CN108610199A - 一种蔬菜栽培基质及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无土有机栽培基质，其特征在于能保持土壤水分、抗旱保墒、促进作物生长、提高作物产量，包括以下重量份组分：草炭，生物质炭粉、腐熟鸡粪、生物菌、沸石。其制备方法包括生物质炭的制备和粉碎、腐熟鸡粪有机肥和沸石等其它原料的粉碎，按比例混合后造粒而成。本发明栽培基质为农村有机废弃物的合理运用找到了一条新的利用途径，替代资源量日益减少的草炭，且该基质在使用中所用有机肥经过高温发酵，无硝态氮肥施入，栽培过程中也无其他有害化学物质的污染，减少液体肥料使用，排出硝酸盐较少，减轻环境污染，微生物菌剂的添加增强作物抗病性、抗逆性；生产蔬菜洁净卫生。能大量节省生产费用，节约水源；操作简便，简单易学。

Description

一种蔬菜栽培基质及制备方法

技术领域

本发明属于肥料技术领域，特别涉及一种蔬菜栽培基质及其制备方法。

背景技术

近年来，我国设施园艺发展迅猛，但许多地区设施栽培的蔬菜种类单一，次生盐渍化和连作障碍问题普遍而突出，成为限制设施蔬菜产业发展的不利因素。水培和基质栽培等无土栽培是克服土壤连作障碍的有效措施，而前者投资成本高，基质栽培则是目前我国无土栽培发展的主要形式，为植物提供稳定协调的水、气、肥结构的生长介质，发挥支持、固定植株的作用，更重要的是充当“中转站”的作用，植物根系从中按需选择吸收各种肥源的养分及营养液的水分。有机肥源的引入很好的避免了营养液使用的缺陷(水成本高、有污染)。另外，由于某些单一基质具有某些不可克服的局限性(如含盐量过高、易松散问题)，因此，综合考虑各种基质的不同特性，探索具有不同理化特性的有机基质配合使用，已成为学者们研究的重点之一。

目前草炭是应用较广的无土栽培基质，但因为近年来草炭面积迅速减少，并出现品质逐渐下降和运输费用高等问题，用其它有机物料替代草炭得到研究者关注。将农业废弃物循环利用是一种有效措施，不仅可以减少对环境的污染，而且可以作为可再生能源。据统计，我国年产农林业废弃物约14亿t，其中仅玉米、水稻、小麦等作物秸秆产量就达6.5亿t，但其中秸秆还田量占比不足20％。生物炭替代草炭的研究引起了关注。生物炭富有孔隙结构、含碳量高、含有多种活性基团、有较大的比表面积、孔隙结构和阳离子交换量，在育苗基质中添加生物炭可以吸附土壤中未被作物利的水分和养分，提高养分有效性，具有一定的保水保肥性能。

栽培基质充当“中转站”的作用，使得植物根系从中按需选择吸收各种肥源的养分及营养液的水分，越来越多的研究将有机肥源引入其中，能较好的避免营养液使用中存在的用水成本高、有硝酸盐污染等缺陷。将沸石添加到栽培基质中，能发挥和生物炭、有机肥同样的固氮保肥保水功能，同时携带进入多种微量元素，提高作物抗性及改善作物品质。

由于园艺保护设施内连续周年种植蔬菜或花卉作物，由于设施蔬菜复种指数高，蔬菜发病率高，且施肥、灌溉、耕作频率大、温度高、蒸发量大，且得不到自然降水的琳洗，表层盐分大量积累，进而对作物造成盐胁迫，影响作物正常的生理代谢和生长发育，严重阻碍了设施园艺的健康、可持续发展。研究发现，有益微生物可缓解植物所受的生物胁迫和盐胁迫，促进其生长。枯草芽抱杆菌的引入既能防治植物病害，又能缓解无土栽培蔬菜的盐胁迫伤害。

