CN108157124A - 一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法及获得的产品和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法及获得的产品和应用。首先将水稻或小麦秸秆与冲施猪粪水联合发酵获得发酵产物腐熟秸秆，腐熟秸秆粉碎后与草炭进行混合，混合物再与蛭石和珍珠岩复配，获得育苗基质产品。其中，发酵秸秆与草炭比例为0.5:2.5至1.5:1.5适合番茄育苗，比例设置为1:2至1.5:1.5适合黄瓜育苗；混合物与蛭石和珍珠岩的体积比为3:1:1得到育苗基质。本发明既解决了采用冲洗模式清洗养殖粪污企业的废水处理问题，降低了环境保护成本，又通过生产育苗基质产生经济效益。

Description

一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法及获得的产品和 应用

技术领域

本发明属于农业高新技术领域，涉及一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法及获得的产品和应用。

背景技术

畜禽粪污和作物秸秆属于产生量大，对水体环境和空气污染最为严重的有机废弃物。固体废物引发的水环境和空气环境污染已成为突出问题之一。农作物秸秆的焚烧，成为作物收获季节灰霾天气频发和PM2.5含量居高不下的重要原因之一。因此，对秸秆类有机固体废物无害化处理和资源化利用是保护水环境、空气质量、维护良好的人居环境的重要举措。更为重要的是，除秸秆外上述这些有机废弃物都来自于人和动物的排泄物，是病原物的重要载体。加之，它们易于腐败，因此很容易滋生病菌、毒害人们生存环境，危害人体健康。其中，我国畜禽养殖业目前采用的清粪工艺主要有水冲式、水泡粪和干清粪三种形式，干清粪所产生的污水量少，废水中污染物浓度也低，但现有的生猪养殖场中仍主要采用水冲粪清粪方式，因此，伴随而来的是由高度集约化养殖业年产数十亿t由于冲洗养殖废弃物产生的猪粪水，其转移到水体中造成污水中COD、TN、TP、氨氮均很高。这种高氨氮废水对好氧微生物产生抑制或毒害作用，难以进行生物处理或处理费用很高，猪粪水含有丰富的氮磷钾等资源和其他微量元素，由于大量养猪场周围缺少承载土体，该类污染物资源化利用率不高，大多难以处理，不仅极大地浪费了养分资源，更严重的是污染了生态环境，目前，规模化养猪场猪粪水通常采用沼气池厌氧发酵进行处理，但产生的数量巨大的沼液中仍然含有高浓度的磷钾等营养盐，直接排放进水体将会导致水体的严重富营养化。因此，如何充分利用冲施猪粪水和秸秆这两种废弃资源是保护水环境、空气质量、维护良好的人居环境的重要举措。

随着国内外设施农业的发展，工厂化育苗越来越受到重视。目前国内育苗基质一般以富含有机质的草炭为主，再配以适当比例的轻质无机材料，如蛭石、膨胀珍珠岩等制成的。草炭作为自然界不可再生资源，我国储量有限、限制开采。因此大量研究旨在寻找草炭部分或完全替代品。国外工厂化育苗发展很快，进口基质质量明显高于国产草炭基质。因此提升国内育苗基质的整体水平变得尤为迫切。利用冲施猪粪水作为营养添加剂，发酵秸秆替代草炭为育苗基质和功能菌固体菌种的主要原料，打破传统育苗基质的配方及工艺，必定会成为提升我国育苗基质整体水平的一个重大突破。

发明内容

本发明的目的在于解决养殖企业高含水量冲施猪粪水和种植业产生大量秸秆的资源化利用问题,提供新型育苗基质的制备方法。

本发明的另一目的是提供按照该方法制备的新型育苗基质。

本发明的又一目的是提供该基质的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法，包括：将水稻或小麦秸秆与猪粪水联合发酵获得发酵产物腐熟秸秆，腐熟秸秆粉碎后与草炭进行混合得腐熟秸秆粉和草炭的混合物，腐熟秸秆粉和草炭的混合物再与蛭石和珍珠岩以体积比2～4:1:1复配，获得育苗基质产品；其中，所述的育苗基质为番茄育苗基质时，腐熟秸秆粉与草炭的体积比为1:1～5；所述的育苗基质为黄瓜育苗基质时，腐熟秸秆粉与草炭的体积比为1:1～2。

