CN112154895A - 一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸水稻苗育秧基质及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸水稻苗育秧基质及其制备方法和应用,属于水稻苗育秧技术领域,包括以下步骤:(1)将秸秆破碎加入酸溶液后进行微波酸解,经固液分离后收集固形物,烘干后对固形物进行微波改性,获得秸秆改性固形物;(2)将畜禽粪便加入酸溶液后进行微波酸解,收集水解液,获得畜禽粪便复合氨基酸水解液;(3)将步骤(1)的秸秆改性固形物和步骤(2)的畜禽粪便复合氨基酸水解液混合均匀得到混合物;本发明可将畜禽粪便微波分解为多肽和氨基酸,将秸秆分解为腐植酸,同时可充分杀灭病原菌、虫卵,降解抗生素,本发明制备的水稻育秧基质理化性质优异,在水稻育秧中有良好的应用。
Description
技术领域
本发明属于水稻苗育秧技术领域,具体涉及一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸水稻苗育秧基质及其制备方法和应用。
背景技术
畜禽粪便和秸秆的资源化利用现状:由于畜禽粪便中抗生素、重金属、病菌、虫卵等含量高,目前有人采用畜禽粪便发酵液体制备水溶肥,不能去除有害成分,并且发酵过程还会产生环境污染;我国每年产生大量各类作物秸秆等含有纤维素的物质,这些物质用作饲料的不足10%,剩下的大都采用焚烧处理。但秸秆焚烧污染环境,目前将秸秆还田,把不宜直接作饲料的秸秆,直接或堆积腐熟后施入土壤,不仅费工费时,而且会造成作物生长受限、减产、品质差等问题。
随着社会经济发展,农村劳动力转移,迫切需要以机插秧为主的机械化生产技术,制备适合机插秧的生长基质,是机插秧技术发展的关键。腐植酸有改良土壤结构、改善土壤理化性质、防治土壤污染和促进植物生长等作用,恰好可满足水稻育苗生长基质的各种要求,因此在水稻育秧领域得到了广泛应用。目前国内已实现腐植酸的工业化生产,但大多数厂家以煤炭为原料,以消耗宝贵的煤炭资源获得腐殖酸,存在污染环境、生产过程复杂、产品得率低、消耗煤炭资源等问题;也有厂家以农副产品下脚料如秸秆为原料,通过微生物发酵生产腐殖酸,但存在生产周期长,产品质量不稳定的缺点。
因此,我们提出一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸水稻苗育秧基质的制备方法及产品。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单,设计合理的一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸水稻苗育秧基质及其制备方法和应用。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
本发明提供了一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,包括以下步骤:
(3)秸秆改性固形物制备:将秸秆破碎加入酸溶液后进行微波酸解,经固液分离后收集固形物,烘干后对固形物进行微波改性,获得秸秆改性固形物;
(4)畜禽粪便复合氨基酸水解液制备:将畜禽粪便加入酸溶液后进行微波酸解,收集水解液,获得畜禽粪便复合氨基酸水解液;
(3)将步骤(1)的秸秆改性固形物和步骤(2)的畜禽粪便复合氨基酸水解液混合均匀得到混合物,然后再将所述混合物与营养土混合,获得水稻育秧基质。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(1)中:秸秆破碎加入酸溶液后进行微波酸解的步骤包括:将秸秆破碎至0.1-10cm,加入体积浓度为1%-15%的酸溶液直至淹没秸秆,对其进行加热和搅拌,然后用微波辐照进行处理,微波频率为500-5000MHz,温度为50-130℃,酸解时间为15-120min。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(1)中的微波改性的微波频率为500-5000MHz,温度为50-130℃,酸解时间为15-120min。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(2)中:畜禽粪便加入酸溶液后进行微波酸解的步骤包括:畜禽粪便加入体积浓度为1%-15%的酸溶液,对其进行加热和搅拌,然后用微波辐照进行处理,微波频率为1000-3000MHz,微波时间为2-30min,温度为50-70℃。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(1)或步骤(2)中:加热温度为50-70℃,搅拌转速均为50-250rpm,搅拌时间均为1-10h。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(1)中或步骤(2)中的酸溶液为醋酸、乳酸、柠檬酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸和有机酸中的一种或多种。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(3)中:秸秆改性固形物和畜禽粪便复合氨基酸水解液按照体积比(1-10):1混合。
作为本发明的进一步优化方案,所述步骤(3)中:营养土为珍珠岩、蛭石、草木灰、凹凸棒粉、高岭土、泥炭、椰丝中的一种或多种,混合物与营养土混合按照体积比(1-10):1混合。
本发明还提供了一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质,其采用上述方法制备而成。
