CN112715317A - 海藻源基质砖及其模块化使用方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海藻源基质砖及其模块化使用方法和应用，海藻源基质砖包括红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质，红藻脱胶藻渣将江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后，经干燥得到，褐藻脱胶藻渣将褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经干燥得到；该使用方法为：综合利用红藻脱胶藻渣和褐藻脱胶藻渣，通过配比干混后，进行蒸汽灭菌，无菌的固体基质使用复合材质的黑白膜封装成长方体基质砖；在立体种植架上基质砖横向排列，用滴灌管进行串联和并联后进行水和营养输送；本发明的基质砖为模块化产品，非常适宜未来的工厂化种植，洁净、可控、适宜水肥一体化、立体种植，同时避免了无土栽培中液体栽培种的病原传播等危害。
Description
技术领域
本发明属于农业种植技术领域，具体涉及一种用于工厂化种植的海藻源基质砖及其模块化使用方法。
背景技术
随着科技的进步，农业技术也将迎来新一轮的变革浪潮。在新一轮的种植技术革新中，工厂化种植受到了越来越多的关注，实际上在家禽、水生鱼虾类等农牧渔领域，工厂化育苗、养殖已经较为普及。所谓工厂化种植技术也称为工厂化栽培技术，是基于对作物、土壤等知识的深刻认知，依托先进的科学技术手段，在以工厂车间为载体的区域进行作物栽培及收获技术。该技术集合了种植工厂建筑、无土栽培、健康种植、精准化调控设备、环境控制等先进技术，具有能效高、占地面积小、健康安全、技术含量高等特点。其中的无土栽培技术一般都基于立体种植，在不直接接触土壤的前提下，充分利用纵向空间和阳光，根系汲取的营养从雾化营养液、液体营养液、固体栽培基质中获得。三种营养获取方式各有利弊，但雾化营养液方式由于限制条件多，发展缓慢；液体营养液面临着微生物滋生、病菌传播快难防治，条件控制苛刻等难题；固体栽培基质则需要解决二次污染、原料来源复杂等问题。
固体培养基质类商品，目前主要依托生产厂商周边的农业废弃物如蘑菇渣、秸秆、矿物质等，辅以有机肥及化肥制成，一般为50L左右包装，技术含量较低，品质参差不齐。而面向未来的固体栽培基质需要满足：轻量化、模块化、无二次污染、标准化等要求。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供一种含有红藻脱胶藻渣和褐藻脱胶藻渣的海藻源基质砖。海藻化工的固体废弃物中，如红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣中，含有丰富的珍珠岩、有机质、海藻纤维，吸水率高、安全不烧苗、溶胀率低、NPK含量低、螯合性能高、可塑性强，价格低廉，因此具备了良好的制备模块化固体栽培基质的潜力。
本发明的第二个目的是提供上述海藻源基质砖的模块化使用方法。
本发明的第三个目的是提供上述海藻源基质砖的用途。
为达到上述首要目的，本发明的解决方案是：
一种海藻源基质砖，其包括红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质，红藻脱胶藻渣和褐藻脱胶藻渣的质量比为4:1-1:1；海藻源基质砖中有机质为10-25wt％，吸水倍数为3-10倍，溶胀率≤5％，pH值为6.5-7.5。
进一步地，红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后，经干燥得到。
进一步地，海藻选自龙须藻、卡帕藻和麒麟菜藻中的一种以上。
进一步地，红藻脱胶藻渣中珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质中干基为2-5wt％，氧化镁中干基为0.5-1.5wt％，氧化钙中干基为0.2-1.0wt％，pH值(1:50)为6.5-8.5。
进一步地，褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经干燥得到。
进一步地，褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上。
进一步地，褐藻脱胶藻渣中有机质中干基为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5。
进一步地，碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
为达到上述第二个目的，本发明的解决方案是：
一种上述的海藻源基质砖的模块化使用方法，其包括如下步骤：
