CN116034851A - 未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用，属于花卉育苗基质技术领域，所述未经腐熟竹渣的制备方法为：以慈竹枝条与叶片为原，自然晾干，直至枝、叶失水率达到90％以上，然后进行粉碎，所述粉碎的粒径为＜1.0mm；本发明采用未经腐熟竹渣部分替代泥炭，不但能够明显减少无土栽培中泥炭的使用量，减少对泥炭的依赖从而保护泥炭沼泽生境，而且能够对大量的竹叶竹枝等废弃物进行大量的回收利用，并且无需腐熟，周期短成本低，此外，替代泥炭后还能促进无土栽培中植物的生长发育，具有显著的经济效益和环保效应。
Description
技术领域
本发明涉及花卉育苗基质技术领域，尤其涉及未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用。
背景技术
土地对于作物的重要性不言而喻，从某种意义上讲，土地支撑了人类的发展。到2050年，世界人口将从目前的77.9亿增加到97.7亿，人均耕地面积将继续减少，这种趋势值得全世界警惕。另一方面，世界范围内迅速城市化，预计到2030年，城镇人口将增加到总人口的70％，进一步加剧了人口与耕地的矛盾。
集约化农业提供了数量惊人粮食与其他农产品，但这种耕作方式会导致土壤健康状况下降，目前的种植方式难以维持供应。农业科学家开发出各类无土栽培系统，为解决上述矛盾，提高生产效益提供了方案。无土栽培是一种不使用土壤作为生根介质，利用固体、液体、有机、无机材料或其混合物制作成生长介质，种植作物或植物的新方法。与传统土壤耕作相比，无土栽培因其支持高效益和集约化植物生产的特点而被全球认可。尽管如此，受限于无土栽培目前的成本与技术，无法进行大规模的应用，以替代传统农业耕作。
观赏作物生产属于高投入高产出，标准化要求高，例如天竺葵、Sellieraradicans、桔梗、菊花等这些作物的无土栽培尤其常见。但同时，观赏作物对于人类生存并非至关重要。因此，发展花卉无土栽培，将节省出的珍贵土地供应粮油作物生产，具有战略意义。
在这个前提下，对无土基质组成的研究成为进一步提高无土栽培可持续性的关键步骤。因为具有优良化学、生物和物理特性，泥炭是园艺无土栽培基质中使用最多的基本成分。然而，不幸的是，越来越多的研究证明泥炭沼泽的开采与使用，会对当地环境造成负面影响，甚至对全球生态造成难以预料消极影响。泥炭沼泽是一种特殊的生境，为当地提供了如生物多样性、碳(C)储量、当地水质调节和防洪蓄水等重要的生态系统服务功能。泥炭沼泽仅占地球陆地面积的3％，却可能储存了全球陆地有机碳总量的21％～33％，被认为是最重要的长期碳汇。当泥炭被开采用于农业、林业、园艺时，退化的泥炭沼泽角色发生了剧烈转变，将稳定的、固定的碳释放进入大气，从而加剧气候变化。
因此，在无土栽培领域，寻求泥炭的替代品，又具有非常重要的意义。堆肥、椰壳、树皮和木材纤维等泥炭的替代品研究已成为无土栽培领域的热点，这些替代品已经商业化应用。一方面是因为这些有机基质通常成本较低，另一方面这些有机物是农业、林业甚至工业生产的废弃物。处理这些材料的已成为一个环境问题，而将它们作为无土栽培的生长介质再利用，可能是一个便捷有效的解决方案。
但是，如何寻求更多更有价值的泥炭替代品，是本领域亟需解决的问题。
竹子在亚太地区广泛分布，尤其是在中国、印度和日本。它是地球上生长最快的植物之一，这使它成为一种廉价和高产的可再生资源。然而，由于竹材的特殊性和加工工艺的局限性，竹材加工过程中有超过50％的竹材被作为残留物丢弃。这导致了自然资源的大量浪费，对当地生态环境造成压力。若这些废弃物能替代泥炭用于花卉生产，这将是一个具有重要的经济和生态价值的方案。目前，仅钟哲科等人做了相关研究的初次报道，从加工厂收集竹竿加工中产生的废弃物，经过60d腐熟制作成堆肥，对泥炭替代率为25％～50％。
