CN110476774B - 一种机插秧用多层水稻秸秆基质块及育秧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种机插秧用多层水稻秸秆基质块及育秧方法，包括：1)制备成长度15mm～30mm的为未腐熟秸秆纤维、10天腐熟的秸秆纤维和20天腐熟的秸秆纤维；2)制备腐熟秸秆纤维；3)利用双螺杆挤出膨化机制备腐熟挤出膨化的秸秆纤维；4)依次利用未腐熟秸秆纤维、腐熟秸秆纤维和腐熟挤出膨化的秸秆纤维打浆并吸干成型，获得所述多层秸秆基质块，该基质块容重小，持水孔隙度较高，移栽过程力学性能较好，水稻成苗率较高；适用于机插秧水稻育秧。
Description
技术领域
本发明属于农业废弃物资源化利用领域，特别涉及一种机插秧用多层水稻基质块用的以不同处理秸秆为原料的多层基质块及其育秧方法。
背景技术
江苏省粮食和水稻总产量位居全国第四位，在我国粮食及稻米的供给中占据举足轻重的地位,作为全国粮食、水稻的主产区，全省年秸秆量达到4200吨，机插秧使用的塑料秧盘10亿只以上，废弃秧盘2亿只以上。每年对废弃秸秆和废弃秧盘的处置都面临巨大的环境污染压力，而江苏地区又是全国最早一批成功实现全面禁烧秸秆的省份，秸秆焚烧现象基本杜绝，江苏目前大部分是以还田方式消纳秸秆，但秸秆长期过量还田对作物生长产生很大负面影响，严重的甚至引发病虫害致使产量大幅度下降，这无疑给粮食生产带来巨大的隐患。与此同时，江苏省还未对农用回收塑料采取合适的分级利用方式，老化破损的各类塑料秧盘以遗弃和焚烧为主的处置方式无疑加剧了生态环境的破坏。因此加快秸秆基质块的研发，既能以合理的途径消纳大量的秸秆，又能免除秧盘的废弃造成的环境危害
目前，基质块通常由向基质中添加黏胶剂或直接加压成型制备获得。机插秧水稻育秧基质多用草炭或营养土，草炭大部分来自于植物残体分解形成的腐殖质，属于不可再生资源，取自优质土壤的营养土的过量开采同样造成不可逆的生态破坏。此外，育秧过程涉及取土、粉碎、筛土、拌土、铺装及摆放等一系列繁琐操作步骤，浪费大量人力物力，需要培育出“矮小粗壮”适用于机插秧的壮硕秧苗同样需要水肥养分的添加和精心管理。文献《水稻育秧基质板的应用》已研究表明，水稻育秧基质板能够免除常规土育苗中繁琐的工艺和人力消耗，以及技术环节复杂和易产生药害的问题，同时避免草炭和营养土的破坏，具有显著优势。中国专利109362533A公布了一种水稻穴盘旱育秧用多层秸秆基质及其制备方法与应用，该文献以不同长度、不同腐熟程度的秸秆为原料，依据水稻秧苗生长特性在穴盘内逐层铺装成型，该方法虽以纯秸秆为原料且解决药害等问题，但铺装方式费时费工，且铺装成型后需要穴盘支撑满足力学性能要求，不便于运输。随着机插秧水稻种植面积的增加，对于以秸秆为原料，基质成型方式高效的，节约人力物力，降解性能优异的多层水稻育秧基质块将比传统散装基质更为有价值空间。
近年来，已有以秸秆为原材料制备的基质块应用于育秧应用中，秸秆通常经过粉碎后与稻田土、工业废弃物、缓释肥料等配制成育秧基质，但秸秆比例通常较低，粉碎后的秸秆在腐熟过程中养分消耗过快且容易产生酚酸类物质抑制水稻种子的初期发芽，成型过程中若使用胶黏剂工艺繁琐且胶黏剂降解周期长于秸秆不利于耕地使用，若不使用胶黏剂产品强度较低容易造成运输过程中损坏。