CN107821088A - 玉米芯发酵基质及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玉米芯发酵基质及其制备方法与应用，通过对玉米芯发酵过程中持水孔隙度，通气孔隙度和容重等理化性质的控制，确定发酵终点，得到性能优良的栽培基质。栽培基质发酵时间短，理化性状好，采用该方法制备的基质可增加冬季种植时植株的根系温度，促进植物的生长；同时本发明实现了玉米芯的资源化利用，具有明显的社会效益、经济效益和环境生态效益。

Description

玉米芯发酵基质及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及无土栽培技术，具体地说，涉及一种玉米芯发酵基质及其制备方法与应用。

背景技术

作为农业大国，我国农产品栽培面积大，在农业生产过程中会产生大量的农业废弃物，如稻谷、小麦、玉米芯、锯末等农作物，给相关的处理部门带来了相当大的工作压力，因此如何有效的处理农业废弃物已经成为我们急需解决的问题。

目前，我国对农业废弃物的处理方式较为单一、粗犷，通常是集中焚烧或者就地回填。集中焚烧或者就地回填不仅浪费人力、物力和财力，还对环境造成了极大的污染。

将农业废弃物堆肥处理是一种很好的利用方式，目前一般是将其充分腐熟，堆置后的堆肥作为肥料为土壤提供更好的有机质和氮源。但充分腐熟需要的时间长，且不同的农业废弃物初始品质不同，如何在短时间内充分腐熟是堆肥处理的一个难点。特别是如果堆肥完成后如果涉及不同的作物，那么也会有不同的要求。

因此，本发明通过对玉米芯发酵过程的研究，提出一种栽培基质及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种玉米芯发酵基质及其制备方法。

本发明的另一目的是提供所述玉米芯发酵基质在无土栽培技术中的应用。

本发明的构思如下：发酵过程中，如果栽培材料被用来当做肥料使用，必须需要腐熟完全才可以使用；而作为栽培基质，更注重对发酵后的材料的容重、孔隙度、pH等理化性质指标进行考量，这些指标关系到栽培作物根部生长的环境，发明人发现当堆肥用作栽培基质时，并不需要进行完全腐熟，只需要理化指标适合植株生长即可。

基于上述原理，本发明对玉米芯进行发酵处理，按照最适合植株生长的基质理化性质确定适合发酵产物用于栽培基质的堆置时间，经过大量栽培试验，广泛分析植株生理及形态指标，从不同的堆置时间中筛选出最适合植株生长的栽培基质的堆置时间，从而获得高效的栽培基质，最终提出一种发酵玉米芯作为无土栽培基质的发酵方法。

为了实现本发明目的，本发明提供一种制备玉米芯发酵基质的方法，包括以下步骤：

1)向玉米芯中添加氮源，调整C:N比至25:1，得物料I；

2)向物料I中加入石膏粉，搅拌，将原料的水分含量控制在60％-65％，得物料II；

3)将物料II堆置发酵30-40天(优选35天)，发酵过程中，每周翻堆一次，保证堆肥内部温度为45-70℃(优选47-65℃)；

4)当发酵材料的理化指标同时达到35％～36％的持水孔隙度，53.7％～53.9％的通气孔隙度，0.35-0.37g·cm^-3的容重，停止发酵，然后将发酵产物干燥，得到玉米芯栽培基质。

步骤2)中石膏粉的加入量是玉米芯总质量的0.3％～0.5％。

所述制备方法中还包括发酵前向玉米芯中加入菌剂的步骤。优选地，所述菌剂购自北京京圃园生物工程有限公司，商品名称为有机废物发酵剂。

本发明还提供根据上述方法制备的玉米芯发酵基质。

本发明还提供所述玉米芯发酵基质在制备无土栽培基质中的应用。

本发明还提供一种无土栽培基质，由所述玉米芯发酵基质与惰性基质原料按适当比例混合而成。

其中所述惰性基质原料选自河砂、石英砂、蛭石、珍珠岩、火山灰、石砾、陶粒、炉渣、煤矸石、风化煤等中的至少一种，优选蛭石。

更按等重量比混合。无土栽培基质由所述玉米芯发酵基质与蛭石按等重量比混合。

本发明进一步提供所述无土栽培基质在植物无土栽培中的应用，其中所述植物包括但不限于黄瓜。

玉米芯作为农业有机废弃物，直接作为栽培基质使用会阻碍植株生长，因此发酵处理是不可或缺的环节。但现阶段是将其彻底腐熟，然后与土壤或其他材料混合，得到培养基质。发明人通过对发酵材料发酵过程和栽培实验的研究，确定了在发酵过程中控制持水孔隙度，通气孔隙度，以及容重就可以得到使植物生长的栽培基质。所述发酵是将玉米芯进行堆肥，可以采用本领域常用的各种堆肥方法，在本发明中，优选向玉米芯中加入菌剂，搅拌均匀后发酵，或进一步包覆塑料薄膜进行堆肥发酵。

