CN107624611A - 有机果蔬栽培基质的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机果蔬栽培基质的制备方法，包括：制备改性小麦秸秆、制备改性玉米秸秆、竹炭的制备、竹炭的改性、发酵腐熟，先后将小麦秸秆进行酸化改性、玉米秸秆进行乙二醛改性、竹炭进行碱性改性，然后在农家牲畜粪肥中添加辅料、菌剂进行发酵，复配后制备得到有机果蔬栽培基质。有益效果为：利用农业副产物制备栽培基质，保护了环境，实现了物料的全效利用，提高了经济价值；基质中的重金属离子会被淋洗至土壤底层，从而降低了土壤中重金属离子的含量；栽培基质在为果蔬提供中微量元素、有机质、腐殖酸等营养元素的同时，还具有增强基质持水性、改善基质结构的功能，是一种高效、环保的有机果蔬栽培基质。

Description

有机果蔬栽培基质的制备方法

技术领域

本发明涉及果蔬栽培领域，尤其是涉及有机果蔬栽培基质的制备方法。

技术背景

我国开发用于有机果蔬的栽培基质大多为有机无机复合基质，或为配方较复杂、以草炭为主要成分的复合基质，使用成本较高。常用的栽培基质中大多以草炭作为主要原料，而草炭主要产于我国东北，受地域限制且为不可再生资源，原料的开采加工对环境造成了很大的破坏和污染，使用草炭成本较高过度开采必然会造成资源枯竭，破坏生态平衡。针对以上问题，寻找一种新型的基质原料代替不可再生资源草炭是十分必要的。目前，我国正在研究的新型栽培基质，主要以农业生产的废弃物作为目标筛选基质，其优势是成本低、材料合成本土化，是经济型、可再生型、环保型的有机栽培基质。

关于有机栽培基质的制备技术有很多方法，现有技术如授权公众号为

CN 103253992 B的中国发明专利，公开了一种利用猪粪渣、污泥堆肥生产的有机栽培基质及其生产方法，该发明方法将城市生活污泥、菌渣与猪粪渣先后分别发酵再混合腐熟发酵堆肥，制成有机栽培基质，该发明方法中的栽培基质盐分含量较低、养分适中、不破坏环境，能够满足有机栽培的要求，但是该发明方法没有就基质中的重金属离子进行处理，会造成基质中的重金属离子含量较高，影响作物生长，而且，该栽培基质多次长时间的发酵处理会降低有机质、养分的含量，造成营养的浪费。

发明内容

本方法的目的在于提供一种有机果蔬栽培基质的制备方法，本制备方法简单易操作，不仅实现了秸秆还田变废为宝，而且有效的降低了栽培基质中的重金属离子的含量。

本发明方法中所使用的微生物菌剂及其所购买企业为：乳酸菌，沧州兴业生物技术有限公司；枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，沧州市益宏动物保健品有限公司；胶冻样芽孢杆菌，山东绿陇生物技术有限公司。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：有机果蔬栽培基质的制备方法，包括：制备改性小麦秸秆、制备改性玉米秸秆、竹炭的制备、竹炭的改性、发酵腐熟，具体包括以下步骤：

制备改性小麦秸秆粉：小麦秸秆粉碎至粒度2-5mm的碎屑置于密封金属盒中，将金属盒置于马弗炉中，以15-20℃/min速率升温至550-580℃，恒温加热2-2.5小时；冷却至室温后研磨，过0.1-0.2mm筛，制得生物炭；在室温下，按料液比1:20-25将生物炭完全浸泡在70-90%硫酸溶液中，浸泡24-36小时后将生物炭滤出，水洗至中性即为改性小麦秸秆粉；硫酸的矿化作为会使改性小麦秸秆粉表面出现规则的孔穴，比表面积明显增大，改性小麦秸秆粉表面的酚羟基数量明显增加，酸性基团总量的增加使得材料对氨氮的吸附亲和力获得提升，有利于固氮；

制备改性玉米秸秆粉：将玉米秸秆粉料在强力搅拌下溶解于质量分数为25-30%的氢氧化钠溶液中，然后在室温下按料液比3.2-3.5:1逐渐添加质量分数为40-42%的乙二醛溶液，调节体系pH为11-12，在60-62℃温度下反应4-5小时，冷却至室温，用1-1.2mol/L盐酸溶液将改性的玉米秸秆粉析出，洗涤至滤液中性，烘干即得羟乙基化改性的玉米秸秆粉；改性后的玉米秸秆粉羟基含量增高，其吸水性增强，在为果蔬提高木质素、腐殖质等营养物质的同时，可以起到保持基质肥力、增强土壤持水性的作用；

