CN107641023A - 一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业基质生产技术领域，提供了一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质及其制备方法。所述水稻育秧基质是由50％‑70％的植物秸秆和30％‑50％啤酒污泥依次经过混合高温好氧发酵、二次发酵腐熟、腐熟有机料添加无机材料和调酸剂制备而成的。本发明的基质制备方法发酵时间短，秸秆的腐熟度高，且本发明的调酸技术确保了育秧基质的pH值稳定，适合水稻秧苗生长，基质保水保肥性好、营养全面，能满足秧苗生长40天的营养需求，且大大减少插秧机负重。本发明的育秧基质解决了机插秧育秧取土难、浪费土地资源以及废弃生物质直接丢弃或燃烧带来的环境污染等问题，同时育秧基质的研发与使用，有利于促进高效农业的可持续生产，增加农民收入。

Description

一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质及其制 备方法

技术领域

本发明涉及农业基质生产技术领域，具体说，涉及一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质及其制备方法。

背景技术

近年来,随着水稻种植面积的扩大和机插旱育秧技术的普及，水稻育秧基质显得尤为重要。目前，与插秧机配套的是标准硬盘育秧，大多数地区主要采用从农田耕层土壤取土、晒干粉碎，再添加营养剂、育秧剂等配制成营养土，然后装盘、播种育秧。但营养土养分释放快、养分过高抑制秧苗根系生长，导致秧苗根长、根系盘结力显著小于自然土所育秧苗，且采用营养土育秧存在取土量大、取土困难、容易发生土传病害、除草剂残留影响出苗以及营养土容重大、运输成本高、增大机械作业负荷等问题，同时，严重破坏了我国耕地土壤资源并对周围生态环境造成负面影响，不利于规模化、标准化的机插秧技术推广；而采用珍珠岩、沸石和蛭石等无机矿物材料配制的无机育秧基质，在园艺栽培育苗中具有广泛应用，但用于水稻育秧的较少，由于对秧苗素质的影响不确定，且成本较高，不利于单独作为水稻育苗基质推广。

中国是世界上农业废弃物产出量最大的国家，每年产量约40多亿吨，其中农作物秸秆7亿多吨，利用自然资源及工农业废弃物开发水稻无土育秧基质，一方面能有效解决育秧中营养土取土难、取土破坏植被与环境等问题，另一方面，能减少秸秆焚烧带来的环境污染以及啤酒厂的废弃酵母污泥BFS填埋浪费土地的问题，达到资源循环利用，对推广水稻工厂化育秧，提高水稻现代化种植水平具有重要作用；可有效解决水稻机械化生产和农业废弃物处理的矛盾，促进水稻种植生态环境的协调发展，降低生产成本，提高水稻生产的经济、社会和生态效益，是目前水稻基质育秧的一个重要发展趋势。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质及其制备方法，本发明的基质制备方法发酵时间短，秸秆的腐熟度高；利用本方法的基质保水保肥性好，营养全面，能满足秧苗生长40天的营养需求；基质容重小、比传统营养土减少插秧机负重10％以上。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质，所述水稻育秧基质是由50％-70％的植物秸秆和30％-50％啤酒活性污泥依次经过混合高温好氧发酵、二次发酵腐熟、腐熟有机料添加无机材料和调酸剂调配制备而成的。

一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，所述方法包括：

步骤1：高温好氧发酵，植物秸秆粉碎成5-10mm的段状，按体积百分比计，将50％-70％的植物秸秆和30％-50％啤酒活性污泥混合，使混合物料的初始水分控制在50％-55％；在所得混合物物料中按质量百分比通过电脑计量皮带秤添加0.5％-1.5％秸秆腐熟剂和1.5％-2.5％的固氮剂，然后在太阳能堆肥快速升温装置中进行高温好氧发酵，翻堆4-5次，经20-22天后，转入陈化车间进行二次发酵腐熟；

