CN110692489B - 一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用，该基质块制备步骤如下：1)秸秆与活性微生物菌剂复混后发酵获得塑性丝化秸秆纤维；2)将缓释养分调理剂负载于炭化稻壳后风干并粉碎，获得养分可控缓释调理剂载体；3)将水解蛋白、水、多聚甲醛、尿素、聚乙烯醇、纳米级功能材料混合后制备功能高分子可降解聚合物；4)将塑性丝化秸秆纤维、养分可控缓释调理剂载体、蛭石、水混合后碎浆、匀浆、负压吸附获得秸秆育秧基质块，并于四周喷涂功能高分子可降解聚合物，即获得全营养可降解秸秆育秧基质块；该基质块可应用于水稻旱育秧，以及景观草籽、棉花、瓜果、蔬菜、油菜育苗。

Description

一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及农业领域中水稻育秧、育秧基质，适宜于机插秧用的新型秸秆育秧基质块，特别是一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用。

背景技术

水稻是我国第一大粮食作物，水稻生产不仅担负确保国家粮食安全的重任，还肩负实现稻农增收和全面推进新农村建设的重大使命。我国水稻种植面积约4.5亿亩，总产量高达2.01亿吨，种植面积和总产量分别占粮食的27％和36％。先进的水稻种植模式和技术对于保障国家粮食安全具有重要意义。随着科学技术进步与农业生产机械化水平的提升，机插秧面积日益扩大。据统计，2018年全国机插秧比例已达40-50％，江苏省超过70％。育秧是机插秧技术体系中重要的技术环节。

水稻旱育苗带土移栽技术是70年代引进推广日本水稻旱育苗技术，在我国北方及东北已推广30多年，多年育苗连年大量取土农田耕地等生态植被被严重破坏。而散状基质包装、运输及操作极为不便。此外，这种传统育秧方式，通常采用塑料秧盘装填农田表土或散状基质育秧，费工耗时，作业效率低成本高，还会产生严重白色污染风险。

随着时代的发展，现有培育方法采用不同材料制作人造育苗基质的方式培育秧苗，但在该方法实践中还存在很多的不足。如发明专利CN105165466A(一种全降解层状结构水稻育秧盘的制备方法)采用热压机在压力10兆帕、加热温度为120℃、加热加压时间为30min对带有育秧主料的秧盘模具进行除湿、加压成型，最后脱模成育秧盘；发明专利CN107593369A(一种可生物降解的育秧盘及其制备方法)将废弃生物菌袋、草炭、膨润土及沸石等利用螺杆挤出机在110℃下挤出至模具中，压膜成型，制成育秧托盘；发明专利CN109566348A(一种水稻自动覆盖种子育秧基质盘及制备方法和应用)提供了一种水稻自动覆盖种子育秧基质盘，主要以稻壳、秸秆、腐熟粪便和草炭土等经过模具成型和高温干燥得到基质盘；发明专利CN104761380A(一种水稻育苗基质块及其制备方法)采用作物秸秆粉、掺杂定量膨胀剂，采用热压机一次热压成型；发明专利CN108934927A(一种生物水稻育苗基质及其制备方法)通过添加建筑废弃物及增效剂混配而成；发明专利了CN104160813A(水稻机插纸质可降解秧盘及其制备方法)主要通过添加三聚氰胺聚酯等粘结剂，经一次瓦楞、胶合、二次瓦楞、三层纸复合等工序裁切加工成秧盘。上述研制的育秧盘多数通过热压机，经过高温、高压压制而成，此种成型工艺不仅能耗大，生产效率低下，成型育秧盘密实度高，与水稻生长需求不相适，严重影响后期秧苗根系生长，培育秧苗素质较差，推广较困难；或基质原料品质不一，可复制性及稳定性差，出苗率无法保障；或秧盘中添加对秧苗生长不利的建筑废弃物，其渗滤液中含有大量强碱性离子，影响秧苗素质；或需要添加聚酯粘结剂通过粘合，胶接而成，工序繁杂，不易推广。

秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米等作物在收获籽实后的剩余部分。秸秆不仅储存了一半以上农作物光合作用的产物，还存在作物生长过程从土壤中吸收的大量氮、磷、钾、钙、镁等矿质养分，矿质元素种类、数量与植物秧苗生长生理需求高度相似，且矿质养分赋存形态极少为残渣态存在，主要为速效态和可交换态。采取养分生物与化学养分调制技术对秸秆物料养分进行活化调制补充，可以制备出水稻育秧全程免施肥全营养秸秆基质块。这些全营养养分及形态与育秧秧苗生长对养分及形态需求契合度高度一致。申请人前期研发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(CN201811336824.0)，这种块状基质用于水稻(籼稻和粳稻)育秧，制备出的基质块外观尺寸与机插秧育秧盘内部尺寸同等规格(通常为58cm×28cm×0.8～1.5cm)，所育成的秧苗可直接用于插秧机进行机械栽插，实现机插秧的免育秧盘育秧。然而，在后续实际育秧过程中发现，利用该基质直接摆盘、播种、育苗期间，由于水稻根系增长(一般育秧时间是20-25天，育秧10天后，根系即可穿插相连)，导致秸秆育秧基质块相邻处产生黏连，必须采用外力进行切割处理，因而秧苗卷毯效率极低，且切割秧苗基质块尺寸大小不均匀，致使机插秧阶段出现难下秧、漏秧等问题；此外，基质块育秧过程中秧苗发黄、茎基宽较细，壮秧指数不高；且实际应用过程中需将基质块存放于塑料硬盘或软盘中进行育秧，抑或是育秧过程基质块摆放时中间留存一定间隙才能有效解决基质块黏连技术瓶颈，严重影响秸秆育秧基质块在机插秧育秧新模式下的大面积推广及应用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用，其解决的技术问题在于克服现有的水稻育秧基质块密实度高、原料不稳定、养分不均衡、通透性差、育秧阶段基质块黏连、漏插秧等缺陷，从而提供苗期无须追肥，养分可缓控释放、保水保肥、保温透气，适于现有插秧机用的免塑料秧盘的一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法及应用。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，包括如下步骤：

1、制备塑性丝化秸秆纤维

将农作物秸秆粉碎至2-5cm的纤维丝，然后添加占纤维丝干物质重量1-3％的活性微生物菌剂，用尿素调节物料体系碳氮比(20～30)：1，调节物料含水率在60±5％范围内，均匀混合物料；然后将物料堆置于箱式发酵罐内进行生物预处理(处理的温度范围65-75℃)6-15天，然后进行好氧/厌氧/好氧交替发酵处理；发酵结束后，风干物料至含水率12-15％，再用秸秆揉丝机揉搓至直径0.1mm～10mm，获得塑性丝化秸秆纤维。

其中，农作物秸秆优选水稻、小麦、玉米、棉花、油菜等秸秆中的一种或多种；活性微生物菌剂是由娄彻氏链霉菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉菌按照质量比5:(3～1):(3～1):(1～0.1)混合而成；娄彻氏链霉菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉菌的质量比优选10：6.25：6.25：2。

上述箱式发酵罐为领域常规发酵装置，如南京钜宝钢钢结构工程有限公司的模块化多功能组合集装箱(6m×3m×2.7m)的发酵装置。

上述术语“好氧/厌氧/好氧交替发酵”中，好氧是指发酵过程持续通空气供氧；厌氧是指发酵过程停止通气；具体而言，上述“好氧/厌氧/好氧交替发酵”是指：发酵开始后至第3～6天和发酵结束前5～11天，利用鼓风机向箱式发酵罐中供氧气，进行好氧发酵；两次好氧发酵期间进行厌氧发酵2～5天，厌氧发酵期间停止供氧；发酵期间第3或6天至5或11天时进行物料的均匀翻抛。生物炼制预处理周期内温度高于68℃的累计天数＞5天。

经过本步骤处理后：1)生物炼制过程促使秸秆纤维微生物快速发酵，可确保病原微生物、虫卵及植物种子完全杀灭；且可避免烧根和烂种现象；2)采用这种独特丝化处理后的秸秆纤维分子间作用力削弱，纤维塑性提升，促进成型过程秸秆纤维相对滑移，进而纤维间纵横交错盘结力提高，大幅改善成型效率；3)采用好氧/厌氧/好氧交替发酵处理法，宜于秸秆纤维生物炼制过程有机质快速降解，保证物料兼具较低的酸碱度，利于水稻秧苗的生长。