竹炭的制备：按照料液比1:6-8将竹粉与去离子水混合后置于带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中，密闭反应釜，在550-560℃温度下碳化3-4小时；碳化完成后取出以去离子水水洗后过滤分离，重复水洗3-4次后置于100-105℃烘箱中烘干至恒重待用；生物质的水热碳化经历水解、脱水、脱羧、芳香化、缩聚等过程，较低温度下碳化并不完全，较高温度和较长碳化时间则会引起质量的损失和产率的下降；

竹炭的改性：按照料液比1:2.5-2.8将竹炭置于1.8-2.0mol/L 氢氧化钠溶液中，浸泡2-3小时后过滤，滤出物以去离子水洗涤至溶液呈中性，于90-95℃烘箱中烘干至恒重即得改性竹炭；氢氧化钠可以与生物炭表面的酸性官能团反应生成盐，改变生物炭表面的酸碱性，氢氧化钠也可以渗入到生物炭内部发生反应，使得生物炭的空隙度变大、空隙增多，比表面积增大；

发酵腐熟：将农家牲畜粪肥风干至含水量25-28%后，取180-250份农家牲畜粪肥、70-75份蛭石粉、80-85份稻草碎块、30-35份松针层、30-35份食用菌菌渣、5-6份发酵菌、1.2-1.5份功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高1.5-2.0米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为50-65℃，每3-4天翻堆一次，发酵20-25天即得腐熟有机肥；将改性小麦秸秆粉、改性玉米秸秆粉、改性竹炭、腐熟农家肥按照重量比0.3-0.4:0.3-0.4:0.2-0.3：1复混即得有机果蔬栽培基质；功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRCRARRCGFFYFGYFGKRCICKCFRC；功能性多肽中呈负电特性的基团可以有效的吸附堆肥溶液中的铅离子、镉离子等重金属离子，在土壤溶液的淋洗作用下可以被冲洗至土壤底层，降低土壤中重金属离子的含量，降低重金属离子对作物的危害；堆肥原料中的病源菌、虫卵、草籽等全部杀死，畜禽粪发酵可使有机质、腐殖酸含量增加，蛭石粉的降解可以为作物提供丰富的氮、磷、钾、钙、镁、锌等中微量元素，丰富了土壤的营养成分；有机果蔬栽培基质不仅实现了秸秆还田，而且经过改性提高了秸秆的经济价值，栽培基质在为果蔬提供中微量元素、有机质、腐殖酸等营养元素的同时，还具有增强基质持水性、改善基质结构的功能，是一种高效、环保的有机果蔬栽培基质。

作为优选，农家牲畜粪肥为牛粪或猪粪或鸡粪或羊粪；农家牲畜粪肥含有丰富的微量元素、腐殖质，适宜作为栽培基质的有相机。

作为优选，发酵菌为重量比为1-2:1-2:2-3:1的乳酸杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌的混合物；发酵菌不仅可以降低农家牲畜粪肥中的抗营养物质含量，还具有解磷析氮的功能，同时还可以改善基质微生物结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1）利用小麦秸秆、玉米秸秆、农家牲畜粪肥等农业副产物制备栽培基质，不仅降低成本保护了环境，而且实现了秸秆还田，实现了物料的全效利用，提高了经济价值；2）经过淋洗作用，基质中的重金属离子会被淋洗至土壤底层，从而降低了土壤中重金属离子的含量，减小了重金属离子对果蔬的危害；3）栽培基质在为果蔬提供中微量元素、有机质、腐殖酸等营养元素的同时，还具有增强基质持水性、改善基质结构的功能，是一种高效、环保的有机果蔬栽培基质。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：

