CN107114141A - 污泥草木灰水稻育苗基质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了污泥草木灰水稻育苗基质，以城市生活污泥和作物秸秆草木灰为原料，对二者分别进行预处理后再按照质量比3:7进行混配得基质，基质中：有机质含量达到5%以上，养分含量≥1%，pH值7‑7.5，病原菌及重金属含量符合国家标准GB15618‑2008。本发明制成的育苗基质有机质含量丰富，物理性状优良，其育出的水稻秧苗株高16cm‑18cm、叶龄3.0‑4.5时茎基宽达到0.2‑0.3cm/单株，根系发达，叶色浓绿。

Description

污泥草木灰水稻育苗基质

技术领域

本发明属于农业栽培技术领域，具体涉及一种污泥草木灰水稻育苗基质。

技术背景

污泥是污水处理过程中所产生的沉淀物以及污水表面的漂浮物所得到的残渣。一方面，污泥主要是由各种氨基酸组成的菌体，含有大量的氮、磷、钾及其它微量元素，其中主成份包括：总氮(1.6%～3.44%)、总磷(0.55%～1.98%)、钾(0.11%～0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各种维生素和矿物质等。据测算，我国每年的污水处理厂排出的剩余湿污泥已达1500多万吨。国内城市污水处理厂污泥经二级中温消化处理后的泥饼一般有三种处理方法：露天堆放、垃圾填埋场填埋和直接作农肥，其中土地的填埋、外运以及露天堆放的方式大多数都属于污泥的随意处置，不仅影响环境，而且占用了大量的土地，只有不超过l5％～25％的比例属于安全的污泥处置。从我国城市污水厂对污泥处置的现状来看，通过土地填埋的方式处置污泥所占比例最大。

污泥农用是一个具有较大发展潜力的处置方式，主要指污泥经过处理后在农田林地施用，在我国最为常见的是污泥制作堆肥和复合有机肥料。有资料表明，英国、法国、瑞士、瑞典和荷兰等国的城市污泥农用率达50%左右，卢森堡达80％以上，我国污泥农用的比例不足10 %。污泥肥料化利用是指经过稳定化和无害化处理后的污泥，作为肥料施用于农田、菜地、果园、林地、草地以及市政绿化等。科学合理的污泥肥料化利用，既可减少污泥带来的负面效应，又可产生巨大的经济效益。而经过处理后的污泥施用于农田后，具有改良土壤结构、增加土壤肥力、促进农作物生长及能够回收利用有机质等优点。

草木灰是由稻麦等植物秸秆、柴草、落叶等经过燃烧后的残留物，它含有钾、钙、磷、硅、硫、镁、硼、锌等多种营养元素，其中以钾、钙、磷含量较多，一般含钾(K20) 5~12％、钙(CaO) 5~20％、磷(P2O5) 0.5~3.5％。草木灰中含有钾、磷等多种农作物生长需要的微量元素，是一种速效性农家肥，可以作底肥追肥。随着秸秆发电厂项目的大力推进，产生了大量的草木灰。江苏省是全国秸秆发电厂最多的省份，据调查，仅在2006-2008年就已经建成并投入运营11家秸秆发电厂，每年大量且集中产生约100万吨草木灰。目前秸秆电厂的处理方法是部分草木灰用于生产生物水泥，部分用于复合肥厂原料，其中大多数是填埋，仅有少部分草木灰作为肥料厂的原料得以利用。由于使用技术上的限制，草木灰没有得到合理的利用，被随意填埋，不仅造成资源浪费，而且污染环境。

