一种油菜穴盘育苗的有机复合基质及其制备方法
【专利摘要】本发明一种油菜穴盘育苗的有机复合基质及其制备方法，属于农业栽培【技术领域】。本发明有机复合基质含有草炭、蛭石、珍珠岩和生物氢烷工程发酵残渣，本发明基质以生物氢烷工程发酵残渣替代普通基质配方使残渣废物重复利用，安全营养，实用性高，本发明方法操作简单，价格低廉。本发明还提供生物氢烷工程发酵残渣在油菜穴盘育苗有机复合基质中的应用，为消纳残渣提供了一种有效途径，提高了生物氢烷工程的综合效益。
【专利说明】一种油菜穴盘育苗的有机复合基质及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于农业栽培【技术领域】，具体涉及一种油菜穴盘育苗有机复合基质及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，化肥、农药的过度使用与土壤、灌溉用水的重金属污染严重影响了我国蔬菜的品质和产量，生产无公害蔬菜，保证蔬菜的有机绿色栽培，成为当前的迫切需求。随着现代设施农业的迅速发展，我国设施蔬菜栽培面积正逐年扩大，无土栽培技术作为实现蔬菜规模化、工厂化生产的重要技术在我国设施蔬菜栽培中的应用越来越广泛，并且该技术能有效减少蔬菜栽培中的化肥施用量，降低农药污染，避免土壤重金属污染对蔬菜生产的影响。工厂化育苗技术作为无土栽培技术的一项重要应用可有效缩短育苗时间、规模化生产优质壮苗、提高幼苗成活率，在叶菜生产中，不仅可提高叶菜品质，还可进一步缩短叶菜生长周期，从而保证叶菜的周年均衡供应。常用无土栽培基质组成成分中的草炭属于不可再生资源，长期开采会对生态环境造成破坏，寻找生态可持续的草炭替代物制备无土栽培基质一直是国际研究热点。
[0003]近年来，随着沼渣消纳问题的日益突出，沼渣作为有机栽培基质的应用研究也逐渐增多。申请公布号为CN101889533A的中国发明专利《一种番茄穴盘育苗人工基质》公开了一种属于无土栽培【技术领域】的番茄穴盘育苗人工基质，以发酵原料为鸡粪或猪粪的沼渣为肥源，将沼渣、草炭、蛭石和珍珠岩按一定质量比混合得到人工基质，该发明基质缺少对所用沼渣重金属元素含量的描述，农用安全性不明确，且番茄幼苗与油菜幼苗的需肥规律不同，该发明基质无法直接应用于油菜育苗。
[0004]申请公布号为CN102229516A的中国发明专利公开了一种酒糟沼渣制得的棉花育苗基质及制备方法，将酒糟沼渣二次发酵后的发酵物风干，与蛭石按体积比混合过筛后得到棉花育苗基质，该发明未指出发明基质及所用酒糟沼渣所含氮磷钾、微量元素等营养成分的组成，无法利用此制备方法获得适宜油菜育苗的育苗基质，且棉花幼苗与油菜幼苗的需肥规律不同，该发明基质不能直接应用于油菜育苗。
[0005]由于不同类型的沼渣具有不同的营养成分，同时不同蔬菜所需营养物质也有所不同，因此开发适用于不同蔬菜的人工育苗基质进行无土栽培，对于蔬菜幼苗的工厂化生产具有重要意义。
[0006]生物氢烷工程是一种通过两阶段厌氧暗发酵技术处理废弃生物质以联产氢气和甲烷的工程技术，在处理有机废弃物的同时又可获得清洁能源，且能源回收效率高于单一的生物制氢或生物制甲烷，制得的以生物氢气和生物甲烷为主要成分的混合气(生物氢烷)可作为清洁的车用燃料，具有较高的环境生态效益。目前，对生物氢烷工程的研究主要集中在两阶段厌氧发酵工艺的反应底物、微生物菌群、反应器结构和h2/ch4比例等方面，对其剩余发酵残渣高值化利用途径的研究则较少。生物氢烷工程残渣是厌氧发酵残留物底层的泥状沉渣。已明确生物氢烷工程残渣所含营养成分全面，且毒性重金属的含量在农用安全允许范围内，具有一定的肥效，因此可用于蔬菜的有机生产，同时也为消纳发酵残渣提供了一种有效途径，提高了沼气工程的综合效益。相较于目前国内迅速发展的规模化沼气工程，生物氢烷工程的规模仍较小，但随着生物氢烷研究的不断发展，开发生物氢烷工程残渣的高值化利用方式将十分必要。
[0007]目前尚未见到以生物氢烷工程发酵残渣替代或部分草炭制备蔬菜有机复合育苗基质的文献。
【发明内容】
[0008]根据上述领域的需求和不足，本发明提供一种油菜穴盘育苗的有机复合基质以及该有机复合基质的制备方法，本发明有机复合基质以生物氢烷工程发酵残渣替代普通基质配方使残渣废物重复利用，安全营养，实用性高，本发明方法操作简单，价格低廉。本发明还提供生物氢烷工程沼渣在油菜穴盘育苗有机复合基质中的应用，为消纳发酵残渣提供了一种有效途径，提闻了生物氢!烧工程的综合效益。
[0009]本发明技术方案如下:
[0010]一种油菜穴盘育苗的有机复合基质，含有草炭、蛭石和珍珠岩，其特征在于，还含有生物氢烷工程残渣。
[0011]所述生物氢烷工程残渣为玉米秸杆经产氢阶段发酵后的发酵残渣。
