CN114051904A - 一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质及其制备方法，该水稻育苗基质包括1～5质量份的餐厨堆肥、5～10质量份的秸秆、5～10质量份的锯末、10～20质量份的稻壳，其中餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量2～3wt％、速效磷含量1～2wt％、速效钾含量0.5～1wt％、盐分含量0.01～1.86wt％、有机质含量50～70wt％、pH为6.5～8。本发明的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质重量轻、不积水又能保水保肥、疏松透气不板结，且原料收集成本低，促进作物根系生长，从而增加水稻产量。
Description
技术领域
本发明涉及育苗基质领域，具体涉及一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质及其制备方法。
背景技术
目前国内水稻基质育苗面积达500多万亩，传统的营养土育苗，通常秧龄在30-45天才能达到机插秧苗的标准，而基质育苗秧苗生长速度快、根系发达，通常只需要一半的时间即可达到机插秧标准。按照每亩水稻多生长一天可增产5公斤来计算，这为未来我国粮食增产提供了巨大的想象空间，而且基质质量仅是同体积土壤的1/4，劳作轻松，便于育苗机械化、规模化。因此，水稻育苗基质有着巨大的潜在的经济效益。
当前国内市场上的水稻育苗基质大多以草炭等不可再生资源为主要原料，且国内草炭资源比较少而且分布不均匀，价格昂贵，作为原料成本较高。因此，寻找价格低廉，对环境无污染并且来源广泛的基质材料是目前育苗基质生产中的热点。农林有机废弃物中含有纤维素、木质素等生物有机高分子，含碳量30％左右，将其开发为育苗基质是农林有机废弃物资源化利用的重要途径，能够进一步提升农林有机废弃物资源的循环利用，缓解资源紧张和稳定生态平衡。以农林有机废弃物为主要原料的轻型育苗基质，具备质地松软、疏松透气、不积水、不板结、温度适宜等特点，能够为植物的根系生长提供良好的生长环境。
目前有机废弃物日益增加，但废弃物的循环再利用率却不高，造成农村、农业、资源和环境的不协调问题日趋严重。在农业上，农作物秸秆数量巨大，在处理秸秆的问题上，通常都是进行焚烧发电，或者村边地头随意丢弃,这些处理方法基本都不太合理，焚烧发电和随意丢弃都会造成环境的污染，做饲料又使用不多。餐厨垃圾处理，当前是世界难题，国内餐食其高油、高辣、高盐的特性，其占有量大，污染度高，处理难度大，恶臭、填埋占用土地，焚烧又产生空气污染等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质及其制备方法，该方法能够对农业废弃物和餐厨邮寄废弃物进行充分利用，且相对于现有的水稻育苗基质，能够促进作物根系生长，从而增加水稻产量。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：
餐厨堆肥1～5份；
秸秆5～10份；
锯末5～10份；
稻壳10～20份；
其中，所述餐厨堆肥的理化性质为：
全氮含量2～3wt％、速效磷含量1～2wt％、速效钾含量0.5～1wt％、盐分含量0.01～1.86wt％、有机质含量50～70wt％、pH为6.5～8.0。
进一步地，为了使水稻育苗基质的理化性质符合相关标准的规定，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：餐厨堆肥2～3份、秸秆6～8份、锯末7～9份、稻壳12～17份。
进一步地，为了使水稻的出苗率、株高、叶绿素含量等生长指标达到最优效果，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：餐厨堆肥2份、秸秆7份、锯末8份、稻壳15份。
进一步地，为了保证水稻育苗基质保持良好的理化性质，提供充足养分，并且对水稻育苗过程中无病害威胁，所述秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆中的任意一种或多种按任意配比混合，稻壳为未发霉稻壳，锯末的颗粒度大小为1～5mm。
一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)将餐厨堆肥、秸秆、锯末及稻壳按比例混合搅拌，进行发酵，采用pH调节剂调节混合物料的pH值为6.5～7.5，碳氮比为25～30:1；
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，发酵温度控制在50～60℃，共翻堆3～5次，达到充分发酵；
(3)使物料温度降到室温，当物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，采用pH调节剂调节物料的pH为5.5～6.5，将发酵物料破碎，筛分，制得水稻育苗专用有机基质。
进一步地，为保证发酵得以顺利启动，所述步骤(1)中，混合物料在发酵前，调节混合物料的初始含水率为50～70％。
进一步地，在调节初始物料pH值的同时不引入更多的Cl-，所述pH调节剂为稀硝酸和稀硫酸中的一种或按任意配比混合。
进一步地，为了使发酵过程中的微生物能够快速繁殖，混合物料C/N比为25:1。
本发明的有益效果如下：
1.本发明的无土育苗基质，重量轻、不积水又能保水保肥、疏松透气不板结，餐厨堆肥能增加作物所需的营养元素和腐殖酸含量。
2.筛选丰富的有机废弃物资源(秸秆、稻壳等)为有机育苗基质的主要原料，容易取材，收集成本低，有利于有机废弃物的综合利用，减少环境污染。
3.本发明采用以稻壳替代蛭石或珍珠岩，既资源化利用了稻壳，又节约了蛭石及珍珠岩等矿物资源。