水稻机械化插秧是水稻栽插方式发展的必然方向。相比传统水稻种植方式，它具有省工节本、省时省力、高产高效等诸多优势，目前，我国水稻机插秧技术已进入大面积快速推广阶段，从育秧技术到机械化设备都进行了改进和完善，已经向着全程机械化发展。随着机插秧规模化育秧的快速发展，育秧用土问题已经成为其中急需解决的一大难题。研究育秧用土的替代材料，是目前机插秧育秧技术研究的热点之一。目前在实际生产中使用较多的基质材料有草炭、珍珠岩、蛭石、菇渣、腐熟的作物秸秆等。其中以草炭和岩棉应用最为广泛，是一种比较理想的育苗基质，但是由于受到集中的过度的开发利用，使当地的生态环境受到了巨大威胁，在生产过程中产生的废气废水等废弃物也给环境带来了二次污染问题；国外已经开发了锯木屑、椰子纤维等有机基质，原料廉价易得，可以大幅度降低育苗成本，而且对生态环境友好；我国对基质也展开了广泛研究，各个地方根据自身和本地的具体情况研究开发符合自身特点的育苗基质，如江南地区对稻壳炭化后制作育苗基质；华北则利用自身丰富的炉渣资源，配以使用蛭石、草炭等材料制作育苗基质；东北森林资源丰富，积极展开对草炭等材料的研究；西北主要加强对砂培技术的研究等。

对于城市生活污泥及作物秸秆草木灰，目前国内有关研究也表明，一定用量范围内污泥作为有机肥料可以促进水稻秧苗的生长发育，有利于培育壮苗，有利于提高土壤肥力、平衡土壤养肥结构、改善土壤理化性质，有利于作物根系生长发育；污泥和垃圾堆肥还可以部分地替代泥炭用作容器育苗基质，可以明显地促进苗木的生长。将草木灰脱盐、去碱、配肥后制成育苗基质，也具有较好的育苗效果。

但是污泥含有病原菌和寄生虫（卵）、有毒有机污染物、重金属等有害成分，且有恶臭、易腐烂，必须进行适当处理才能避免二次污染。用纯草木灰制作的育苗基质，因其流动性差，不易实现机械化铺盘，目前只能在手工铺盘的育秧田使用，且盖种仍需用泥土，这些都成为制约污泥和草木灰基质化利用的因素。

关于将城市生活污泥和农作物秸秆草木灰结合利用的研究，目前只有两篇相关报道，分别是钟平等人（江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所）发表的“城市污泥结合电厂草木灰制作机插秧育苗基质”（《江苏农业科学》2013，41（11）：398-400），其概述了城市生活污泥和农作物秸秆草木灰的利用现状并分析了两者结合使用制作机插秧育苗基质的可行性，并未对其制备方法做出说明或公开，也未见其关于此基质对水稻育苗效果的研究报告；纪力等人（江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所）发表了“草木灰与城市污泥不同配比的育苗基质对辣椒育苗的影响”（《上海农业科技》2015（1）：90-91），其介绍了草木灰与城市污泥不同配比的基质在蔬菜上的应用效果，并未将其引入水稻育苗应用领域。所以目前的公开资料中并未见关于城市生活污泥和作物秸秆草木灰为原料制作水稻育苗基质的研究与制备方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种污泥草木灰水稻育苗基质，将城市污泥进行杀菌处理并和改良过的草木灰结合进行水分调和与重金属钝化，作为育苗基质取代水稻育苗传统用土，有效的解决污泥水分高、草木灰盐分多、碱性重的缺点，发挥污泥营养好、草木灰透气性强等优点。

本发明的技术解决方案是：该污泥草木灰水稻育苗基质，以城市生活污泥和作物秸秆草木灰为原料，对二者分别进行预处理后再按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质；基质中：有机质含量达到5%以上，养分含量≥1%，pH值7-7.5，病原菌及重金属含量符合国家标准GB15618-2008。

其中，所述的城市生活污泥是指城市生活污水处理厂产生的污泥，其在出厂前进行预处理。

其中，所述的城市生活污泥预处理是指：首先对城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行120℃-150℃的干燥处理及300℃-400℃的杀菌处理；以及粉碎过筛处理；制得质量含水量60-70%、直径0.2cm颗粒物。

其中，所述的作物秸秆草木灰是指水稻、麦、玉米、棉花作物秸秆经过充分燃烧后形成的草木灰。

其中，所述的作物秸秆草木灰尤其是指秸秆发电厂所生产的草木灰。

其中，所述的作物秸秆草木灰预处理是指：对作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至1.5-2.0ms；再加入适量酸性物质调节PH处理，使PH至7.0-7.5；最后进行一次脱水处理，得可溶盐含量3.0-4.0ms、PH=7.0-7.5、质量含水量40%-50%、直径0.2-0.3cm的颗粒物。