但是，该报道仅能够利用竹竿加工中产生的废弃物，而在采伐过程中还有大量叶片、枝条被遗弃；而且，该方法需要经过60天的腐熟发酵，存在周期长、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的之一，就在于提供未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用。
作为优选的技术方案：所述未经腐熟竹渣的制备方法为：以慈竹枝条与叶片为原，自然晾干，直至枝、叶失水率达到90％以上，然后进行粉碎，即得。
通过自然晾干而无需烘干以简化工艺步骤，从而可以直接使用从野外收集干叶和干枝，进一步降低工艺成本。另外，发明人采用本发明优选的未烘干的自然干燥竹渣基质，并用经烘干的竹渣做对比，观察了60d，结果未经烘干而是自然干燥在基质大约会从25d到50d期间，土温高于对照(经烘干处理的竹渣基质)3℃左右，即土温约达到25℃，这在秋冬季对育苗是有积极意义的。
作为进一步优选的技术方案：所述粉碎的粒径为＜1.0mm。这样的粒径，对于栽培植物的生长促进效果更明显。
作为优选的技术方案：所述未经腐熟竹渣对泥炭的替代体积百分比为20％-80％。
作为进一步优选的技术方案：所述未经腐熟竹渣对泥炭的替代体积百分比为40％-60％。这样的比例，对于栽培植物的生长促进效果更明显。
慈竹(Neosinocalamus affinis)在中国竹林中占有很大的比重，在长江中上游生态屏障建设及区域经济发展中具有重要作用。慈竹林每年会产生大量凋落的枝条和叶片；竹材采收后枝、叶被废弃在竹林中，不仅造成资源浪费，还对竹林环境健康带来负面影响。因此，选用慈竹枝条与叶片为竹渣原料，不经腐熟，干燥至一定程度后，粉碎至合适粒径，直接作为无土栽培基质部分替代泥炭。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用未经腐熟竹渣部分替代泥炭，不但能够明显减少无土栽培中泥炭的使用量，减少对泥炭的依赖从而保护泥炭沼泽生境，而且能够对大量的竹叶竹枝等废弃物进行大量的回收利用，并且无需腐熟，周期短成本低，此外，替代泥炭后还能促进无土栽培中植物的生长发育，具有显著的经济效益和环保效应。
附图说明
图1为叶片、枝条不同比例基质中岷江蓝雪花(Cw)在生长情况；
图2为叶片、枝条不同比例基质中蓝花丹(Pa)在生长情况；
图3为竹渣粒径不同的基质中岷江蓝雪花卉生长情况；
图4为竹渣粒径不同的基质中蓝花丹生长情况；
图5为岷江蓝雪花所用基质物理性质；
图6为蓝花丹所用基质物理性质；
图7、9、11、13为岷江蓝雪花所用基质化学性质；
图8、10、12、14为蓝花丹所用基质化学性质；
图15、17、19为岷江蓝雪花生长情况；
图16、18、20为蓝花丹生长情况；
图21为岷江蓝雪花株高在四种基质的对比；
图22为岷江蓝雪花地径在四种基质的对比；
图23为蓝花丹株高在四种基质的对比；
图24为蓝花丹地径在四种基质的对比。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
下述实施例中，
竹渣的制备方法为：从四川农业大学现代农业研发基地慈竹林中收集竹枝条、竹叶片，带回实验室自然晾干，直至枝、叶失水率达到91％，用BH600木材粉碎机和FZ102植物粉碎机对收集的竹残渣粉碎后备用；
泥炭选用市售品氏泥炭土，珍珠岩选用市售常规农资商品，用清水浸泡1小时晾干备用。
试验对象：
选用中国特有的岷江蓝雪花(Ceratostigma willmottianum Stapf，简写为“Cw”)与其近缘种蓝花丹(Plumbago auriculata，简写为“Pa”)，二者在生态习性上有较大差异，前者为白花丹科蓝雪花属，主要分布在岷江河谷上游，适应干热河谷地带；后者来自同科的白花丹属，起源于南非，在中国南方有自然分布，适应高温湿热环境。试验种苗为申请人的研究团队培育的生长规格一致且健康组培苗，苗龄为1个月。
下述实施例中，所采用的栽培基质的组成如下(下述比例，除非特别说明，均是指体积百分比：