步骤2：二次好氧发酵，将一次发酵的有机料添加纤维素分解菌，在陈化车间采用间歇供氧方式，好氧发酵10-15天，期间翻堆2-3次，待水分降至30％-35％，温度稳定与常温一致，得到腐熟料；

步骤3：基质调酸和降容重，按质量百分比计，将步骤2中的腐熟料经过筛分后加入0.5％-6.5％的调酸剂调酸和12.5％-25％的无机材料降容重，将物料混合堆放5-7天；

步骤4：检测和包装，将步骤3的物料取样检测，符合理化指标后进行称重包装，即为制备获得基质。

进一步地，所述步骤1中的腐熟剂为以豆粕粉作填充载体、解纤维枯草芽孢杆菌2亿/克、黑曲霉2亿/克、酿酒酵母1亿/克配制成5亿/克的发酵剂。

进一步地，所述步骤1中的腐熟剂为有效活菌数(cfu)＞5亿/克，纤维素酶活＞35u/g,蛋白酶活＞20u/g,淀粉酶活＞15u/g，pH5.5-6.0，水分小于5％的并且以豆粕粉为载体的复合发酵剂，添加量为发酵有机料的0.5％-1.5％。

进一步地，所述步骤1中的固氮剂为过磷酸钙Ca(H₂PO₄)2、氢氧化镁Mg(OH)2和黄腐酸钾配制而成的复合剂，其质量百分比为：过磷酸钙37.5％、氢氧化镁20％、黄腐酸钾42.5％，添加量为发酵有机料的1.5％-2.5％。

进一步地，所述步骤1中高温好氧发酵的条件为：升温阶段控制2-3天、温度45-50℃，高温阶段维持10-15天、温度55-70℃，降温阶段维持2-3天、温度40-45℃，冷却阶段控制1-2天，期间需要翻堆7-10次。

进一步地，所述步骤2中的二次好氧发酵所添加的纤维素分解菌为绿色木霉，添加量为发酵料质量份0.7％-1.3％。

进一步地，所述步骤3中的调酸剂为0.5％～2.5％的硫磺。

进一步地，所述步骤3中的调酸剂为由0.5％～2.5％的硫磺和2％～5.5％的普钙组成的复合调酸剂。

进一步地，所述步骤3中的调酸剂为由0.5％～2.5％的硫磺、0.8％～3.0％的石膏和2％～5.5％的普钙组成的复合调酸剂。

进一步地，所述步骤3中的无机材料为由5％～10％的陶砂和5％～10％的蛭石组成的混合无机材料。

进一步地，所述步骤3中的无机材料为由5％～10％的陶砂、5％～10％的蛭石和3-5％的珍珠岩组成的混合无机材料。

进一步地，所述步骤4中的检测的理化指标应符合企业标准(Q/WRQ02-2015),理化指标为：总养分(N+P₂O₅+KO₂)2.5-4.0％，酸碱度pH5.5-7.0,电导率EC＜2000uS/cm，容重＜0.3-0.6g/cm³，有机质≥40％。

本发明的有益效果：(1)本发明的基质制备方法发酵时间短，秸秆的腐熟度高；(2)利用硫磺、石膏、普钙等综合调酸技术确保了育秧基质的pH值稳定，适合水稻秧苗生长；(3)本发明的基质保水保肥性好，营养全面，能满足秧苗生长40天的营养需求；基质容重小、比传统营养土减少插秧机负重10％以上；(4)利用植物秸秆和啤酒污泥制备育秧基质，不仅解决了机插秧育秧取土难、浪费土地资源以及废弃生物质直接丢弃或燃烧带来的环境污染等问题，实现农业废弃物循环利用，同时育秧基质的研究、开发与应用，有利于促进高效农业的可持续生产，推动水稻生产全程机械化，减少劳动成本，增加农民收入。

具体实施方式

展示一下实例来具体说明本发明的某些实施例，且不应解释为限制本发明的范围。对本发明公开的内容可以同时从材料、方法和反应条件进行改进，所有这些改进，均应落入本发明的的精神和范围之内。