其中，腐熟秸秆粉和草炭的混合物与蛭石和珍珠岩优选以体积比3:1:1复配。

所述的腐熟秸秆优选通过以下步骤发酵得到：将水稻或小麦秸秆打捆成直径1.5m，高1.2m，每捆加入110kg猪粪水进行自然发酵，发酵期间，初期每2天向堆体加55kg猪粪水一次，共加9次，后期每6天向堆体加55kg猪粪水一次，共加6次，最后一次加完，继续发酵6天，共发酵60天，去除外围10cm厚的秸秆得腐熟秸秆。

所述的腐熟秸秆优选粉碎成1～3mm腐熟秸秆粉。

按照本发明所述的方法制备的育苗基质。

所述的育苗基质的容重为0.2-0.3g/cm3、总空隙为40％-73％、pH为4.5-6.12、EC为0.3-0.6mS/cm。

本发明所述的育苗基质在番茄和黄瓜育苗上的应用。

有益效果 本发明提供一种资源化猪粪水和秸秆研制的育苗基质及其工艺。

使用该发明技术能够有效资源化利用冲施猪粪水和农作物秸秆生产蔬菜育苗基质，该技术具有处理猪粪水生产成本低、经济效果优异、保护生态环境等优点，生产的蔬菜育苗基质成本低，降低对进口草炭的需求，保护草炭资源。本发明对于保护生态环境、促进育苗基质产业的发展具有重要意义。

具体实施方式

实施例1

原料的获得

供试猪粪水取自淮安某苏淮猪养殖场，为养猪场冲洗猪舍粪污产生的猪粪水，含总碳218.0g kg^-1、总氮27.4g kg^-1、含水量大于95％水；稻秸秆捆、蛭石、珍珠岩、草炭和市场基质均由淮安柴米河农业科技发展有限公司提供。

番茄和黄瓜种子由市场购得。

实施细节

将水稻或小麦秸秆用机械打捆成直径1.5m，高1.2m。分成不做处理(未)、加水处理(水)和加猪粪水处理(猪粪水)3组。其中加水和猪粪水的处理，在第0天加110L；第2～18天，每隔2天加55L；在第24～54天每隔6天加55L，在第61天取出除外围10cm厚的发酵秸秆，晒干，粉碎成1～3mm长。

将不做处理秸秆、水处理秸秆和猪粪水处理秸秆与草炭分别按照体积比为0.5:2.5、1:2、1.5:1.5、2:1和2.5:0.5混合，再将混合物、蛭石和珍珠岩按体积比为3:1:1混合，得到未1、未2、未3、未4、未5、水1、水2、水3、水4、水5、猪粪水1、猪粪水2、猪粪水3、猪粪水4、猪粪水5共15种基质配方。草炭、蛭石和珍珠岩按体积比为3:1:1混合得到全部草炭处理CK。总共有16种育苗基质。

番茄种子采用10％的次氯酸钠溶液表面消毒10min，然后在55℃温烫水中处理15min，然后在30℃的温水中浸种8h，之后置于30℃的恒温箱中催芽，湿度80％以上，保持黑暗，直至发芽。

待种子萌发，选取饱满、发芽整齐一致的种子播种于装有混配基质的穴盘中(选72孔穴盘)，每穴一粒。播种完成后，将穴盘置于光照良好的温室中，不定期补充基质中的水分，营造适于番茄生长的环境。

待番茄生长35天后，用清水将幼苗根部的基质冲洗干净，测定植株的茎粗、株高、地上鲜重、地下鲜重等4个生长指标。分析不同配方基质对蔬菜生长效果的影响，筛选出能够替代现有市场基质的基质配方。

实验时间由2017年10月10日到2017年11月14日，实验地点是在淮安柴米河农业科技发展有限公司的2号温室棚。

实验结果与分析

以地上部鲜重作为基质育苗效果第一指标，地下部鲜重、株高和茎粗作为第二指标。育苗效果表1表明，第一季番茄育苗试验中，添加猪粪水发酵的秸秆做成的育苗基质的整体育苗效果，要优于添加水处理和不添加对照经过同样时间发酵的秸秆做成的育苗基质。其中以添加水发酵相同时间得到的发酵秸秆制成的育苗基质效果最差。

