CN109997651A

CN109997651A - 一种无土栽培用玄武岩基底

Info

Publication number: CN109997651A
Application number: CN201811269585.1A
Authority: CN
Inventors: 施柏山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-07-12

Abstract

本发明提供了一种无土栽培用玄武岩基底，该基底包括：玄武岩岩棉层(1)，其由玄武岩岩棉纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，用于放置种子并有助于种子发芽和根系的生长及延展；玄武岩毡层(2)，其由玄武岩纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，并固定于玄武岩岩棉层(1)的下方；玄武岩毡层(2)吸收和贮存供植物生长所需的营养液，并不断向玄武岩岩棉层(1)供给养分。所述玄武岩基底空隙大、构架稳定、空气流通好、氧气供给充分，有助于提高产量和实现无土栽培精确控制，实现绿色农业和智慧农业。

Description

一种无土栽培用玄武岩基底

技术领域

本发明属于无土栽培技术领域，具体为一种无土栽培基质，特别涉及一种无土栽培用玄武岩基底。

背景技术

中央每年的壹号文件都是三农问题，农业机械化、现代化是最关键的问题。农业要实现现代化，首先最根本的是要如何实现智慧化，无土栽培是实现智慧化农业的重要途径之一。目前来说，蔬菜与花卉等植物最适合无土栽培，实现精确控制、标准化栽培，这种栽培方法对我国有很大需求。

无土栽培中要解决的最关键的问题就是基底材料的问题，理想的基底材料不仅要起到固定植物根系作用，便于植物吸收水分和氧气，同时还不能干扰营养液的吸收。

目前用作无土栽培养的基底材料大多是有机的椰糠、草炭等，以及通用的岩棉、珍珠岩、蛭石以及泥炭等无机基底材料，这些传统的基底材料有的重复利用时组分不稳定导致性能不稳定，有的会影响营养液吸收，多数都不利于生长过程的精准控制，也难以实现标准化栽培。

针对上述问题，本发明人在现有技术的基础上进行改进，研究出一种无土栽培用玄武岩基底。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：采用物理化学性质稳定的玄武岩岩棉作为无土栽培的基底材料，不会释放出游离离子，因而不会影响无土栽培植物对营养液与水分的吸收，具有高的保水率和透气性，从而完成了本发明。

本发明的目的在于提供一种无土栽培用玄武岩基底，该基底包括：玄武岩岩棉层1，其由玄武岩岩棉纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，用于放置种子并有助于种子发芽和根系的生长及延展；

玄武岩毡层2，其由玄武岩纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，并固定于玄武岩岩棉层1的下方；玄武岩毡层2吸收和贮存供植物生长所需的营养液，并不断向玄武岩岩棉层1供给养分。

所述玄武岩岩棉层1的容重为0.1～0.2kg/m³，空隙率为90～95％。

所述玄武岩岩棉层1的单面吸水速率为0.05～0.09％/h，单面最大吸水率为30～35％。

所述玄武岩岩棉层1的饱和渗透率为(3.5～4.0)×10^-10/m；和/或，所述玄武岩岩棉层1的非饱和渗透率为(2.5～3.0)×10^-9/m。

所述玄武岩岩棉层1与玄武岩毡层2的体积比或厚度比为1～3:1。

所述玄武岩毡层2的孔隙率为84～90％，平衡吸水率为65～75％；优选所述玄武岩毡层2的孔隙率为84～88％，平衡吸水率为67～73％。

所述玄武岩毡层2的饱和渗透率为(6.0～7.0)×10^-8/m；和/或，

所述玄武岩毡层2的非饱和渗透率为(8.0～9.0)×10^-7/m。

所述无土栽培用玄武岩基底适用于包括西红柿、茄子、菠菜、油麦、芹菜、茴香、茼蒿、黄瓜、豆角、郁金香、风信子、月季、菊花的草本类植物的无土栽培。

所述无土栽培用玄武岩基底适用于无土栽培作物生长的整个阶段，特别适用于种子萌发阶段。

根据本发明提供的无土栽培用玄武岩基底，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的无土栽培用玄武岩基底的物理化学性质稳定，材料表面惰性，具有高度不育性；并且无病菌，不会释放出游离离子，不会影响无土栽培植物对营养液与水分的吸收，因此无土壤变化问题。

(2)本发明提供的无土栽培用玄武岩基底同时具有高的保水率和透气性(均匀的水分/空气比)，有利于实现无土栽培的精确控制；玄武岩无毒环保，同时实现了是绿色农业和智慧农业。