一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：高温好氧发酵，植物秸秆粉碎成5-10mm的段状，按体积百分比计，将50％-70％的植物秸秆和30％-50％啤酒活性污泥混合，使混合物料的初始水分控制在50％-55％；在所得混合物物料中按质量比通过电脑计量皮带秤添加0.5％-1.5％秸秆腐熟剂和1.5％-2.5％的固氮剂，然后在太阳能堆肥快速升温装置中进行高温好氧发酵，翻堆4-5次，经20-22天后，转入陈化车间进行二次发酵腐熟；

步骤2：二次好氧发酵，将一次发酵的有机料添加纤维素分解菌，在陈化车间采用间歇供氧方式，好氧发酵10-15天，期间翻堆2-3次，待水分降至30％-35％，温度稳定与常温一致，得到腐熟料；

步骤3：基质调酸和降容重，按质量百分比计，将步骤2中的腐熟料经过筛分后加入0.5％-6.5％的调酸剂调酸和12.5％-25％的无机材料降容重，将物料混合堆放5-7天；

步骤4：检测和包装，将步骤3的物料取样检测，符合理化指标后进行称重包装，即为制备获得基质。

步骤1中的秸秆主要是水稻秸秆、玉米秸秆和小麦秸秆，以生物质为主，C/N比约40，啤酒活性污泥主要是啤酒发酵分离后的废弃酵母、糟泥，以蛋白质为主，少量的有机质，水分60％左右，C/N比约15，通过混合后，物料C/N比为25左右，符合堆肥发酵的C/N比；

步骤1中的发酵剂为嗜热纤维素分解菌和产酸酵母菌，也是好氧菌和厌氧菌组成的复合菌剂，其总有效活菌数(cfu)＞5亿/克，纤维素酶活＞35u/g,蛋白酶活＞20u/g,淀粉酶活＞15u/g，其营养载体为豆粕粉，作为菌群的初始氮源和碳源，促进发酵菌群快速繁殖产酶，利用太阳能升温发酵装置达到快速升温，缩短发酵时间，通过20-22天的好氧发酵，完成秸秆有机料的糖分解和纤维素、半纤维素的分解；

步骤1中的固氮剂由过磷酸钙Ca(H₂PO₄)2、氢氧化镁Mg(OH)2和黄腐酸钾配制而成的复合剂，其质量份为：过磷酸钙37.5％、氢氧化镁20％、黄腐酸钾42.5％，大多数堆肥企业为了减少发酵翻堆过程中堆体的氨氮损失，一般都以磷酸和氢氧化镁为固氮剂添加到发酵物料中，通过发酵反应在堆体中形成类似于磷酸镁铵(鸟粪石)结晶的方式来固氮，但在反应过程中常常因为物料中的水分和组分影响，容易引起絮凝现象，所形成的磷酸镁铵的量和成分及品质都不能稳定，因此，固氮效果也不稳定；本发明所采用的固氮剂由过磷酸钙Ca(H₂PO₄)2与氢氧化镁Mg(OH)2和黄腐酸钾配制而成，利用黄腐酸具有抗絮凝和生物络合的特点，在发酵过程中能促进磷酸镁铵(鸟粪石)结晶反应的形成，不仅固氮效果稳定、总氮损失控制量显著，同时所形成的鸟粪石结晶中还富含钙、钾、硅，品质显著高于传统的固氮剂所形成的结晶；