4.本发明的水稻无土育苗基质全部由有机物料构成，不添加无机物料，不会对环境造成污染，且可支持有机农业生产。
5.在发酵制备水稻育苗基质的过程中，大多添加外源微生物菌剂用以辅助发酵。本发明以餐厨堆肥为制备基质的原料之一，利用餐厨堆肥中携带的微生物对秸秆等有机废弃物进行发酵，省去了添加外源微生物菌剂这一过程，简化处理工艺的同时，又能为餐厨堆肥寻找到潜在的市场空间。
6.本发明的水稻无土育苗基质所含有机质可有效改良土壤结构，培肥地力，促进作物根系生长，从而增加水稻产量。
具体实施方式
下面根据优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)将1kg餐厨堆肥、5kg秸秆、5kg锯末、10kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为25:1；调节物料的初始含水率为50％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量2.0wt％、速效磷含量1.0wt％、速效钾含量0.5wt％、盐分含量0.01wt％、有机质含量50wt％、pH为6.5。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硝酸调节物料pH值为5.5最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
实施例2
(1)将2kg餐厨堆肥、7kg秸秆、8kg锯末、15kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为25:1；调节物料的初始含水率为50％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量2.0wt％、速效磷含量1.0wt％、速效钾含量0.5wt％、盐分含量0.01wt％、有机质含量50％、pH为6.5。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硫酸调节物料pH值为6.0，最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
实施例3
(1)将5kg餐厨堆肥、10kg秸秆、10kg锯末、20kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为25:1；调节物料的初始含水率为60％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量2.5wt％、速效磷含量1.5wt％、速效钾含量0.75wt％、盐分含量0.6wt％、有机质含量60wt％、pH为7.5。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硝酸与稀硫酸混合液调节物料pH值为6.5，最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
实施例4
(1)将2kg餐厨堆肥、7kg秸秆、8kg锯末、15kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为28:1；调节物料的初始含水率为60％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量2.5wt％、速效磷含量1.5wt％、速效钾含量0.75wt％、盐分含量0.6wt％、有机质含量60wt％、pH为7.5。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硫酸调节物料pH值为5.5，最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
实施例5
(1)将2kg餐厨堆肥、7kg秸秆、8kg锯末、15kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为30:1；调节物料的初始含水率为70％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量3.0wt％、速效磷含量2.0wt％、速效钾含量1.0wt％、盐分含量1.86wt％、有机质含量70wt％、pH为8.0。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硫酸调节物料pH值为6.0，最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
实施例6
(1)将2kg餐厨堆肥、7kg秸秆、8kg锯末、15kg稻壳混匀，用稀硝酸调节混合物料的pH值为6.5，碳氮比为25:1；调节物料的初始含水率为70％；其中，餐厨堆肥的理化性质为：全氮含量3.0wt％、速效磷含量2.0wt％、速效钾含量1.0wt％、盐分含量1.86wt％、有机质含量70wt％、pH为8.0。
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，之后每24h进行一次翻堆，达到充分发酵，发酵温度要控制在50～60℃。
(3)当物料温度降到常温、物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，用稀硫酸调节物料pH值为6.5，最后将发酵物料破碎，筛分，制得机插水稻工厂化育苗专用有机基质。
将实施例1～6制备得到的基于农业废弃物的水稻育苗基质进行育苗试验。该试验在江苏省苏州市吴中区中国农业大学有机循环研究院人工气候室内开展，水稻品种为南梗46号。