专利CN105684851A公布了一种使用水稻无土育秧秸秆基质板及制备方法，所述制备方法使用秸秆、细草碳土、椰子壳粉和纸浆为原料，经磨浆和吸塑工艺制备成基质板，秸秆占比53-57％比例较低，粉碎秸秆养分含量较低且容易在秧苗生长过程中导致酚酸类有毒物质的产生，原料粒径过小导致力学强度低不便产品运输；专利CN107494223A公布了一种秸秆基质无土水稻育苗垫，所述制备方法通过各种粘结剂和树脂将秸秆粉混合铺装成型，该方法同样未解决秸秆养分含量低和腐熟过程中酚酸类物质出现的问题，使用胶黏剂粘结的方式不仅不利于产品降解，同时铺装工艺繁琐造成人力成本提升；专利CN105367300A公布了一种多功能植物秸秆质育苗基质块及制备方法，所述制备方式为堆肥秸秆或草炭为主料，加以杂铝石粉、磷酸二铵、吸水树脂等成分，通过挤压成型和外表面包覆可降解纤维网制备而成基质块，该方法通过挤压方式成型，可降解弹性纤维网包覆保证强度，但工艺繁琐耗时较长，自动化程度低，人力物力成本较大。
此外，与普通基质块相比，机插秧基质块则具有更高的要求，如要求培育出秧苗的短期内根系盘结力大，根系活力高，以确保规模化运输过程保持足够的力学强度不变形。目前，并未有适用于机插秧用水稻多层基质块，长度和腐熟程度不同分布梯度性秸秆纤维为育秧基质块主体的相关研究报道。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的机插秧水稻育秧用基质块，以秸秆为主要成分的基质块出现的秸秆利用率较低，水稻种子成苗率不高、胶黏剂使用，基质块强度低的问题，同时，解决散装秸秆基质铺装工艺繁琐，人力物力消耗巨大，纤维交织程度低和力学强度低等问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现，一种机插秧用多层水稻秸秆基质块，其具体制备方法如下：
1)秸秆腐熟：回收的农作物秸秆调节含水率25％～75％，经秸秆揉搓、粉碎过程后制备成长度15mm～30mm的为未腐熟秸秆纤维，备用；
取上述长度15mm～30mm的未腐熟秸秆纤维与浓度1％～5％的粪水充分搅拌混合，每75kg秸秆纤维加入150kg粪水(即秸秆纤维与粪水的质量比为1:2)充分混合后的物料装填入底部设有机械通气口的发酵罐进行发酵过程，每天补充15kg浓度1％～5％的粪水(即所补充粪水质量为秸秆纤维质量的1/5)，每5天翻堆一次，在发酵第10天，取出部分(35kg)秸秆纤维，即获得10天腐熟的秸秆纤维，备用；
向余下(40kg)秸秆纤维中每天继续补充8kg浓度1％～5％的粪水(即所补充粪水质量为秸秆纤维质量的1/5)，每次翻堆充分均匀，继续发酵10天(即总发酵时间为20天)后取出物料，得到20天腐熟的秸秆纤维，备用；
本步骤发酵过程中，保持翻堆后发酵罐各部位温度误差在5℃以内，发酵灌内的温度范围45℃～75℃；
本步骤中，秸秆揉搓、粉碎均为本领域常规技术，如参见文献“《我国秸秆粉碎机的研究现状与展望》，安徽农业科学，2012”中公开报道的秸秆纤维处理方法。
2)取步骤1)中10天腐熟的秸秆纤维自然风干或者(95℃)烘干至含水率为6％～12％，粉碎至长度8～15mm(含8mm和15mm)，然后使用浓度为2％的酸性溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为4.5～6，然后清水清洗并烘干(95℃)至含水率范围25～45％，获得长度8～15mm腐熟秸秆纤维；备用；