步骤2中的添加的纤维素分解菌主要是绿色木霉，在二次发酵过程中，通过供氧和翻堆，主要是分解物料中的半纤维素和半木质素，发酵完成后，物料腐熟度达到95％以上。

步骤3中的调酸剂可以是单一调酸剂，也可以是复合调酸剂。其中单一调酸剂为0.5％～2.5％的硫磺，复合调酸剂为由0.5％～2.5％的硫磺和0.8％～3.0％的石膏以及2％～5.5％的普钙组成。由于水稻适宜在酸性环境中生长，适宜的pH5.5-6.0,旱育秧环境下若苗床土壤pH超过6.5，容易发生立枯病，造成大面积死亡，目前用营养土育秧的，一般采用稀硫酸兑水对苗床土进行泼浇方式进行调酸，而无土育秧基质是以腐熟堆肥为主要原料，由于有机料通过堆肥发酵后，腐熟基料呈碱性，pH都在8.0以上，必须要对基料进行调酸，使育秧基质pH控制在5.5-6.0。由于硫酸容易使有机质碳化失活，不能用来作为基质的调酸剂，加上无土育秧基质的理化性状与土壤不一样，阳离子的代换量大，采用单一的调酸剂很容易发生反弹。生产实践证明：水稻秧苗期一般需要30-45天，从播种到二叶一心需要10-15天，二叶一心到移栽需要15-20天，二叶一心以前的自养阶段受酸碱度的影响较小，二叶一心以后转入异养阶段，如果环境不适宜尤其是pH过高，很容易发生立枯病，往往造成全军覆没，大面积死亡。前述的采用稀硫酸作为调酸剂在无土育秧基质上调酸时间只能控制7-10天，超出时间pH反弹，仍然高达7.0以上，而这个时候正值水稻进入异养阶段(二叶一心期)，往往引起水稻发病；本发明所述的复合调酸剂，是经过多次反复试验和验证后，采用的是快、慢、长相结合的多种材料制成：利用普钙中的游离酸快速降低基料中的pH，使其在水稻播种后稳定在pH6.5-7.0，维持时间5-7天；利用石膏在苗床上通过缓慢的水解反应，释放出氢离子和硫酸根，从而降低基质的pH，作用时间为播种后3-5天开始，维持时间10-15天，pH稳定在5.5-6.0；硫磺的作用机理是通过硫细菌分解氧化，形成硫酸根和亚硫酸根，从而降低基料的pH，作用慢、持续的时间长，在播种后10-15天开始见效，持续时间为15-20天，基质pH稳定在5.0-5.5，为秧苗在异养阶段创造了一个酸性环境。通过上述调酸剂调节基质的pH值在5.5～6.5范围内，符合水稻育秧期间对基质的pH要求；

步骤3中的无机材料为由5％～10％的陶砂、5％～10％的蛭石和3％-5％的珍珠岩组成的混合无机材料，陶砂和蛭石为2mm左右的粒径，珍珠岩为3-5mm左右的粒径，要求无粉尘，无杂质，粒径不得过大，否则容易漂浮，混合后的基质容重为300g/L～600g/L。

将上述的方法制备的育秧基质用于机插早稻基质育秧，机插早稻基质育秧技术如下：

1、种子处理

①选种：为确保种子发芽整齐一致及秧苗素质，种子选择籽粒饱满、千粒重相当的种子进行播种育秧。可用盐水选种(每1kg水加20克盐，水溶液比重提高0.1，可按此比例配制选种液。盐水比重粳稻为＞1.10，籼稻为＞1.06。)或清水选种(用清水漂洗，分浮、沉两部分，分别催芽，分盘播种，使同一盘秧苗生长相对整齐。)盐水选种后必须充分淘洗或冲洗，将盐分清除干净。

②浸种：保证种子吸足水分，发芽整齐，同时也可有效防治水稻病虫害。为保证稻种吸足水分，一般籼稻需浸足60℃·日，粳稻需浸足80℃·日。种谷吸足水分的标准：吸水量为风干种子重的1/3。

③催芽：种子吸足水份后，在较高(30℃左右)的恒温下，让种子快速发芽，以芽谷播种的，催芽标准为水稻胚根突破颖壳露出，

2、基质处理与装盘

其质配料包括实施例1中制备所得的基质，破除基质在运输过程中造成的挤压结块。不需添加药剂、泥土与肥料等。

常用的秧盘主要有硬盘、软盘和纸盘三种。

秧盘主要要求：深度：2.5—3厘米，不能低于2cm；底平：秧盘与地面务必平坦，尤其是硬盘地部最好不要带有棱沟，以免对秧苗根系发展形成阻隔，造成秧块断裂；孔数：秧盘底孔不宜过多，能满足漏水要求即可，对于25×58规格的硬盘来说，每盘底孔数以90—110为宜；消毒：重复使用的秧盘，使用前做好消毒工作。消毒方法；0.2％的高锰酸钾水溶液或甲霜灵溶液浸泡秧盘30分钟。