(3)本发明提供的无土栽培用玄武岩基底空隙大、构架稳定、空气流通好、氧气供给充分，适用于无土栽培作物生长的整个阶段，特别适用于种子萌发阶段。

(4)使用本发明提供的无土栽培用玄武岩基底可以无土栽培作物在现有的无土栽培基底的基础上提高产量30％-50％。

(5)本发明提供的无土栽培用玄武岩基底使用范围广，包括但不限于大棚内，也可应用于小型景观盆栽。

附图说明

图1示出一种优选实施方式的无土栽培用玄武岩基底的结构示意图。

附图标号说明：

1-玄武岩岩棉层

2-玄武岩毡层

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

以下详述本发明。

玄武岩由火山爆发的岩浆构成，使用玄武岩制备为无土栽培基底材料时需要近1500度的高温进行加工成型，使得其中很多杂质与不稳定元素已经去除，因而其组分的物理化学性质稳定。玄武岩基底材料表面惰性，具有高度不育性；并且无病菌，不会释放出游离离子，不会影响无土栽培植物对营养液与水分的吸收，因此无土壤变化问题。由于玄武岩岩棉的这些特点，采用玄武岩岩棉作为无土栽培的基底材料将是今后的一个发展方向。

基于玄武岩的上述特点，本发明特别提供了一种无土栽培用玄武岩基底，所述基底包括由玄武岩制成的玄武岩岩棉层1。

玄武岩岩棉层1中，玄武岩经过近1500℃的高温熔融，通过高速离心或喷吹等工序制成玄武岩岩棉纤维。所述玄武岩岩棉纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，即为玄武岩岩棉层1。所述玄武岩岩棉层1用于放置种子，并有助于种子发芽和根系的生长及延展。

优选所述玄武岩岩棉的纤维直径为2-5μm，纤维长径比为500-600。例如，所述玄武岩岩棉的纤维直径为4μm，纤维长径比为500。

更优选地，所述玄武岩岩棉的纤维密度为2.6～2.8g/m³，例如2.68g/m³。

无土栽培的基底对于种子萌发和生长具有重要的作用，不仅起到支持固定植物的作用，还要具有保持水分和透气的作用，以供给无土栽培作物根系水分和氧气。也就是说，玄武岩岩棉层1具有适宜于栽培作物根系的保水率和透气性。

然而，玄武岩岩棉层1的保水率和透气性具有对立关系，当透气性高时，玄武岩岩棉层1的保水率就会变低；当透气性低时，玄武岩岩棉层1的保水率就会变高。因此，玄武岩岩棉层1中设置适当的保水率和透气性对于无土栽培作物的生长而言是非常有必要的。

玄武岩岩棉层1中的孔径大小及孔隙率可以根据实际需求，或者根据种子直径的大小适应性调整。

无土栽培用的基质(基底)的容重差异很大，同一种基质由于受到压实程度、颗粒大小影响，其容重也存在很大的差异。所述容重指单位体积内干燥基质的重量，也指带空隙的固体材料的密度。容重的大小主要受基质的质地和颗粒的大小影响。基质的容重反映基质的疏松、紧密程度。一般来说，总孔隙度大的基质较轻，基质疏松，水汽的容重相应较大。

所述玄武岩岩棉层1的容重为0.1～0.5kg/m³，优选为0.1～0.2kg/m³；玄武岩岩棉层1的空隙率为80～98％，优选为90～95％。

经过研究发现，所述玄武岩岩棉层1的容重为0.1～0.2kg/m³，空隙率为90～95％时，具有较高的透气性。

进一步地，所述玄武岩岩棉层1的单面吸水速率为0.05～0.09％/h，单面最大吸水率为30～35％；优选所述玄武岩岩棉层1的单面吸水速率为0.05～0.08％/h，单面最大吸水率为32～34％。所述单面吸水速率是指单位质量的吸水剂(即玄武岩岩棉层1)单位时间内吸收水分的速度。

优选地，所述玄武岩岩棉层1的饱和渗透率为(3.5～4.0)×10^-10/m，非饱和渗透率为(2.5～3.0)×10^-9/m；更优选所述玄武岩岩棉层1的饱和渗透率为(3.5～3.8)×10^-10/m，非饱和渗透率为(2.7～3.0)×10^-9/m。

此时，所述玄武岩岩棉层1适用于大多数无土栽培作物，并具有适宜无土栽培作物生长的保水率和透气性。

所述玄武岩岩棉层1的厚度较好为50mm-80mm，能够牢固根系，使得作物不易倒塌。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，所述无土栽培用玄武岩基底中，在玄武岩岩棉层1的下方还设置有与其连接的玄武岩毡层2，所述玄武岩毡层2吸收和贮存供植物生长所需的营养液，并不断向玄武岩岩棉层1供给养分。

较好地，所述玄武岩岩棉层1与玄武岩毡层2的体积比为1～3:1，例如2:1。在无土栽培中，使用的无土栽培基底往往为规则的长方体、立方体或圆柱体，因而，玄武岩岩棉层1与玄武岩毡层2的厚度比也优选为1～3:1。