实施例1：

有机果蔬栽培基质的制备方法，具体包括以下步骤：

1）将玉米秸秆粉料在强力搅拌下溶解于质量分数为25%的氢氧化钠溶液中，然后在室温下按料液比3.2:1逐渐添加质量分数为40%的乙二醛溶液，调节体系pH为11，在60-62℃温度下反应4小时，冷却至室温，用1.0mol/L盐酸溶液将改性的玉米秸秆粉析出，洗涤至滤液中性，烘干即得羟乙基化改性的玉米秸秆粉；2）按照料液比1:6将竹粉与去离子水混合后置于带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中，密闭反应釜，在550℃温度下碳化3小时；碳化完成后取出以去离子水水洗后过滤分离，重复水洗3次后置于100℃烘箱中烘干至恒重待用；3）按照料液比1:2.5将竹炭置于1.8mol/L 氢氧化钠溶液中，浸泡2小时后过滤，滤出物以去离子水洗涤至溶液呈中性，于90℃烘箱中烘干至恒重即得改性竹炭；4）将农家牲畜粪肥风干至含水量25%后，取180份牛粪、70份蛭石粉、80份稻草碎块、30份松针层、30份食用菌菌渣、1份乳酸杆菌、1份地衣芽孢杆菌、2份枯草芽孢杆菌、1份胶冻样芽孢杆菌、1.2份功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高1.5米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为50℃，每3天翻堆一次，发酵20天即得腐熟有机肥；将改性小麦秸秆粉、改性玉米秸秆粉、改性竹炭、腐熟农家肥按照重量比0.3:0.3:0.2：1复混即得有机果蔬栽培基质。

实施2：

有机果蔬栽培基质的制备方法，具体包括以下步骤：

1）小麦秸秆粉碎至粒度3mm的碎屑置于密封金属盒中，将金属盒置于马弗炉中，以20℃/min速率升温至580℃，恒温加热2.5小时；冷却至室温后研磨，过0.2mm筛，制得生物炭；在室温下，按料液比1: 25将生物炭完全浸泡在90%硫酸溶液中，浸泡36小时后将生物炭滤出，水洗至中性即为改性小麦秸秆粉；硫酸的矿化作为会使改性小麦秸秆粉表面出现规则的孔穴，比表面积明显增大，改性小麦秸秆粉表面的酚羟基数量明显增加，酸性基团总量的增加使得材料对氨氮的吸附亲和力获得提升，有利于固氮；

2）将玉米秸秆粉料在强力搅拌下溶解于质量分数为30%的氢氧化钠溶液中，然后在室温下按料液比3.5:1逐渐添加质量分数为42%的乙二醛溶液，调节体系pH为12，在62℃温度下反应5小时，冷却至室温，用1.2mol/L盐酸溶液将改性的玉米秸秆粉析出，洗涤至滤液中性，烘干即得羟乙基化改性的玉米秸秆粉；改性后的玉米秸秆粉羟基含量增高，其吸水性增强，在为果蔬提高木质素、腐殖质等营养物质的同时，可以起到保持基质肥力、增强土壤持水性的作用；

3）按照料液比1:8将竹粉与去离子水混合后置于带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中，密闭反应釜，在560℃温度下碳化4小时；碳化完成后取出以去离子水水洗后过滤分离，重复水洗4次后置于105℃烘箱中烘干至恒重待用；生物质的水热碳化经历水解、脱水、脱羧、芳香化、缩聚等过程，较低温度下碳化并不完全，较高温度和较长碳化时间则会引起质量的损失和产率的下降；

4）按照料液比1:2.8将竹炭置于2.0mol/L 氢氧化钠溶液中，浸泡3小时后过滤，滤出物以去离子水洗涤至溶液呈中性，于95℃烘箱中烘干至恒重即得改性竹炭；氢氧化钠可以与生物炭表面的酸性官能团反应生成盐，改变生物炭表面的酸碱性，氢氧化钠也可以渗入到生物炭内部发生反应，使得生物炭的空隙度变大、空隙增多，比表面积增大；

5）将农家牲畜粪肥风干至含水量28%后，取250份猪粪、75份蛭石粉、85份稻草碎块、35份松针层、35份食用菌菌渣、2份乳酸杆菌、1份地衣芽孢杆菌、2份枯草芽孢杆菌、1份胶冻样芽孢杆菌、1.5份功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高2.0米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为65℃，每4天翻堆一次，发酵24天即得腐熟有机肥；将改性小麦秸秆粉、改性玉米秸秆粉、改性竹炭、腐熟农家肥按照重量比0.4: 0.4: 0.3：1复混即得有机果蔬栽培基质；功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRCRARRCGFFYFGYFGKRCICKCFRC；功能性多肽中呈负电特性的基团可以有效的吸附堆肥溶液中的铅离子、镉离子等重金属离子，在土壤溶液的淋洗作用下可以被冲洗至土壤底层，降低土壤中重金属离子的含量，降低重金属离子对作物的危害；堆肥原料中的病源菌、虫卵、草籽等全部杀死，畜禽粪发酵可使有机质、腐殖酸含量增加，蛭石粉的降解可以为作物提供丰富的氮、磷、钾、钙、镁、锌等中微量元素，丰富了基质的营养成分。