装盘基质厚度：底层基质2—2..5cm，不能低于2cm，否则容易失水、盘根力不足机插所需。超过2.5cm成本加大，没有必要。盖籽基质0.5cm左右，以不漏籽为宜，太厚出苗易结盖。蓬松面平，保持基质的自然蓬松状态，不必压实；无论是机械或人工装盘都要做到保持基质表面平整，不要厚薄不均，高低起伏，以防落籽不均。

浇足底水：底水分别在播种前后、盖籽之前分两次浇透，覆盖基质后，出苗前基本不浇水。足水标准：底孔见水而未滴出。

3、播种

播种量：结合产量目标、壮秧标准、秧龄弹性和机插效果和品种特性等因素综合考虑。在基质育秧条件下，籼稻品种一般每盘播种是在70克左右即可达到机插的盘根要求。

播种精度：播种的精度直接影响到秧苗的分布是否均匀，从而影响到机器栽插的漏穴率。因此，特别是对机插籼稻育秧的小播种量的情况下，精确播种要求更加严格。

4、摆盘

摆苗盘时注意把苗盘的短边向外，摆正、摆齐、摆紧。软盘育秧尤其要把秧盘摆齐、摆紧，否则秧块形状不规则、栽插质量不高。

5、覆盖

软盘育秧或没有进行叠盘催芽的硬盘育秧时，在水稻出苗前可在秧盘表面覆盖一层无纺布以保温；或者覆盖一层地膜保温、保湿，膜上再覆一层4—5cm厚稻草或草帘保温、防高温，待秧苗齐苗后及时揭除。覆盖无纺布的可以在整个苗期全部覆盖，既不影响温光效果，还可以防害虫为害。

6、苗期管理

(1)温度管理：温度控制昼夜温差和绝对温度。较低的昼温、较高的夜温利根系的生长。

出苗前白天维持基质温度在25—30℃是，晚上不低于15℃，尽可能创造适当高温、恒温以促进快速出苗；主要措施是靠覆盖设施，根据天气来决定大中通风时间和通风量以及水的管理来调控；出苗后至一叶期，温度维持适温的低限，特别是夜温应取适温的低限管理，以控制幼苗生长、促进壮苗；秧苗一叶一心期至两叶期，视天气情况，晴天应适度维持在适温的上限以防止立枯病的发生；两叶以后，视移栽期限的临近与否根据促控的需要而进行相应的温度管理。

(2)水的管理

水的管理是基质育秧管理的关键点，高湿抑制根和根毛生长，低湿则促进根和根毛生长。出苗前应注意观察基质的含水情况，在保证水份供应的前提下，尽可能提高基质的通气性能，以利出苗。如果基质失水干燥，应及时补水。正常情况下(叠盘催芽或有地膜覆盖的平畦、稀小底秧盘)底水够出苗所用；出苗、顶土后，适当控制浇水，保持表面基质干燥见白，防止表面基质结块形成“盖头”(叠盘催芽不会出现)，导致秧苗生长不齐。

整个苗期均应保持基质湿润，保持基质含水量65～70％；炼苗也切不可过度控水。缺水指标：早晨叶尖吐水现象。如不见叶尖正常吐水，应及时补水。大棚旱育秧苗也不宜水分太足，出苗后基质水分不超过最大持水量的80％；对于水育情况下，如发现秧苗根系大量下扎床土时，应加大灌水量，保持基质层的足够含水量。