试验方法：不同基质用800倍多菌灵消毒后，将基质装入直径12.8cm，深度13.6cm的花盆中，每个处理移栽35盆幼苗，每盆1株蓝花丹或者岷江蓝雪花，在RX500D-LED人工气候箱中缓苗10d后，光照12/12h，温度25℃/18℃，湿度80％/60％。10d后将盆栽苗(≥30盆)移入学校苗圃，进行日常管理。以此为起始日期，3个月后测量各处理幼苗的株高、基径。独立重复实验6次。
实施例1
叶片、枝条不同比例对植物生长情况的影响
图1为叶片、枝条不同比例基质中岷江蓝雪花(Cw)在生长情况，图2为P叶片、枝条不同比例基质中蓝花丹(Pa)在生长情况；
竹渣Cw＝0.5≤d＜1.0mm竹渣，竹渣Pa＝d＜0.5mm竹渣，
图1中：CKCw＝80％泥炭+20％珍珠岩，Cw1＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％叶片竹渣，Cw2＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％枝条竹渣，Cw3＝60％泥炭+20％珍珠岩+10％叶片竹渣+10％枝条竹渣；
图2中：CKPa＝90％泥炭+10％珍珠岩，Pa1＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％叶片竹渣，Pa2＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％枝条竹渣，Pa3＝70％泥炭+10％珍珠岩+10％叶片竹渣+10％枝条竹渣；
从图1和图2可以看出，叶片和枝条的比例，对于这两种植物的生长都没有明显的影响。
实施例2
竹渣粒径对植株生长的影响
粒径设置1.0≤d＜2.0、0.5≤d＜1.0、d＜0.5mm。其余试验方法同前。6个月后测量各处理幼苗的株高、基径。独立重复实验5次。
结果如图3和图4所示：图3为岷江蓝雪花生长情况，图4为蓝花丹生长情况。
图3中：CKCw＝80％泥炭+20％珍珠岩，Cw4＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％竹渣(1.0≤d＜2.0mm)，Cw5＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％竹渣(0.5≤d＜1.0mm)，Cw6＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％竹渣(d＜0.5mm)；
图4中：CKPa＝90％泥炭+10％珍珠岩，Pa4＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％竹渣(1.0≤d＜2.0mm)，Pa5＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％竹渣(0.5≤d＜1.0mm)s，Pa6＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％竹渣(d＜0.5mm)，株高绘制在主纵坐标轴，地径绘制在次纵坐标轴；
从图3中可以看出,C.willmottianum幼苗生长3个月后,Cw4,Cw5,Cw6地径为1.88,1.90,1.60mm大于对照(CKCw)1.56mm(p<0.05).Cw4,Cw5株高为40.52,45.4大于对照(CKCw)34.38cm(p<0.05).Cw6与对照CKCw无显著差异.Cw5地径与株高为各处理最大值,但与Cw4地径差异不显著；
从图4可以看出,P.auriculata幼苗生长3个月后,Pa4,Pa5地径为1.50,1.78mm,株高为21.36,20.90cm,两项指标均小于对照(CKPa)地径2.04mm,株高37.01cm.Pa6地径2.22mm,株高46.53cm,均大于(CKPa),C.willmottianum幼苗在四种基质中生长3个月后，株高达到约34至45cm，Cw5>Cw4>Cw6>CKCw，地径达到1.6至1.9mm，Cw5>Cw4>Cw6>CKCw。P.auriculata幼苗在四种基质中生长3个月后，株高达到约21至46cm，Pa6>CKPa>Pa5>Pa4,地径达到1.5至2.22mm，Pa6>CKPa>Pa5>Pa4；
