一種油菜穴盤育苗的有機復合基質及其制備方法
【專利摘要】本發明一種油菜穴盤育苗的有機復合基質及其制備方法，屬于農業栽培【技術領域】。本發明有機復合基質含有草炭、蛭石、珍珠巖和生物氫烷工程發酵殘渣，本發明基質以生物氫烷工程發酵殘渣替代普通基質配方使殘渣廢物重復利用，安全營養，實用性高，本發明方法操作簡單，價格低廉。本發明還提供生物氫烷工程發酵殘渣在油菜穴盤育苗有機復合基質中的應用，為消納殘渣提供了一種有效途徑，提高了生物氫烷工程的綜合效益。
【專利說明】一種油菜穴盤育苗的有機復合基質及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于農業栽培【技術領域】，具體涉及一種油菜穴盤育苗有機復合基質及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，化肥、農藥的過度使用與土壤、灌溉用水的重金屬污染嚴重影響了我國蔬菜的品質和產量，生產無公害蔬菜，保證蔬菜的有機綠色栽培，成為當前的迫切需求。隨著現代設施農業的迅速發展，我國設施蔬菜栽培面積正逐年擴大，無土栽培技術作為實現蔬菜規模化、工廠化生產的重要技術在我國設施蔬菜栽培中的應用越來越廣泛，并且該技術能有效減少蔬菜栽培中的化肥施用量，降低農藥污染，避免土壤重金屬污染對蔬菜生產的影響。工廠化育苗技術作為無土栽培技術的一項重要應用可有效縮短育苗時間、規模化生產優質壯苗、提高幼苗成活率，在葉菜生產中，不僅可提高葉菜品質，還可進一步縮短葉菜生長周期，從而保證葉菜的周年均衡供應。常用無土栽培基質組成成分中的草炭屬于不可再生資源，長期開采會對生態環境造成破壞，尋找生態可持續的草炭替代物制備無土栽培基質一直是國際研究熱點。
[0003]近年來，隨著沼渣消納問題的日益突出，沼渣作為有機栽培基質的應用研究也逐漸增多。申請公布號為CN101889533A的中國發明專利《一種番茄穴盤育苗人工基質》公開了一種屬于無土栽培【技術領域】的番茄穴盤育苗人工基質，以發酵原料為雞糞或豬糞的沼渣為肥源，將沼渣、草炭、蛭石和珍珠巖按一定質量比混合得到人工基質，該發明基質缺少對所用沼渣重金屬元素含量的描述，農用安全性不明確，且番茄幼苗與油菜幼苗的需肥規律不同，該發明基質無法直接應用于油菜育苗。
[0004]申請公布號為CN102229516A的中國發明專利公開了一種酒糟沼渣制得的棉花育苗基質及制備方法，將酒糟沼渣二次發酵后的發酵物風干，與蛭石按體積比混合過篩后得到棉花育苗基質，該發明未指出發明基質及所用酒糟沼渣所含氮磷鉀、微量元素等營養成分的組成，無法利用此制備方法獲得適宜油菜育苗的育苗基質，且棉花幼苗與油菜幼苗的需肥規律不同，該發明基質不能直接應用于油菜育苗。
[0005]由于不同類型的沼渣具有不同的營養成分，同時不同蔬菜所需營養物質也有所不同，因此開發適用于不同蔬菜的人工育苗基質進行無土栽培，對于蔬菜幼苗的工廠化生產具有重要意義。
[0006]生物氫烷工程是一種通過兩階段厭氧暗發酵技術處理廢棄生物質以聯產氫氣和甲烷的工程技術，在處理有機廢棄物的同時又可獲得清潔能源，且能源回收效率高于單一的生物制氫或生物制甲烷，制得的以生物氫氣和生物甲烷為主要成分的混合氣(生物氫烷)可作為清潔的車用燃料，具有較高的環境生態效益。目前，對生物氫烷工程的研究主要集中在兩階段厭氧發酵工藝的反應底物、微生物菌群、反應器結構和h2/ch4比例等方面，對其剩余發酵殘渣高值化利用途徑的研究則較少。生物氫烷工程殘渣是厭氧發酵殘留物底層的泥狀沉渣。已明確生物氫烷工程殘渣所含營養成分全面，且毒性重金屬的含量在農用安全允許范圍內，具有一定的肥效，因此可用于蔬菜的有機生產，同時也為消納發酵殘渣提供了一種有效途徑，提高了沼氣工程的綜合效益。相較于目前國內迅速發展的規模化沼氣工程，生物氫烷工程的規模仍較小，但隨著生物氫烷研究的不斷發展，開發生物氫烷工程殘渣的高值化利用方式將十分必要。
[0007]目前尚未見到以生物氫烷工程發酵殘渣替代或部分草炭制備蔬菜有機復合育苗基質的文獻。
【發明內容】
[0008]根據上述領域的需求和不足，本發明提供一種油菜穴盤育苗的有機復合基質以及該有機復合基質的制備方法，本發明有機復合基質以生物氫烷工程發酵殘渣替代普通基質配方使殘渣廢物重復利用，安全營養，實用性高，本發明方法操作簡單，價格低廉。本發明還提供生物氫烷工程沼渣在油菜穴盤育苗有機復合基質中的應用，為消納發酵殘渣提供了一種有效途徑，提聞了生物氫!燒工程的綜合效益。
[0009]本發明技術方案如下:
[0010]一種油菜穴盤育苗的有機復合基質，含有草炭、蛭石和珍珠巖，其特征在于，還含有生物氫烷工程殘渣。
[0011]所述生物氫烷工程殘渣為玉米秸桿經產氫階段發酵后的發酵殘渣。