[0012]所述发酵残渣中各组分重量份为:有机质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，全钾0.5~1.0份，全钙0.15~0.23份,全镁0.05~0.1份，C/N约为45~55。
[0013]所述有机复合基质的各组分的体积分配比为，残渣0.4~0.9:草炭1.1~1.6:蛭石1:珍珠:1。
[0014]所述有机复合基质的各组分的体积份配比为，残渣0.6~0.8:草炭1.2~1.6:蛭石1:珍珠:1。
[0015]所述有机复合基质的各组分的体积份配比为，残渣0.8:草炭1.2:蛭石1:珍珠:1。
[0016]上述的有机复合基质的制备方法，其特征在于，
[0017](I)将使用玉米秸杆经产氢阶段发酵、腐熟后所产生的残渣和发酵残液进行分离；
[0018](2)将分离得到的发酵残渣风干、粉碎；
[0019](3)按比例将草炭、蛭石、珍珠岩及步骤(2)处理过的残渣混合均匀，即得有机复
合基质。
[0020]步骤(3)所述的发酵残渣中各组分重量份为:有机质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,全钾0.5~1.0份,全钙0.15~
0.23份，全镁0.05~0.1份，C/N约为45~55。
[0021]所述发酵残渣中还含有微量元素铁、锰、锌、铜、硼和钥。
[0022]生物氢烷工程发酵残渣在油菜穴盘育苗有机复合基质中的应用，所述应用是指将所述生物氢烷工程残渣与草炭、蛭石和珍珠岩进行混合。
[0023]本发明基质中所用生物氢烷工程残渣主要为玉米秸杆经产氢阶段发酵后的残余物，含有大量的木质素、纤维素等。将腐熟后的发酵残渣和发酵残液进行分离，并将分离得到的残渣风干、粉碎后备用。残渣中各组分重量份为:有机质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,全钾0.5~1.0份,全钙0.15~
0.23份，全镁0.05~0.1份，C/N约为45~55。另外还含有丰富的微量元素铁、锰、锌、铜、硼和钥。重金属元素镉、铬、铅、汞和砷，所有重金属元素含量在安全使用范围内，有机复合农业部NY525-2011《有机肥料》的要求。基质中使用的草炭、蛭石和珍珠岩均为市售材料。将上述备用发酵残渣、草炭、蛭石和珍珠岩按相应体积比混合均匀后即得到本发明的复合育苗基质。
[0024]生物氢烷工程发酵原料主要有作物秸杆、畜禽粪便、人粪尿、生活垃圾、废水污泥、食品加工废弃物及造纸废弃物等。发酵原料不同，发酵残渣所含营养成分也相应不同。以沼气工程沼渣为例，研究表明，以玉米、小麦等作物秸杆为发酵原料的沼渣中有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾的含量及氮磷钾元素总含量均高于以畜禽粪便为发酵原料的沼渣，以猪粪为原料的沼渣中全磷和有效磷含量最高，以牛粪为原料的沼渣中全氮、全磷含量及氮磷钾元素总含量最低，而不同发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为果菜类、叶菜类、根菜类、豆类等，不同种类的蔬菜由于可食部位不同营养特性也存在较大差异，例如，果菜类吸收的养分中，氮磷钾元素以钾的吸收量最大，其次为氮、磷；叶菜类可食部分以茎叶为主，则需要充足的氮源。因此，以玉米秸杆为原料得到的发酵残渣可为油菜幼苗提供相对更为充足的氮源及磷、钾、微量元素等营养。
[0025]所有以玉米秸杆为发酵底物所得生物氢烷工程发酵残渣都可以用来制备本发明基质，并达到相近的技术效果。另外，生物氢烷工程发酵残渣有机质含量及腐植酸含量均高于沼气工程沼渣，有机质为油菜幼苗生长提供充足的营养，腐植酸则可有效调苄基质的水、肥、气、热状况，改善幼苗根系的营养条件。
[0026]本发明以生物氢烷工程发酵残渣替代草炭制成有机复合育苗基质，既可以缓解草炭过度开采对生态环境造成的压力，为无土栽培提供一种成本低廉的草炭替代物，降低基质生产成本；又可以充分利用生物氢烷工程发酵残留物，避免发酵残渣的大量堆积造成资源浪费和二次污染，从而解决发酵残渣的消纳问题、实现残渣的资源化利用，延长产业链，增加产业附加值，进而有助于提高生物氢烷工程的综合效益、促进生物氢烷工程的大面积推广、实现农业可持续发展。
[0027]本发明以生物氢烷工程发酵残渣作为有机基质与草炭、蛭石、珍珠岩按不同比例复配得到复合基质，从中筛选出一种适于油菜穴盘育苗的复合基质配方。与普通基质配方相比，采用本发明的育苗基质可增大油菜出苗率，提高幼苗的株高、茎粗、地下干重、根长、根冠比、叶片SPAD值等生长指标，促进地上部及根系生长，培育油菜壮苗以供大田移栽，有助于提高油菜的抗寒能力和抗倒能力，实现油菜安全越冬。
[0028]本发明的有益效果如下:
[0029]1.本发明以生物氢烷工程发酵残渣作为原料制备有机复合育苗基质，基质理化性状优良，残渣所含营养成分全面丰富，且农用安全性较高，本发明基质可满足油菜幼苗生长需求，有利于增大油菜出苗率，提高幼苗的株高、茎粗等生长指标，促进根系生长，有利于培育壮苗；
[0030]2.本发明以生物氢烷工程残渣作为原料，可避免生物氢烷发酵残余物的大量堆积造成二次污染与资源浪费，为实现沼渣的高值化利用、消纳生物氢烷工程发酵残渣，实现残渣的高值化利用提供了一种有效可行的途径，可提高生物氢烷工程的社会效益、经济效益和环境效益，延长农业产业链，增加产业附加值，实现农业的生态可持续发展；
[0031]3.使用本发明的基质配方，可用生物氢烷工程发酵残渣替代或部分替代草炭，从而减少草炭使用量与开采量，缓解草炭的过度开采对环境造成的压力；同时，残渣可为幼苗生长提供养分，有效促进根系生长，培育壮苗，有效减少了育苗过程中化肥和营养液等的使用量，有机复合有机绿色生产的需求，此外，所用残渣取材加工相对容易，操作简单，成本低廉,大大降低了育苗基质的生产成本；
[0032]4.本发明基质具有较高的实用价值。
【具体实施方式】
[0033]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
[0034]本发明的试剂来源:
[0035]本发明中灌溉用水及总孔隙度测定用水为自来水，pH、EC测定用水为实验室制去离子水，所用试剂为分析纯；
[0036]草炭、蛭石和珍珠岩均为市售材料，厂家为北京振泰园艺设施有限公司，规格型号:草炭一产自东北长白山；蛭石一园艺用蛭石，粒度规格I~3_;珍珠岩一园艺用珍珠岩，粒度规格3~5mm。
[0037]实施例1有机复合基质I的配制
[0038](I)制备处理生物氢烷工程残渣:将使用玉米秸杆经生物氢烷工程的产氢阶段发酵、腐熟后所产生的残渣和发酵液进行分离；并将分离得到的发酵残渣风干、粉碎，备用。
[0039]经处理的发酵残渣中各组分重量份范围为有机质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,全钟0.5~1.0份,全钙0.15~
0.23份，全镁0.05~0.1份，C/N为45~55，另外还含有铁、锰、锌、铜、硼、钥等丰富的微量元素。重金属元素镉、铬、铅、汞和砷的含量在安全使用范围内，有机复合农业部NY525-2011《有机肥料》的要求。
[0040](2)制备有机复合基质:将步骤⑴的备用残渣与草炭、蛭石和珍珠岩按相应体积比混合均匀后即得到本发明的油菜穴盘的有机复合育苗基质，其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为0.4:1.6:1:1。
[0041]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0042]实施例2有机复合基质I的配制
[0043](I)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0044](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为0.6:1.4:1:10
[0045]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0046]实施例3有机复合基质I的配制[0047](1)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0048](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为0.7:1.3:1:1。
[0049]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0050]实施例4有机复合基质I的配制
[0051](1)制备处理生物氢烷工程发酵残渣:同实施例1。
[0052](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为0.8:1.2:1:1。
[0053]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0054]实施例5有机复合基质I的配制
[0055](1)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0056](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为0.9:1.1:1:1。