因此,在基质中添加20％0.5≤d＜1.0mm的竹渣替代相应体积的泥炭，有利于C.willmottianum生长,更大粒径1.0≤d＜2.0mm,更小粒径d＜0.5mm不适于C.willmottianum；然而,P.auriculata更偏好较小粒径d＜0.5mm的竹渣。
实施例3
竹渣比例对植株生长的影响
图5和图6分别为岷江蓝雪花所用基质物理性质和蓝花丹所用基质物理性质；
其中，图5中，竹渣粒径为0.5≤d＜1.0mm；CKCw＝80％泥炭+20％珍珠岩，Cw7＝60％泥炭+20％珍珠岩+20％竹渣，Cw8＝40％泥炭+20％珍珠岩+40％竹渣，Cw9＝20％泥炭+20％珍珠岩+60％竹渣,Cw10＝20％珍珠岩+80％竹渣；总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度绘制在主纵坐标轴，容重绘制在次纵坐标轴(下同)。
图6中，竹渣＝d＜0.5mm竹渣CKPa＝90％泥炭+10％珍珠岩，Pa7＝70％泥炭+10％珍珠岩+20％竹渣，Pa8＝50％泥炭+10％珍珠岩+40％竹渣，Pa9＝30％泥炭+10％珍珠岩+60％竹渣,Pa10＝10％泥炭+10％珍珠岩+80％竹渣。
图7、9、11、13为岷江蓝雪花所用基质化学性质，图8、10、12、14为蓝花丹所用基质化学性质；
图7-14中,CKCw,Cw7,Cw8,Cw9,Cw,CKPa,Pa7,Pa8,Pa9,Pa10所表达的含义与图5和图6相同；pH绘制在主纵坐标轴，电导率绘制在次纵坐标轴。
如图5所示,随着竹渣比例的增加,CKCw混合基质总孔隙度下降2～5％,通气孔隙度2～3％,持水孔隙度逐渐下降1～1.5％,容重增加0.01～0.03g/cm3；CKPa混合基质总孔隙度下降3～9％,通气孔隙度1～5％,持水孔隙度逐渐下降2～3％,容重增加0.01～0.05g/cm3；
随着竹渣含量增加，两种混合基质pH分别由5.54增加到6.01,5.60增加到6.99,电导率EC分别由0.085dS/m增加到0.49dS/m,0.13增加至1.40(图7,8)。竹渣在20％～60％范围时,CKCw组中有机质与有机碳小幅增加,Cw9显著高于各组,竹渣完全替代泥炭时(Cw10),有机质与有机碳含量显著下降(p<0.05).CKPa组中有机质与有机碳含量小幅增,但各组间没有显著差异(图7,8)。
与对照相比，竹渣显著提高了基质中全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量(图11-14)，全氮、全磷、全钾逐步增加,Cw10和Pa10含量最高(图11,12)；Cw基质中Cw10碱解氮含量最高,有效磷与速效钾Cw9含量最高(图13)；Pa基质中Pa10有效磷与速效钾含量最高,碱解氮Pa8含量最高(图14)。
图15,图17,图19为岷江蓝雪花生长情况，图16,图18，图20为蓝花丹生长情况。图5-图20编号相同的基质配方相同。株高、根长绘制在主纵坐标轴，地径和根表面积绘制在次纵坐标轴。
从Cw7到Cw10,Pa7到Pa10,竹渣含量分别为20％,40％,60％,80％,替代相应体积泥炭.图15中Cw7,Cw8,Cw9,Cw10基质中C.willmottianum幼苗株高为40.4cm,39.7cm,38.71cm,41.34cm,处理间差异不显著,但均显著高于对照CKCw 29.38cm.Cw8,Cw9,Cw10基质中C.willmottianum地径为3.66cm,4.39cm,4.29cm,显著高于对照CKCw 2.26cm,Cw9,Cw10之间没有显著差异(图15)；
在添加竹渣的基质中,P.auriculata幼苗长势均优于对照CKPa.Pa7,Pa8,Pa9基质中,P.auriculata幼苗株高与地径逐渐增加,Pa9中为最大值,继续增加竹渣比例至80％,株高与地径均下降(图16)；