所述玄武岩毡层2由玄武岩纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，即为玄武岩毡层2。

较好地，所述玄武岩纤维的直径为8～12μm，纤维的长度为6～9mm。

进一步地，所述玄武岩纤维的密度为2.6～2.8/m³，优选为2.64～2.75g/m³，例如2.68g/m³。

由于玄武岩毡层2贮存营养液，其应具有较高的孔隙率和吸水率才能满足使用需求。研究发现，所述玄武岩毡层2的孔隙率为84～90％，平衡吸水率为65～75％时可以满足需求。

进一步地，所述玄武岩毡层2的孔隙率为84～88％，平衡吸水率为67～73％；例如玄武岩毡层2的孔隙率为86％，平衡吸水率为69％。

优选地，所述玄武岩毡层2的饱和渗透率为(6.0～7.0)×10^-8/m，非饱和渗透率为(8.0～9.0)×10^-7/m；优选所述玄武岩毡层2的饱和渗透率为(6.5～6.8)×10^-8/m，非饱和渗透率为(8.3～8.8)×10^-7/m。

此时，所述玄武岩毡层2养分供给充足，渗透快，利于无土栽培作物的根部生长，使其根系牢固固定于玄武岩岩棉层1中，不易倒塌。

所述无土栽培用玄武岩基底同时具有高的保水率和透气性(均匀的水分/空气比)，有利于实现无土栽培的精确控制。玄武岩无毒环保，同时实现了是绿色农业和智慧农业。

所述玄武岩岩棉层1与玄武岩毡层2优选通过物理连接的方式进行固定；所述连接方式可以选用现有技术中的任一种方式，优选使用玄武岩纤维将二者缝合固定连接。

本发明提供的无土栽培用玄武岩基底适用于草本类植物的无土栽培，特别是包括常用蔬菜如西红柿、茄子、菠菜、油麦、芹菜、茴香、茼蒿、黄瓜、豆角等草本类植物，还可以包括郁金香、风信子、月季、菊花等的花卉植物。

本发明提供的无土栽培用玄武岩基底空隙大、构架稳定、空气流通好、氧气供给充分，适用于无土栽培作物生长的整个阶段，特别适用于种子萌发阶段。

由于无土栽培用玄武岩基底具有保水性好，质地轻的优点，可以使植物幼苗生长整齐化，同时育苗方式机械化、工厂化、便于采集。同时，良好的透气性与稳定性减少了病虫害的发生，使苗龄缩短，缓苗快，成活率高。

研究发现，使用无土栽培用玄武岩基底可以无土栽培作物在现有的无土栽培基底的基础上提高产量30％-50％。

所述无土栽培用玄武岩基底使用范围广，包括但不限于大棚内，也可应用于小型景观盆栽。

实施例

实施例1

长方体状的无土栽培用玄武岩基底，包括80mm厚的玄武岩岩棉层和26mm厚的玄武岩毡层。

其中，玄武岩岩棉层的参数为：容重为0.15kg/m3，空隙率为93％，单面吸水速率为0.07％/h，单面最大吸水率为33％；饱和渗透率为3.6×10^-10/m，非饱和渗透率为2.8×10^-9/m；纤维密度为2.68g/m3，纤维长度为2mm，直径为6μm，纤维长径比为500。

玄武岩毡层的参数为：孔隙率为86％，平衡吸水率为69％，饱和渗透率为6.6×10^-8，非饱和渗透率为8.5×10^-7；纤维密度为2.68g/m³，纤维长度为6-7mm，直径为10μm。

实施例2

长方体状的无土栽培用玄武岩基底，包括30mm厚的玄武岩岩棉层和9.9mm厚的玄武岩毡层。

其中，玄武岩岩棉层的参数为：容重为0.2kg/m3，空隙率为95％，单面吸水速率为0.05％/h，单面最大吸水率为32％；饱和渗透率为3.8×10^-10/m，非饱和渗透率为3.0×10^-9/m；纤维密度为2.78g/m³，纤维长度为2mm，直径为3μm，纤维长径比为600。

玄武岩毡层的的参数为：孔隙率为88％，平衡吸水率为73％，饱和渗透率为6.8×10^-8，非饱和渗透率为8.8×10^-7；纤维密度为2.75g/m³，纤维长度为8-9mm，直径为12μm。

实施例3

长方体状的无土栽培用玄武岩基底，包括55mm厚的玄武岩岩棉层和21mm厚的玄武岩毡层。

其中，玄武岩岩棉层的参数为：容重为0.1kg/m3，空隙率为90％，单面吸水速率为0.08％/h，单面最大吸水率为34％；饱和渗透率为3.5×10^-10/m，非饱和渗透率为2.7×10^-9/m；纤维密度为2.61g/m3，纤维长度为2.5mm，直径为5μm。

