水剂；
S4.将步骤S3所得植物纤维吸水剂和椰子汁、玉米素、硅酸钠水溶液加入到步骤S2制得的混料B中，搅拌均匀，即得。
实施例2一种植物培养基质
所述植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污水处理厂污泥40％、椰土30％、蛭石20％、小麦秸秆0.8％、稻壳0.4％、蛇木屑0.6％、壳聚糖0.18％、聚乙烯醇0.02％、椰子汁3％、玉米素2％和硅酸钠水溶液3％。
制备方法与实施例1类似。
实施例3一种植物培养基质
所述植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污水处理厂污泥50％、椰土25％、蛭石10％、小麦秸秆1.2％、稻壳0.6％、蛇木屑0.9％、壳聚糖0.27％、聚乙烯醇0.01％、椰子汁5％、玉米素3％和硅酸钠水溶液4％。
制备方法与实施例1类似。
对比例1一种植物培养基质
所述植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污水处理厂污泥40％、椰土30％、蛭石20％、小麦秸秆0.8％、稻壳0.4％、蛇木屑0.6％、淀粉0.18％、聚乙烯醇0.02％、椰子汁3％、玉米素2％和硅酸钠水溶液3％。
制备方法与实施例1类似。
与实施例2的区别在于，将壳聚糖替换为淀粉。
对比例2一种植物培养基质
所述植物培养基质由以下组分及其重量百分比组成：
污水处理厂污泥40％、椰土30％、蛭石20％、小麦秸秆0.8％、稻壳0.4％、蛇木屑0.6％、壳聚糖0.18％、聚乙烯醇0.02％、椰子汁5％和硅酸钠水溶液3％。
制备方法与实施例1类似。
与实施例2的区别在于，未添加玉米素，增加了椰子汁用量。
试验例一、保水性能测试
1.试验材料：实施例1-3及对比例1-2制备的植物培养基质。
2.试验内容：
分别将试验材料基质平铺在塑料薄膜上，并向其倒水，并不断称重，直至前后两次的重量几乎不变，即基质材料吸湿已到达饱和，并记录其重量。将其继续平铺在薄膜上，此后每隔1h称重1次，并记录数据，直至两次记录数据基本不变。每次称重前要先把水沿塑料薄膜排除。保水率计算公式为：
保水率％＝Wi/W0×100％
式中：Wi—第i小时称重时基质的质量；W0—基质的饱和湿重。
3.试验结果：保水性曲线如图1所示。
如图1可见，保水性曲线呈下滑状态，且下滑幅度越来越小，当曲线趋近于水平时，说明试样保水能力已平衡，这时基质保水量的大小反映其保水性的大小，保水量大说明基质的保水性好。本发明制备的植物培养基质具有较好的保水性，而对比例1制备的植物培养基质的保水效果比实施例1-3制备的植物培养基质的效果差，说明本发明配伍合理科学，各组分相互作用，协同起保水效果。
试验例二、吸湿能力测试
1.试验材料：实施例1-3及对比例1-2制备的植物培养基质。
2.试验内容：
吸水性以标准时间内或材料完全润湿所需要的时间内，每单位质量的基质吸收液体的量即吸水率表示。基质干重测试方法：将试样在60℃的烘箱中烘干后用天平称重3次，取平均值。吸水率的公式为：
吸水率％＝(W0-Wg)/Wg×100％
式中：W0—基质的湿重；Wg—基质的干重。
3.试验结果：基质吸水率见表1。
表1基质吸水率
组别 实施例1组 实施例2组 实施例3组 对比例1组 对比例2组
干重/g 3.44 3.36 3.41 3.58 3.46
饱和湿重/g 36.46 36.95 30.56 34.45 35.11
吸水率/％ 959.88 999.70 962.46 862.69 914.74
由表1知，本发明制备的植物培养基质的吸水性较好，而对比例1制备的植物培养基质的吸水性比实施例1-3制备的植物培养基质的吸水性差，说明本发明配伍合理科学，各组分相互作用，协同起吸水作用。
试验例三、草坪草的生长性能测试
1.试验材料：实施例1-3及对比例1-2制备的植物培养基质。
2.试验对象：草坪草种子1000粒。
3.试验内容：
将草坪草的种子随机分为5组，每组200粒，记作实施例1-3及对比例1-2组，分别播种在实施例1-3及对比例1-2制备的植物培养基质中，测试其性能。
评价根系生长情况标准分6级，1级最好：根粗长，根系发达，分布均匀，互相纠缠成网状，须根多；2级：根系发达，分布均匀，互相纠缠部分成网状，有须根；3级：根细长，根系不太发达，分布不太均匀，相互纠缠成束状，基本无须根；4级：根短，不分散，轻微纠缠；5级：仅有少部分穿透基质底部；6级最差：没有根穿透基质底部。
4.试验结果：草坪草生长性能测试结果见表2。
表2草坪草生长性能测试结果
由表2知，本发明制备的植物培养基质中草坪草的生长情况较好，即本发明制备的植物培养基质的养分较充足。而对比例2制备的植物培养基质中草坪草的生长情况较实施例1-3制备的植物培养基质中草坪草的生长情况差，说明本发明配伍合理科学，各组分相互作用，协同促进植物生长及提供充足养分的作用。

Claims (7)

1.一种植物培养基质，其特征在于，包括以下组分及其重量百分比：
污泥30-50％、椰土25-35％、蛭石10-30％、植物纤维吸水剂1-3％、椰子汁1-5％、玉米素1-3％和硅酸钠水溶液2-4％。
2.如权利要求1所述的植物培养基质，其特征在于，由以下组分及其重量百分比组成：
污泥40％、椰土30％、蛭石20％、植物纤维吸水剂2％、椰子汁3％、玉米素2％和硅酸钠水溶液3％。
3.如权利要求1或2所述的植物培养基质，其特征在于，所述污泥为污水处理厂污泥。
4.如权利要求1或2所述的植物培养基质，其特征在于，所述植物纤维吸水剂由小麦秸秆40％、稻壳20％、蛇木屑30％、壳聚糖9％和聚乙烯醇1％组成。
5.如权利要求4所述的植物培养基质，其特征在于，所述植物纤维吸水剂的制备方法为：
将小麦秸秆、稻壳和蛇木屑混合均匀后，经汽爆技术处理，再加入壳聚糖和聚乙烯醇混匀配制而成。
6.如权利要求1或2所述的植物培养基质，其特征在于，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的质量浓度为10％。
7.如权利要求1-6任一所述的植物培养基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将椰土和蛭石混合均匀，粉碎过筛，制成粒径小于5mm的颗粒，得混料A；
S2.将污泥与步骤S1所得混料A混合均匀，在180℃下烘干，形成总孔间隙为85％的固体，粉碎至粒径小于3mm以下，得混料B；
S3.将植物纤维吸水剂、椰子汁、玉米素和硅酸钠水溶液加入到步骤S2制得的混料B中，搅拌均匀，即得。
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