一種有機生態型栽培土壤基質及其製備方法與流程
2023-09-10 07:07:00 1
本發明涉及人造土壤領域，具體涉及一種人工配製的有機生態型栽培土壤基質。
背景技術：
土壤是陸地上具有肥力並能生長植物的疏鬆表層，是陸生植物生活的基質和陸生動物生活的基底。自然界中的「土壤」是指由巖石風化而成的礦物質，動植物、微生物殘體腐解產生的有機質，土壤生物以及水分，空氣，氧化的腐殖質等組成。固體物質包括土壤礦物質、有機質和微生物通過光照抑菌滅菌後得到的養料等。液體物質主要指土壤水分。氣體是存在於土壤孔隙中的空氣。土壤中這三類物質構成了一個矛盾的統一體。它們互相聯繫，互相制約，為作物提供必需的生活條件，是土壤肥力的物質基礎。土壤不僅為植物提供必需的營養和水分，而且也是土壤動物賴以生存的棲息場所。然而，隨著人類對高產的追求，土壤不能提供作物高產所需要的所有養分，這促使人們施用更多的化肥、有機肥等。而且，目前不合理的農作方式，導致土壤受到了一定的汙染，其安全性出現了問題。在這樣的形勢下，尋求土壤的替代品越來越受到人們的重視。有很多研究者認為，營養液可替代土壤，包括nft(營養液膜)栽培和dft(深液流)栽培等，但這一技術受許多條件制約。首先，營養液的配製和管理需要受過專業訓練的技術人員來操作，難以被一般生產者掌握。第二，在我國，一些配製營養液的專用化肥，如硝酸鈣、硝酸鉀、硫酸鎂以及微量元素肥料，不像普通化肥那樣容易獲取，而且成本較高。第三，營養液中硝態氮的含量佔總氮量的90％以上，導致蔬菜產品中硝酸鹽的含量過高，不符合綠色食品的生產標準。這樣，使用固體配製基質，配合少量液肥或化肥，就可以滿足作物生長的需要。
目前使用的固體基質主要包括腐熟糞肥、腐熟秸稈、蛭石、珍珠巖、爐渣、沙子等。其中秸稈營養成分較為豐富，且量大易得，但其目前需要腐熟，然後與爐渣、菇渣、河沙、蛭石、草炭、珍珠巖等混合配製而成，但其腐熟過程用時較長，且不易控制。
技術實現要素：
鑑於此，本發明的目的是提供一種人工配製的有機生態型栽培土壤基質，無需腐熟，各種營養元素齊全，含有一定量氮磷鉀，且微量元素豐富。因此，管理上只需著重考慮後期氮、磷、鉀三要素的供應量及其平衡狀況，大大簡化了操作管理過程。
本發明所提供的有機生態型栽培土壤基質，按體積比，由60～70％的秸稈顆粒肥、15～20％的火山石顆粒、10～15％的泥巖粉、3～5％的細粉碎秸稈制生物炭組成。
其中，所述秸稈顆粒肥通過包括下述步驟的方法製備得到：將農作物秸稈風乾得到風乾後秸稈，將所述風乾後秸稈粉碎，添加水，混合攪拌，將混拌好的原料製成棒狀物，得到秸稈顆粒肥。
其中，所述風乾後秸稈的含水率為15％左右。
所述粉碎具體可為將秸稈粉碎至0.5-1.0釐米規格。
所述水按照秸稈重量的5-15％的比例添加。
在加入水之後，還可根據需求選擇添加氮磷鉀肥。
可採用壓縮法擠壓將混拌好的原料製成棒狀物。
所述秸稈顆粒肥的粒徑為3-4cm。
所述秸稈顆粒肥中含有作物生長所需的養分元素，且不需腐熟處理。
製作過程不但磨碎秸稈蠟質，促進腐熟，而且會殺滅細菌蟲卵等。主要提供有機質與氮磷鉀養分。
所述火石山顆粒的粒徑為0.4-1.0cm。
火石山(浮石)顆粒，疏鬆有孔，可以使配製土壤保持透氣性，其多孔結構也有一定的保水性。
所述泥巖粉的粒徑為0.5-2mm。
泥巖可提供大量的微量元素。泥巖主要由粘土礦物(如水雲母、高嶺石、蒙脫石等)組成，其次為碎屑礦物(石英、長石、雲母等)、後生礦物(如綠簾石、綠泥石等)以及鐵錳質和有機質。
