CN111587764A - 一种水稻育秧基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水稻育秧基质及其制备方法，按重量份计，包括：秸秆发酵物50‑80份、稻田土5‑10份、填充料10‑20份、生物质有机原料粉8‑15份、生根剂0.01‑0.03份、粘结剂10‑15份、防霉腐剂0.03‑0.05份、絮凝剂0.05‑0.1份、保水剂0.5‑1.0份、酸碱调节剂0.5‑1.0份。本发明通过将农作物秸秆充分发酵，现了再利用和可持续发展，同时显著改善秧苗生长指标，促进产量增长。

Description

一种水稻育秧基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及水稻种植领域，具体涉及一种水稻育秧基质及其制备方法。

背景技术

水稻是我国的主要粮食作物，目前的主要栽培方式为移栽。常规的水稻育秧以土壤为 主，因此会消耗大量的耕作层土壤，导致土壤资源流失和生态环境恶化。因此，开发替代 土壤或者部分替代土壤的新型水稻育秧基质是现代农业和可持续生态农业的必然选择。

生产活动中，农作物秸秆常用于焚烧或者秸秆还田，但秸秆焚烧不仅污染环境，而且 养分利用率低，同时，未经处理的秸秆进入土壤，容易带来本身携带的病菌和虫害，反而不利于生产。因此，焚烧或者秸秆还田的利用方式均存在利用率低、污染生产环境等问题。

基于此，现已开发出利用农作物秸秆发酵原料作为水稻育秧基质组分的技术方案，如 申请号201910772006.3、“一种机插秧用多层水稻秸秆基质块及育秧方法”的专利申请即 采用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。但上述方法中普遍存在秸秆发酵组分配比不合理，所制备的基质结构特性不能满足种植需求、成分单一等缺陷，最终导致水稻生长状况不佳。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种水稻育秧基质及其制备方法，其通过将 农作物秸秆充分发酵，现了再利用和可持续发展，同时显著改善秧苗生长指标，促进产量 增长。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

提供了一种水稻育秧基质，按重量份计，其包括：秸秆发酵物50-80份、稻田土5-10份、填充料10-20份、生物质有机原料8-15份、生根剂0.01-0.03份、粘结剂10-15份、防 霉腐剂0.03-0.05份、絮凝剂0.05-0.1份、保水剂0.5-1.0份、酸碱调节剂0.5-1.0份。

优选的，所述填充料包括蛭石、珍珠岩、沸石、膨化云母、活性炭中的一种或多种。

优选的，所述生物质有机原料包括椰糠、生物炭、草炭中的一种或多种。

优选的，所述粘结剂包括膨润土、硫酸脲中的一种或多种。

优选的，所述防霉腐剂包括山梨酸钾、恶霉灵中的一种或多种。

优选的，所述絮凝剂包括壳聚糖。

优选的，所述保水剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐中的一种或多种。

优选的，所述酸碱调节剂包括柠檬酸、硫磺粉中的一种或多种。

另一方面，还提供了一种上述水稻育秧基质的制备方法，其包括如下步骤：

S100、制备上述秸秆发酵物；

S200、按上述组分比例混合各组分，即，取秸秆发酵物50-80份、稻田土5-10份、填充料10-20份、生物质有机原料粉8-15份、生根剂0.01-0.03份、粘结剂10-15份、防霉腐 剂0.03-0.05份、絮凝剂0.05-0.1份、保水剂0.5-1.0份、酸碱调节剂0.5-1.0份进行混合。

优选的，所述秸秆发酵物的制备方法包括如下步骤：

S1、取含水量小于10％的农作物秸秆，用破碎机将其打碎成长度小于0.5cm的片段， 以获得秸秆基料，并测定所述秸秆基料的总氮和总碳含量；

S2、在所述秸秆基料中加入发酵菌剂，且按重量比计，发酵菌剂：秸秆基料＝1：(40000-50000)；充分混合后用尿素调节碳氮比至(30-40)：1，以及通过加水调节含 水量至55-65％，以获得发酵原料；所述农作物秸秆包括高粱秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆中 的一种或几种；

S3、将发酵原料堆垛并覆盖透明薄膜进行发酵，发酵过程中保持通风，且在发酵原料 堆中心插入温度计，以观察温度变化；且发酵开始后的头2天每天翻堆2次(优选早晚各一次)，从第3天起每隔1天翻堆1次；当发酵原料堆中心温度下降至20-22℃时，将发 酵原料堆铺开，晾晒干燥；