[0012]所述發酵殘渣中各組分重量份為:有機質70~76份，腐植酸25~30份，全碳44~49份，全氮0.8~1.5份，全磷0.5~1.0份，全鉀0.5~1.0份，全鈣0.15~0.23份,全鎂0.05~0.1份，C/N約為45~55。
[0013]所述有機復合基質的各組分的體積分配比為，殘渣0.4~0.9:草炭1.1~1.6:蛭石1:珍珠:1。
[0014]所述有機復合基質的各組分的體積份配比為，殘渣0.6~0.8:草炭1.2~1.6:蛭石1:珍珠:1。
[0015]所述有機復合基質的各組分的體積份配比為，殘渣0.8:草炭1.2:蛭石1:珍珠:1。
[0016]上述的有機復合基質的制備方法，其特征在于，
[0017](I)將使用玉米秸桿經產氫階段發酵、腐熟后所產生的殘渣和發酵殘液進行分離；
[0018](2)將分離得到的發酵殘渣風干、粉碎；
[0019](3)按比例將草炭、蛭石、珍珠巖及步驟(2)處理過的殘渣混合均勻，即得有機復
合基質。
[0020]步驟(3)所述的發酵殘渣中各組分重量份為:有機質70~76份，腐植酸25~30份，全碳44~49份,全氮0.8~1.5份,全憐0.5~1.0份,全鉀0.5~1.0份,全鈣0.15~
0.23份，全鎂0.05~0.1份，C/N約為45~55。
[0021]所述發酵殘渣中還含有微量元素鐵、錳、鋅、銅、硼和鑰。
[0022]生物氫烷工程發酵殘渣在油菜穴盤育苗有機復合基質中的應用，所述應用是指將所述生物氫烷工程殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖進行混合。
[0023]本發明基質中所用生物氫烷工程殘渣主要為玉米秸桿經產氫階段發酵后的殘余物，含有大量的木質素、纖維素等。將腐熟后的發酵殘渣和發酵殘液進行分離，并將分離得到的殘渣風干、粉碎后備用。殘渣中各組分重量份為:有機質70~76份，腐植酸25~30份，全碳44~49份,全氮0.8~1.5份,全憐0.5~1.0份,全鉀0.5~1.0份,全鈣0.15~
0.23份，全鎂0.05~0.1份，C/N約為45~55。另外還含有豐富的微量元素鐵、錳、鋅、銅、硼和鑰。重金屬元素鎘、鉻、鉛、汞和砷，所有重金屬元素含量在安全使用范圍內，有機復合農業部NY525-2011《有機肥料》的要求。基質中使用的草炭、蛭石和珍珠巖均為市售材料。將上述備用發酵殘渣、草炭、蛭石和珍珠巖按相應體積比混合均勻后即得到本發明的復合育苗基質。
[0024]生物氫烷工程發酵原料主要有作物秸桿、畜禽糞便、人糞尿、生活垃圾、廢水污泥、食品加工廢棄物及造紙廢棄物等。發酵原料不同，發酵殘渣所含營養成分也相應不同。以沼氣工程沼渣為例，研究表明，以玉米、小麥等作物秸桿為發酵原料的沼渣中有機質、全氮、全鉀、有效氮和有效鉀的含量及氮磷鉀元素總含量均高于以畜禽糞便為發酵原料的沼渣，以豬糞為原料的沼渣中全磷和有效磷含量最高，以牛糞為原料的沼渣中全氮、全磷含量及氮磷鉀元素總含量最低，而不同發酵原料的沼渣中微量元素含量相差不大。蔬菜按可食部位的不同可分為果菜類、葉菜類、根菜類、豆類等，不同種類的蔬菜由于可食部位不同營養特性也存在較大差異，例如，果菜類吸收的養分中，氮磷鉀元素以鉀的吸收量最大，其次為氮、磷；葉菜類可食部分以莖葉為主，則需要充足的氮源。因此，以玉米秸桿為原料得到的發酵殘渣可為油菜幼苗提供相對更為充足的氮源及磷、鉀、微量元素等營養。
[0025]所有以玉米秸桿為發酵底物所得生物氫烷工程發酵殘渣都可以用來制備本發明基質，并達到相近的技術效果。另外，生物氫烷工程發酵殘渣有機質含量及腐植酸含量均高于沼氣工程沼渣，有機質為油菜幼苗生長提供充足的營養，腐植酸則可有效調芐基質的水、肥、氣、熱狀況，改善幼苗根系的營養條件。
[0026]本發明以生物氫烷工程發酵殘渣替代草炭制成有機復合育苗基質，既可以緩解草炭過度開采對生態環境造成的壓力，為無土栽培提供一種成本低廉的草炭替代物，降低基質生產成本；又可以充分利用生物氫烷工程發酵殘留物，避免發酵殘渣的大量堆積造成資源浪費和二次污染，從而解決發酵殘渣的消納問題、實現殘渣的資源化利用，延長產業鏈，增加產業附加值，進而有助于提高生物氫烷工程的綜合效益、促進生物氫烷工程的大面積推廣、實現農業可持續發展。
[0027]本發明以生物氫烷工程發酵殘渣作為有機基質與草炭、蛭石、珍珠巖按不同比例復配得到復合基質，從中篩選出一種適于油菜穴盤育苗的復合基質配方。與普通基質配方相比，采用本發明的育苗基質可增大油菜出苗率，提高幼苗的株高、莖粗、地下干重、根長、根冠比、葉片SPAD值等生長指標，促進地上部及根系生長，培育油菜壯苗以供大田移栽，有助于提高油菜的抗寒能力和抗倒能力，實現油菜安全越冬。
[0028]本發明的有益效果如下:
[0029]1.本發明以生物氫烷工程發酵殘渣作為原料制備有機復合育苗基質，基質理化性狀優良，殘渣所含營養成分全面豐富，且農用安全性較高，本發明基質可滿足油菜幼苗生長需求，有利于增大油菜出苗率，提高幼苗的株高、莖粗等生長指標，促進根系生長，有利于培育壯苗；