3)取步骤1)中20天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干(95℃)后粉碎至直径2mm～8mm(含2mm和8mm)，调节秸秆纤维含水率25％，按照质量比计，喷涂(占秸秆纤维总质量)0.1％聚乙烯蜡粉末后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维长度在2mm～8mm的秸秆纤维，然后浸没于浓度为2％的酸性溶液中振荡4小时，直至秸秆纤维的pH数值为4.5～6，再清水洗酸后烘干直至含水率范围25～45％，获得腐熟挤出膨化的秸秆纤维；
上述双螺杆挤出膨化的目的在于使秸秆纤维帚化，提升成型基质的持水孔隙度，并且有利于秸秆纤维的吸塑成型。
4)秸秆基质的铺装成型：
取步骤1)中长度15mm～30mm的未腐熟秸秆纤维倒入打浆池内打浆30min～60min，之后加入步骤2)中8～15mm的腐熟秸秆纤维继续打浆20min～40min，最后倒入步骤3)中2mm～8mm的腐熟挤出膨化的秸秆纤维继续打浆10min～20min，直至打浆池内形成浆料的浓度为0.5％～3％；然后经吸浆时间10～35s(优选10s)，吸干时间10～20s(优选10s)成型，经室外自然风干或烘干机(90℃)烘干至含水率为6％～12％，制得多层秸秆基质块，
秸秆纤维因重力作用、纤维长度、腐熟程度不同自组装成不同功能层，纤维通过氢键作用和表面交织力保证产品比散装基质有更高的强度，靠近滤网一面以未腐熟秸秆纤维为主，中间层以10天腐熟秸秆纤维为主，最后为20天腐熟挤出膨化的秸秆纤维。
本申请文件中，技术术语“打浆”为(造纸领域)本领域的常规技术，可参见文献《麦草浆制原色瓦楞纸清洁生产工艺》中公开的内容。
技术术语“吸塑成型”具体是指通过真空吸附作用，将按工艺要求配好的纸浆吸附在带有模网的下模具上成型，为本领域的常规技术，如文献《纸浆模塑制品生产线的设计》中所公开的内容。
进一步，步骤1)中所述粪水种类为猪粪水、牛粪水、羊粪水、鸡粪水、鸭粪水中的一种或者几种，一般来源于养殖场。
进一步，步骤3)中所述双螺杆挤出膨化机的运行条件为：运行温度为100～160℃，螺杆转速为400～1500r/min，挤出膨化机压力为1.2～2.5MPa，温度、螺杆转速和压力的控制将决定秸秆纤维力学性能以及秸秆纤维帚化后铺装成型工艺的质量。
进一步，步骤2)中所述酸性溶液中的溶质为硫酸、硝酸、硫酸铵或者硝酸铵，酸性溶液浓度为0.01mol/L。
进一步，步骤3)中15mm～30mm的未腐熟秸秆纤维、8～15mm的腐熟秸秆纤维、腐熟挤出膨化的秸秆纤维打浆时间的比例分别为3～6：2～4：1以确保秸秆纤维充分吸水润胀和细纤维化。
进一步，步骤3)以靠近(吸塑成型底部吸浆)滤网且接触地面一面为基准，第一层(8mm～12mm的未腐熟秸秆纤维)、第二层(6～10mm的腐熟秸秆纤维)、第三层(腐熟挤出膨化的秸秆纤维)铺装的高度为2～6mm，此厚度比例的调控既确保基质移栽过程中较为优异的力学性能，又能为水稻生长过程提供足够的养分，也避免了水稻种子发芽过程受酚酸类物质的影响。
进一步，步骤3)干燥后得到的多层秸秆基质块产品尺寸优选等同于常规9寸及7寸秧盘，同样吸塑模具可调节大小，适用于一切长度和宽度。
此外，本发明还提供了利用上述多层秸秆基质块产品的育秧办法，其具体步骤如下：将多层秸秆基质块放置于铺设有薄膜的水泥地面或田间，将含量0.1％(质量百分数)的咪鲜胺和多菌灵(二者等质量混合)的混合溶液喷洒在基质表面，喷洒量0.005g/cm2，并用清水喷涂浸透；将基质块中含有腐熟挤出膨化的秸秆纤维的一层朝上，基质块上播撒催芽后的水稻种子，按照0.09g/cm2播种，并覆盖一层草炭直至刚好没过种子，随后继续浇水直至浇透；种子出苗发白前不再额外浇水，两叶一芯后浇水量为一日一次，在25天的秧苗生长期内不施加任何肥料，水稻秧苗的生长完全靠基质本身提供。