S4、待发酵原料含水量≤30％时，采用研磨机进行研磨，过50目筛，以获得所述秸秆 发酵物。

优选的，按重量比计，所述发酵菌剂包括：木糠40％、油饼渣30％、啤酒糟12％、橙皮10％，蔗糖5％，EM菌剂1％、PGPR菌剂1％、黄孢原毛平革菌菌剂0.5％以及生防菌 菌剂0.5％。

优选的，所述EM菌剂包括光合细菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、芽孢菌中的一种或多种。

优选的，所述PGPR菌剂包括棕色固氮菌、泾阳链霉菌、米曲霉、巨大芽孢杆菌、假单胞解磷细菌、枯草芽孢杆菌中的一种或多种。

与现有技术相比，本发明将农作物秸秆充分发酵，实现资源的再利用和可持续发展， 同时利用发酵后的秸秆发酵物制备水稻育秧基质，可显著改善水稻育秧基质的理化参数， 秧苗生长速度适中、秧苗壮、盘根好，适用于机插，同时可显著改善秧苗的各项生长指标， 进一步促进产量增长。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技 术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。

实施例1：

取干燥后含水量小于10％的稻草秸秆100kg，用破碎机将其打碎成长度0.5cm的片段， 以获得秸秆基料，并测定所述秸秆基料的总氮和总碳含量；在所述秸秆基料中撒入2g发 酵菌剂，充分混合后用尿素调节碳氮比至30：1，所述碳氮比可为发酵菌剂的繁殖提供最佳环境，有助于提高发酵速度；然后准备水150kg，边加水边搅拌均匀，直至含水量调节 至55-65％，以获得发酵原料；

将拌好的发酵原料堆成堆，并覆盖透明薄膜进行发酵，发酵过程中保持通风，且在发 酵原料堆中心插入温度计，以观察温度变化；发酵前期温度上升较快，因此发酵开始后的 头2天每天翻堆2次(优选早晚各一次)，后期温度逐渐下降，则从第3天起每隔1天翻 堆1次，直至发酵原料堆中心温度下降至20-22℃时说明发酵完成；再将完成发酵后的发 酵原料堆铺开，阳光下晾晒干燥；待发酵原料含水量≤30％时，采用研磨机进行研磨，过 50目筛，以获得所述秸秆发酵物备用。

在上述秸秆发酵物的制备过程中，按重量比计，所述发酵菌剂包括：木糠40％、油饼 渣30％、啤酒糟12％、橙皮10％，蔗糖5％，EM菌剂1％、PGPR菌剂1％、黄孢原毛平 革菌菌剂0.5％以及生防菌菌剂0.5％。因为发酵菌剂的含量相对较少，因此采用木糠、啤 酒槽可使其混合均匀，同时蔗糖可为菌剂生长提供碳源，促进其马上适应环境，快速生长， 添加橙皮则可以缓解发酵过程中产生的臭味，此外，多种菌剂的搭配使用，如EM菌剂、 PGPR菌剂、黄孢原毛平革菌菌剂以及生防菌菌剂的混合使用可充分促进发酵进程，同时 通过竞争性繁殖防止有害菌的大量生长。

然后取上述秸秆发酵物50份、稻田土6份、蛭石+珍珠岩10份、椰糠10份、生根剂0.01份、膨润土10份、恶霉灵0.03份、壳聚糖0.06份、聚丙烯酸钠0.5份、柠檬酸0.8 份进行混合，即获得所述水稻育秧基质，然后装于6寸秧盘备用。

取中早39水稻种子催芽，露白后称取谷芽；再取装有本实施例中的水稻育秧基质的 秧盘(作为实验组)以及装有自然稻田土(即直接从稻田中取出的种植土壤)的秧盘(作为对照组)；将各组秧盘中的基质喷水淋湿，分别均匀播入120g谷芽，其表面再对应覆 盖一层水稻育秧基质或自然稻田土。置于温室大棚培养。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所用农作物秸秆为高粱秸秆；按重量比计， 发酵菌剂：秸秆基料＝1：40000；且按重量比计，本实施例中的水稻育秧基质由以下组分 组成：秸秆发酵物80份、稻田土10份、沸石18份、草炭15份、生根剂0.02份、硫酸脲 15份、山梨酸钾0.05份、壳聚糖0.08份、聚丙烯酰胺0.8份、硫磺粉0.8份。

其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所用农作物秸秆为玉米秸秆；按重量比计， 发酵菌剂：秸秆基料＝1：45000；且按重量比计，本实施例中的水稻育秧基质包括：秸秆发酵物65份、稻田土8份、膨化云母+活性炭15份、生物炭10份、生根剂0.03份、膨润 土12份、山梨酸钾0.04份、壳聚糖0.07份、聚丙烯酸钾+聚丙烯酸铵0.8份、硫磺粉0.7 份。