2、养分可控缓释调理剂载体的制备

将风干稻壳(含水率12-15％)置于温度120-250℃的炭化炉内膨化10-60min，自然冷却至常温，获得炭化稻壳。

将炭化稻壳与浓度为5％的缓释养分调理剂按照质量体积比(kg/L)1：6浸渍8-24h，取出风干(至含水率15-20％)后，粉碎至颗粒粒径为0.1-0.8mm，获得养分可控缓释调理剂载体。

本步骤中，缓释养分调理剂是将复合肥、脲甲醛缓释肥、黄腐酸钾、聚谷氨酸、磷酸二铵粉按照质量比10：(3～1)：(1.5～0.5)：(3～0.5)：(1.5～0.1)混合后获得，复合肥、脲甲醛缓释肥、黄腐酸钾、聚谷氨酸、磷酸二铵粉的质量比优选10：3：1.5：3：1.5。

稻壳载体自身具较高比表面积，良好的微介孔组织结构，能够有效将缓释养分调理剂固持于稻壳材料内外表面，育秧过程降低养分的过度流失，本申请利用稻壳负载调理剂制备获得的养分可控缓释调理剂载体具有较好的气体通透性，有益于秧苗根系呼吸，根系活力提升，进而利于秧苗的生长。

3、功能高分子可降解聚合物的合成

将浓度为25％的水解蛋白(制备方法参见文献：孙恩惠，黄红英，常志州.水解大豆分离蛋白改性UF的合成工艺及性能研究[J].中国胶黏剂，2012，21(11)：1427-1431.)、水与多聚甲醛(市售：CAS:30525-89-4，上海炎泽化工有限公司)按照1：1：2体积比置于反应釜中，搅拌均匀，加入尿素(尿素与多聚甲醛的摩尔比为1.4：1)，用氢氧化钾调节pH至8.0-8.5，升温至90℃保持60-90min，加入聚乙烯醇，反应30min，用85％磷酸调节pH为4.5-5.5，85℃下反应45-70min后，加入纳米级功能材料，调节pH至6.5，继续搅拌15min，降温至40℃以下，放料，得到功能高分子可降解聚合物；聚乙烯醇用量为尿素总质量的5％。

纳米级功能材料为纳米级硅藻土或凹凸棒土或电气石中的一种或多种，其总量占尿素重量的2％。

该聚合物作为一种表面膜层结构，可以阻碍秸秆基质块育秧过程水稻根系穿插导致基质块黏连而无法单块卷毯。该功能聚合物具一定耐水性的同时，又引入天然高分子、可生物降解，并具黏合性和活性反应基团-NH₂的大豆分离蛋白分子链段。通过控制甲醛与活性氨基的摩尔比，将水解大豆蛋白与尿素和多聚甲醛进行单元共聚，将自然微生物可吞食的大豆蛋白水解物链段嵌入到脲醛树脂的网状结构，从而能够使原本致密的网状结构变得疏松，分子链的运动程度增大，在微生物活性的作用下，使聚合物的大分子骨架结构发生断裂，三维网状结构被破坏，形成多为支化的链段，在空气中易发生氧化作用和自由基断裂反应，逐步降解成能被微生物分解的低分子量化合物，氮元素在脲酶、亚硝化细菌和硝化细菌的作用下形成能够被植物利用的硝酸根离子，促进作物的生长。

4、全营养可降解秸秆育秧基质块的成型

将步骤1获得的塑性丝化秸秆纤维、步骤2获得的养分可控缓释调理剂载体、与蛭石混合获得全营养基质；将全营养基质与水按质量比1：50搅拌均匀，经碎浆机、匀浆处理后通过单工位成型机负压吸附获得秸秆育秧基质块。然后于基质块四周再喷涂可降解高分子聚合物。

然后利用步骤3获得的功能高分子可降解聚合物喷涂于基质块四周边缘(喷涂的厚度0.05～0.5mm)，即制得全营养可降解秸秆育秧基质块。功能高分子可降解聚合物固形物用量为基质块重量的0.5-3％。

上述喷涂方法为常规方法，也可参照文献：“闫承琳，王双永，李晓旭.刨花板施胶用喷胶头雾化实验分析研究[J].木材加工机械，2018，29(5)：1-4”