在添加竹渣的基质中,40％竹渣的基质中C.willmottianum幼苗根系长度1357cm略高于对照1331cm,几乎相等.其余各基质中幼苗根系总长度与表面积小于对照.含20％竹渣的基质中,根系长度与表面积略低于对照,当竹渣比例超过40％,Cw9,Cw10中根系长度与表面积显著下降,仅为对照的50％(图17).Pa8,Pa9分别添加40％,60％竹渣使P.auriculata幼苗根系长度与表面积高于对照CKPa,其中Pa8显著增加,根长达到2386cm,增加了约50％,表面积达到377cm2,增加了约30％，Pa7,Pa10分别添加20％,80％竹渣,根系长度与表面积相较于对照下降20％,6％(图18)；
添加竹渣的基质中,C.willmottianum与P.auriculata幼苗生物量高于各自对照组.C.willmottianum幼苗生物量Cw8,Cw9,Cw10基质中大致相等,约为照组生物量的200％,Cw7与对照CKCw没有显著差异(图19).P.auriculata幼苗生物量为对照组CKPa的200％～250％.Pa7,Pa8,Pa9生物量增加,Pa10下降,与Pa8相当(图20)。
对比试验
参照钟哲科等人的方法，将慈竹枝条、叶片粉碎为小于3毫米竹渣，90％的竹渣和10％的麦麸混合，形成约0.5米高，地面半径约1.5米的堆积物。同时准备市售新型复合微生物菌剂(EMs)，按1份EMs，1份市售蔗糖，20份去离子水比例混合，在一个容器中储存3天进行发酵；每天释放一次产生的气体，制备成发酵液。将制备发酵液稀释50倍，加入竹渣麦麸堆积物中，使其含水率达到60-65％。
用塑料布覆盖混合好的堆积物，促进竹渣发酵腐熟。在整个过程中，通过频繁检查桩并在需要时加去离子水，水分含量保持在45-55％，每隔两天测量一次温度，持续60天，每隔5天翻转一次，以保持孔隙率并确保适当的透气性，直到温度恢复到常温，认为发酵完毕。
60天后，从发酵堆中取出发酵完毕的竹渣烘干至恒重(60℃2天)，在研钵中研磨，过2mm的筛，收集过筛的基质用于后续试验。
如图21所示，岷江蓝雪花株高在四种基质没有显著差异，添加未腐熟竹渣的基质中，地径甚至超过了腐熟竹渣。生物量添加25％未腐熟竹渣效果优于腐熟竹渣，50％未腐熟竹渣效果与腐熟竹渣无显著差异(图22)；图21、22中，Cw11表示25％腐熟竹渣+55％泥炭+20％珍珠岩，Cw12表示50％腐熟竹渣+30％泥炭+20％珍珠岩，Cw13表示25％未腐熟竹渣+55％泥炭+20％珍珠岩，Cw14表示50％未腐熟竹渣+30％泥炭+20％珍珠岩。
在花丹中也有类似效果，表明未腐熟竹渣效果与腐熟竹渣相当，甚至更优(图23、24)；图23、24中，Pa11表示25％腐熟竹渣+65％泥炭+10％珍珠岩，Pa12表示50％腐熟竹渣+40％泥炭+10％珍珠岩，Pa13表示25％未腐熟竹渣+65％泥炭+10％珍珠岩，Pa14表示50％未腐熟竹渣+40％泥炭+10％珍珠岩。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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之内。
Claims (5)
1.未经腐熟竹渣在花卉育苗中部分替代泥炭的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述未经腐熟竹渣的制备方法为：以慈竹枝条与叶片为原，自然晾干，直至枝、叶失水率达到90％以上，然后进行粉碎，即得。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述粉碎的粒径为＜1.0mm。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述未经腐熟竹渣对泥炭的替代体积百分比为20％-80％。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述未经腐熟竹渣对泥炭的替代体积百分比为40％-60％。
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