CN108094121A - 一种基于隧道发酵的育秧基质及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于隧道发酵的水稻育秧基质及制备方法，该基质包含有机发酵物料、蛭石和过磷酸钙，所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(12.6～19.6)：(8.8～4.8)；将所述的有机发酵物料粉碎过筛后与所述的蛭石按比例混合均匀并以过磷酸钙调节pH值至≤7，即可获得水稻育秧基质。同比传统营养土基质相比该基质具有以下优点：(1)该基质富含活性有机质和各种营养物质，培育秧苗健壮、整齐度好，(2)用该基质替代，可实现保护耕地土壤，消纳有机废弃物，保护生态环境，育苗省工节本，实现低碳循环。利用该基质进行秧盘水稻育秧，秧苗健壮、根系发达，白根多，盘结力强，成秧率高，同比常规营养土育秧生产，种植水稻每亩可节本增收90～110元。

Description

一种基于隧道发酵的育秧基质及其制备方法
技术领域
本发明属农业领域，具体涉及一种基于隧道发酵的育秧基质及其制备方法。
背景技术
随着农业机械化的发展、农村产业结构的调整和农村劳动力的转移，水稻机械化插秧的面积大幅度提高，如江苏南京地区的机插稻的比例已达到69％，对机插稻育秧基质的需求不断增加。
机械化插秧采用的毯壮秧苗，即在标准秧盘(580mm*280mm*30mm)中利用营养基质培育秧苗，外形如毯壮。
近年来，市场上出现的营养型基质的生产通常采用的是：畜禽粪便、木薯渣、食用菌菌渣等有机废弃物，采用条垛堆置获得有机原料，再复配蛭石、草炭等制取水稻育秧基质。
由于堆置发酵工艺的局限性及其造成半成品的质量不稳定性，后期复配难度加大，基质质量产品稳定性差，所以水稻育秧事故常有发生。给水稻种植大户以及基质生产企业造成严重的经济损失；对营养型育秧基质替代营养土的育秧技术的推广应用造成一定的影响(营养土的制备不仅需要消耗大量的耕层土壤和劳动力，而且由于生产技术没有标准、缺乏检测手段，营养土质量没有保障，不能保障优质育苗的生产)。
隧道发酵技术是蘑菇种植水平较高的荷兰、美国等发达国家用于蘑菇培养料生产的先进技术，目前国内较大的食用菌企业均开始引进和应用，同比传统的蘑菇培养料堆置工艺生产，使用隧道发酵技术生产蘑菇培养料蘑菇产量增加100％以上，蘑菇增产的根本因素就是隧道发酵促进了蘑菇培养料的品质提高和质量稳定。
针对现有技术中以畜禽粪便、菌渣等废弃物生产水稻育秧基质中存在的腐熟不均匀、有毒有害物质分解不彻底的问题以及发酵腐熟物料理化性状不稳定的问题，需要提高现有水稻育秧基质的质量和品质。为了进一步推动营养型育秧基质育秧替代传统营养土育秧技术，保护良田的耕层土壤，缓解农业生产企业劳动力紧张问题、满足种植大户规模化秧盘育秧的需求，研究适合秧盘育秧的理化性质优良的营养型水稻育秧基质迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术提出的技术问题提供一种用于水稻育秧基质的有机发酵物料。
本发明的另一目的在于提供一种水稻育秧基质及其制备方法。
本发明的又一目的在于提供上述水稻育秧基质在水稻育秧中的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于水稻育秧基质的有机发酵物料，该有机发酵物料为将牛粪和菌渣混合并调节含水量后得到混合物料，向所述的混合物料中添加高温发酵菌剂经“条垛堆置+隧道发酵”的发酵工艺制成；所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8～10：27～21，所述的含水量为62～69％，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.2％～0.4％。所述的菌渣优选为金针菇菇渣。
所述“条垛堆置+隧道发酵”的发酵工艺过程为：
(1)条垛堆置：将添加有高温发酵菌剂的混合物料条垛堆置，堆宽2.5m、堆高1.1m、堆长因场地而定；以翻抛机每日翻抛1次，实现高温发酵；通过高温发酵分解和散水，充分破碎牛粪，牛粪基本呈细小颗粒，无块状，并与菌渣充分混匀；实现所有物料快速好氧发酵，并维持至少60℃高温1周；