本发明还提供了上述水稻苗育秧基质在水稻育秧中的应用。
本发明的有益效果在于:
1、同时实现废弃物畜禽粪便和秸秆的安全无害化处置和资源化利用基础上制备而成,原料廉价易得,成本低廉;
2、畜禽粪便和秸秆经过微波酸解的过程可以充分杀灭病原菌、虫卵,降解抗生素;
3、秸秆经微波处理后,营养含量丰富,富含腐植酸、氨基酸和多肽,在整个育秧期间不需额外追肥,秧苗出秧整齐,根系活力系数高。
4、秸秆经微波处理后,其半纤维素、木质素化学键断裂,增大纤维表面的粗糙度,降低纤维的机型,比表面积增大,形成多孔结构的纤维,具有较强的吸附和保水性能,为吸附各类营养成分和微生物菌剂均提供了十分理想的介质,保水及保肥性能高,无需添加保水剂,不含不可降解物,同时可以减少灌溉次数,减少加水量,
5、本发明制备的基质原料PH在4.5-5.5之间,同时腐植酸强大的阳离子交换能力又能给予根系良好的缓冲能力,使得该育秧基质具有良好的抗病原菌能力,且无需后期补酸。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述,有必要在此指出的是,以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明,不能理解为对本申请保护范围的限制,该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将秸秆破碎至至0.1-10cm放入搅拌装置内,加入体积浓度为6%的草酸溶液直至淹没秸秆,设置加热温度为70℃、搅拌转速为250rpm、搅拌时间为6h;将加热搅拌后的酸溶液和秸秆整体放入微波消解仪炉,在微波频率1000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为45min,酸解后固液分离,分别得到秸秆酸解后的固形物和酸解液;将固形物放入75℃的烘箱烘至含水量小于5%,干燥过后将固形物放入微波炉中,在微波频率1000MHz的条件下进行微波改性,改性时间为30min,得到改性固形物;
步骤二:将畜禽粪便加入体积浓度为6%的草酸溶液,对其进行加热和搅拌;将加热搅拌后畜禽粪的酸溶液整体放入微波消解仪炉,在微波频率1000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为20min,酸解后得到复合氨基酸水解液;
步骤三:将改性固形物和复合氨基酸水解液按照体积比5:1混合,得到混合物;将混合物与营养土按照体积比6:1混匀,制成水稻育秧基质。
实施例2
本实施例基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将秸秆破碎至至0.1-10cm放入搅拌装置内,加入体积浓度为6%的草酸溶液直至淹没秸秆,设置加热温度为70℃、搅拌转速为250rpm、搅拌时间为6h;将加热搅拌后的酸溶液和秸秆整体放入微波消解仪炉,在微波频率2000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为50min,酸解后固液分离,分别得到秸秆酸解后的固形物和酸解液;将固形物放入75℃的烘箱烘至含水量小于5%,干燥过后将固形物放入微波炉中,在微波频率2000MHz的条件下进行微波改性,改性时间为30min,得到改性固形物;
步骤二:将畜禽粪便加入体积浓度为6%的草酸溶液,对其进行加热和搅拌;将加热搅拌后畜禽粪的酸溶液整体放入微波消解仪炉,在微波频率2000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为20min,酸解后得到复合氨基酸水解液;
步骤三:将改性固形物和复合氨基酸水解液按照体积比5:1混合,得到混合物;将混合物与营养土按照体积比6:1混匀,制成水稻育秧基质。
实施例3
本实施例基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将秸秆破碎至至0.1-10cm放入搅拌装置内,加入体积浓度为10%的草酸溶液直至淹没秸秆,设置加热温度为70℃、搅拌转速为250rpm、搅拌时间为6h;将加热搅拌后的酸溶液和秸秆整体放入微波消解仪炉,在微波频率2000MHz、温度为70℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为50min,酸解后固液分离,分别得到秸秆酸解后的固形物和酸解液;将固形物放入75℃的烘箱烘至含水量小于5%,干燥过后将固形物放入微波炉中,在微波频率2000MHz的条件下进行微波改性,改性时间为30min,得到改性固形物;
步骤二:将畜禽粪便加入体积浓度为10%的草酸溶液,对其进行加热和搅拌;将加热搅拌后畜禽粪的酸溶液整体放入微波消解仪炉,在微波频率2000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为20min,酸解后得到复合氨基酸水解液;
步骤三:将改性固形物和复合氨基酸水解液按照体积比5:1混合,得到混合物;将混合物与营养土按照体积比6:1混匀,制成水稻育秧基质。
实施例4
本实施例基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,包括以下步骤:
步骤一:将秸秆破碎至至0.1-10cm放入搅拌装置内,加入体积浓度为10%的草酸溶液直至淹没秸秆,设置加热温度为70℃、搅拌转速为250rpm、搅拌时间为6h;将加热搅拌后的酸溶液和秸秆整体放入微波消解仪炉,在微波频率3500MHz、温度为70℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为50min,酸解后固液分离,分别得到秸秆酸解后的固形物和酸解液;将固形物放入75℃的烘箱烘至含水量小于5%,干燥过后将固形物放入微波炉中,在微波频率3500MHz的条件下进行微波改性,改性时间为30min,得到改性固形物;