实施3：

有机果蔬栽培基质的制备方法，包括：制备改性小麦秸秆、制备改性玉米秸秆、竹炭的制备、竹炭的改性、发酵腐熟，具体包括以下步骤：

制备改性小麦秸秆粉：小麦秸秆粉碎至粒度4mm的碎屑置于密封金属盒中，将金属盒置于马弗炉中，以16℃/min速率升温至580℃，恒温加热2小时；冷却至室温后研磨，过0.15mm筛，制得生物炭；在室温下，按料液比1:24将生物炭完全浸泡在75%硫酸溶液中，浸泡30小时后将生物炭滤出，水洗至中性即为改性小麦秸秆粉；硫酸的矿化作为会使改性小麦秸秆粉表面出现规则的孔穴，比表面积明显增大，改性小麦秸秆粉表面的酚羟基数量明显增加，酸性基团总量的增加使得材料对氨氮的吸附亲和力获得提升，有利于固氮；

制备改性玉米秸秆粉：将玉米秸秆粉料在强力搅拌下溶解于质量分数为28%的氢氧化钠溶液中，然后在室温下按料液比3.2:1逐渐添加质量分数为40%的乙二醛溶液，调节体系pH为11.5，在60℃温度下反应4小时，冷却至室温，用1.2mol/L盐酸溶液将改性的玉米秸秆粉析出，洗涤至滤液中性，烘干即得羟乙基化改性的玉米秸秆粉；改性后的玉米秸秆粉羟基含量增高，其吸水性增强，在为果蔬提高木质素、腐殖质等营养物质的同时，可以起到保持基质肥力、增强土壤持水性的作用；

竹炭的制备：按照料液比1:7将竹粉与去离子水混合后置于带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中，密闭反应釜，在560℃温度下碳化4小时；碳化完成后取出以去离子水水洗后过滤分离，重复水洗3次后置于100℃烘箱中烘干至恒重待用；生物质的水热碳化经历水解、脱水、脱羧、芳香化、缩聚等过程，较低温度下碳化并不完全，较高温度和较长碳化时间则会引起质量的损失和产率的下降；

竹炭的改性：按照料液比1:2.6将竹炭置于2.0mol/L 氢氧化钠溶液中，浸泡2小时后过滤，滤出物以去离子水洗涤至溶液呈中性，于95℃烘箱中烘干至恒重即得改性竹炭；氢氧化钠可以与生物炭表面的酸性官能团反应生成盐，改变生物炭表面的酸碱性，氢氧化钠也可以渗入到生物炭内部发生反应，使得生物炭的空隙度变大、空隙增多，比表面积增大；

发酵腐熟：将农家牲畜粪肥风干至含水量26%后，取100份鸡粪、100份牛粪、70份蛭石粉、80份稻草碎块、32份松针层、30份食用菌菌渣、1份乳酸杆菌、1份地衣芽孢杆菌、3份枯草芽孢杆菌、1份胶冻样芽孢杆菌、1.5份功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高1.8米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为55℃，每3天翻堆一次，发酵24天即得腐熟有机肥；将改性小麦秸秆粉、改性玉米秸秆粉、改性竹炭、腐熟农家肥按照重量比0.4:0.3: 0.3：1复混即得有机果蔬栽培基质；功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRCRARRCGFFYFGYFGKRCICKCFRC；功能性多肽中呈负电特性的基团可以有效的吸附堆肥溶液中的铅离子、镉离子等重金属离子，在土壤溶液的淋洗作用下可以被冲洗至土壤底层，降低土壤中重金属离子的含量，降低重金属离子对作物的危害；堆肥原料中的病源菌、虫卵、草籽等全部杀死，畜禽粪发酵可使有机质、腐殖酸含量增加，蛭石粉的降解可以为作物提供丰富的氮、磷、钾、钙、镁、锌等中微量元素，丰富了土壤的营养成分；有机果蔬栽培基质不仅实现了秸秆还田，而且经过改性提高了秸秆的经济价值，栽培基质在为果蔬提供中微量元素、有机质、腐殖酸等营养元素的同时，还具有增强基质持水性、改善基质结构的功能，是一种高效、环保的有机果蔬栽培基质。