(1)、海藻源基质砖的制备：将红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质经配比干混后，进行灭菌，得到固体基质；
(2)、使用复合材质的黑白膜对固体基质进行封装，白膜在外，黑膜在内，得到海藻源基质砖，并采用滴灌管将海藻源基质砖进行串联或并联后输送养分；
(3)、在预封装的海藻源基质砖内添加营养物质。
进一步地，步骤(1)中，红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后，经干燥得到。
优选地，海藻选自龙须藻、卡帕藻和麒麟菜藻中的一种以上。
优选地，红藻脱胶藻渣中珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质中干基为2-5wt％，氧化镁中干基为0.5-1.5wt％，氧化钙中干基为0.2-1.0wt％，pH(1:50)值为6.5-8.5。
进一步地，步骤(1)中，褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经干燥得到。
优选地，褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上。
优选地，褐藻脱胶藻渣中有机质中干基为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5。
进一步地，步骤(1)中，碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
进一步地，步骤(2)中，复合材质选自聚对苯二甲酸乙二酯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种以上，复合材质的厚度为0.1-1mm。
进一步地，步骤(2)中，海藻源基质砖的长度为15-20cm，宽度为10-15cm，高度为10-15cm。
为达到上述第三个目的，本发明的解决方案是：
一种如上述的海藻源基质砖在工厂化种植中的应用。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明充分应用沿海海藻化工的固体废弃物，主要原料为海藻渣，其在目前的肥料市场中已使用多年，且已成为公认的具有良好功能的特种肥料，尤其是红藻脱胶藻渣含有珍珠岩，其钙镁含量高、有机质含量低不容易固废；本发明的基质砖经工厂化栽培收获后，基质混合作物秸秆及残留的NPK养分，可经堆肥后，用于土壤修复及大田有机肥使用，避免二次污染，并继续产生经济利润。
第二、本发明的基质砖为模块化产品，非常适宜未来的工厂化种植，洁净、可控、适宜水肥一体化、立体种植，同时避免了无土栽培中液体栽培种的病原传播等危害；另外，本发明为预封装的标准化产品，由于适宜车间流水生产，从而环境污染小，无排放。
附图说明
图1为本发明的海藻源基质砖模块化使用示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种海藻源基质砖及其模块化使用方法和应用。
<海藻源基质砖>
本发明的海藻源基质砖包括红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质，红藻脱胶藻渣和褐藻脱胶藻渣的质量比为4:1-1:1；海藻源基质砖中有机质为10-25wt％，吸水倍数为3-10倍，溶胀率≤5％，使用碳酸钙、牡蛎壳粉进行酸碱调节，pH值为6.5-7.5。
其中，红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后经脱水挤压，干燥后得到。
海藻选自龙须藻、卡帕藻、麒麟菜藻中的一种以上。
红藻脱胶藻渣中珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质(干基)为2-5wt％，MgO(干基)为0.5-1.5wt％，CaO(干基)为0.2-1.0wt％，pH(1:50)值为6.5-8.5，即1:50倍用水稀释后检测的pH值。
褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经脱水干燥得到。
褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上。
褐藻脱胶藻渣中有机质(干基)为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5，即1:50倍用水稀释后检测的pH值。
碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
<海藻源基质砖的模块化使用方法>
本发明的海藻源基质砖的模块化使用方法包括如下步骤：