[0030]2.本發明以生物氫烷工程殘渣作為原料，可避免生物氫烷發酵殘余物的大量堆積造成二次污染與資源浪費，為實現沼渣的高值化利用、消納生物氫烷工程發酵殘渣，實現殘渣的高值化利用提供了一種有效可行的途徑，可提高生物氫烷工程的社會效益、經濟效益和環境效益，延長農業產業鏈，增加產業附加值，實現農業的生態可持續發展；
[0031]3.使用本發明的基質配方，可用生物氫烷工程發酵殘渣替代或部分替代草炭，從而減少草炭使用量與開采量，緩解草炭的過度開采對環境造成的壓力；同時，殘渣可為幼苗生長提供養分，有效促進根系生長，培育壯苗，有效減少了育苗過程中化肥和營養液等的使用量，有機復合有機綠色生產的需求，此外，所用殘渣取材加工相對容易，操作簡單，成本低廉,大大降低了育苗基質的生產成本；
[0032]4.本發明基質具有較高的實用價值。
【具體實施方式】
[0033]提供下述實施例是為了更好地進一步理解本發明，并不局限于所述最佳實施方式，不對本發明的內容和保護范圍構成限制，任何人在本發明的啟示下或是將本發明與其他現有技術的特征進行組合而得出的任何與本發明相同或相近似的產品，均落在本發明的保護范圍之內。
[0034]本發明的試劑來源:
[0035]本發明中灌溉用水及總孔隙度測定用水為自來水，pH、EC測定用水為實驗室制去離子水，所用試劑為分析純；
[0036]草炭、蛭石和珍珠巖均為市售材料，廠家為北京振泰園藝設施有限公司，規格型號:草炭一產自東北長白山；蛭石一園藝用蛭石，粒度規格I~3_;珍珠巖一園藝用珍珠巖，粒度規格3~5mm。
[0037]實施例1有機復合基質I的配制
[0038](I)制備處理生物氫烷工程殘渣:將使用玉米秸桿經生物氫烷工程的產氫階段發酵、腐熟后所產生的殘渣和發酵液進行分離；并將分離得到的發酵殘渣風干、粉碎，備用。
[0039]經處理的發酵殘渣中各組分重量份范圍為有機質70~76份，腐植酸25~30份，全碳44~49份,全氣0.8~1.5份,全憐0.5~1.0份,全鐘0.5~1.0份,全鈣0.15~
0.23份，全鎂0.05~0.1份，C/N為45~55，另外還含有鐵、錳、鋅、銅、硼、鑰等豐富的微量元素。重金屬元素鎘、鉻、鉛、汞和砷的含量在安全使用范圍內，有機復合農業部NY525-2011《有機肥料》的要求。
[0040](2)制備有機復合基質:將步驟⑴的備用殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖按相應體積比混合均勻后即得到本發明的油菜穴盤的有機復合育苗基質，其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為0.4:1.6:1:1。
[0041]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0042]實施例2有機復合基質I的配制
[0043](I)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0044](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為0.6:1.4:1:10
[0045]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0046]實施例3有機復合基質I的配制[0047](1)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0048](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為0.7:1.3:1:1。
[0049]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0050]實施例4有機復合基質I的配制
[0051](1)制備處理生物氫烷工程發酵殘渣:同實施例1。
[0052](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為0.8:1.2:1:1。
[0053]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0054]實施例5有機復合基質I的配制
[0055](1)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0056](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為0.9:1.1:1:1。