将草炭、生物炭、有机肥和沸石及生物菌剂综合利用制备的栽培基质，不仅含有较多的有机质，还能有效地活化养分，促进植物对养分的吸收。

发明内容

有机基质本身含有一定的营养，基质配方的选择非常重要。本发明利用农田废弃物替代栽培基质中的草炭，提供一种既能保水抗旱、又能提高农产品品质的有机生态型蔬菜栽培基质及其制备方法。

本发明技术方案如下：

一种蔬菜栽培基质，由草炭、生物质炭粉、豆粕、有机肥(牛粪)、活性菌，沸石组成，按重量百分比例计，其具体成份为：草炭50-60％，生物质炭粉20-25％、有机肥10-15％、生物菌5％、沸石5％。

其中，所述草炭为东北草炭，购自市场，有机质含量平均60％或以上，腐植酸平均含量32％，氮平均含量0.81％，钾平均含量0.05％，pH值5.0-6.8；

所述生物炭由玉米秸秆制得，其制备方法包括：将玉米秸秆除去杂质后风干或烘干，粉碎过筛≤1cm；粉碎后的玉米秸秆以5-10℃·min-1升温至400-450℃进行无氧炭化反应，反应保温1.5-2h；将秸秆炭化物冷却至室温，粉碎过筛，获得秸秆来源生物炭；

所述有机肥为腐熟鸡粪或者牛粪，腐熟鸡粪或者牛粪购自市场，含水量≤20％，经粉碎，粒径≤40-60目；

沸石购自市场，含水量20％，经粉碎，粒径≤40-60目；

生物菌剂以枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)为主，有效活菌数≥1.2亿个·g^-1。

将上述物质粉碎，粉碎后的原料按如下重量百分比比例混合：草炭50-60％，生物质炭粉20-25％、有机肥10-15％、生物菌5％、沸石5％，按比例混合后即可，所述蔬菜栽培基质的含水量最好％5≥wt≤10％。

草炭是有机动植物遗体，作为一种比较丰富的资源已经为世界各国利用。草炭不含有害污染物质，本身含有丰富的有机质和大量生物活性物质，使有机质、腐植酸总量增加，通过络合促进金属元素的吸收，促进根的伸长；含有作物必需的各种营养元素，包括大量元素和微量元素，为植物提供无机养分，增强某些微生物活性，提高微生物的数量，提高土壤酶活性，缓解土壤磷的固定，活化土壤肥力，且肥效延长，对提高农作物质量品质和产量效果显著，广泛用于土壤改良剂，生产育苗基质，有机肥、复合复混肥和植物生产激素。

然而品质优良的泥炭基质价格高昂，又不可再生。同时，大量有机质含量丰富的农林生物质资源被随意填埋、焚烧，不仅造成资源浪费，而且严重污染环境。因此，基于经济、环保和蔬菜栽培基质资源循环利用等多方面的原因，研究利用农林生物质废弃物生产无土栽培基质，进而在蔬菜生产中部分或全部替代泥炭基质的可行性，以期开发出一类价格便宜、来源充足、栽培效果好，具有广阔的应用前景的环保型基质产品。

我国年产农林业废弃物约14亿t，其中仅玉米、水稻、小麦等作物秸秆产量就达7亿t，但其中秸秆还田量占比不足20％。将这些农业废弃物循环利用，不仅可以减少对环境的污染，而且可以作为可再生能源。将农林废弃物等生物质无氧炭化成为生物炭，不仅含有酚羟基、羧基、醇羟基、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基、羰基、甲氧基等多种活性基团，且具有较大的比表面积、孔隙结构和阳离子交换量，在育苗基质中添加生物炭还可以吸附土壤中未被作物利的水分和养分，延缓养分释放，减弱其在基质中的迁移转化能力，提高养分有效性，具有一定的保肥性能；能吸附有害物质，还可以为菌根和细菌等有益微生物提供生存和繁殖场所，同时可促进特殊类群微生物的栖息生长。

