CN107372063A - 一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，属于水稻轻型无土育秧基质技术领域。其包括以下工艺步骤：除去水稻秸秆中不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎处理，烘干备用；将水稻秸秆、粗蛋白、尿素按比例混匀，通过单螺杆膨化机制成膨化料；将膨化料、酒糟和矿物质混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分和称重包装，制成水稻轻型无土育秧基质。采用此膨化秸秆制备的水稻育秧基质是一种新型、高效、安全、绿色、环保的轻型无土育秧基质，是发展绿色有机农业的优选。

Description

一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法

技术领域

本发明属于水稻轻型无土育秧基质技术领域，具体涉及一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法。

背景技术

作物秸秆作为饲料在畜牧业中占有举足轻重的地位。目前秸秆作为饲料的处理技术包括碱化、微贮、氨化等，与传统工艺相比，提高了秸秆的利用率，并且将其中的粗蛋白增至为原有基础的两倍。秸秆的第二大用途是作为秸秆燃料，可作为生产沼气的原料之一，也可以热解后，生产碳素砖、煤气等燃料。最后，秸秆资源还可作为工业原料使用，以秸秆为主要原料生产复古雕塑品和装饰材料等建材系列产品；以秸秆为原材料的环保型餐具在研制开发中；将秸秆粉碎后，加入无机固化材料，进行科学分配加压，可以制成防火的纤维板。但总体上，我国秸秆资源利用率仅有35%，利用秸秆资源的技术水平较低。

随我国水稻机插种植面积的不断扩大，育秧用土的制备已成大面积推进水稻机插秧的主要限制因素之一。在本发明提出之前，水稻无土育秧基质一般为泥炭、草炭、作物秸秆、酒糟、造纸废浆等添加化学肥料与高分子化学物质配置而成。我国年产作物秸秆量约7亿吨。每年生产的秸秆中氮、磷、钾资源分别达到300、70、700万吨，还含大量中微量元素，是一项重要有机资源。因此，利用秸秆制造育秧基质是系统工程，作物秸秆的就地转化工作已经成为迫切需要解决的农业关键问题，同时也是实现发展循环经济的重要尝试。膨化技术就是一种基于物化反应的复合效应。膨化设备工作原理为切断的湿润的秸秆通过进料螺旋进入挤压腔后，与挤压螺旋相互挤压和摩擦，在挤压腔内形成一种高温高压环境，被处理的物料处在这种环境下。当腔中的秸秆从出料口喷嘴中被喷出瞬间，由于压力瞬间骤降，秸秆体积膨胀并且变得蓬松柔软，成一种絮状结构。目前秸秆膨化技术多用于饲料开发（一种稻壳/秸秆饲料添加剂的制备方法及其应用，201310386503.2），有研究者用膨化植物秸秆、细草碳土、椰子壳粉和纸浆制成基质板(一种水稻无土育秧秸秆基质板及其制备方法，201610096024.0)，是在秸秆达到蓬松柔软的絮状结构状态下浸水、酸洗、制板、烘干，此过程已经完全破坏了膨化效果，不能发挥膨化秸秆具备的高吸附性效果，更重要的是基质板缺乏营养物质。本发明通过对膨化水稻秸秆添加富含氮、磷、钾、有机质的营养物质制备水稻育秧基质，充分发挥膨化秸秆的高吸附性，此为本发明的创新性所在。这种新型、高效、安全、绿色、环保的轻型无土育秧基质，国内外鲜见报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法的技术方案，通过该方法利用膨化技术，对水稻秸秆进行有效开发利用，将粗纤维有效的分解，转化为单糖，并将包裹的蛋白质等多种营养物质游离出来，成为可供水稻吸收利用的营养成分。发展水稻秸秆资源化育秧基质，突破水稻育秧基质生产主要使用秸秆腐熟及化学氮肥添加的传统模式，通过膨化水稻秸秆材料在水稻育秧中的应用。从而使氨氮最大程度的被膨化水稻秸秆所吸持。为秸秆利用提供全新的途径，达到以废治废的目的。有利于实现资源的综合利用和可持续发展，减少水稻育秧对化学氮肥的依赖，对保护生态环境平衡有十分重要的意义。采用此膨化秸秆制备的水稻育秧基质是一种新型、高效、安全、绿色、环保的轻型无土育秧基质。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）除去水稻秸秆中不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎处理，烘干备用；