[0057]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0058]實施例6有機復合基質I的配制
[0059](I)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0060](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為1:1:1:1。
[0061]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0062]實施例7有機復合基質I的配制
[0063](1)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0064](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為1.2:0.8:1:1。
[0065]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0066]實施例8有機復合基質I的配制
[0067](1)制備處理生物氫烷工程殘渣:同實施例1。
[0068](2)制備有機復合基質:步驟同實施例1，只是其中發酵殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖的體積比為1.6:0.4:1:1。
[0069]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。
[0070]實施例9有機復合基質I的配制
[0071](1)制備處理生物氫烷工程發酵殘渣:同實施例1。
[0072](2)制備有機復合基質:將步驟(1)的備用發酵殘渣與蛭石和珍珠巖按相應體積比混合均勻后即得到本發明的油菜穴盤的有機復合育苗基質，其中發酵殘渣與蛭石和珍珠巖的體積比為2:1:1。
[0073]使用時，將有機復合基質導入苗床育苗盤中，噴灑水澆透，即可直接播種。同時選用普通基質配方(草炭、蛭石和珍珠巖按體積比2:1:1均勻混合)作為對照。生物氫烷工程發酵殘渣、對照基質及本發明實施例1~9所制備的有機復合基質的主要理化性質如表I所示。
[0074]實施例1~9所制備的有機復合基質的理化性質列表,見表1:[0075]表1.實施例1~9所制備的有機復合基質的理化性質
[0076]
【權利要求】
1.一種油菜穴盤育苗的有機復合基質，含有草炭、蛭石和珍珠巖，其特征在于，還含有生物氫烷工程殘渣。
2.根據權利要求1所述的有機復合基質，其特征在于，所述生物氫烷工程殘渣為玉米秸桿經產氫階段發酵后的發酵殘渣。
3.根據權利要求2所述的有機復合基質，其特征在于，所述發酵殘渣中各組分重量份為:有機質70~76份,腐植酸25~30份,全碳44~49份,全氮0.8~1.5份,全磷0.5~1.0份，全鉀0.5~1.0份，全鈣0.15~0.23份，全鎂0.05~0.1份，C/N約為45~55。
4.根據權利要求3所述的有機復合基質，其特征在于，其各組分的體積分配比為，殘渣0.4~0.9:草炭1.1~1.6:蛭石1:珍珠:1。
5.根據權利要求4所述的有機復合基質，其特征在于，其各組分的體積份配比為，殘渣0.6~0.8:草炭1.2~1.6:蛭石1:珍珠:1。
6.根據權利要求5所述的有機復合基質，其特征在于，其各組分的體積份配比為，殘渣0.8:草炭1.2:蛭石1:珍珠:1。
7.權利要求1 ~6任一所述的有機復合基質的制備方法，其特征在于， (1)將使用玉米秸桿經產氫階段發酵、腐熟后所產生的殘渣和發酵殘液進行分離； (2)將分離得到的發酵殘渣風干、粉碎； (3)按比例將草炭、蛭石、珍珠巖及步驟(2)處理過的殘渣混合均勻，即得有機復合基質。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述的發酵殘渣中各組分重量份為:有機質70~76份,腐植酸25~30份,全碳44~49份,全氮0.8~1.5份,全磷0.5~1.0份，全鉀0.5~1.0份，全鈣0.15~0.23份，全鎂0.05~0.1份，C/N約為45~55。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述發酵殘渣中還含有微量元素鐵、錳、鋅、銅、硼和鑰。
10.生物氫烷工程發酵殘渣在油菜穴盤育苗有機復合基質中的應用，所述應用是指將所述生物氫烷工程殘渣與草炭、蛭石和珍珠巖進行混合。
【文檔編號】C05G3/00GK104012387SQ201410274290
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】王宇欣, 劉志丹, 張翀, 邢新會, 畢鮮榮, 劉爽 申請人:無錫思清源生物科技有限公司