(1)、海藻源基质砖的制备：将红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质经配比干混后，进行蒸汽灭菌，得到无菌固体基质。
(2)、使用复合材质的黑白膜对无菌的固体基质进行封装，白膜在外，黑膜在内，得到长方体的海藻源基质砖；如图1所示，一个基质砖为一个栽培模块并种植一个植株；在立体种植架上基质砖横向排列，用滴灌管进行串联和并联后形成工厂化种植流水线进行水和营养输送；
(3)、同时预封装的基质砖可以根据市场需要，预添加各种配比的大量元素及中微量元素。
其中，在步骤(1)中，红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后经脱水挤压，干燥后得到。
海藻选自龙须藻、卡帕藻、麒麟菜藻中的一种以上。
红藻脱胶藻渣为白色粉末状，珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质(干基)为2-5wt％，MgO(干基)为0.5-1.5wt％，CaO(干基)为0.2-1.0wt％，pH(1:50)值为6.5-8.5。
在步骤(1)中，褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经脱水干燥得到。
实际上，褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上。
褐藻脱胶藻渣为褐色粉状，有机质(干基)为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5。
在步骤(1)中，碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
在步骤(2)中，复合材质选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)中的一种以上，复合材质的厚度为0.1-1mm，满足国家规范的薄膜。
在步骤(2)中，海藻源基质砖的长度为15-20cm，宽度为10-15cm，高度为10-15cm。
其中，在步骤(2)中，白膜在外反射阳光避免机制温度快速升高，黑膜在内避免杂菌、杂草、杂藻滋生，避免根系避光性生长。
在步骤(2)中，模块化亦可满足在线监测设备对每个模块的NPK、pH、水分等指标的检测。
在步骤(3)中，添加各种配比的大量元素及中微量元素不仅满足市场的不同需求，而且还满足国家规范的各类工业级及农业级化学原料。其中，大量元素指N、P、K，中量元素指Ca、Mg、S，大量元素的配比包括但不限于15：15：15，中量元素的配比包括但不限于0：25：30等，另外，根据作物的生长阶段不同，添加的类型及配比均不同。
<海藻源基质砖的应用>
本发明的海藻源基质砖可以在工厂化种植中得以应用。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
本实施例的海藻源基质砖的模块化使用方法包括如下步骤：
(1)、将提取琼胶之后的龙须藻渣晾晒至水分≤5％，粉碎至粒度小于等于10目；将提取海藻酸钠之后的海带藻渣晾晒至水分≤5％，粗粉碎至≤5目。
(2)、将500kg龙须藻渣、500kg海带藻渣以及5kg碳酸钙倒入干混罐，干混20min；进粗粉机、5目过筛。
(3)、巴氏快速灭菌后，在洁净条件下进入封装机。使用PET材质的黑白膜进行封装，长度为20cm，宽度为10cm，高度为10cm。检测结果如表1所示。
(4)、将长方体的海藻源基质砖横向排列后，用滴灌管进行串联和并联后形成工厂化种植流水线进行水和营养输送。
实施例2：
本实施例的海藻源基质砖的模块化使用方法包括如下步骤：
(1)、将提取琼胶之后的卡帕藻藻渣晾晒至水分≤5％，粉碎至粒度小于等于10目；将提取海藻酸钠之后的马尾藻藻渣晾晒至水分≤5％，粗粉碎至≤5目。
(2)、将650kg卡帕藻藻渣、350kg马尾藻藻渣以及10kg煅烧牡蛎壳粉倒入干混罐，干混20min；进粗粉机、5目过筛。
(3)、巴氏快速灭菌后，在洁净条件下进入封装机。使用PET和LDPE复合材质的黑白膜进行封装，长度为15cm，宽度为15cm，高度为15cm。检测结果如表1所示。
(4)、将长方体的海藻源基质砖横向排列后，用滴灌管进行串联和并联后形成工厂化种植流水线进行水和营养输送。
实施例3：
本实施例的海藻源基质砖的模块化使用方法包括如下步骤：
(1)、将提取琼胶之后的麒麟菜藻渣、龙须藻渣晾晒至水分≤5％，粉碎至粒度小于等于10目；将提取海藻酸钠之后的泡叶藻藻渣、海带藻渣晾晒至水分≤5％，粗粉碎至≤5目。
(2)、将400kg麒麟菜藻渣、400kg龙须藻渣、100kg泡叶藻藻渣、100kg海带藻渣，以及5kg煅烧牡蛎壳粉、5kg矿源碳酸钙倒入干混罐，干混20min；进粗粉机、5目过筛。