(2)隧道发酵：将步骤(1)的物料，用摆动式输送机移入发酵隧道以保证物料处于泡松状态，堆积高度1.8m-2.0m；关闭隧道仓大门，待隧道内温度回升至60℃以上，设定发酵温度65℃，开启自动控制设备，启动风机，实现隧道自动控制高温发酵，高温发酵5～6天后，设定温度58-60℃，灭菌8～12小时，完成隧道内发酵；
(3)后熟陈化：将步骤(2)的物料，用装载机移出发酵隧道，堆置2～3m的高度，后熟陈化，7～10天翻堆1次，测定pH值，待物料的pH值降至7.5以下，物料完全腐熟得到用于水稻育秧基质的有机发酵物料。
作为一种优选技术方案，所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8.25～9.75:27～21，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.3％。
一种水稻育秧基质，该基质包含有机发酵物料、蛭石和过磷酸钙，所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(12.6～19.6)：(8.8～4.8)；将所述的有机发酵物料粉碎过筛后与所述的蛭石按比例混合均匀并以过磷酸钙调节pH值至≤7，即可获得水稻育秧基质。优选的，所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(14.0～18.2)：(8.0～5.6)。进一步优选的，所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(15.4～16.8)：7.2～6.4；更进一步优选的：所述有机发酵物料和蛭石的质量比为16.8:6.4。
该基质有机质含量为250～350g/kg，N+P2O5+K2O总养分为20～30g/kg，其中P2O5≥8g/kg，pH6.5～7.0，EC值2.0～3.0，容重0.25～0.35g/cm3，总孔隙65～75％，通气孔隙21～25％。
上述水稻育秧基质的制备方法，包括以下步骤：
(1)条垛堆置：将牛粪和菌渣混合并调节含水量后得到混合物料，向所述的混合物料中添加高温发酵菌剂，所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8～10：27～21，所述的含水量为62～69％，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.2％～0.4％；
将添加有高温发酵菌剂的混合物料条垛堆置，堆宽2.5m、堆高1.1m，堆长因场地而定，每日翻抛1次；维持至少60℃高温1周；
(2)隧道发酵：将步骤(1)的物料，用摆动式输送机移入发酵隧道以保证物料处于泡松状态，堆积高度1.8m-2.0m；关闭隧道仓大门，待隧道内温度回升至60℃以上，设定发酵温度65℃，高温发酵5～6天后，设定温度58-60℃，灭菌8～12小时，完成隧道内发酵；
(3)后熟陈化：将步骤(2)的物料，移出发酵隧道，打堆后熟陈化，7～10天翻堆1次，待物料的pH值降至7.5以下，即可制成用于水稻育秧基质的有机发酵物料。
(4)将步骤(3)的有机发酵物料粉碎过筛后与蛭石按比例混合均匀并以过磷酸钙调节pH值至≤7，即可获得水稻育秧基质；所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(12.6～19.6)：(8.8～4.8)。
上述水稻育秧基质在在水稻育苗中的应用。
本发明所采用的“条垛堆置+隧道发酵”生产工艺(条垛堆置1周每天翻抛1次，破碎团块的畜禽粪便、防止粪便的厌氧发酵、促进与菌渣的充分混合，防止堆体中心温度过高；隧道发酵设定65℃高温5～6天、最后进行8～12小时的58～60℃的巴氏灭菌)，实现了对牛粪和菌渣的无害化处理，制取腐熟度均匀、物理性状良好、有毒有害物质分解彻底的有机发酵混合物料，然后按一定比例加入蛭石和过磷酸钙调理剂等进行复配制成水稻育秧基质。