填加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质育苗效果在地上部鲜重、株高和茎粗上要显著优于不添加秸秆纯施用草炭的对照，其中0.5:2.5(猪粪水1)、1:2(猪粪水2)和1.5:1.5(猪粪水3)配方育苗效果要显著优于对照。另外，以加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质处理之间，0.5:2.5(猪粪水1)、1:2(猪粪水2)、1.5:1.5(猪粪水3)、2:1(猪粪水4)处理之间各指标都没有明显差异；和2.5:0.5(猪粪水5)处理之间有明显差异。

表1 不同配方基质对番茄的育苗效果(第一季)

注：小写英文字母为全部处理差异，大写英文字母为以猪粪水发酵的秸秆为原料的基质处理间差异

(p＝0.05)。

实施例2

实施细节

同实施例1，但是加入市售基质作为阳性对照。

实验时间由2017年10月17日到2017年11月21日，实验地点是在淮安柴米河农业科技发展有限公司的2号温室棚。

实施案例结果与分析

以地上部鲜重作为基质育苗效果第一指标，地下部鲜重、株高和茎粗作为第二指标。育苗效果表2表明，第二季番茄育苗试验中，添加猪粪水发酵的秸秆做成的育苗基质的整体育苗效果，要优于添加水处理和不添加对照经过同样时间发酵的秸秆做成的育苗基质，且大部分指标具有显著性差异。其中以添加水发酵相同时间得到的发酵秸秆制成的育苗基质效果最差。整体育苗效果趋势与第一季基本一致。

填加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质育苗效果在地上部鲜重、株高和茎粗上要优于不添加秸秆纯施用草炭的对照，其中0.5:2.5(猪粪水1)、1:2(猪粪水2)和1.5:1.5(猪粪水3)配方育苗效果要显著优于对照，0.5:2.5(猪粪水1)的地下部鲜重也显著优于对照。另外，以加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质处理之间，地上部鲜重、株高和茎粗方面，各处理间无显著性差异；0.5:2.5(猪粪水1)的地下部鲜重显著优于其他处理；1:2(猪粪水2)的地下部鲜重优于1.5:1.5(猪粪水3)、2:1(猪粪水4)和2.5:0.5(猪粪水5)。

与市售育苗基质育苗效果相比，0.5:2.5(猪粪水1)、1:2(猪粪水2)和1.5:1.5(猪粪水3)配方育苗效果与市售育苗基质育苗效果间无显著性差异，结合第一季育苗效果，新型番茄育苗基质的配方为：猪粪水发酵秸秆与草炭的比例设置为0.5:2.5至1.5:1.5，再将混合物、蛭石和珍珠岩按体积比为3:1:1混合。

表2 不同配方基质对番茄的育苗效果(第二季)

注：小写英文字母为全部处理差异，大写英文字母为以猪粪水发酵的秸秆为原料的基质处理间差异

(p＝0.05)。

实施例3

实施细节

黄瓜种子采用10％的次氯酸钠溶液表面消毒10min，然后在55℃温水中处理15min，然后在30℃的温水中浸种8h，之后置于30℃的恒温箱中催芽，湿度80％以上，保持黑暗，直至发芽。

待种子萌发，选取饱满、发芽整齐一致的种子播种于装有混配基质的穴盘中(选50孔穴盘)，每穴一粒。播种完成后，将穴盘置于光照良好的温室中，不定期补充基质中的水分，营造适于黄瓜生长的环境。

待黄瓜生长4周后，用清水将幼苗根部的基质冲洗干净，测定植株的茎粗、株高、地上鲜重、地下鲜重等4个生长指标。分析不同配方基质对蔬菜生长效果的影响，筛选出能够替代现有市场基质的基质配方。

实验时间由2017年10月10日到2017年11月07日，实验地点是在淮安柴米河农业科技发展有限公司的2号温室棚。

实施案例结果与分析

以地上部鲜重作为基质育苗效果第一指标，地下部鲜重、株高和茎粗作为第二指标。育苗效果表3表明，第一季黄瓜育苗试验中，添加猪粪水发酵的秸秆做成的育苗基质的整体育苗效果，要优于添加水处理和不添加对照经过同样时间发酵的秸秆做成的育苗基质。其中以添加水发酵相同时间得到的发酵秸秆制成的育苗基质效果最差。