中公开的方法进行喷涂。

进一步，步骤4获得的全营养基质中，养分可控缓释调理剂载体、蛭石分别占塑性丝化秸秆纤维质量的8-15％和0.3-1％。

进一步而言，步骤4制备的基质块的其形状是盘式，规格尺寸是580mm×280mm×15mm。

其次，本发明还提供了制备的秸秆基质块在水稻旱育秧、以及景观草籽、棉花、瓜果、蔬菜、油菜等的育苗中的应用。

与现有技术相比，本申请提供了一种全营养可降解秸秆育秧基质块，育秧时无需填充其他育秧基质或营养土，免除了塑料秧盘使用，栽插时秸秆秧盘连同秧苗一起植入土中并持续为幼苗生长提供养分。可有效解决传统育秧采用硬盘或软盘育秧，工序费时费工及白色污染等问题。且显著降低育秧成本，提升秧苗质量，提高育秧过程环境兼容性，可替代传统塑料秧盘及其农田表土或草炭基质等，具有塑料秧盘与基质的双重作用，独具“一盘两用”绝对优势，操作简便，作业效率高，成本低廉、适宜于工业化生产的优势。

具体而言，本发明的有益效果体现在：

(1)秸秆生物预处理采用好氧/厌氧/好氧发酵处理后，处理的秸秆物料制备的秸秆育秧基质块酸碱度较低，盐分低，基质稳定性高，极利于水稻的育秧，出苗率高。且采用这种工艺处理物料发酵，好氧过程堆温升温速度快，易于有机质的降解。生物发酵温度高，实现秸秆无害化处理；调控厌氧阶段发酵，可促使物料产生有机酸，有效中和物料的碱度和盐分。

(2)本发明采用的功能高分子可降解聚合物对全营养秸秆育秧基质块四周边缘进行表层喷涂处理，有效解决现有免塑料秧盘基质块育秧过程中产生的黏连问题，真正做到既替代了塑料秧盘，又取代基质的作用，减少水稻育苗生产环节和农民劳动强度，省工省时，并具有生物可降解性。该聚合物分子链中接枝不同水解度的蛋白，喷涂固化后，全营养秸秆育秧基质块边缘处具一定的耐水性和强度，育秧阶段可有效阻碍秧苗根系的穿插，进而削弱临近基质块间的黏连现象，秧苗起毯效率高、秧块尺寸规整，与插秧机匹配度提升，漏插秧率降低，插秧效率大幅提高。此外，附着于表面的高分子可降解聚合物涂层中引入了纳米粒子，膜涂层表面具有超微纳米结构形貌，可有效提高气液固三相界面处的疏水性；且在育秧或栽培阶段这种功能纳米功能可释放一定量的负离子，益于水稻秧苗的生长。

(3)炭化稻壳内碳骨架具多微孔疏松结构和独有的吸附性。缓控释养分调理剂附着于炭化稻壳内表面后，秸秆育秧基质块育秧过程，前期水稻生长营养主要来源于种子胚乳。养分可控缓释调理剂载体，在苗后期生长过程可缓慢释放出秧苗生长所需的全部养分，从而使秧苗持续吸收养分，育秧过程无须额外施肥，做到精准全养分调制与赋存形态控制，获得的全营养秸秆育秧基质块有利于培养壮秧并节省用工。此外，因具质轻，透气、吸湿性适中，育苗过程不宜出现过干过湿现象，且炭化稻壳颜色深，可吸收并储存一定的太阳热能，提高秸秆育秧基质块的温度，能够提供合适的肥、水、气等根际环境，进而也促进秧苗的发芽及生长。

而秸秆育秧基质块具有良好生物可降解性，随秧苗机插秧后，经土壤微生物分解，降解产物能够提供氮、磷、钾等营养肥料元素，进一步促进秧苗生长，绿色环保。

(4)该技术中的全营养可降解秸秆育秧基质块播种适用于当前通用各种播种流水线的播种和覆盖设备。采用该秸秆育秧基质块育成秧苗，发根力快、根系盘结早、根毛多、盘结力强，秧苗健挺，机插返青快，基本无漏秧、无缓苗，可广泛应用于硬地和大田的规模化育苗。