(3)、巴氏快速灭菌后，在洁净条件下进入封装机。使用PET和LDPE复合材质的黑白膜进行封装，长度为15cm，宽度为10cm，高度为15cm。检测结果如表1所示。
(4)、将长方体的海藻源基质砖横向排列后，用滴灌管进行串联和并联后形成工厂化种植流水线进行水和营养输送。
表1实施例1至实施例3的检测结果
| 水分 | 有机质 | 吸水倍数 | 溶胀率 | pH | |
| 实施例1 | 5.2％ | 23.54％ | 6.45 | 4.6％ | 6.8 |
| 实施例2 | 4.9％ | 15.62％ | 7.84 | 3.9％ | 7.5 |
| 实施例3 | 5.1％ | 10.63％ | 8.69 | 3.1％ | 7.2 |
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海藻源基质砖，其特征在于：其包括红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质，所述红藻脱胶藻渣和褐藻脱胶藻渣的质量比为4:1-1:1。
2.根据权利要求1所述的海藻源基质砖，其特征在于：所述红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后，经干燥得到；
优选地，所述海藻选自龙须藻、卡帕藻和麒麟菜藻中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的海藻源基质砖，其特征在于：所述红藻脱胶藻渣中珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质中干基为2-5wt％，氧化镁中干基为0.5-1.5wt％，氧化钙中干基为0.2-1.0wt％，pH(1:50)值为6.5-8.5。
4.根据权利要求1所述的海藻源基质砖，其特征在于：所述褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经干燥得到；
优选地，所述褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上；
优选地，所述褐藻脱胶藻渣中有机质中干基为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5。
5.根据权利要求1所述的海藻源基质砖，其特征在于：所述碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的海藻源基质砖，其特征在于：所述海藻源基质砖中有机质为10-25wt％，吸水倍数为3-10倍，溶胀率≤5％，pH值为6.5-7.5。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的海藻源基质砖的模块化使用方法，其特征在于：其包括如下步骤：
(1)、海藻源基质砖的制备：将红藻脱胶藻渣、褐藻脱胶藻渣和碱性物质经配比干混后，进行灭菌，得到固体基质；
(2)、使用复合材质的黑白膜对所述固体基质进行封装，白膜在外，黑膜在内，得到海藻源基质砖，并采用滴灌管将所述海藻源基质砖进行串联或并联后输送养分；
(3)、在预封装的海藻源基质砖内添加营养物质。
8.根据权利要求7所述的模块化使用方法，其特征在于：步骤(1)中，所述红藻脱胶藻渣的制备过程为：江蓠属海藻提取琼胶、卡拉胶后，经干燥得到；
优选地，所述海藻选自龙须藻、卡帕藻和麒麟菜藻中的一种以上；
优选地，所述红藻脱胶藻渣中珍珠岩的颗粒度≤10目，有机质中干基为2-5wt％，氧化镁中干基为0.5-1.5wt％，氧化钙中干基为0.2-1.0wt％，pH(1:50)值为6.5-8.5；
优选地，步骤(1)中，所述褐藻脱胶藻渣的制备过程为：褐藻提取褐藻胶或海藻酸钠后，经干燥得到；
优选地，所述褐藻选自海带、马尾藻、泡叶藻、羊栖菜和鼠尾藻中的一种以上；
优选地，所述褐藻脱胶藻渣中有机质中干基为40-50wt％，pH(1:50)值为7.0-8.5；
优选地，步骤(1)中，所述碱性物质选自碳酸钙和牡蛎壳粉中的一种以上。
9.根据权利要求7所述的模块化使用方法，其特征在于：步骤(2)中，所述复合材质选自聚对苯二甲酸乙二酯、低密度聚乙烯和高密度聚乙烯中的一种以上，复合材质的厚度为0.1-1mm；
优选地，步骤(2)中，所述海藻源基质砖的长度为15-20cm，宽度为10-15cm，高度为10-15cm。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的海藻源基质砖在工厂化种植中的应用。
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