隧道发酵的有机腐熟物料性状良好，通气性好，电导率低于常规发酵工艺的产品，无需添加草炭，可以以过磷酸钙作为基质调理剂添加，不仅仅调节了基质的pH值，而且保证了水稻磷元素营养临界期在苗期的吸收。
用于水稻秧盘育秧，具备了常规堆肥技术制取的育秧基质和营养土育秧实现不了的许多优点，如育秧安全、养分齐全、营养均衡，出苗整齐、根系发达而健壮、盘根力强保证了机插秧的需要，秧苗健壮，秧苗期无需补施肥料，便于操作和运输，壮苗增收等。
因此，根据水稻育秧对基质的物理和化学性状的需求，采用“条垛堆置+隧道发酵”的生产工艺无害化处理牛粪和菌渣，制取理化性状优良的腐熟物料，开展水稻育秧基质的配方研究及产品开发，实现基于隧道发酵的育秧基质的产品制备和推广应用。
本发明首次将隧道发酵技术应用于营养型基质(水稻育秧基质、蔬菜育苗基质)的生产，进行了适合营养型基质生产的发酵温度等技术参数的探索(不同于蘑菇培养料的生产技术参数)。近年来的生产实践说明，本发明采用的“条垛堆置+隧道发酵”的生产工艺，发酵腐熟的有机原料质量稳定、品种优良，满足了企业营养型基质生产的标准化要求，三年来生产和推广应用的育秧基质和蔬菜育苗基质无一质量事故，得到广大用户的充分肯定。
本发明的有益效果：
本发明利用“条垛堆置+隧道发酵”的新技术对牛粪和菌渣等废弃物科学处理，制取理化性状优良的腐熟物料后，与蛭石和过磷酸钙复配进行配方筛选，配制成水稻育秧基质，用该基质进行水稻育秧与常规营养型基质相比，实现2个创新：
1、首次将隧道发酵技术应用于水稻育秧基质生产，创新了“条垛堆置+隧道发酵”的生产工艺；获得高质量的发酵腐熟物料，为生产优质高效的水稻育秧基质奠定了基础。
2、以过磷酸钙替代草炭调节育秧基质的pH值。以“条垛堆置+隧道发酵”工艺生产的发酵腐熟物料的EC值(2.0～3.0)大大低于常规发酵腐熟物料的EC值(5.0以上)，因此基质的pH值调节，可以以过磷酸钙替代常规使用的草炭，不仅降低了基质生产成本，而且提高了基质中的磷含量，保证了水稻磷元素营养临界期(苗期)的吸收，奠定了水稻高产的基础。
利用本项技术制备的腐熟物料，一是腐熟均匀、质量稳定，满足规模化大批量生；二是品质优良，不仅有毒有害物质(酚类物质、有害微生物、害虫等)无害化彻底，而且EC值维持在3.0以内并具有良好的总孔隙度和通气孔隙等诸多优良性状。解决了常规堆肥常常出现的腐熟不彻底或者局部过度腐熟造成的灰化并导致EC值过高的问题。
利用本项技术制备的水稻育秧基质，富含活性有机质和各种营养物质，可一次性同时解决三大问题：水稻苗期营养问题、生根率低、根系不发达。
利用本产品可实现秧盘育秧，育秧安全、苗齐而壮、根系发达、秧盘苗的盘根力强。同比常规营养土育秧生产，采用本基质培育秧苗种植水稻每亩可节本增收100左右元。
具体实施方式
实施例1制备水稻育秧基质的有机发酵物料：
将牛粪(含水量85％，南京市江宁区庄头奶牛专业合作社)、菌渣(金针菇菇渣，含水量40％，南京金万辰生物科技有限公司)按鲜重质量比为55:45(干物质质量比为8.25:27)进行混合并调节含水量为62％得到混合物料，向所述的混合物料中添加0.3％(w/w)的高温发酵菌剂(南京宁粮生物过程公司提供，0.3％的用量，应用效果证明此用量的效果好、经济)，采用条垛堆置+隧道发酵的方式进行发酵；所述发酵的工艺过程为：
(1)条垛堆置：将添加有高温发酵菌剂的混合物料条垛堆置，堆宽2.5m、堆高1.1m、堆长因场地而定；利用翻抛机每日翻抛1次，实现高温发酵；通过高温发酵分解和散水，充分破碎牛粪，牛粪基本呈细小颗粒，无块状，并与菌渣充分混匀；实现所有物料快速好氧发酵，并维持60℃以上高温1周；
(2)隧道发酵：将步骤(1)的物料，用摆动式输送机移入发酵隧道(全封闭发酵仓)以保证物料处于泡松状态，堆积高度1.8m-2.0m；关闭隧道仓大门，待隧道内温度回升至60℃以上，设定发酵温度65℃，开启自动控制设备，启动风机，实现隧道自动控制高温发酵，高温发酵5天后，设定温度58-60℃，灭菌10小时(巴氏灭菌)，完成隧道内发酵；