水的管理注意点

水质要求：无泥沙、藻类、无病原菌、无污染；pH5.5-7，EC≤1.0ms/cm，注意微量元素的补给。

(3)光照管理：出苗前，光的管理以满足温度的要求为目标，既要考虑增温需光，又要尽量防止高温灼伤；出苗后在不影响温度的情况下，尽可能让育苗多见光。基质穴盘育苗控苗的关键措施是：低温、强光、适度水分。光照对秧苗植株的生长有促进作用；光照越强，促进作用越明显。对早稻育秧，因气温较低，光照较弱，可适当采用日光灯补光的措施。

(4)肥的管理：水稻育秧基质含有水稻苗期的全部营养，在水份管理得当的情况下，一般不需补充肥料，如果长期处于漫水或大雨淋洗而表现缺肥，可适当补充如硫酸铵等速效氮肥。

(5)“盖头”处理：当大量种子发芽、覆盖层基质含水较大时会出现“盖头”现象，及时揭掉地膜等覆盖物，风干覆盖层基质，用笤帚等轻扫使基质散落到秧苗根部，并适当浇水冲去叶面基质。

(6)病虫害防治

出苗前注意防治蝼蛄、田鼠、麻雀等对种子的盗食和破坏，导致出苗不齐。出苗后注意叶蝉和灰飞虱等防治。基质育苗，在做好种子处理的前提下，通过适宜的温湿度管理，苗期注意青立枯的爆发条件，当恶劣气候出现时，可用药剂预防；通常情况下，环境管理到位的情况，苗期很少发生病害。

7、卷苗、上苗、机插

达到秧龄的盘育苗，在机插时，从育苗盘一头用手将秧苗卷起，成筒状，每盘秧苗为一筒，然后运至田间，摆放在插秧机进秧版上，进行机插。

具体实施例

试验基质为本发明的用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质，堆肥物料的养分、水分和碳氮比对堆肥发酵的影响至关重要，微生物分解有机物料适宜的碳氮比为25左右，正常发酵时间为25天左右。试验中所选取的原料，经多次检测其理化性状指标后求平均值结果表明，作物秸秆的碳氮比较高，大约在40～60之间(表1)；啤酒活性污泥是指发酵废水经处理后沉淀下来的活性污泥，主要成分是经过数代发酵后不能再利用的废弃酵母泥，含粗蛋白29.97％，其重金属低于国家标准(表2)，传统的处理方法是填埋或地表堆积，污染环境，我们利用其有效养分高、碳氮比低的特点，将两者进行混合调整，以适应堆肥发酵所需的碳源和氮源。

表1原料理化性状指标

表2啤酒活性淤泥无害化指标检测结果

数据来源：湖北省农科院农业质量标准与检测技术研究所检测报告

具体实施例1

1.基质原料：50％植物秸秆+50％啤酒污泥+1％发酵剂+2％固氮剂

2.高温好氧发酵时间：20天

3.二次腐熟发酵时间：10天

4.调酸剂：2.5％硫磺

5.无机材料：5％陶砂+5％蛭石

具体实施例2

1.基质原料：60％植物秸秆+40％啤酒污泥+1％发酵剂+2％固氮剂

2.高温好氧发酵时间：20天

3.二次腐熟发酵时间：10天

4.调酸剂：2.5％硫磺+5％普钙

5.无机材料：10％陶砂+10％蛭石

具体实施例3

1.基质原料：70％植物秸秆+30％啤酒污泥+1％发酵剂+2％固氮剂

2.高温好氧发酵时间：20天

3.二次腐熟发酵时间：10天

4.调酸剂：2％硫磺+2％普钙+1.5％石膏

5.无机材料：10％陶砂+10％蛭石+5％珍珠岩

将上述3个具体实施例中的配料按本发明的方法制成育秧基质，并按照机插早稻基质育秧技术将3个具体实施例所制备的基质用于早稻育秧。以营养土培养作为空白对照。

结果分析

(1)混合发酵试验结果分析

实验发现，3个实施例的物料均在堆放前7天温度不断升高，快速进入高温发酵阶段。物料处理堆的pH和EC均明显升高。堆肥发酵过程中，pH值呈现“高-低-高”的变化。前期微生物分解含氮有机物产生氨，导致堆体前期pH值升高、但随后pH值呈现下降趋势，发酵后期pH再升高，与大多数中温微生物死亡、腐熟物料中的铵盐积累和有机质腐殖质化有关。在发酵过程中，Mg、Fe、Mn、Zn、Cu等金属离子活性得到了很大程度的提高，因此，发酵过程中堆体的EC值会不断升高。