本发明提出一种机插秧用多层水稻秸秆基质块及育秧方法。该方法将揉搓、粉碎后的农作物秸秆纤维与粪水混合发酵得到腐熟的秸秆纤维，再经挤出膨化过程疏解纤维，降低纤维素之间的粘结力，纤维与纤维之间交联性得以减弱,既保证了营养元素最大程度保留充分被水稻秧苗所吸收，又保证水稻成苗率较高；与不同尺寸未腐熟的粉碎秸秆纤维经纤维打浆和吸塑成型自组装成不同功能层的水稻育秧用多层秸秆基质块。该基质容重小，持水孔隙度较高，移栽过程力学性能较好，水稻成苗率较高；营养物质丰富，育秧期内无需额外追肥；盘根性能优异，根系活力高，出苗整齐，成本低廉，减少草炭或营养土使用量，减少人力铺装过程。
采用本发明方法制备的机插秧水稻育秧基质块有利于提高废弃农用秸秆的利用率，减少资源浪费和减少环境污染，对生态平衡保护建设有深刻的意义。这种机插秧用多层水稻育秧秸秆基质块，是一种循环可持续、绿色性、功能性集于一体的无土育秧基质，具有农用循环经济栽培种植技术非常重要的意义。
附图说明
图1为多层秸秆基质块横截面示意图；
图中，1、未腐熟秸秆纤维；2、腐熟秸秆纤维；3、腐熟挤出膨化的秸秆纤维。
图2为多层秸秆基质育秧效果图片。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明所述的技术方案更加清楚地说明，所述实施例仅仅是本发明的部分实施例，并不是全部实施例，所述具体的实施例并不用于限定本发明。
以下实施例所使用的发酵罐尺寸5m*5m*5m,底部铺设通气口，其结构参见中国专利CN205030486U。
实施例1
1)将回收的农作物秸秆(水稻和小麦秸秆)调节含水率25％，经秸秆揉搓、粉碎过程后制备成平均长度30mm的未腐熟秸秆纤维，备用；
将平均长度30mm的秸秆纤维揉搓、粉碎后的秸秆纤维与浓度5％的粪水充分搅拌混合，秸秆纤维与粪水的比例为每75kg秸秆纤维加入150kg牛粪水，选用的牛粪水含水率控制在55％；充分混合后的物料装填入底部设有机械通气口的发酵罐进行发酵过程，每天补充15kg浓度1％的牛粪水，每5天翻堆一次，在发酵10天时取出部分秸秆纤维，即获得10天腐熟的秸秆纤维，备用；经过10天发酵后，物料颜色变深，有轻微软化；
剩余秸秆纤维继续发酵，每次翻堆充分均匀，每天补充8kg粪水，保持翻堆后发酵罐各部位温度误差在5℃以内，并观察发酵物料的颜色、湿度、温度、气味的变化情况，保证发酵灌内的温度范围45℃～75℃，在继续发酵10天后(即共发酵20天)取出物料，物料颜色变黑，纤维有明显的软化，得到20天腐熟后的秸秆纤维。
2)秸秆纤维处理：
将步骤1)中10天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干后粉碎至直径15mm，然后使用0.01mol/L硫酸溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为6，然后经清水洗酸后烘干(90℃)直至含水率范围45％，即获得腐熟秸秆纤维。
3)将步骤1)中20天腐熟的秸秆纤维90℃烘干后粉碎至直径8mm，调节秸秆纤维含水率25％，喷涂0.1％聚乙烯蜡粉末(所喷涂的聚乙烯蜡粉末质量占秸秆纤维质量的0.1％)后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维长度在8mm的秸秆纤维，然后使用0.01mol/L硫酸溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为6；浸泡后的10天腐熟和20天腐熟秸秆纤维经清水洗酸后烘干直至含水率范围45％，即获得腐熟挤出膨化的秸秆纤维；