步骤二:将畜禽粪便加入体积浓度为10%的草酸溶液,对其进行加热和搅拌;将加热搅拌后畜禽粪的酸溶液整体放入微波消解仪炉,在微波频率3000MHz、温度为60℃的条件下进行微波酸解,酸解时间为20min,酸解后得到复合氨基酸水解液;
步骤三:将改性固形物和复合氨基酸水解液按照体积比5:1混合,得到混合物;将混合物与营养土按照体积比6:1混匀,制成水稻育秧基质。
将实施例1至实施例4制成的水稻育秧基质与普通稻田土的土壤理化性质进行比较,比较结果如表1所示:
PH | 腐殖酸HA% | 总氮g/kg | 含水率% | 孔隙度% | |
实施例1 | 5.21 | 28.95 | 3.29 | 50.16 | 54.87 |
实施例2 | 4.86 | 29.31 | 3.87 | 50.85 | 54.32 |
实施例3 | 4.58 | 33.65 | 4.13 | 51.07 | 53.62 |
实施例4 | 4.53 | 37.83 | 4.46 | 51.12 | 52.32 |
稻田土 | 6.15 | 11.27 | 1.41 | 37.98 | 63.20 |
由上表可以看出,本发明基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量制备的水稻苗育秧基质,营养含量丰富,富含腐植酸、氨基酸,保水及保肥性能高,有利于水稻苗的生长。
将实施例1至实施例4中制备的水稻育秧基质应用到水稻育秧中,过程如下:
在100孔且单孔长宽高尺寸为8cm×8cm×5cm的硬质塑料带排水孔的育秧盘中放置育秧基质,基质厚度为4cm,按照单孔单种,均匀播入催芽好的水稻种子,覆育秧基质厚度1cm,在30天的育苗生长期内不使用任何化肥,育苗生长期温度22-28℃,空气湿度85%以上,种子的生长发育完全依靠基质来提供。
水稻秧苗生长情况如表2所示:
由上表可以看出,本发明基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量制备的产品水稻苗育秧基质,应用到水稻育秧中具有优异的效果:成活率高,且使得水稻根系苗身更加发达,同时三叶期普遍提高2-4天。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)秸秆改性固形物制备:将秸秆破碎加入酸溶液后进行微波酸解,经固液分离后收集固形物,烘干后对固形物进行微波改性,获得秸秆改性固形物;
(2)畜禽粪便复合氨基酸水解液制备:将畜禽粪便加入酸溶液后进行微波水解,收集水解液,获得畜禽粪便复合氨基酸水解液;
(3)将步骤(1)的秸秆改性固形物和步骤(2)的畜禽粪便复合氨基酸水解液混合均匀得到混合物,然后再将所述混合物与营养土混合,获得水稻育秧基质。
2.根据权利要求1所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中:秸秆破碎加入酸溶液后进行微波酸解的步骤包括:将秸秆破碎至0.1-10cm,加入体积浓度为1%-15%的酸溶液直至淹没秸秆,对其进行加热和搅拌,然后用微波辐照进行处理,微波频率为500-5000MHz,温度为50-130℃,酸解时间为15-120min。
3.根据权利要求1所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的微波改性的微波频率为500-5000MHz,温度为50-130℃,酸解时间为15-120min。
4.根据权利要求1所述的任意一项一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中:畜禽粪便加入酸溶液后进行微波酸解的步骤包括:畜禽粪便加入体积浓度为1%-15%的酸溶液,对其进行加热和搅拌,然后用微波辐照进行处理,微波频率为1000-3000MHz,微波时间为2-30min,温度为50-70℃。
5.根据权利要求2或4任意一项所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)或步骤(2)中:加热温度为50-70℃,搅拌转速均为50-250rpm,搅拌时间均为1-10h。
6.根据权利要求2或4任意一项所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中或步骤(2)中的酸溶液为醋酸、乳酸、柠檬酸、草酸、盐酸、硫酸、磷酸和有机酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中:秸秆改性固形物和畜禽粪便复合氨基酸水解液按照体积比(1-10):1混合。
8.根据权利要求7所述一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中:营养土为珍珠岩、蛭石、草木灰、凹凸棒粉、高岭土、泥炭、椰丝中的一种或多种,混合物与营养土混合按照体积比(1-10):1混合。
9.一种基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质,其特征在于,其采用权利要求1-9任意一项基于畜禽粪便和秸秆的高腐植酸含量水稻苗育秧基质的制备方法制成。
10.一种如权利要求9所述的水稻育秧基质在水稻育秧中的应用。
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