其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所用农作物秸秆为玉米秸秆和水稻秸秆；按 重量比计，发酵菌剂：秸秆基料＝1：48000；且按重量比计，本实施例中的水稻育秧基质包括：秸秆发酵物70份、稻田土6份、膨化云母12份、生物炭+草炭12份、生根剂0.02 份、膨润土11份、山梨酸钾+恶霉灵0.03份、壳聚糖0.06份、淀粉接枝丙烯酸盐0.6份、 硫磺粉0.5份。

其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处仅在于，所用农作物秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆和高 粱秸秆；按重量比计，发酵菌剂：秸秆基料＝1：46000；且按重量比计，本实施例中的水稻育秧基质由以下组分组成：秸秆发酵物75份、稻田土9份、活性炭10份、椰糠12份、 生根剂0.02份、膨润土13份、恶霉灵0.04份、壳聚糖0.07份、聚丙烯酸铵+淀粉接枝丙 烯酸盐0.7份、硫磺粉0.6份。

其他均与实施例1相同，在此不再赘述。

对实施例1-5中获取的水稻育秧基质以及自然稻田土进行取样检测，获得的理化性质 参数如表1-1、1-2所示，其中EC为电导率。

表1-1本发明水稻育秧基质以及自然稻田土理化性质参数

表1-2本发明水稻育秧基质以及自然稻田土理化性质参数(续表)

从上述表1-1和1-2中可以看出，本发明中的水稻育秧基质的pH值均在6.5以上和7.0以下，处于水稻生长和基质中养分形态和有效性的最适状态，当pH大于7后，基质中 的养分元素易生成氢氧化物沉淀而变成无效态，当pH过低时，基质中一些微量元素的有 效性降低，且易产生有害物质。基质中的电导率(EC)代表养分含量，本发明的EC在2.0-3.0 mS/cm,处于养分含量的最适区间，对照组的EC值较低，说明其中的养分含量较少，不利 于水稻秧苗的生长，如果EC值大于3.0mS/cm，则存在盐渍化的风险。本发明中基质的容 重在0.5-0.6g/cm³之间，既可确保水稻的直立生长，又便于装盘和运输，对照的容重较 高，装盘重，运输成本高。进一步的，本发明通过调控物料的颗粒大小，使其总孔隙度，

通气孔隙度和持水孔隙度均大于对照组，从而保证水稻根系生长具有良好的通气和水 环境，同时，本发明水稻育秧基质的碱解氮、速效磷含量均为对照组的一倍多，而速效钾 含量约为对照组的5倍，总氮、总磷、总钾含量明显高于对照组，类似的，本发明基质的有机质、阳离子交换量也都显著高于对照组，由此说明本发明的基质具有较强的养分供给能力和良好的保肥性，从而确保水稻秧苗的健康和快速生长。

表2育苗20天后考苗结果

进一步的，采用实施例1-5中的水稻育秧基质以及自然稻田土育苗20天后考苗，其结 果如表2所示。本发明育秧基质的水稻出苗率显著高于对照组，说明本发明基质良好的生 长环境适宜水稻出芽，从而减少种子投入，节约成本。同时，本发明育秧基质中水稻的株高，根长，地上部和地下部干重以及茎基宽均显著高于对照组，说明本发明的基质显著促进水稻秧苗生长，提高秧苗素质，便于机插，同时可缩短从育秧到机插的时间，减少时间 成本投入。水稻叶片的SPAD值代表叶绿素含量，从表2可见，本发明基质中水稻叶片的 SPAD值显著高于对照组，说明用本基质育成的秧苗光合能力强，秧苗素质好，可在机插 后尽快恢复生长，减少机插损伤带来的秧苗生长滞后影响。

表3水稻产量及产量构成因子分析

	有效穗(万/亩)	千粒重(g)	穗粒数	结实率(％)	理论产量(kg)	产量(kg)
							实施例1	13.94	25.50	172.10	96.30	589.13	577.52
实施例2	13.82	25.52	173.30	95.30	582.49	563.24
							实施例3	13.89	25.51	174.23	96.02	592.78	567.42
实施例4	13.75	25.51	173.41	96.14	584.78	566.36
							实施例5	13.68	25.52	174.14	96.83	588.67	570.27
对照组	13.21	25.48	172.5	94.5	548.69	530.52