其中，酸性物质为硫酸亚铁。

其中，所述的颗粒状或片状水稻育苗基质中按质量体积比0.2g/L添加营养物质硫酸铵。

本发明的有益效果是：

1、本发明的基质中主要是由各种氨基酸组成的菌体，含有大量的氮、磷、钾及其它微量元素，其中主成份包括：总氮(1.6%～3.44%)、总磷(0.55%～1.98%)钾(0.11%～0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各种维生素和矿物质等，有机质含量丰富，能够满足水稻秧苗的生长需求，并具有优良的常肥效特性。

2、本发明的基质呈颗粒状，直径约0.2cm，孔隙度80-85%，持水能力达到200%以上，颗粒结构优良，保水保肥能力优良，有利于水稻秧苗苗床期间的根系生长。

3、本发明的基质所育秧株高16-18cm，苗茎秆粗壮，茎基宽达到0.2-0.3cm/单株，叶龄大，叶色浓绿，叶片宽大坚挺，株型矮壮紧凑，秧苗素质高。

4、城市生活污泥及农作物秸秆草木灰均是亟需解决的废弃物，目前无有效的规模化利用途径，本发明将二者结合制成水稻育苗基质，实现废弃物的资源再利用。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但实施例不能理解为是对技术方案的限制。

实施例1：依以下步骤制备水稻育苗基质

（1）首先对城市污水处理厂的城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行120℃干燥处理及300℃杀菌处理；并粉碎过筛处理；制得质量含水量60、直径0.2cm的颗粒物；

（2）对秸秆发电厂的作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至1.5ms；再加入适量酸性物质硫酸亚铁调节PH处理，使PH至7.0；最后进行一次脱水处理，形成可溶盐含量3.0ms、PH=7.0、质量含水量40%、直径0.2cm的颗粒物；

（3）预处理后的城市生活污泥和预处理后的作物秸秆草木灰按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质。

实施例2：依以下步骤制备水稻育苗基质

（1）首先对城市污水处理厂的城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行132.5℃干燥处理及350℃杀菌处理；并粉碎过筛处理；制得质量含水量65%、直径0.2cm的颗粒物；

（2）对秸秆发电厂的作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至1.75ms；再加入适量酸性物质硫酸亚铁调节PH处理，使PH至7.25；最后进行一次脱水处理，形成可溶盐含量3.5ms、PH=7.25、质量含水量45%、直径0.25cm的颗粒物；

（3）预处理后的城市生活污泥和预处理后的作物秸秆草木灰按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质。

实施例3：依以下步骤制备水稻育苗基质

（1）首先对城市污水处理厂的城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行150℃干燥处理及400℃杀菌处理；并粉碎过筛处理；制得质量含水量70%、直径0.2cm的颗粒物；

（2）对秸秆发电厂的作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至2.0ms；再加入适量酸性物质硫酸亚铁调节PH处理，使PH至7.5；最后进行一次脱水处理，形成可溶盐含量4.0ms、PH=7.5、质量含水量50%、直径0.3 cm的颗粒物；

（3）预处理后的城市生活污泥和预处理后的作物秸秆草木灰按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质。

实施例4：依以下步骤制备水稻育苗基质

（1）首先对城市污水处理厂的城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行140℃干燥处理及350℃杀菌处理；并粉碎过筛处理；制得质量含水量65%、直径0.2cm的颗粒物；

（2）对秸秆发电厂的作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至2.0ms；再加入适量酸性物质硫酸亚铁调节PH处理，使PH至7.5；最后进行一次脱水处理，形成可溶盐含量4.0ms、PH=7.5、质量含水量40%、直径0.2cm的颗粒物；

（3）预处理后的城市生活污泥和预处理后的作物秸秆草木灰按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质；