双螺杆挤出膨化机(购自扬州牧羊集团，型号：MY-75×2)的运行条件为：运行温度为160℃，螺杆转速为1500r/min，挤出膨化机压力为2.5MPa。
4)秸秆基质块吸塑成型：
将步骤1)中长度30mm的未腐熟秸秆纤维倒入打浆池(购自苏州金科有限公司，型号：JKSA-10)内打浆60min，然后倒入步骤2)中腐熟秸秆纤维继续打浆40min，最后倒入步骤3)中腐熟挤出膨化的秸秆纤维继续打浆20min，经吸浆时间10s，吸干时间10s后成型，(90℃)烘干至含水率为6％～12％，即制得多层秸秆基质块。
本实施例中，靠近滤网一面的未腐熟秸秆纤维层以长度30mm的秸秆纤维为主，铺装高度12mm；中间层为长度15mm的腐熟秸秆纤维层，铺装高度6mm；最后一层为长度8mm的腐熟挤出膨化的秸秆纤维层，铺装高度2mm。
上述吸塑过程制(为本领域常规技术，可参见文献“纸浆模塑制品生产线的设计”的公开内容)得的秸秆基质块经室外自然风干或烘干机烘干后得到所需产品。
本实施例中制备的多层秸秆基质块和多层秸秆基质、未腐熟秸秆基质块的理化性能对比见表1、表2。表1中，“多层秸秆基质”为中国专利109362533A实施例1制备获得。表2中，“未腐熟秸秆基质块”制备方法如下：调节秸秆纤维含水率65％，后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维平均长度＜3cm的挤出膨化短秸秆纤维；双螺杆挤出膨化机的运行条件为：运行温度为160℃，螺杆转速为1500r/min，挤出膨化机压力为1.8MPa；制备的挤出膨化短秸秆纤维使用0.01mol/L硫酸溶液浸泡振荡4小时直至挤出膨化短秸秆纤维的pH数值为6；浸泡后的挤出膨化短秸秆纤维经清水洗酸后烘干直至含水率范围45％，将处理完的秸秆纤维放入打浆池打浆60min后，经吸浆10s，吸干时间10s后制备未腐熟秸秆基质块，经风干或者烘干过程后，含水率6％—12％，即获得未腐熟秸秆基质。
表1、表2中检测方法均为本领域常规方法：表1中，持水孔隙度和容重参数检测方法及表2中各参数检测方法参见文献：“郭世荣.无土栽培学[M].北京:中国农业出版社，2003:423－424”；表1中拉伸力检测方法参见：“中华人民共和国农业行业标准NY/T 1534-2007，水稻工厂化育秧技术要求”。
表1以秸秆为原料的多层基质块和基质理化性能
表2水稻育秧基质基本理化性能
由表1、表2可见实施例1获得的多层秸秆基质块可以显著增加的拉伸力，便于运输，碱解氮，有效磷和速效钾含量显著高于对照组，有益于水稻秧苗养分的需求。
利用本实施例获得的多层秸秆基质块进行育秧实验，具体步骤如下：
多层秸秆基质块放置于铺设有薄膜的水泥地面或田间，以含量0.1％的咪鲜胺和多菌灵(二者等质量混合)的混合溶液喷洒在基质表面直至浇透，喷洒量0.005g/cm2，并用清水喷涂洗净；将多层秸秆基质块中含有腐熟挤出膨化的秸秆纤维的一层朝上，基质块上播撒催芽后的水稻种子(如图1所示)，按照0.09g/cm2播种，并覆盖一层草炭直至刚好没过种子，随后继续浇水直至浇透。种子出苗发白前不再额外浇水，两叶一芯后浇水量为一日一次，在25天的秧苗生长期内不施加任何肥料，水稻秧苗的生长完全靠基质本身提供。