填加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质育苗效果在株高上，猪粪水1、猪粪水2、猪粪水3、猪粪水4要优于不添加秸秆纯施用草炭的对照，其他指标间无显著性差异。另外，以加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质处理之间，猪粪水1、猪粪水2、猪粪水3、猪粪水4处理之间各指标都没有明显差异；猪粪水1处理在地下部鲜重方面和猪粪水5处理之间有明显差异。

表3 不同配方基质对黄瓜的育苗效果(第一季)

注：小写英文字母为全部处理差异，大写英文字母为以猪粪水发酵的秸秆为原料的基质处理间差异

(p＝0.05)。

实施例4

实施细节

同实施例3，但是加入市售基质作为阳性对照。

实验时间由2017年10月17日到2017年11月14日，实验地点是在淮安柴米河农业科技发展有限公司的2号温室棚。

实施案例结果与分析

以地上部鲜重作为基质育苗效果第一指标，地下部鲜重、株高和茎粗作为第二指标。育苗效果表4表明，第二季黄瓜育苗试验中，添加猪粪水发酵的秸秆做成的育苗基质的整体育苗效果，要优于添加水处理和不添加对照经过同样时间发酵的秸秆做成的育苗基质。其中以添加水发酵相同时间得到的发酵秸秆制成的育苗基质效果最差。整体育苗效果趋势与第一季基本一致。

填加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质育苗效果在地上部鲜重、地下部鲜重和株高上要显著优于不添加秸秆纯施用草炭的对照，在茎粗方面优于对照。另外，以加猪粪水腐熟秸秆为原料的基质处理之间，地上部鲜重和地下部鲜重方面，各处理间无显著性差异；猪粪水1的茎粗和株高显著低于其他处理；猪粪水2和猪粪水3的株高显著高于其他处理。

与市售育苗基质育苗效果相比，猪粪水2和猪粪水3最接近与市售育苗基质的育苗效果，结合第一季育苗效果，新型黄瓜育苗基质的配方为：猪粪水发酵秸秆与草炭的比例设置为1:2至1.5:1.5，再将混合物、蛭石和珍珠岩按体积比为3:1:1混合。

表4 不同配方基质对黄瓜的育苗效果(第二季)

注：小写英文字母为全部处理差异，大写英文字母为以猪粪水发酵的秸秆为原料的基质处理间差异。(p＝0.05)

实施例5

所有利用猪粪水发酵秸秆研制的育苗基质的容重在0.2-0.3g/cm³之间、总空隙在40％-73％之间、pH在4.5-6.12之间、EC在0.3-0.6mS/cm之间。

表1 不同配方基质的理化性质

Claims (7)

1.一种利用猪粪水和秸秆制备育苗基质的方法，其特征在于包括：将水稻或小麦秸秆与猪粪水联合发酵获得发酵产物腐熟秸秆，腐熟秸秆粉碎后与草炭进行混合得腐熟秸秆粉和草炭的混合物，腐熟秸秆粉和草炭的混合物再与蛭石和珍珠岩以体积比2～4:1:1复配，获得育苗基质产品；其中，所述的育苗基质为番茄育苗基质时，腐熟秸秆粉与草炭的体积比为1:1～5；所述的育苗基质为黄瓜育苗基质时，腐熟秸秆粉与草炭的体积比为1:1～2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于腐熟秸秆粉和草炭的混合物与蛭石和珍珠岩以体积比3:1:1复配。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于腐熟秸秆通过以下步骤发酵得到：将水稻或小麦秸秆打捆成直径1.5m，高1.2m，每捆加入110kg猪粪水进行自然发酵，发酵期间，初期每2天向堆体加55kg猪粪水一次，共加9次，后期每6天向堆体加55kg猪粪水一次，共加6次，最后一次加完，继续发酵6天，共发酵60天，去除外围10cm厚的秸秆得腐熟秸秆。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于腐熟秸秆粉碎成1～3mm腐熟秸秆粉。

5.按照权利要求1～4中任一项所述的方法制备的育苗基质。

6.根据权利要求5所述的育苗基质，其特征在于育苗基质的容重为0.2-0.3g/cm3、总空隙为40％-73％、pH为4.5-6.12、EC为0.3-0.6mS/cm。

7.权利要求5所述的育苗基质在番茄和黄瓜育苗上的应用。