有机肥是指用作物秸秆、农产品废料、牲畜禽类等就地堆制的有机肥料的总称，富含腐殖质、高分子有机化合物、微生物活体等有机胶体和各种粘土矿物的无机胶体，具有巨大的表面能，是速效养分与迟效养分、有机养分与无机养分兼容的储备库，含有作物生长所需的多种营养元素，包括氮、磷、钾大量元素，硫、钙、镁、锌、钼、铜、铁等中微量元素，能满足作物各个时期养分的需求。此外，有机肥料还含有氨基酸、蛋白质、糖、脂肪、胡敏酸等各种有机养分，是重要的营养源。有机肥具有其它肥料不可替代的作用，如提高作物产量，改善品质，促进营养元素的转化与利用，增强基质微生物活性，提高作物抗性。有机肥源的使用代替营养液，在一定程度上节约了用水，并减少了硝酸盐等污染。

沸石是一种多孔状碱金属和碱土金属的硅铝酸盐矿物，具有持水性良好、缓冲能力强、通气性好、阳离子交换量高、容重轻、化学稳定性能好等特点，具有固氮保肥保水功能。加入基质中发挥疏松作用，能有效地控制肥料中氨态氮和钾的释放，从而延长养分在土壤中的保留时间；其本身含有作物需要的微量养分，能提高离子交换容量，有利于作物品质的改善。

枯草芽抱杆菌是一种广泛存在于自然环境中，对人畜无毒无害、不污染环境的非致病细菌，能够产生多种抗真菌和细菌的物质，不仅具有防治植物病害的作用，并在一定程度上缓解无土栽培蔬菜的盐胁迫伤害，而且还具有明显的增产促生作用。

与其它普通复合肥相比，本发明的主要优点是：

(1)大量节省生产费用，节约水源；操作简便，简单易学。

(2)为农村有机废弃物的合理运用找到了一条新的利用途径。

(3)排出硝酸盐较少，所用有机肥经过高温发酵，无硝态氮肥施入，栽培过程中也无其他有害化学物质的污染，减轻环境污染。

(4)微生物菌剂的添加增强作物抗病性、抗逆性；生产蔬菜洁净卫生，可达“绿色食品”施肥标准。

具体实施方式

下面通过实施例详述本发明。

实施例1(以重量百分比计，下同)

取利用太阳能、风能等预先干燥过(即)的玉米秸秆，粉碎后置于焖烧炉中(焖烧温度控制一定范围400℃-450℃)，炭化2小时，干燥要求含水量≤20％。将来源于秸秆的生物炭(含碳50％～60％干基)粉碎并过60目筛。

将沸石粉碎至≤40目，要求含水量≤20％；

将发酵好的鸡粪即腐熟鸡粪有机肥粉碎过60目筛，要求含水量≤20％；

最后将60份草炭、20份生物质炭粉、10份腐熟鸡粪、5份生物菌剂(干基重量)、5份沸石混合，即得到栽培基质1#。

试验设置：

设棕壤园土为对照CK，设草炭处理和上述有机型栽培基质处理1#，采用完全随机区组设计，每处理4次重复。2015年5月在辽宁省沈阳市郊区大棚内，将棕壤、草炭和基质各1.5公斤分别装入加仑盆，油菜种子经消毒浸种催芽后播种。生长20天后当幼苗长至3叶1心时间苗，每盆保留2棵生长状况均一的植株，90天后收获。各处理采用一致的管理方式，均无追肥。分别在出苗后1个月、2个月、3个月后测定叶数、叶面积、茎粗、株高、叶绿素含量，3个月收获后测定产量、单株地上鲜重和单株地下鲜重，同时计算出鲜重根冠比。

生长前期，草炭处理和有机型栽培基质处理1#的植株叶数、茎粗、株高显著高于园土CK处理，草炭处理与有机型栽培处理1#有一定差异，但差异未达到显著水平。油菜生长后期，有机型基质处理的植株叶数与草炭处理差异不显著，叶面积、茎粗、株高均显著大于草炭处理，叶绿素含量增大，叶片深绿色，根系丰富，秋收后产量增加5-8％，显著高于园土对照。