表3有机物料发酵前后的养分变化

由表3中数据可以看出，3个实施例中配方发酵后N、P、K养分增加，有机质含量降低。堆肥发酵过程中，微生物需消耗物料中的含碳有机物为其提供能量，使得物料有机质降低，而其中的无机养分不断积累，使养分含量相对增加。

结论：秸秆和啤酒活性淤泥在秸秆腐熟剂和太阳能堆肥快速升温装置的综合作用下，能快速进入高温发酵阶段，可以加快秸秆和啤酒活性淤泥好氧发酵进程。其高温发酵时长为20天左右，比传统堆肥发酵时间缩短5天左右。

(2)调酸剂作用验证

三个具体实施例中的植物秸秆和啤酒活性淤泥在加入硫磺后有机料在堆放期间pH值均会下降，其中具体实施例1的有机料在21天pH值下降到6.5左右，之后pH趋于稳定，稳定时长为30天左右，具体实施例2的有机料在21天pH值下降到6.0左右，之后pH趋于稳定，稳定时长为30天左右，具体实施例3的有机料在14天pH值下降到5.4左右，之后pH趋于稳定，稳定时长为30天左右。

按照上述试验结果，将3个具体实施例中的发酵有机料和硫磺配成水稻基质小样，堆放10天后进行育秧试验，检测育苗前后的理化性状、秧苗农艺性状，来验证其调酸效果对秧苗素质的影响，以营养土培养作为空白对照。

对处理育苗前后基质理化性状进行检测，其结果如表4所示：播种14天后(表4)，基质养分被秧苗吸收，单个养分中氮素营养吸收最多，与空白组相比较，实验组的pH、EC变化相对稳定，且通过观察，试验组的出苗情况比空白组好；播种28天后，秧苗农艺性状指标结果如下表5所示：与空白组相比，实验组的株高小于空白组、茎基宽大于空白组、地上部百株鲜重显著小于空白组，而百株地下部鲜重显著大于空白组，实验组的最长根长显著空白组，有效盘根数无显著差异。

表4硫磺调酸基质理化性状的变化(播种14天)

表5硫磺调酸秧苗的农艺性状(播种28天)

结论：使用硫磺调节水稻育秧基质的pH有显著效果，硫磺调酸效果稳定持久，但需提前堆放，见效慢，对基质生产时间与供应需求有限制。

(3)养分、容重及出苗率验证

用本实施例中的育秧基质开展育秧试验，以验证本实施例中的基质配方是否满足工业化生产需要。

通过检测各配方基质理化性状，其结果如下所示：

表6不同处理基质理化性状

研究表明，每生产100kg水稻需要氮2.2kg、磷1.2kg、钾2.2kg，而水稻秧苗期所需的氮、磷、钾营养分别占全生育期的0.50％、0.26％、0.40％。按水稻亩产量为750kg计算，每亩水稻秧苗期生长所需的氮、磷、钾营养元素的量分别为82.5g、23.4g、66.0g。用本实施例中的无土育秧基质旱育秧苗每亩水田需基质30kg，由上表可知，基质可为水稻秧苗提供所需的氮、磷、钾营养元素的量平均分别为510g、240g、270g，能为水稻秧苗生长期40天提供足够的养分。