2）将步骤1）制备的水稻秸秆、粗蛋白、尿素按比例混匀，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

3）将步骤2）处理后的膨化料、酒糟和矿物质混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分和称重包装，制成水稻轻型无土育秧基质。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤1）中烘干温度为45-65℃，烘干时间为1-2h。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤1）中水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，含水率为10-20%。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中粗蛋白为粗粮粉、豆粕、棉粕中的一种或多种组合。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中水稻秸秆、粗蛋白和尿素的重量比为80:5-10:5-10。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中单螺杆膨化机条件为：运行温度150-180℃，压力为0.8-1.0Mpa，螺杆转速500-1000r/min，料仓容量1-3m³，物料传送速度1-2m/s。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中酒糟为：啤酒糟、白酒糟、红酒糟、黄酒糟中的一种或几种。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中矿物质为磷矿石、钾矿石、麦饭石、沸石中的一种或几种。

所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中膨化水稻秸秆、酒糟和矿物质重量比为80：10-15: 5-10，优选为膨化水稻秸秆、酒糟和矿物质重量比为80：12-14: 6-8。

上述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，设计合理，通过膨化水稻秸秆材料在水稻育秧中的应用,从而使氨氮最大程度的被膨化水稻秸秆所吸持。为秸秆利用提供全新的途径，达到以废治废的目的。有利于实现资源的综合利用和可持续发展，减少水稻育秧对化学氮肥的依赖，对保护生态环境平衡有十分重要的意义。采用此膨化秸秆制备的水稻育秧基质是一种新型、高效、安全、绿色、环保的轻型无土育秧基质，是发展绿色有机农业的优选。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

实施例1

（1）将水稻除去不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，烘干温度为55℃，烘干时间为1h，含水率为10%备用；

（2）步骤（1）制备的水稻秸秆：粗粮粉：尿素按照重量份80:8: 10。单螺杆膨化机参数为，运行电压220V，运行温度170℃，压力为0.9Mpa，螺杆转速800r/min，料仓容量2m³，物料传送速度1.5m/s，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

（3）通过（2）处理后的膨化秸秆：啤酒糟：磷矿石粉重量比为80：10: 10混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分、称重包装等工序，制成水稻轻型无土育秧基质。

实施例2

（1）将水稻除去不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，烘干温度为45℃，烘干时间为1.5h，含水率为15%备用；

（2）步骤（1）制备的水稻秸秆：豆粕：尿素按照重量份80:10: 10。单螺杆膨化机参数为，运行电压220V，运行温度170℃，压力为1Mpa，螺杆转速1000r/min，料仓容量1m³，物料传送速度1.2m/s，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

（3）通过（2）处理后的膨化秸秆：黄酒酒糟：磷矿石粉重量比为80：12: 8混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分、称重包装等工序，制成水稻轻型无土育秧基质。

实施例3

（1）将水稻除去不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，烘干温度为65℃，烘干时间为2h，含水率为20%备用；

（2）步骤（1）制备的水稻秸秆：棉粕：尿素按照重量份80:9: 9。单螺杆膨化机参数为，运行电压220V，运行温度180℃，压力为0.5Mpa，螺杆转速500r/min，料仓容量1.5m³，物料传送速度1.5m/s，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

（3）通过（2）处理后的膨化秸秆：白酒酒糟：磷矿石粉重量比为80：15: 5混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分、称重包装等工序，制成水稻轻型无土育秧基质。

实施例4

（1）将水稻除去不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，烘干温度为50℃，烘干时间为2h，含水率为20%备用；

（2）步骤（1）制备的水稻秸秆：粗粮粉：尿素按照重量份80:10: 10。单螺杆膨化机参数为，运行电压220V，运行温度150℃，压力为1Mpa，螺杆转速1000r/min，料仓容量1.5m³，物料传送速度1.4m/s，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