实施例2

取利用太阳能、风能等预先干燥过(即)的玉米秸秆，粉碎后置于焖烧炉中(焖烧温度控制一定范围400℃-450℃)，炭化2小时，干燥要求含水量≤20％。将来源于秸秆的生物炭(含碳50％～60％干基)粉碎并过60目筛。

将沸石粉碎至≤40目，要求含水量≤20％

将发酵好的鸡粪有机肥即腐熟鸡粪粉碎过60目筛，要求含水量≤20％

最后将50份草炭、25份生物质炭粉、15份腐熟鸡粪、5份生物菌剂(干基重量)、5份沸石混合，即得到栽培基质。

试验设置：

设棕壤园土为对照CK，设草炭处理和上述有机型栽培基质处理，采用完全随机区组设计，每处理4次重复。2015年5月在辽宁省沈阳市郊区大棚内，将棕壤、草炭和基质各1.5公斤分别装入加仑盆，油菜种子经消毒浸种催芽后播种。生长20天后当幼苗长至3叶1心时间苗，每盆保留2棵生长状况均一的植株，90天后收获。各处理采用一致的管理方式，均无追肥。分别在种植后1个月、2个月、3个月后测定叶数、叶面积、茎粗、株高、叶绿素含量，3个月收获后测定产量、单株地上鲜重和单株地下鲜重，同时计算出鲜重根冠比。

生长前期，草炭处理和有机型栽培基质处理的植株叶数、茎粗、株高显著高于园土CK处理，草炭处理与有机型栽培基质处理有一定差异。油菜生长后期，与CK相比，两种基质处理均显著优于棕壤处理，有机型基质处理的植株叶数与草炭处理差异不显著，茎粗、株高、最大叶面积均显著大于草炭土处理，叶绿素含量增大，叶片深绿色，根系丰富，秋收后产量增加5-8％。

表1不同处理基质对苗期油菜的影响

本发明利用农田废弃物替代栽培基质中的草炭，提供一种既能保水抗旱、又能提高农产品品质的有机生态型蔬菜栽培基质及其制备方法。

Claims (8)

1.一种蔬菜栽培基质，其特征在于：由草炭、生物质炭粉、豆粕、有机肥、活性菌，沸石组成，按重量百分比例计，其具体成份为：草炭50-60％，生物质炭粉20-25％、有机肥10-15％、活性菌5％、沸石5％。

2.根据权利要求1所述蔬菜栽培基质，所述草炭(又称草炭土)来源为东北草炭，含有机质含量平均60％或以上，腐植酸平均含量32％，氮平均含量0.81％，钾平均含量0.05％，pH值5.0-6.8，有机肥为腐熟鸡粪或者牛粪。

3.一种权利要求1所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：包括干燥、粉碎、按比例混合，粉碎后的原料按如下重量百分比比例混合：草炭50-60％，生物质炭粉10-15％、腐熟鸡粪10-15％、活性菌5％、沸石5％。

4.根据权利要求3所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：按重量百分比计，所述生物炭粉由玉米秸秆制得，生物炭粉的制备方法为：将玉米秸秆除去杂质后风干或烘干，粉碎过筛≤1cm；粉碎后的玉米秸秆以5-10℃·min^-1升温至400-450℃进行无氧炭化反应，反应保温1.5-2h；将秸秆炭化物冷却至室温，粉碎过筛(40-60目)，获得秸秆来源生物炭。

5.根据权利要求3所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：所述有机肥为腐熟鸡粪或者牛粪，含水量≤20％，经粉碎，粒径≤40-60目。

6.根据权利要求3所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：所述沸石含水量≤20％，粉碎，粒径≤40-60目。

7.根据权利要求3所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：所述活性菌为生物菌剂。

8.根据权利要求7所述蔬菜栽培基质的制备方法，其特征在于：生物菌剂为枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)，有效活菌数≥1.2亿个/g。