(3)后熟陈化：将步骤(2)的物料，用装载机移出发酵隧道，堆置2.5m左右高度，后熟陈化，7～10天翻堆1次，测定pH值，当pH值降至7.5以下，物料完全腐熟得到用于水稻育秧基质的有机发酵物料。此时的肥料种子发芽率达到95％。
实施例2制备水稻育秧基质的有机发酵物料：
将牛粪(含水量85％，南京市江宁区庄头奶牛专业合作社)、菌渣(金针菇菇渣，含水量40％，南京金万辰生物科技有限公司)按鲜重质量比为65:35(干物质质量比为9.75:21)进行混合并调节含水量为69％得到混合物料，向所述的混合物料中添加0.3％(w/w)的高温发酵菌剂(南京宁粮生物过程公司提供，0.3％的用量，应用效果证明此用量的效果好、经济)，采用条垛堆置+隧道发酵的方式进行发酵；所述发酵的工艺过程同时实施例1，肥料种子发芽率达到95％。
实施例3制备水稻育秧基质的有机发酵物料：
将牛粪(含水量85％，南京市江宁区庄头奶牛专业合作社)、菌渣(金针菇菇渣，含水量40％，南京金万辰生物科技有限公司)按鲜重质量比为60:40(干物质质量比为9:24)进行混合并调节含水量为66.85％得到混合物料，向所述的混合物料中添加0.3％(w/w)的高温发酵菌剂(南京宁粮生物过程公司提供，0.3％的用量，应用效果证明此用量的效果好、经济)，采用条垛堆置+隧道发酵的方式进行发酵；所述发酵的工艺过程同时实施例1，肥料种子发芽率达到95％。
实施例4水稻育秧基质的筛选与配制
(1)有机发酵物料与蛭石配比的筛选
根据水稻秧苗的营养和生长特性，采用实施例3制备的有机发酵物料，以蛭石和过磷酸钙为辅料进行复配，混匀，即可获得水稻育秧基质。
在有机发酵物料和蛭石的质量比为16.8：(8.0～5.6)范围内(过磷酸钙按基质总质量的4～8％)，按不同比例(质量比)组合设置了3个配方，以现有常用营养土基质为对照，共设4个处理：
配方1：有机发酵物料：蛭石为16.8:8.0；添加过磷酸钙调酸至pH6.8
配方2：有机发酵物料：蛭石为16.8:7.2；添加过磷酸钙调酸至pH6.8
配方3：有机发酵物料：蛭石为16.8:6.4；添加过磷酸钙调酸至pH6.8
配方4：有机发酵物料：蛭石为16.8:5.6；添加过磷酸钙调酸至pH6.8
CK(营养土)：筛选耕层土：干猪粪为10:2(堆置腐熟，粉碎过筛)
通过对各配方理化性状分析，各配方扦插基质对中山杉插穗生根与成活率的影响测定，确定其各原料的适宜配比。
表1、表2结果表明：配方1、配方2、配方3的育苗基质，容重为0.29～0.32g/cm3，总孔隙为66～71％，大孔隙21.5-24.5％，pH6.7～6.8中性偏酸，EC值1.97～2.87ms/cm，各项指标均比较适中；而且水稻秧苗的根系发达，白根多，盘结力强，成秧率高，秧苗生长健壮，各项指标优于对照，是比较适宜的基质配方，考虑到秧苗长势、生产成本和保证基质使用的安全性，选择配方3，或配方2。
表1不同基质配方的理化性状
表2不同基质配方对水稻秧苗质量的影响
实施例5水稻育秧基质的配制
采用实施例3制备的有机发酵物料与蛭石和按照质量比为16.8:6.4的比例进行复配，添加过磷酸钙调节pH为6.8，物料充分混匀，即可获得水稻育秧基质。
通过上述方法配制的水稻基质理化性状优良，该基质有机质含量为280g/kg，N+P2O5+K2O总养分为27g/kg，其中P2O5为8.3g/kg，pH6.8，EC值2.55，容重0.31g/cm3，总孔隙68～70％，通气孔隙22.5％。
实施例6水稻育秧基质的配制
采用实施例3制备的有机发酵物料，与蛭石和按照质量比为,16.8:7.2的比例进行复配，添加过磷酸钙调节pH值为6.8，物料充分混匀，即可获得水稻育秧基质。
实施例7
采用实施例5、6中制备的基质，进行秧盘水稻育秧，秧苗健壮、根系发达，白根多，盘结力强，成秧率高，同比常规营养土育秧生产，种植水稻每亩可节本增收90～110元。

Claims (9)

1.一种用于水稻育秧基质的有机发酵物料，其特征在于：该有机发酵物料为将牛粪和菌渣混合并调节含水量后得到混合物料，向所述的混合物料中添加高温发酵菌剂经“条垛堆置+隧道发酵”的发酵工艺制成；所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8～10：27～21，所述的含水量为62～69％，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.2％～0.4％。