采用60cm×30cm规格的秧苗盘进行育苗。在育苗盘均匀铺垫一层厚度为1.5cm的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质。水稻种子在25±2℃下用清水浸泡催芽48h后均匀撒播，每育秧盘撒播种子500粒。随后在种子上方均匀覆盖盖一层厚度为0.5cm的基于农业废弃物的水稻育苗基质。各处理统一进行浇水，每育苗穴盘浇水800mL，试验期间每2d补水400mL，置于人工气候室在25℃，80％湿度条件下进行培养15d。以不同水稻育苗基质为处理对象，对照组为水稻耕层土(对照1)与市售育苗基质(对照2)。共设计5个处理，每个处理采用5盘育苗，3次重复，共75盘，随机区组排列。
参考农业行业标准《NY/T2118-2012》中的规定的方法对样品基质的容重、EC、碱解氮、速效磷、速效钾及有机质含量进行测定。播种10d后统计水稻种子出苗数，计算出苗率；播种后15d，每穴盘选取长势良好的水稻幼苗15株，用直尺测定幼苗株高，用游标卡尺测定幼苗茎粗。利用长宽系数法测定水稻幼苗叶面积；采用CCM-200plus叶绿素含量测定仪测定水稻幼苗完全展开叶，以CCI值表示叶绿素含量；利用根系扫描仪测定水稻幼苗根长；利用电子天平测定各处理黄瓜幼苗的地上部鲜重；采用甲烯蓝蘸根比色法测定根系活力。
育苗基质的理化性质直接影响水稻种子的萌发。育苗基质的物理结构特性对育苗基质的通气透水及保水保肥能力有着重要的影响，育苗基质的化学性质直接关乎种子的萌发乃至幼苗时期的生长发育，如EC及养分含量等。本试验各处理育苗基质的理化性质见表1。
前人研究表明，EC＜2.5mS·cm-1、容重0.20～0.60g·cm3适宜作物幼苗生长。试验结果表明，各个处理的EC值及容重均在水稻幼苗生长的理想范围内。其中，实施例组的EC值普遍高于对照组，其原因为餐厨堆肥中含有大量的盐分，导致随着餐厨堆肥添加量的增加而EC值呈上升趋势。在容重方面，除对照1外，各个处理之间差异较小，证明其保水保肥及透气能力相当。在育苗基质养分含量方面，实施例组的有机质、碱解氮、速效磷及速效钾含量均明显高于对照组，能够为水稻幼苗生长时期提供充足的养分。综合来看，各实施例之间的理化性质均在育苗基质的合理区间内，应结合具体的水稻生长情况进行判别。
表1不同处理育苗基质的基本理化性状表
表2为不同育苗基质对水稻生长性状的影响，结果表明，实施例组的水稻生长指标均明显优于对照组。其中，以实施例2的各个指标表现最优。与对照1相比，实施例2在株高、茎基宽、地上鲜重、最大叶面积、根鲜重、根长、SPAD、出苗率、根系活力分别提高了11.27％、33.16％、36.97％、47.20％、31.68％、16.23％、11.54％、4.42％、44.43％。
试验结果表明，实施例2配成的基质，对水稻苗的出苗、成苗及生物学性状没有不良影响，能使水稻苗正常生长，因此本发明的基质可以替代稻田土作为机插有机育苗基质。
表2不同育苗基质对水稻生长性状的影响
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质，其特征在于，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：
餐厨堆肥1～5份；
秸秆5～10份；
锯末5～10份；
稻壳10～20份；
其中，所述餐厨堆肥的理化性质为：
全氮含量2～3wt％、速效磷含量1～2wt％、速效钾含量0.5～1wt％、盐分含量0.01～1.86wt％、有机质含量50～70wt％、pH为6.5～8.0。
2.根据权利要求1所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质，其特征在于，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：餐厨堆肥2～3份、秸秆6～8份、锯末7～9份、稻壳12～17份。
3.根据权利要求1所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质，其特征在于，该水稻育苗基质包括如下质量份的组分：餐厨堆肥2份、秸秆7份、锯末8份、稻壳15份。
4.根据权利要求1所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质，其特征在于，所述秸秆选自玉米秸秆、小麦秸秆和水稻秸秆中的任意一种或多种按任意配比混合，稻壳为未发霉稻壳，锯末的颗粒度大小为1～5mm。
5.一种基于农业废弃物的水稻无土育苗基质的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)将餐厨堆肥、秸秆、锯末及稻壳按比例混合搅拌，进行发酵，采用pH调节剂调节混合物料的pH值为6.5～7.5，碳氮比为25～30:1；
(2)当发酵物料温度升到60～70℃时进行第一次翻堆，发酵温度控制在50～60℃，每24h进行一次翻堆，达到充分发酵；
(3)使物料温度降到室温，当物料中的水分的重量百分比含量≤30％时，采用pH调节剂调节物料的pH为5.5～6.5，将发酵物料破碎，筛分，制得水稻育苗专用有机基质。
6.根据权利要求4所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，混合物料在发酵前，调节混合物料的初始含水率为50～70％。
7.根据权利要求4所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为盐酸、稀硝酸和稀硫酸中的一种或多种按任意配比混合。
8.根据权利要求4所述的基于农业废弃物的水稻无土育苗基质的制备方法，其特征在于，混合物料C/N比为25:1。
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