玄武岩毡层的的参数为：孔隙率为84％，平衡吸水率为67％，饱和渗透率为6.5×10^-8，非饱和渗透率为8.3×10^-7；纤维密度为2.64g/m³，纤维长度为7-8mm，直径为9μm。

对比例1

使用康奈尔大学标准配方配制栽培基质，其体积配比为，草炭：珍珠岩：蛭石＝2：1：1，所述基质的容重为0.52g/cm³，总孔隙度为65％，EC(可溶性溶盐浓度)值为0.50mS/cm，CEC(阳离子交换量)值为80me/100cm³，pH值为6.8。

对比例2

使用蛭石、沸石、珍珠岩按体积比为2:1:2配制栽培基质。

对比例3

使用蛭石与葵花杆按体积比为1:3配制栽培基质。

实验例

实验例1

使用实施例1和对比例1中的无土栽培基质萌发和种植小白菜种子(20颗种子)，使用营养液种植，营养液配方为：硝酸钠10克、过磷酸钙70克、硫酸铵25克、硫酸钾35克、硫酸镁40克，以上溶解于每100升水中。

用法：利用以上配方配制营养液时，先将其与水混合，然后再按每100升水加3克的比例加入混合好的微量元素才可使用(微量元素为：硫酸亚铁100克、硼酸粉14克、硫酸锰10克，混匀研成粉末备用)。

种子萌发阶段：

组别	萌发时间/天	根长/cm	发芽率
				实施例1	2	1	89％
对比例1	2	0.7	85％

小白菜生长阶段：

可以发现，实施例1中提供的无土栽培基质更有利于植物的萌发和生长。

实验例2

使用实施例2和对比例2中的无土栽培基质萌发和种植黄瓜(20颗种子)，使用实验例1中的营养液种植。

种子萌发阶段：

组别	萌发时间/天	根长/cm	发芽率
				实施例2	2	1.2	90％
对比例2	2	0.8	87％

生长阶段：

组别	株高增长量/cm	根长/cm	长势	产量/g
					实施例2	200	20	良好	5760
对比例2	160	18	良好	4945

可以发现，实施例2中提供的无土栽培基质相对于对比例2中的基质，更有利于植物的萌发和生长。

实验例3

使用实施例3和对比例3中的无土栽培基质萌发和种植碗莲(20颗种子)，使用实验例1中的营养液种植。

种子萌发阶段：

组别	萌发时间/天	根长/cm	发芽率
				实施例3	2	2	93％
对比例3	2	1.2	89％

生长阶段：

组别	株高增长量/cm	根长/cm	长势	开花时间/天
					实施例3	25	10	良好	52
对比例3	20	6	良好	56

可以发现，实施例3中提供的无土栽培基质相对于对比例3中的基质，更有利于草本花卉植物的萌发、生长和开花。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims

1.一种无土栽培用玄武岩基底，其特征在于，该基底包括：玄武岩岩棉层(1)，其由玄武岩岩棉纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，用于放置种子并有助于种子发芽和根系的生长及延展；

玄武岩毡层(2)，其由玄武岩纤维经不规则弯曲、折叠后形成具有不规则孔隙的板材，并固定于玄武岩岩棉层(1)的下方；玄武岩毡层(2)吸收和贮存供植物生长所需的营养液，并不断向玄武岩岩棉层(1)供给养分。

2.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩岩棉层(1)的容重为0.1～0.2kg/m³；和/或，

所述玄武岩岩棉层(1)的孔隙率为90～95％。

3.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩岩棉层(1)的单面吸水速率为0.05～0.09％/h，单面最大吸水率为30～35％。

4.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩岩棉层(1)的饱和渗透率为(3.5～4.0)×10^-10/m；和/或，

所述玄武岩岩棉层(1)的非饱和渗透率为(2.5～3.0)×10^-9/m。

5.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩岩棉层(1)与玄武岩毡层(2)的体积比或厚度比为1～3:1。

6.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩毡层(2)的孔隙率为84～90％，平衡吸水率为65～75％；优选所述玄武岩毡层(2)的孔隙率为84～88％，平衡吸水率为67～73％。

7.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述玄武岩毡层(2)的饱和渗透率为(6.0～7.0)×10^-8/m；和/或，

所述玄武岩毡层(2)的非饱和渗透率为(8.0～9.0)×10^-7/m。

8.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述无土栽培用玄武岩基底适用于包括西红柿、茄子、菠菜、油麦、芹菜、茴香、茼蒿、黄瓜、豆角、郁金香、风信子、月季、菊花的草本类植物的无土栽培。

9.根据权利要求1所述的玄武岩基底，其特征在于，所述无土栽培用玄武岩基底适用于无土栽培作物生长的整个阶段，特别适用于种子萌发阶段。