所述秸稈制生物炭通過包括下述步驟的方法製備得到：將農作物秸稈風乾，含水量低於10％後，粉碎至1-2cm，裝入可高溫加熱的容器，裝入馬弗爐或大型高溫密閉加熱設備，在400-500℃的高溫下，將秸稈置於缺氧狀態下，對其有控制地進行高溫分解。
所述農作物秸稈可為玉米、小麥、水稻秸稈中的一種或多種。
製作好的秸稈制生物炭，使用機械粉碎機粉碎至200目(880μm)，隨後使用氣流粉碎機進行超細粉碎。
所述細粉碎秸稈制生物炭的粒徑為120-150μm。
所述秸稈制生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養料，提高土壤肥力。孔洞結構十分容易聚集營養物質和有益微生物，利於植物生長。將其細粉碎後，其功能可以更好的發揮，構建一種合理的人造土壤結構。本發明還提供了一種製備上述有機生態型栽培土壤基質的方法，所述方法包括：
1)製備秸稈顆粒肥；
2)製備火山石顆粒；
3)製備泥巖粉；
4)製備細粉碎秸稈制生物炭；
5)按體積比，將60～70％的秸稈顆粒肥、15～20％的火山石顆粒、10～15％的泥巖粉、3～5％的細粉碎秸稈制生物炭混合製成有機生態型栽培土壤基質。
上述有機生態型栽培土壤基質在農作物栽培中的應用也屬於本發明的保護範圍。
本發明中的秸稈顆粒無須腐熟，且可根據需要添加氮磷鉀及微量元素等多種營養元素以起到養分供應的作用，並可有效促進秸稈資源化利用；火石山(浮石)顆粒，疏鬆有孔，可以使配製土壤保持透氣性，其多孔結構也有一定的保水性。泥巖主要由粘土礦物(如水雲母、高嶺石、蒙脫石等)組成，其次為碎屑礦物(石英、長石、雲母等)、後生礦物(如綠簾石、綠泥石等)以及鐵錳質和有機質。泥巖可提供大量的微量元素。秸稈制生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養料，提高土壤肥力。孔洞結構十分容易聚集營養物質和有益微生物，利於植物生長。將其細粉碎後，其功能可以更好的發揮。本發明成分粒徑配合接近土壤，可以起到更好的土壤作用。本發明的主要原料來源廣泛，成本低廉。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明進行說明，但本發明並不局限於此。
下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法；下述實施例中所用的試劑、材料等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
實施例有機生態型栽培土壤基質的製備
製備秸稈顆粒肥：使用玉米秸稈，添加5％水分，壓縮成顆粒，其粒徑為3-4cm。
製備火山石顆粒：購自超馬家庭園藝公司，商品名為火山石顆粒，其粒徑為0.5-1cm。
製備泥巖粉：購自花東唐唐工藝品廠，商品名為天然泥巖，其粒徑為1-1.5mm。
製備細粉碎秸稈制生物炭：商業途徑購買秸稈制生物炭後使用氣流粉碎機進行超細粉碎，其粒徑為120μm。
按體積比，將70％秸稈顆粒肥、15％的火山石顆粒、10％的泥巖粉、5％的細粉碎秸稈制生物炭混合製成有機生態型栽培土壤基質。
以該土壤基質栽培油菜，以商業購買的普通培養土(購自嘉豐園藝，商品名為精品基質)為對照，二者均施用同樣數量的氮磷鉀肥。實驗結果顯示，本發明土壤基質保水率比普通培養土提高3.4％，但蒸發蒸騰率降低29.54％，保水時間延長，可起到持續供水的作用。肥料利用效率提高16.8％。最終油菜產量提高14～18％。