附图说明

图1为全营养可降解秸秆育秧基质块示意图。

其中：1、塑性丝化秸秆纤维；2、养分可控缓释调理剂载体；3、蛭石；4、功能高分子可降解聚合物。

图2为实施例4全营养可降解秸秆育秧基质块水稻育秧15天时秧苗生长图。

图3为实施例5全营养可降解秸秆育秧基质块间黏连情况，其中a是S-IV(临近基质块产生黏连，秧苗无法卷毯)；b是S-III(临近基质块未黏连，秧苗易卷毯)。

具体实施方式

以下通过具体实施例来说明本发明的实施方式，除非另外说明，本发明中所公开的试验方法均采用本技术领域常规技术，实施例中所用到的试剂和原料均可由市场购得。

为使本发明的目的、技术方案及优势更加清晰明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，应当理解，以下所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非是对本发明的限制。

发酵装置为自制箱式发酵罐。长×宽×高尺寸规格为3m×3m×3m，四周密封，顶部采用可拆卸盖板封住，底部设置6条带有通气孔的塑料管构成。

好氧发酵通气装置为2000系列空气压缩机(南京华冠压缩机有限公司)，型号V-0.42/10，配用电机Y112M-2，公称容积流量0.42m³/min，主机转速为920r/min，外形尺寸1390mm×450mm×900mm。

单工位往复式成型机型号为JKF-9060，购自苏州市金科自动化设备有限公司。

实施例中所用菌株均购自南京宁粮生物肥料有限公司。

复合肥购自河南达茵生态缓释肥有限公司。

黄腐酸钾购自济宁润田生物科技有限公司。

聚谷氨酸购自南京赛泰斯生物科技有限公司。

磷酸二铵购自济阳大道化工有限公司。

实施例1生物炼制塑性丝化秸秆纤维

将120kg尿素溶于6吨水中，喷洒至含有25kg活性微生物菌剂(本实施例中娄彻氏链霉菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉质量分别为：10kg，6.25kg，6.25kg和2kg)的质量为2.5吨的秸秆纤维段上，翻抛至含水率60±5％的混合秸秆物料，调节碳氮比至25，然后将其堆置于箱式发酵罐内进行生物预处理12天后，进行第一次静态好氧发酵4天，持续通气量为0.42m³/min，出料翻抛；进行第二次静态厌氧发酵4天，均匀翻抛后；进行第三次静态好氧发酵4天，发酵温度在69℃±2℃，出料，风干至物料至含水率12-15％，用秸秆揉丝机揉搓至0.1mm～10mm的塑性丝化秸秆纤维。

具体实施过程中，农作物秸秆可以为水稻、油菜、小麦、玉米、棉花等秸秆的任一种或复合物；活性微生物菌剂是由娄彻氏链霉菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉在质量比5：(3～1)：(3～1)：(1～0.1)的范围内，生物炼制时间可以选择6～15天，优选6～12天，只要确保生物预处理周期内温度高于68℃的累计天数＞5天，均可实现发明之目的。

实施例2养分可控缓释调理剂载体

1.将稻壳在120℃管式炉内焙烧60min，自然冷却至常温，得到炭化稻壳。

2.将10份复合肥、3份脲甲醛缓释肥(常规缓释肥，制备方法参照文献：曲萍，常志州，赵永富，黄红英.蛋白水解物改性脲甲醛缓释肥的结构及氮素释放特征[J]，农业工程学报，2016(21)：240-245.)、1.5份黄腐酸钾、3份聚谷氨酸和1.5份磷酸二铵混合均匀，配置成浓度5％的缓释养分调理剂。

该“脲甲醛缓释肥”可使用本领域常规缓释肥，本实施例中该缓释肥的制备方法参照文献：“曲萍，常志州，赵永富，黄红英.蛋白水解物改性脲甲醛缓释肥的结构及氮素释放特征[J]，农业工程学报，2016(21)：240-245.”所公开的方法制备，在具体实施中，该缓释肥也可以使用其他常规方法制备，或使用市售缓释肥。

3.将10kg步骤1制备的炭化稻壳浸渍于60kg步骤2制备的缓释养分调理剂中24h，取出风干，粉碎，得到颗粒粒径为0.1-0.8mm的养分可控缓释调理剂载体。

具体实施过程中，稻壳焙烧时间10-60min，温度可为120-250℃，浸渍时间8-24h范围内，均可实现发明目的。

实施例3功能高分子可降解聚合物的合成

将浓度为25％的水解蛋白、水与多聚甲醛按照1：1：2体积比置于反应釜中，搅拌均匀，升温至45℃，加入尿素(尿素与多聚甲醛的摩尔比为1.4：1)，用氢氧化钾调节pH至8.5，升温至90℃保持60-90min，加入尿素总量5％的聚乙烯醇，反应30min，用浓度为85％磷酸调节pH为5.5，85℃下反应45-70min后，加入尿素总量2％的纳米级功能材料硅藻土，调节pH至6.5，继续搅拌15min，降温至40℃，放料，得到功能高分子可降解聚合物。