一般秧苗20-30天高度生长在15cm-18cm之间(而手插秧生长至该高度一般为40天左右)为最适宜机插秧的高度，因为高度能进入插秧机，根系也比较强壮不会撕裂后死亡，以本实施例制备的多层秸秆基质块在整个秧苗生长期无需额外施加肥料。
以上育秧方法为本领域常规技术，具体也可以参见文献“《水稻育秧方法》，薛萌”中公开的内容。
表3水稻秧苗的质量
表4水稻成苗率
| 基质块 | 水稻成苗率(％) |
| 多层秸秆基质块 | 95.0％ |
| 草炭 | 93.8％ |
| 未腐熟秸秆基质块 | 76.82％ |
本实施例中，多层基质块所培育秧苗质量见表3。水稻秧苗全株鲜重、叶绿素含量和根系活力和传统昂贵不可再生的草炭基质相比，差别在10％以内，因此，这种多层秸秆基质能够满足水稻育秧的生长过程中所需的养分，具备代替水稻育秧传统草炭基质的可行性。
水稻成苗率见表4，和草炭基质的偏差在1％以内，多层基质块和草炭基质放置水泥地薄膜上培育秧苗的根系情况见图1，可见多层秸秆基质培育秧苗的根系盘根性要优于传统草炭基质。
图2为放置水泥地薄膜上水稻秧苗生长盘根性照片，其中，A为多层秸秆基质块，B为草炭，可见A中水稻根系生长更为发达。
实施例2制备多层秸秆基质块
1)回收的农作物秸秆调节含水率25％，经秸秆揉搓、粉碎过程后制备成平均长度15mm的未腐熟纤维秸秆，备用；
将揉搓、粉碎后的未腐熟秸秆纤维与浓度1％的粪水充分搅拌混合，每75kg秸秆纤维加入150kg羊粪水，选用的牛粪水含水率控制在60％；充分混合后的物料装填入底部设有机械通气口的发酵罐进行发酵过程，每天补充15kg浓度1％的羊粪水，每5天翻堆一次，在发酵10天时取出部分秸秆纤维，即为10天腐熟的秸秆纤维，备用；该发酵获得的秸秆纤维物料颜色变深，有轻微软化；
继续发酵余下的秸秆纤维，每次翻堆充分均匀，保持翻堆后发酵罐各部位温度误差在5℃以内，并观察发酵物料的颜色、湿度、温度、气味的变化情况，保证发酵灌内的温度范围45℃～75℃，继续发酵10天后取出物料，物料颜色变黑，纤维有明显的软化，得到20天腐熟的秸秆纤维。
2)秸秆纤维处理：
将步骤1)中10天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干后粉碎至直径8mm，备用；
将步骤1)中20天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干后粉碎至直径2mm，调节秸秆纤维含水率25％，喷涂0.1％聚乙烯蜡粉末后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维长度在2mm的挤出膨化的20天腐熟秸秆纤维；双螺杆挤出膨化机的运行条件为：运行温度为130℃，螺杆转速为1200r/min，挤出膨化机压力为1.2MPa；
10天腐熟和20天挤出膨化腐熟的秸秆纤维均使用0.01mol/L硝酸溶液和0.01mol/L的硝酸铵溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为5.5；浸泡后的10天腐熟和20天挤出膨化腐熟秸秆纤维经清水洗酸后烘干直至含水率范围35％，分别得到腐熟秸秆纤维和腐熟挤出膨化的秸秆纤维。
3)秸秆基质块吸塑成型：