为确定本发明基质的育秧效果，本发明基质育秧后进行机插，并最终测定水稻产量及 分析产量构成因子分析，其结果如表3所示。本发明基质育成的秧苗以及对照组秧苗机插 后，用同样方法进行田间管理，水稻成熟后收获测产以及考种，发现本发明基质育成的秧 苗的产量构成因子中有效穗，千粒重和结实率均显著高于对照组，穗粒数除实施例1外也 均高于对照组，同时水稻的实测产量显著高于对照组，说明本发明基质育成的秧苗由于秧 苗素质高，生长快，从而最终使其产量提升，高于对照组。

而上述表2-3中，通过本发明的基质所获得的良好的育秧效果均是基于水稻育秧基质 良好的理化性质参数，本发明的机制中通过特殊的发酵方式使得秸秆发酵物得以充分发 酵，并与其他组份科学配比，提高养分含量的同时改善孔隙度等参数，使其相对于自然稻 田土而言，其pH为6.5-7.0之间，EC、孔隙度高，容重低，由此可使得基质中的养分能长时间处于有效状态，且减少基质盐渍化风险，且通过高孔隙度促进水稻根系生长，进一步的，本申请的基质中通过充分发酵的秸秆发酵物提供充足的氮、磷、钾元素，其实显著 高于对照组，由此通过较强的养分供给能力和良好的保肥性确保水稻秧苗的健康和快速生长。

综上所述，本发明中的基质酸碱度，容重和孔隙度合适，有效养分含量，总养分含量 和保肥能力均高于对照组，从而促进水稻育秧中的出苗率，提高水稻生长，促进秧苗机插 后的恢复能力，最终提高水稻产量。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者 设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并 不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解 在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变 型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种水稻育秧基质，其特征在于，按重量份计，包括：秸秆发酵物50-80份、稻田土5-10份、填充料10-20份、生物质有机原料粉8-15份、生根剂0.01-0.03份、粘结剂10-15份、防霉腐剂0.03-0.05份、絮凝剂0.05-0.1份、保水剂0.5-1.0份、酸碱调节剂0.5-1.0份。

2.如权利要求1所述的水稻育秧基质，其特征在于，所述填充料包括蛭石、珍珠岩、沸石、膨化云母、活性炭中的一种或多种；所述生物质有机原料包括椰糠、生物炭、草炭中的一种或多种；所述粘结剂包括膨润土、硫酸脲中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的水稻育秧基质，其特征在于，所述防霉腐剂包括山梨酸钾、恶霉灵中的一种或多种；所述絮凝剂包括壳聚糖。

4.所述保水剂包括聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的水稻育秧基质，其特征在于，所述酸碱调节剂包括柠檬酸、硫磺粉中的一种或多种。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、制备所述秸秆发酵物；

S200、按权利要求1所述组分比例混合各组分。

7.如权利要求6所述的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于，所述秸秆发酵物的制备方法包括如下步骤：

S1、取含水量小于10％的农作物秸秆，用破碎机将其打碎成长度小于0.5cm的片段，以获得秸秆基料，并测定所述秸秆基料的总氮和总碳含量；

S2、在所述秸秆基料中加入发酵菌剂，且按重量比计，发酵菌剂：秸秆基料＝1：(40000-50000)；充分混合后用尿素调节碳氮比至(30-40)：1，以及通过加水调节含水量至55-65％。以获得发酵原料；

S3、将发酵原料堆垛并覆盖透明薄膜进行发酵，发酵过程中保持通风，在发酵原料堆中心插入温度计，以观察温度变化；且发酵开始后的头2天每天翻堆2次，从第3天起每隔1天翻堆1次；当发酵原料堆中心温度下降至20-22℃时，将发酵原料堆铺开，晾晒干燥；

S4、待发酵原料含水量≤30％时进行研磨，过筛，以获得所述秸秆发酵物。

8.如权利要求7所述的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于，所述发酵菌剂包括：木糠40％、油饼渣30％、啤酒糟12％、橙皮10％，蔗糖5％，EM菌剂1％、PGPR菌剂1％、黄孢原毛平革菌菌剂0.5％以及生防菌菌剂0.5％。

9.如权利要求7所述的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于，所述EM菌剂包括光合细菌、酵母菌、放线菌、乳酸菌、芽孢菌中的一种或多种。

10.如权利要求7所述的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于，所述PGPR菌剂包括棕色固氮菌、泾阳链霉菌、米曲霉、巨大芽孢杆菌、假单胞解磷细菌、枯草芽孢杆菌中的一种或多种。