（3）通过（2）处理后的膨化秸秆：红酒酒糟：磷矿石粉重量比为80：8: 9混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分、称重包装等工序，制成水稻轻型无土育秧基质。

试验例：

基质育秧试验于2016年6月-8月在中国水稻研究所育秧大棚进行，大田机插试验于2016年7月—11月在中国水稻研究所试验基地进行。供试水稻品种为常规晚稻秀水321，该品种在浙江省粳稻区适宜作单季晚稻种植。

大田机插试验于2016年7月11日进行。采用久保田NSPU-68C型高速插秧机插秧，机插密度为30 cm×14 cm，每穴3～4株，机插深度2 cm～3 cm。氮、磷、钾肥用量分别为180kg/hm²、54 kg/hm²、120 kg/hm²。氮肥分三次施用，基肥：分蘖肥：孕穗肥=6:3:1（当地标准）；磷肥做基肥一次施用；钾肥分两次施用，基肥：孕穗肥=1:1。

不同育秧基质对水稻主要生育时期的影响

从上表可知，不同基质类型对水稻全生育期有一定影响，轻型无土基质（本发明制得）处理的水稻全生育期比对照全生育期短2 d。全生育期的缩短主要表现在分蘖发生早，缩短了移栽到拔节期的天数。轻型无土基质移栽后4 d出现分蘖，比对照早4 d，移栽到拔节期为35 d，比对照缩短3 d。不同基质对拔节期及以后的各生育阶段影响较小，二个处理水稻拔节期至齐穗期均为28d，轻型无土基质水稻齐穗期到成熟期为51 d，对照为50 d，差异较小。

水稻产量及产量组成

轻型无土基质（本发明制得）处理的水稻每穗粒数显著高于对照处理，比对照高10.3粒/穗；轻型无土基质的水稻结实率显著高于对照，平均比对照高3.67百分点。轻型无土基质的秧苗，大田成熟期较高的有效穗、每穗粒数与结实率为水稻高产提供了基础。千粒重表明了水稻籽粒属性特征，与水稻遗传性状有关，因此二个处理的水稻千粒重无显著差异。

轻型无土基质的水稻库容量分别比对照高14.01%；产量比对照高5.30%，均显著高于对照处理，说明基质育秧水稻产量的提升与水稻库容量密切相关。为水稻成熟期穗数、每穗粒数及结实率的增加提供充足的物质保证，增加了水稻籽粒库容量，从而显著提升了水稻产量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

1）除去水稻秸秆中不能使用的杂质和腐败变质成分，采用万能粉碎机粉碎处理，烘干备用；

2）将步骤1）制备的水稻秸秆、粗蛋白、尿素按比例混匀，通过单螺杆膨化机制成膨化料；

3）将步骤2）处理后的膨化料、酒糟和矿物质混匀，通过对混合料的干燥、冷却、筛分和称重包装，制成水稻轻型无土育秧基质。

2.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤1）中烘干温度为45-65℃，烘干时间为1-2h。

3.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤1）中水稻秸秆长度或直径超过15mm 时进行粉碎处理，粉碎后的长度或直径不超过150µm，含水率为10-20%。

4.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中粗蛋白为粗粮粉、豆粕、棉粕中的一种或多种组合。

5.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中水稻秸秆、粗蛋白和尿素的重量比为80:5-10:5-10。

6.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤2）中单螺杆膨化机条件为：运行温度150-180℃，压力为0.8-1.0Mpa，螺杆转速500-1000r/min，料仓容量1-3m³，物料传送速度1-2m/s。

7.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中酒糟为：啤酒糟、白酒糟、红酒糟、黄酒糟中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中矿物质为磷矿石、钾矿石、麦饭石、沸石中的一种或几种。

9.如权利要求1所述的一种利用膨化水稻秸秆制备水稻轻型无土育秧基质的方法，其特征在于所述的步骤3）中膨化水稻秸秆、酒糟和矿物质重量比为80：10-15: 5-10，优选为膨化水稻秸秆、酒糟和矿物质重量比为80：12-14: 6-8。