（4）在颗粒状或片状水稻育苗基质中按质量体积比0.2g/L添加营养物质硫酸铵。

试验例1：将实施例1的污泥草木灰水稻育苗基质应用于水稻机插秧软盘育秧

选择排灌方便、土壤肥沃的田块做秧田，苗床宽130cm，沟宽30cm、深15cm，畦面整理平整并做好培肥；将软质秧盘摆平铺放于整好的苗床上，使秧盘边缘相接，并将实施例1的污泥草木灰水稻育苗基质按照2.0千克/每盘均匀平实铺放于盘中；按照干种100-120克/盘的播种量将种子均匀播种于秧盘内，后在上面覆盖约0.5cm厚的实施例1的污泥草木灰水稻育苗基质；播种结束，灌水润种使盘中基质慢慢浸湿，待秧盘充分湿透后，排干沟中多余水分；用塑料薄膜覆盖，并在薄膜上再覆盖一层遮阳膜；播种后5-7天（苗约1叶1心），选择在晴天傍晚或阴天上午揭膜，对盘面再润一次水；整个苗期按湿润育秧方式管理；在秧龄约18-20天时，秧苗株高在16cm左右，叶龄4.0左右，起苗移栽。

与其他基质育苗相比，所育秧苗在秧龄、株高、叶龄等指标上区别不大，但本基质所育秧苗叶片宽大浓绿，茎秆粗壮，茎基宽可达0.3cm/单株，较对照提高10%以上，更有利于秧苗栽插入田后返青活棵，发挥早发优势，有利于高产。

试验例2：将实施例2的污泥草木灰水稻育苗基质应用于水稻机插秧硬盘育秧

选择规格为28*58cm或23*58cm的硬盘，采用水稻机插秧育苗流水线育秧；调节流水线铺土量，使实施例2的污泥草木灰水稻育苗基质铺设厚度约2.0cm；调节播种量，使播种量在90g-120g；调节流水线上水量，使盘中基质润透并盘底不滴水；调节流水线盖土量，使实施例2的污泥草木灰水稻育苗基质铺盖厚度约0.5cm，保证不露种；将播种后的硬盘15-20张左右叠放在一起，覆盖薄膜及遮阳物以保温保湿；约5-7天后，种子出苗（1叶1心），将硬盘移放于田间整好的苗床上；苗床管理按湿润育秧方式管理；在秧龄约18天左右，秧苗株高在15-17cm左右，叶龄4.0左右，起苗移栽。

与其他基质育苗相比，所育秧苗株高降低约12%左右，茎秆粗壮，茎基宽提高10%左右，叶片宽厚，株型紧凑，根系发达。

试验例3：将实施例3的污泥草木灰水稻育苗基质应用于水稻机插秧钵苗育秧

选择钵体秧苗培育专用秧盘，使实施例3的污泥草木灰水稻育苗基质铺设钵体孔约2/3高度，控制播种量，使播种量在每一穴约3-4粒种子，在种子上覆盖实施例3的污泥草木灰水稻育苗基质；将播种后的秧盘铺放于整理好的苗床上，覆盖薄膜及遮阳物以保温保湿；约5-7天后，种子出苗（1叶1心），选择在晴天傍晚或阴天上午揭膜，揭膜后浇透水；在苗床期间需严格肥水管理，使其不缺水缺肥。

与其他基质育苗相比，所育秧苗矮壮挺拔，叶片宽厚，茎秆粗壮，茎基宽提高10%左右，根系发达，所育秧苗为大秧龄秧苗，秧龄可达30天左右（其他基质所育秧龄一般为25天左右），叶龄达5.0以上，经移栽进入大田后迅速成活扎根。

污泥草木灰水稻育苗基质在水稻机插秧上的育苗效果研究：

试验材料及处理：试验于2016年6月在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所现代农业示范园区进行，露天育秧，机插秧育秧标准盘（规格58cm*28cm），反光膜覆盖，供试水稻品种为连粳9号；育苗载体分别为营养土、不同配比的污泥草木灰基质，处理如下：

表1 不同处理育秧基质成分配比

污泥草木灰不同配比对水稻成苗率的影响：污泥草木灰制作水稻机插秧育苗基质，当污泥的比例少于30%时，成苗率比纯草木灰高，比营养土的成苗率也增加，当污泥的比例大于30%时，成苗率随着污泥比例的增加而下降，全污泥的成苗率只有68.7%；当污泥比例高时，和草木灰不太容易拌匀，而且污泥比例高时，影响水稻出苗率，污泥草木灰制作水稻机插秧育苗基质，污泥占的比例不能高于30%。