将步骤1)中长度15mm未腐熟秸秆纤维倒入打浆池内打浆55min，之后倒入步骤2)中10天腐熟秸秆纤维继续打浆25min，最后倒入步骤2)中20天腐熟挤出膨化的秸秆纤维继续打浆15min，经吸浆时间23s，吸干时间15s后成型制得多层秸秆基质块，靠近滤网一面以长度20mm的秸秆纤维为主，铺装高度8mm；中间层为长度8mm，10天腐熟秸秆纤维为主，铺装高度10mm；最后一层为长度2mm，20天腐熟挤出膨化秸秆纤维为主，铺装高度5mm。吸塑过程制得的秸秆基质块经室外自然风干或烘干机烘干后得到所需产品。
利用本实施例获得的多层秸秆基质块进行水稻育秧方式同实施例1，水稻成苗率见表5，和草炭基质的偏差在1％以内。
表5水稻成苗率
| 基质块 | 水稻成苗率(％) |
| 多层秸秆基质块 | 93.5％ |
| 草炭 | 92.8％ |
| 未腐熟秸秆基质块 | 76.82％ |
实施例3制备多层秸秆基质块
1)回收的农作物秸秆调节含水率25％，经秸秆揉搓、粉碎过程后制备成平均长度20mm的纤维秸秆，即为未腐熟秸秆纤维，备用；
揉搓、粉碎后的未腐熟秸秆纤维与浓度3％的粪水充分搅拌混合，每75kg秸秆纤维加入150kg猪粪水，选用的猪粪水含水率控制在75％；充分混合后的物料装填入底部设有机械通气口的发酵罐进行发酵过程，每天补充15kg浓度1％的猪粪水，每5天翻堆一次，在发酵10天时取出部分10天腐熟的秸秆纤维，备用；物料颜色变深，有轻微软化。
余下的秸秆纤维继续发酵，每次翻堆充分均匀，保持翻堆后发酵罐各部位温度误差在5℃以内，并观察发酵物料的颜色、湿度、温度、气味的变化情况，保证发酵灌内的温度范围45℃～75℃，再继续发酵10天取出物料，物料颜色变黑，纤维有明显的软化，得到20天腐熟的秸秆纤维。
2)秸秆纤维处理：
将步骤1)中10天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干后粉碎至直径10mm，备用；
将步骤1)中20天腐熟的秸秆纤维自然风干或者烘干后粉碎至直径5mm，调节秸秆纤维含水率25％，喷涂0.1％聚乙烯蜡粉末后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维长度在5mm的挤出膨化的20天腐熟秸秆纤维；双螺杆挤出膨化机的运行条件为：运行温度为100℃，螺杆转速为1000r/min，挤出膨化机压力为1.8MPa；
将上述制备的直径10mm10天腐熟的秸秆纤维和挤出膨化秸秆纤维分别使用0.01mol/L的硫酸铵溶液和0.01mol/L的硫酸溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为4.5；10天腐熟秸秆纤维和20天挤出膨化腐熟秸秆纤维经清水洗酸后烘干直至含水率范围35％；即获得腐熟秸秆纤维和腐熟挤出膨化的秸秆纤维。
3)秸秆基质块吸塑成型：
将步骤1)中未经腐熟处理的直径20mm秸秆纤维倒入打浆池内打浆45min，之后倒入步骤2)中10天腐熟秸秆纤维继续打浆20min，最后倒入步骤2)中20天腐熟挤出膨化的秸秆纤维继续打浆10min，经吸浆时间35s，吸干时间20s后成型制得多层秸秆基质块，靠近滤网一面以长度20mm的秸秆纤维为主，铺装高度10mm；中间层为长度10mm，10天腐熟秸秆纤维为主，铺装高度6mm；最后一层为长度5mm，20天腐熟挤出膨化秸秆纤维为主，铺装高度6mm。吸塑过程制得的秸秆基质块经室外自然风干或烘干机烘干后得到多层秸秆基质块。
利用本实施获得的基质块进行水稻育秧方式同实施例1，水稻成苗率见表6，和草炭基质的偏差在1％以内。
表6中“未腐秸秆基质”制备方法参见表2.