实施过程中纳米级功能材料可选择纳米级硅藻土或凹凸棒土或电气石中的一种或多种。

上述“水解蛋白”可以使用任何本领域常规的水解蛋白，本实施例中采用文献“孙恩惠，黄红英，常志州.水解大豆分离蛋白改性UF的合成工艺及性能研究[J].中国胶黏剂，2012，21(11)：1427-1431.)”中所公开的方法制备获得。

实施例4全营养可降解秸秆育秧基质块的制备

将30kg塑性丝化秸秆纤维、4.5kg养分可控缓释调理剂载体、0.09kg蛭石投入至1500kg水中经碎浆机处理5～10min，再于匀浆机中匀浆处理10-20min，通过单工位往复式成型机负压(－0.01MPa)吸塑成型，经烘道45℃±2℃烘干获得秸秆育秧基质块，备用；该吸塑成型步骤每单循环吸塑周期时间≥6s(往复式)，转鼓式单循环吸塑周期时间≥1s，成型模具下行至成型浆池液面以下后，通过真空泵－0.1～－0.01MPa的负压使模腔真空，秸秆纤维顺着压力吸附在模具不锈钢滤网上，即可制备秸秆育秧基质块(按照设备说明书进行操作)。

向6g功能高分子可降解聚合物中加水配制成质量浓度为25％的稀释溶液，利用高压喷枪将其喷涂与烘干的质量为200g的秸秆育秧基质块四周边缘(喷涂的厚度约为0.1mm)，置于103℃烘箱内烘干，即制得全营养可降解秸秆育秧基质块(S)，其结构如图1所示。

实施过程中其中养分可控缓释调理剂载体、蛭石分别占塑性丝化秸秆纤维的8-15％和0.3-1％；功能高分子可降解聚合物配制浓度可以12.5％～25％，蛭石用量为秸秆育秧基质块的0.5％～2％，优选用量为1～1.5％。

实施例5试验对照组

依据实施例4秸秆育秧基质块制备工序，本实施例提供几组试验对照组，具体实施方案如表1：

表1秸秆育秧基质块对照试验组方案

实施例5水稻育秧

设置塑料秧盘或秸秆育秧基质块播种量参照常规稻育种用种量，以籼稻为例，品种宁两优898号，播种量为90g/盘。稻种浸泡24h，露白晾干播种，育秧时间为20天，跟踪不同处理的秧苗素质如株高、茎基粗、壮苗指数、百株苗鲜重、根系活力与盘结力。

其中塑料秧盘中装填基质(淮安中禾基质有限公司)为对照组CK-Ⅰ，塑料秧盘中装填营养土(江苏省农科院粮作所水稻田土样)为对照组CK-Ⅱ。表2给出了育秧20天后的秧苗生长指标。

表2不同育秧基质材料水稻秧苗生长指标

从表2不同育秧基质材料水稻秧苗生长指标可以看出，添加一定量养分可控缓释调理剂载体的秸秆育秧基质块秧苗株高、茎基粗及根系活力显著高于未添加秸秆基质块，秧苗根系发达，百株苗鲜重最高增加20.56％，壮苗指数提高24.89％，盘结力提升17.85％。实施例4制备的全营养可降解秸秆育秧基质块秧苗整体素质略优于CK-Ⅰ，盘结力显著提升。

与S-Ⅰ和S-Ⅳ相比，S、S-Ⅱ和S-Ⅲ在育秧过程中，基质块相连处根系穿插数量显著减少，水稻秧苗20天时卷毯效率显著提升，栽插效率及成苗率提高。

如附图2为实施例S组培养15天后的照片，秧苗健挺，根系白且发达，盘结力强。

图3为实施例5全营养可降解秸秆育秧基质块间黏连情况，其中a是S-Ⅳ组，可以看出秸秆育秧基质块相邻处由于四边无膜涂层，导致根系互相穿插产生基质块黏连现象，待秧龄达标时，单块基质块秧苗卷毯时易产生撕裂、根系扯断、标准基质块尺寸变形，严重影响起苗效率及后续机插效率；b是S-Ⅲ组，可以看出，临近秸秆基质块相连处无水稻根系穿插，且基质块四周棱角分明，秧苗易卷毯，起苗效率大幅提升，可以应用于水稻旱育秧，以及景观草籽、棉花、瓜果、蔬菜、油菜等作物的育苗基质。