由表6可知，基质容重最高为565g/L，每个秧盘重约1.9kg(秧盘体积约3.2L)，而采用传统营养土育秧，秧盘重量至少4kg，是基质育秧重量的两倍。再考虑到基质保水性等问题，实际生产过程中使用无土基质育秧至少减少插秧机负重10％以上。同时，本实施例中的育秧基质的出苗率为94％，因此，本实施例的基质能满足早春低温条件下旱育秧的要求，配方稳定性好，适合工业生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质，其特征在于：所述水稻育秧基质是由50％-70％的植物秸秆和30％-50％啤酒活性污泥依次经过混合高温好氧发酵、二次发酵腐熟、腐熟有机料添加无机材料和调酸剂调配制备而成的。

2.一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述方法包括：

步骤1：高温好氧发酵，植物秸秆粉碎成5-10mm的段状，按体积百分比计，将50％-70％的植物秸秆和30％-50％啤酒活性污泥混合，使混合物料的初始水分控制在50％-55％；在所得混合物物料中按质量百分比通过电脑计量皮带秤添加0.5％-1.5％秸秆腐熟剂和1.5％-2.5％的固氮剂，然后在太阳能堆肥快速升温装置中进行高温好氧发酵，翻堆4-5次，经20-22天后，转入陈化车间进行二次发酵腐熟；

步骤2：二次好氧发酵，将一次发酵的有机料添加纤维素分解菌，在陈化车间采用间歇供氧方式，好氧发酵10-15天，期间翻堆2-3次，待水分降至30％-35％，温度稳定与常温一致，得到腐熟料；

步骤3：基质调酸和降容重，按质量百分比计，将步骤2中的腐熟料经过筛分后加入0.5％-6.5％的调酸剂调酸和12.5％-25％的无机材料降容重，将物料混合堆放5-7天；

步骤4：检测和包装，将步骤3的物料取样检测，符合理化指标后进行称重包装，即为制备获得基质。

3.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的腐熟剂为以豆粕粉作填充载体、解纤维枯草芽孢杆菌2亿/克、黑曲霉2亿/克、酿酒酵母1亿/克配制成5亿/克的发酵剂。

4.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的腐熟剂为有效活菌数(cfu)＞5亿/克，纤维素酶活＞35u/g,蛋白酶活＞20u/g,淀粉酶活＞15u/g，pH5.5-6.0，水分小于5％的并且以豆粕粉为载体的复合发酵剂，添加量为发酵有机料的0.5％-1.5％。

5.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的固氮剂为过磷酸钙Ca(H₂PO₄)2、氢氧化镁Mg(OH)2和黄腐酸钾配制而成的复合剂，其质量百分比为：过磷酸钙37.5％、氢氧化镁20％、黄腐酸钾42.5％，添加量为发酵有机料的1.5％-2.5％。

6.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤1中高温好氧发酵的条件为：升温阶段控制2-3天、温度45-50℃，高温阶段维持10-15天、温度55-70℃，降温阶段维持2-3天、温度40-45℃，冷却阶段控制1-2天，期间需要翻堆7-10次。

7.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的二次好氧发酵所添加的纤维素分解菌为绿色木霉，添加量为发酵料质量份0.7％-1.3％。

8.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的调酸剂为0.5％～2.5％的硫磺。

9.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的调酸剂为由0.5％～2.5％的硫磺和2％～5.5％的普钙组成的复合调酸剂。

10.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的调酸剂为由0.5％～2.5％的硫磺、0.8％～3.0％的石膏和2％～5.5％的普钙组成的复合调酸剂。

11.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的无机材料为由5％～10％的陶砂和5％～10％的蛭石组成的混合无机材料。

12.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤3中的无机材料为由5％～10％的陶砂、5％～10％的蛭石和3-5％的珍珠岩组成的混合无机材料。

13.根据权利要求2所述的一种用植物秸秆和啤酒活性污泥生产的水稻育秧基质的制备方法，其特征在于：所述步骤4中的检测的理化指标应符合企业标准(Q/WRQ02-2015),理化指标为：总养分(N+P₂O₅+KO₂)2.5-4.0％，酸碱度pH5.5-7.0,电导率EC＜2000uS/cm，容重＜0.3-0.6g/cm³，有机质≥40％。