本发明操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

序列表

<110> 宁波市鄞州区超锐食品科技有限公司

<120> 有机果蔬栽培基质的制备方法

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 39

<212> PRT

<213> 人工合成(Mytilus coruscus)

<400> 1

Ser Cys Ala Ser Arg Cys Lys Ser Arg Cys Arg Ala Arg Arg Cys Arg

1 5 10 15

Ala Arg Arg Cys Gly Phe Phe Tyr Phe Gly Tyr Phe Gly Lys Arg Cys

20 25 30

Ile Cys Lys Cys Phe Arg Cys

35

Claims (9)

1.有机果蔬栽培基质的制备方法，包括：制备改性小麦秸秆、制备改性玉米秸秆、竹炭的制备、竹炭的改性、发酵腐熟，其特征在于：所述的发酵腐熟步骤为：取农家牲畜粪肥、蛭石粉、稻草碎块、松针层、食用菌菌渣、发酵菌、功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高1.5-2.0米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为50-65℃，每3-4天翻堆一次，发酵20-25天即得腐熟有机肥。

2.根据权利要求1所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的制备改性小麦秸秆粉步骤为：小麦秸秆粉碎至粒度2-5mm的碎屑置于密封金属盒中，将金属盒置于马弗炉中，以15-20℃/min速率升温至550-580℃，恒温加热2-2.5小时；冷却至室温后研磨，过0.1-0.2mm筛，制得生物炭；在室温下，按料液比1:20-25将生物炭完全浸泡在70-90%硫酸溶液中，浸泡24-36小时后将生物炭滤出，水洗至中性即为改性小麦秸秆粉。

3.根据权利要求1所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的制备改性玉米秸秆粉步骤为：将玉米秸秆粉料在强力搅拌下溶解于质量分数为25-30%的氢氧化钠溶液中，然后在室温下按料液比3.2-3.5:1逐渐添加质量分数为40-42%的乙二醛溶液，调节体系pH为11-12，在60-62℃温度下反应4-5小时，冷却至室温，用1-1.2mol/L盐酸溶液将改性的玉米秸秆粉析出，洗涤至滤液中性，烘干即得羟乙基化改性的玉米秸秆粉。

4.根据权利要求1所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的竹炭的制备步骤为：按照料液比1:6-8将竹粉与去离子水混合后置于带聚四氟乙烯内衬的水热合成反应釜中，密闭反应釜，在550-560℃温度下碳化3-4小时；碳化完成后取出以去离子水水洗后过滤分离，重复水洗3-4次后置于100-105℃烘箱中烘干至恒重待用。

5. 根据权利要求1所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的竹炭的改性步骤为：按照料液比1:2.5-2.8将竹炭置于1.8-2.0mol/L 氢氧化钠溶液中，浸泡2-3小时后过滤，滤出物以去离子水洗涤至溶液呈中性，于90-95℃烘箱中烘干至恒重即得改性竹炭。

6.根据权利要求1所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的发酵腐熟步骤为：将农家牲畜粪肥风干至含水量25-28%后，取180-250份农家牲畜粪肥、70-75份蛭石粉、80-85份稻草碎块、30-35份松针层、30-35份食用菌菌渣、5-6份发酵菌、1.2-1.5份功能性多肽，充分拌匀，然后在堆肥舍中堆积成高1.5-2.0米的肥堆，进行发酵腐熟；控制堆肥温度为50-65℃，每3-4天翻堆一次，发酵20-25天即得腐熟有机肥；将改性小麦秸秆粉、改性玉米秸秆粉、改性竹炭、腐熟农家肥按照重量比0.3-0.4:0.3-0.4:0.2-0.3:1复混即得有机果蔬栽培基质。

7.根据权利要求6所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的农家牲畜粪肥为牛粪或猪粪或鸡粪或羊粪。

8.根据权利要求6所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的发酵菌为重量比为1-2:1-2:2-3:1的乳酸杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌的混合物。

9.根据权利要求6所述的有机果蔬栽培基质的制备方法，其特征在于：所述的发酵腐熟步骤中的功能性多肽的氨基酸序列为：SCASRCKSRCRARRCRARRCGFFYFGYFGKRCICKCFRC。