[0057]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0058]实施例6有机复合基质I的配制
[0059](I)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0060](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为1:1:1:1。
[0061]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0062]实施例7有机复合基质I的配制
[0063](1)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0064](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为1.2:0.8:1:1。
[0065]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0066]实施例8有机复合基质I的配制
[0067](1)制备处理生物氢烷工程残渣:同实施例1。
[0068](2)制备有机复合基质:步骤同实施例1，只是其中发酵残渣与草炭、蛭石和珍珠岩的体积比为1.6:0.4:1:1。
[0069]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。
[0070]实施例9有机复合基质I的配制
[0071](1)制备处理生物氢烷工程发酵残渣:同实施例1。
[0072](2)制备有机复合基质:将步骤(1)的备用发酵残渣与蛭石和珍珠岩按相应体积比混合均匀后即得到本发明的油菜穴盘的有机复合育苗基质，其中发酵残渣与蛭石和珍珠岩的体积比为2:1:1。
[0073]使用时，将有机复合基质导入苗床育苗盘中，喷洒水浇透，即可直接播种。同时选用普通基质配方(草炭、蛭石和珍珠岩按体积比2:1:1均匀混合)作为对照。生物氢烷工程发酵残渣、对照基质及本发明实施例1~9所制备的有机复合基质的主要理化性质如表I所示。
[0074]实施例1~9所制备的有机复合基质的理化性质列表,见表1:[0075]表1.实施例1~9所制备的有机复合基质的理化性质
[0076]
【权利要求】
1.一种油菜穴盘育苗的有机复合基质，含有草炭、蛭石和珍珠岩，其特征在于，还含有生物氢烷工程残渣。
2.根据权利要求1所述的有机复合基质，其特征在于，所述生物氢烷工程残渣为玉米秸杆经产氢阶段发酵后的发酵残渣。
3.根据权利要求2所述的有机复合基质，其特征在于，所述发酵残渣中各组分重量份为:有机质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，全钾0.5~1.0份，全钙0.15~0.23份，全镁0.05~0.1份，C/N约为45~55。
4.根据权利要求3所述的有机复合基质，其特征在于，其各组分的体积分配比为，残渣0.4~0.9:草炭1.1~1.6:蛭石1:珍珠:1。
5.根据权利要求4所述的有机复合基质，其特征在于，其各组分的体积份配比为，残渣0.6~0.8:草炭1.2~1.6:蛭石1:珍珠:1。
6.根据权利要求5所述的有机复合基质，其特征在于，其各组分的体积份配比为，残渣0.8:草炭1.2:蛭石1:珍珠:1。
7.权利要求1 ~6任一所述的有机复合基质的制备方法，其特征在于， (1)将使用玉米秸杆经产氢阶段发酵、腐熟后所产生的残渣和发酵残液进行分离； (2)将分离得到的发酵残渣风干、粉碎； (3)按比例将草炭、蛭石、珍珠岩及步骤(2)处理过的残渣混合均匀，即得有机复合基质。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的发酵残渣中各组分重量份为:有机质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，全钾0.5~1.0份，全钙0.15~0.23份，全镁0.05~0.1份，C/N约为45~55。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述发酵残渣中还含有微量元素铁、锰、锌、铜、硼和钥。
10.生物氢烷工程发酵残渣在油菜穴盘育苗有机复合基质中的应用，所述应用是指将所述生物氢烷工程残渣与草炭、蛭石和珍珠岩进行混合。
【文档编号】C05G3/00GK104012387SQ201410274290
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】王宇欣, 刘志丹, 张翀, 邢新会, 毕鲜荣, 刘爽 申请人:无锡思清源生物科技有限公司