该技术产品秸秆育秧基质块，有效解决传统育秧采用硬盘或软盘育秧，工序费时费工及白色污染等问题，真正做到“一盘两用”。

上面结合具体实施方式对本发明做了详细说明，但本发明并不限于此，任何本领域的技术人员在所具备的知识范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）制备塑性丝化秸秆纤维

向农作物秸秆中加入活性微生物菌剂，调解物料碳氮比为（20~30）：1，含水率60±5%，混合均匀后，生物预处理物料6-15天，然后进行好氧/厌氧/好氧交替发酵处理；

发酵结束后，调控物料含水率12-15%，再搓至直径0.1mm~10mm，获得塑性丝化秸秆纤维；

所述活性微生物菌剂是由娄彻氏链霉菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉菌按照质量比5：3~1：3~1：1~0.1混合后获得;

2）制备养分可控缓释调理剂载体

稻壳置于温度120-250℃的炭化炉内膨化10-60min，自然冷却至常温，获得炭化稻壳；

将炭化稻壳置于浓度为5%的缓释养分调理剂中浸渍8-24h，取出后风干至含水率15-20%，然后粉碎至颗粒粒径为0.1-0.8mm，即获得养分可控缓释调理剂载体；

所述缓释养分调理剂是将复合肥、脲甲醛缓释肥、黄腐酸钾、聚谷氨酸、磷酸二铵粉按照质量比10：3~1：1.5~0.5：3~0.5：1.5~0.1混合后获得;

3）功能高分子可降解聚合物的合成

将浓度为25%的水解蛋白、水与多聚甲醛按照体积比1：1：2混合，加入尿素，调节pH至8.0-8.5，升温至90℃保持60-90min；然后加入聚乙烯醇，反应30min；调节pH为4.5-5.5，85℃反应45-70min，再加入纳米级功能材料，调节pH至6.5，继续搅拌15min，降温至40℃以下，即获得功能高分子可降解聚合物；

所加入尿素与多聚甲醛的摩尔比为1.4：1；

纳米级功能材料为纳米级硅藻土或凹凸棒土或电气石中的一种或多种，纳米级功能材料加入量占尿素质量的2%；

聚乙烯醇加入量为尿素质量的5%;

4）制备全营养可降解秸秆育秧基质块

将步骤1）获得的塑性丝化秸秆纤维、步骤2）获得的养分可控缓释调理剂载体、蛭石混合获得全营养基质；然后将全营养基质与水按质量比1：50搅拌均匀，经碎浆、匀浆处理后负压吸附获得秸秆育秧基质块；最后于秸秆育秧基质块四周喷涂步骤3）获得的功能高分子可降解聚合物，即获得全营养可降解秸秆育秧基质块。

2.根据权利要求1所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤1）所述农作物秸秆包括水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤1）所述好氧/厌氧/好氧交替发酵是指：发酵开始后至第3~6天和发酵结束前5~11天，进行好氧发酵；两次好氧发酵之间进行厌氧发酵2~5天。

4.根据权利要求1所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤1）所述生物预处理期间温度高于68℃的累计天数＞5天。

5.根据权利要求1所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤2）中，炭化稻壳与缓释养分调理剂的质量体积比为1：6，质量体积比单位kg/L。

6.根据权利要求1-5任一所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤4）中，功能高分子可降解聚合物用量为秸秆育秧基质块重量的0.5-3%。

7.根据权利要求6所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤4）所述全营养基质中，养分可控缓释调理剂载体、蛭石分别占塑性丝化秸秆纤维质量的8-15%和0.3-1%。

8.根据权利要求6所述全营养可降解秸秆育秧基质块的制备方法，其特征在于，步骤4）所制备的全营养可降解秸秆育秧基质块的形状是盘式，规格为580mm×280mm×15mm。

9.如权利要求1所制备的全营养可降解秸秆育秧基质块在水稻旱育秧，以及景观草籽、棉花、瓜果、蔬菜育苗中的应用。

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