2.根据权利要求1所述的有机发酵物料，其特征在于：所述“条垛堆置+隧道发酵”的发酵工艺过程为：
(1)条垛堆置：将添加有高温发酵菌剂的混合物料条垛堆置，堆宽2.5m、堆高1.1m，每日翻抛1次；维持至少60℃高温1周；
(2)隧道发酵：将步骤(1)的物料，用摆动式输送机移入发酵隧道以保证物料处于泡松状态，堆积高度1.8m-2.0m；关闭隧道仓大门，待隧道内温度回升至60℃以上，设定发酵温度65℃，高温发酵5～6天后，设定温度58-60℃，灭菌8～12小时，完成隧道内发酵；
(3)后熟陈化：将步骤(2)的物料，移出发酵隧道，打堆后熟陈化，7～10天翻堆1次，待物料的pH值降至7.5以下，即可制成用于水稻育秧基质的有机发酵物料。
3.根据权利要求1所述的有机发酵物料，其特征在于：所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8.25～9.75:27～21，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.3％。
4.一种水稻育秧基质，其特征在于：该基质包含权利要求1～3所述的有机发酵物料、蛭石和过磷酸钙，所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(12.6～19.6)：(8.8～4.8)；将所述的有机发酵物料粉碎过筛后与所述的蛭石按比例混合均匀并以过磷酸钙调节pH值至≤7，即可获得水稻育秧基质。
5.根据权利要求4所述的水稻育秧基质，其特征在于：所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(14.0～18.2)：(8.0～5.6)。
6.根据权利要求5所述的水稻育秧基质，其特征在于：所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(15.4～16.8)：7.2～6.4；进一步优选：所述有机发酵物料和蛭石的质量比为16.8:6.4。
7.根据权利要求4所述的水稻育秧基质，其特征在于：该基质有机质含量为250～350g/kg，N+P2O5+K2O总养分为20～30g/kg，其中P2O5≥8g/kg，pH6.5～7.0，EC值2.0～3.0，容重0.25～0.35g/cm3，总孔隙65～75％，通气孔隙21～25％。
8.权利要求4～7中任一所述水稻育秧基质的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)条垛堆置：将牛粪和菌渣混合并调节含水量后得到混合物料，向所述的混合物料中添加高温发酵菌剂，所述牛粪和菌渣的干物质质量比为8～10：27～21，所述的含水量为62～69％，所述高温发酵菌剂的添加量为所述混合物料的0.2％～0.4％；
将添加有高温发酵菌剂的混合物料条垛堆置，堆宽2.5m、堆高1.1m，每日翻抛1次；维持至少60℃高温1周；
(2)隧道发酵：将步骤(1)的物料，用摆动式输送机移入发酵隧道以保证物料处于泡松状态，堆积高度1.8m-2.0m；关闭隧道仓大门，待隧道内温度回升至60℃以上，设定发酵温度65℃，高温发酵5～6天后，设定温度58-60℃，灭菌8～12小时，完成隧道内发酵；
(3)后熟陈化：将步骤(2)的物料，移出发酵隧道，打堆后熟陈化，7～10天翻堆1次，待物料的pH值降至7.5以下，即可制成用于水稻育秧基质的有机发酵物料。
(4)将步骤(3)的有机发酵物料粉碎过筛后与蛭石按比例混合均匀并以过磷酸钙调节pH值至≤7，即可获得水稻育秧基质；所述有机发酵物料和蛭石的质量比为：(12.6～19.6)：(8.8～4.8)。
9.权利要求4～7中任一所述水稻育秧基质在在水稻育苗中的应用。
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