表2污泥草木灰不同配比对水稻成苗率的影响

^*采用了Duncan法比较各处理成苗率，小写字母表示p=0.05时显著。

污泥草木灰不同配比对水稻鞘叶和株高的影响：如表3，草木灰为主的基质中，污泥量高于40%，株高有下降趋势；污泥30%以下的，株高和纯草木灰的差不多；机插秧育苗，秧龄一般在20天左右，苗高不能超过20cm,秧龄过低，秧苗盘不起根，秧苗太矮，无法机插，秧龄过长，秧苗超高，下部叶片死烂现象严重，移栽时会产生断秧，死秧，并且易僵苗不发；机插秧秧苗栽插的最佳高度在17cm左右，因而，污泥草木灰制作水稻机插秧育苗基质，污泥占的比例应低于40%。

污泥草木灰制作水稻机插秧育苗基质对机插秧的株型影响较大；随着污泥所占比例升高，第1、2叶的叶鞘和叶片长有下降趋势；当污泥比例低于30%时，第3叶的叶鞘长和叶片长和纯草木灰无明显区别；在纯土和污泥比例高的处理1、2叶的叶鞘和叶片都较草木灰处理高，易造成下部叶片荫蔽，通风透光差，叶片发黄，移栽易死苗或者僵苗不发；在草木灰中适当添加污泥，可以不影响秧苗的通风透光，且3、4叶高度也会得到有效控制。

表3污泥草木灰不同配比对水稻株型的影响

污泥草木灰不同配比对水稻秧苗茎粗的影响：从表4可以看出，纯草木灰基质在营养供应上不如营养土和纯污泥，也不如草木灰加污泥，尤其茎基宽差异较大；随着污泥量的增加，茎基宽、地上干重、地下根重和总干重都有增加趋势；草木灰污泥基质中污泥比例不超过30%对水稻机插秧秧苗素质的提高是有益的。

表4污泥草木灰不同配比对水稻秧苗素质的影响

结论：制作污泥草木灰水稻育苗基质以污泥与草木灰原料3:7（质量比）比例最佳，配成的基质呈颗粒状或片状，具有有机质含量丰富，物理性状优良，其育出的水稻秧苗株高16cm-18cm，叶龄3.9-4.2，茎基宽达到0.3cm/单株，根系发达，叶色浓绿，素质健壮。

Claims (8)

1.污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：以城市生活污泥和作物秸秆草木灰为原料，对二者分别进行预处理后再按照质量比3:7进行混配，经过粉碎制成颗粒状或片状水稻育苗基质；基质中：有机质含量达到5%以上，养分含量≥1%，pH值7-7.5，病原菌及重金属含量符合国家标准GB15618-2008。

2.根据权利要求1所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的城市生活污泥是指城市生活污水处理厂产生的污泥，其在出厂前进行预处理。

3.根据权利要求2所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的城市生活污泥预处理是指：首先对城市生活污泥进行重金属无害化处理，使其重金属含量符合国家标准GB15618-2008；再进行120℃-150℃干燥处理及300℃-400℃杀菌处理；以及粉碎过筛处理；得质量含水量60-70%、直径0.2cm颗粒物。

4.根据权利要求1所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的作物秸秆草木灰是指水稻、麦、玉米、棉花作物秸秆经过充分燃烧后形成的草木灰。

5.根据权利要求4所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的作物秸秆草木灰是指秸秆发电厂所生产的草木灰。

6.根据权利要求4所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的作物秸秆草木灰预处理是指：对作物秸秆草木灰进行分级淋洗过滤脱盐，使盐含量降至1.5-2.0ms；再加入适量酸性物质调节PH处理，使PH至7.0-7.5；最后进行一次脱水处理，得可溶盐含量3.0-4.0ms、PH=7.0-7.5、质量含水量40%-50%、直径0.2-0.3 cm的颗粒物。

7.根据权利要求6所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：酸性物质为硫酸亚铁。

8.根据权利要求1所述的污泥草木灰水稻育苗基质，其特征是：所述的颗粒状或片状水稻育苗基质中按质量体积比0.2g/L添加营养物质硫酸铵。