表6水稻成苗率基质
| 基质块 | 水稻成苗率(％) |
| 多层秸秆基质 | 91.4％ |
| 草炭 | 93.8％ |
| 未腐熟秸秆基质 | 76.82％ |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，制备方法如下：
1）调节农作物秸秆含水率25%～75%，揉搓、粉碎后制备成长度15mm～30mm的未腐熟秸秆纤维，备用；
取未腐熟秸秆纤维与粪水混合后发酵，发酵期间每天补充粪水，发酵第10天后取出部分秸秆纤维，即获得10天腐熟的秸秆纤维，备用；
余下的秸秆纤维中继续每天补充粪水，继续发酵10天后取出物料，得到20天腐熟的秸秆纤维，备用；
2）取步骤1）中10天腐熟的秸秆纤维干燥至含水率为6%～12%，粉碎至长度8～15mm，然后使用酸性溶液浸泡振荡4小时直至秸秆纤维的pH数值为4.5～6，然后清水清洗并烘干至含水率范围25～45%，获得长度8～15mm腐熟秸秆纤维；备用；
3）取步骤1）中20天腐熟的秸秆纤维干燥并粉碎至直径2mm～8mm，调节秸秆纤维含水率25%，获得预20天腐熟的秸秆纤维；喷涂聚乙烯蜡后通过双螺杆挤出膨化机制备纤维长度在2mm～8mm的秸秆纤维，然后浸没于酸性溶液中振荡4小时，直至秸秆纤维的pH数值为4.5～6，清水洗酸后烘干直至含水率范围25～45%，获得腐熟挤出膨化的秸秆纤维；
所喷涂聚乙烯蜡质量为预20天腐熟的秸秆纤维质量的0.1%；
4）取步骤1）中未腐熟秸秆纤维倒入打浆池内打浆30min～60min，加入步骤2）中腐熟秸秆纤维继续打浆20min～40min，最后倒入步骤3）中腐熟挤出膨化的秸秆纤维继续打浆10min～20min，直至打浆池内形成浆料的浓度为0.5%～3%；然后吸浆10～35s，吸干10～20s成型，干燥至含水率为6%～12%，即获得多层秸秆基质块。
2.根据权利要求1所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，步骤4）所获得的多层秸秆基质块中，未腐熟秸秆纤维层的高度为8mm～12mm，腐熟秸秆纤维层的高度为6mm～10mm，腐熟挤出膨化的秸秆纤维层的高度为2mm～6mm 。
3.根据权利要求2所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，步骤1）所述取未腐熟秸秆纤维与粪水混合后发酵是指，未腐熟秸秆纤维与粪水的质量比为2:1。
4.根据权利要求3所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，步骤1）所述每天补充粪水是指，每天补充粪水的质量为未腐熟秸秆纤维的1/5。
5.根据权利要求3所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，所述酸性溶液为硫酸溶液、硝酸溶液、硫酸铵溶液或者硝酸铵溶液，酸性溶液的浓度为0.01mol/L。
6.根据权利要求3所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，步骤3）所述双螺杆挤出膨化机的运行条件为：运行温度为100～160℃，螺杆转速为400～1500r/min，挤出膨化机压力为1.2～2.5MPa。
7.根据权利要求3所述的水稻机插秧用多层秸秆基质块，其特征在于，所述粪水为猪粪水、牛粪水、羊粪水、鸡粪水、鸭粪水中的一种或者多种。
8.利用权利要求1-7任一所述水稻机插秧用多层秸秆基质块的育秧方法，其具体步骤如下：将多层秸秆基质块放置于铺设有薄膜的地面，喷洒咪鲜胺和多菌灵的混合溶液，然后以清水喷涂浸透，向多层秸秆基质块的腐熟挤出膨化的秸秆纤维层中播撒催芽后的水稻种子，覆盖草炭，继续浇水直至浇透；种子出苗发白前不再额外浇水，两叶一心后浇水量为一日一次，即完成水稻育秧。
9.根据权利要求8所述的育秧方法，其特征在于，所述混合溶液的浓度为0.1%。
10.根据权利要求8所述的育秧方法，其特征在于，所述混合溶液中，咪鲜胺和多菌灵的质量比为1:1。
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