为了保证玉米芯发酵后能更好的达到上述指标，本发明的发酵方法，在发酵前，还包括预处理步骤，所述预处理是向玉米芯中添加氮源，调整C:N比至25:1。

本发明中所述氮源可选用常用的各种氮肥，如尿素。

为防止堆置过程中产生的氨气大量挥发，所述预处理还包括加入石膏粉，石膏粉的加入量是玉米芯总质量的0.3％～0.5％。

进一步地，所述预处理还包括将原料的水分含量控制在60％-65％，并充分搅拌。

在发酵过程中，堆肥中温度可达到47-65℃，夏天甚至高达70℃。一般来说，35天左右就能够达到停止发酵的理化指标。

经过了发酵前处理的玉米芯，其理化性状适合植物生长，适宜作为栽培基质使用。

对发酵的玉米芯的性状分析结果表明，作为栽培基质的玉米芯所含有的矿质元素，在使用过程中养分会缓慢释放，供作物吸收，同时，该种植基质在秋冬茬种植中可以增加植物根际温度，促进植株的生长，减少了草炭的使用量，能够在保证盆栽植株商品品质的前提下降低了生产成本，实现了玉米芯的资源化利用，具有明显的社会效益、经济效益和环境生态效益。

与目前完全腐熟的发酵产物用作栽培基质相比，该发明方法筛选的栽培基质，理化性状能满足植株生长要求，且植株生长一致，病虫害少，整体性状优良，植株形态指标综合评价指数高，商品品质好，产量高。由于玉米芯资源来源广泛，加工取材容易，为本发明的推广应用奠定了基础。

附图说明

图1为本发明实施例3中不同堆置时间得到的栽培基质栽培黄瓜的光合速率对比图。

图2为本发明实施例4中在黄瓜生长期间利用S1000温度测定仪对黄瓜根际温度进行光测定的结果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1无土栽培基质的制备

玉米芯的发酵处理：发酵前每公斤玉米芯加入0.003kg菌剂，菌剂购自北京京圃园生物工程有限公司，商品名称为有机废物发酵剂，同时加入石膏粉0.003kg，用尿素调整C:N比至25:1，发酵时物料水分含量控制在60％(可适当加水)，进行堆置发酵，每周进行一次翻堆处理，在不同发酵时段对发酵材料进行取样，样品终止发酵，并将样品干燥，检测所得玉米芯发酵基质的理化指标(表1)，备用。

表1不同发酵天数得到的所得玉米芯发酵基质的理化性质

进行无土栽培基质的配制：将终止发酵的玉米芯发酵基质与蛭石按重量比1:1混合均匀，备用。

配方1：堆置35天的玉米芯发酵基质；

配方2：堆置45天的玉米芯发酵基质；

配方3：堆置65天的玉米芯发酵基质。

实施例2不同堆置时间的基质在黄瓜栽培中的应用

将实施例1的配方的基质，用于黄瓜的栽培，温室条件下栽培，该温室具有全自动控温、换气设施，能够保证在试验期间为供试材料提供一个相对稳定的适宜生长环境。结果如表2所示。

黄瓜无土栽培的具体方法如下：在黄瓜两叶一心时定植在栽培基质中，采用滴灌灌溉，每天灌溉两次，每次20分钟。

表2不同堆置时间基质栽培黄瓜生物量和产量指标

注：各小写字母分别表示p<0.05的差异水平。

通过表2可以看出，堆置35天和45天的基质的黄瓜地上部干重，总干重和产量高于堆置65天的基质。

实施例3不同堆置时间的基质对黄瓜光合速率的影响

将实施例1配方的基质，用于黄瓜的栽培，温室条件下栽培，该温室具有全自动控温、换气设施，能够保证在试验期间为供试材料提供一个相对稳定的适宜生长环境。

在黄瓜生长盛瓜期利用光合仪Li6400对黄瓜植株叶片进行光合速率的测定，结果如图1所示，通过图1可以看出，堆置35天的基质上生长的黄瓜，其净光合速率显著高于堆置45天和堆置65天的基质。

实施例4不同堆置时间的基质对秋冬茬黄瓜根际温度的影响

将实施例1的配方的基质，用于黄瓜的秋冬茬栽培，温室条件下栽培，该温室具有全自动控温、换气设施，能够保证在试验期间为供试材料提供一个相对稳定的适宜生长环境。

在黄瓜生长期间利用S1000温度测定仪对黄瓜根际温度进行光测定，结果如图2所示，通过图2可以看出，堆置35天的基质上生长的黄瓜，其根际温度高于堆置45天和堆置65天的基质种植的黄瓜根际温度1-2℃。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种制备玉米芯发酵基质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向玉米芯中添加氮源，调整C:N比至25:1，得物料I；

2)向物料I中加入石膏粉，搅拌，将原料的水分含量控制在60％-65％，得物料II；

3)将物料II堆置发酵30-40天，发酵过程中，每周翻堆一次，保证堆肥内部温度为45-70℃；

4)当发酵材料的理化指标同时达到35％～36％的持水孔隙度，53.7％～53.9％的通气孔隙度，0.35-0.37g·cm^-3的容重，停止发酵，然后将发酵产物干燥，得到玉米芯栽培基质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中石膏粉的加入量是玉米芯总质量的0.3％～0.5％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中还包括发酵前向玉米芯中加入菌剂的步骤。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)使堆肥内部温度达到47-65℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中堆置发酵35天。

6.根据权利要求1-5任一项所述方法制备的玉米芯发酵基质。

7.权利要求6所述玉米芯发酵基质在制备无土栽培基质中的应用。

8.一种无土栽培基质，其特征在于，所述无土栽培基质由权利要求6所述玉米芯发酵基质与惰性基质原料按适当比例混合而成；

其中所述惰性基质原料选自河砂、石英砂、蛭石、珍珠岩、火山灰、石砾、陶粒、炉渣、煤矸石、风化煤中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的无土栽培基质，其特征在于，所述惰性基质原料为蛭石，所述玉米芯发酵基质与蛭石按等重量比混合。

10.权利要求8或9所述无土栽培基质在植物无土栽培中的应用，其中所述植物包括黄瓜。