一種植物無土栽培基質及其製備方法與流程

2023-07-11 03:35:56 2

本發明涉及基質栽培技術領域，尤其涉及一種植物無土栽培基質及其製備方法。

背景技術：

無土栽培是指採用天然土壤以外物質來培養植物的方法，包括水培、氣培、基質栽培等。隨著無土栽培技術在世界各國的興起，其在國內外植物栽培生產上的顯著效益愈發受人矚目。採用無土栽培技術，可顯著提高植物產量，增進品質，減少多種土傳病害，淨化栽培環境，擴大植物應用範圍，具有廣闊的發展前景。

基質是無土栽培的基礎，是能為植物提供穩定協調的水、氣、肥的生長介質。同時，基質栽培是無土栽培中推廣面積最大的一種設施栽培方式，它是將植物的根系固定於有機或無機的基質中，通過滴灌或細流灌溉的方法，供給植物營養。植物根系與基質是直接接觸的，並從基質中吸收水分、養分，所以，基質理化性質的優劣直接決定了植物生長狀況的好壞。因此，基質的研究是無土栽培的核心內容，同時也反映了我國無土栽培的水平。

我國的無土栽培一般採用草炭、蛭石、珍珠巖等輕型基質材料混配製成栽培基質，隨著無土栽培技術的推廣，草炭的需求量不斷增大，草炭是由沼澤植物遺體轉變成的具有多組分、多級份、半膠體特性的高分子複雜親水體系，為不可再生資源，過度開採會破壞生態平衡，加之我國是草炭資源貧乏的國家，且資源分布不均。因此，利用來源廣泛、價格低廉又便於規模化商品生產的草炭替代基質的研究與開發成為這一領域的熱點。

介孔材料是孔徑為2-50nm的多孔材料，其中介孔矽具有良好的生物相容性以及表面易於修飾，作用於基質栽培則能大幅提高基質養分的負載量，且已被廣泛應用於生物化學領域，例如催化、藥載、藥物釋放、藥代動力學研究等。介孔矽單獨使用基團含量有限、負載性能不高，通過對其的改進如動物蛋白的雜化則由於成本過高限制了應用範圍。基於此，本發明人通過對無土栽培基質原料的廉價替代以及介孔矽的組合使用，提供了一種新型的植物無土栽培基質。

技術實現要素：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種植物無土栽培基質及其製備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種植物無土栽培基質，通過以下方法製備：

（1）將醋糟和碎骨粉按重量比3-4：1混合投置於發酵罐中，加入混合物總重65-70%的水和5-6%的葡萄糖，攪拌均勻後再接種發酵料總重0.4-0.6%的複合發酵菌劑，將發酵罐安置在35-40℃環境的室內，發酵處理2-3周；

（2）將步驟1發酵完全的物料取出後除去發酵液，得到發酵濾渣，按重量份數計稱取30-40份發酵濾渣和6-8份蛭石粉，混合後通過紫外線進行照射滅菌處理，得無菌基質料備用；

（3）將釀酒葡萄渣與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：18-20g/ml混合後升溫至50-55℃，保持恆溫處理120-150分鐘，完成後在3500-4000轉/分下離心20-30分鐘，收集上清液並用1mol/l鹽酸溶液調節ph至等電點，再次通過3500-4000轉/分下離心20-30分鐘，收集固體沉澱，經冷凍乾燥得到葡萄籽蛋白粉備用；

（4）按重量比（5-6）：（2-2.5）：（22-26）分別稱取十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉和正矽酸乙酯，先將十六烷基溴化銨溶解於480-500倍於其質量的水中，再向其中加入溶液質量1.5-2.0%的1mol/l氫氧化鈉溶液，反覆攪拌均勻後升溫至75-80℃，此時向其中加入葡萄籽蛋白粉，並在不斷攪拌下滴加正矽酸乙酯，全部混合均勻後保持75-80℃並反應100-120分鐘，收集得到的固體並用水衝洗後置於60-62℃條件下乾燥，得到植源蛋白改性介孔矽備用；

（5）將無菌基質料和植源蛋白改性介孔矽按重量比20-25：1混合併通過攪拌機充分攪拌均勻，再將所得物料烘乾處理，即得本發明栽培基質。

所述的複合發酵菌劑由酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌以及巨大芽孢桿菌按重量比2：2：1：1.5配製而成。

所述步驟4中十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉、正矽酸乙酯的重量比為5：2：24。

所述步驟5中烘乾處理後控制混合料的含水量不超過10%。

所述的植物無土栽培基質的使用方法為可於基質中直接進行植物栽培，或與土壤按重量比1：1-2添加到土壤中再進行栽培。

本發明的優點是：

本發明的栽培基質採用醋糟和骨粉的發酵料代替傳統草炭作為主料，再通過廉價的植源蛋白提取，應用於介孔矽的改性，得到植源蛋白摻雜改性的介孔矽，大幅增加了介孔矽表面的還原性基團羥基、氨基等，從而提高介孔矽的還原能力與吸附負載性能，作為基質中的組份能穩定螯合磷鉀等中微元素，其中的多孔道結構也為基質中的有益菌提供了繁殖的場所，並提高了基質內部整體的孔隙大小，改善了理化性質。本發明既充分利用了廉價原料，且製備的栽培基質化學性質穩定，通透性好，理化性能指標均達到無土栽培基質的要求，能夠為植物提供良好而穩定的生長環境。

具體實施方式

一種植物無土栽培基質，通過以下方法製備：

（1）將醋糟和碎骨粉按重量比3：1混合投置於發酵罐中，加入混合物總重65%的水和5%的葡萄糖，攪拌均勻後再接種發酵料總重0.4%的複合發酵菌劑，其中複合發酵菌劑由酵母菌、乳酸菌、枯草芽孢桿菌以及巨大芽孢桿菌按重量比2：2：1：1.5配製而成，將發酵罐安置在35℃環境的室內，發酵處理2周；

（2）將步驟1發酵完全的物料取出後除去發酵液，得到發酵濾渣，按重量份數計稱取30份發酵濾渣和6份蛭石粉，混合後通過紫外線進行照射滅菌處理，得無菌基質料備用；

（3）將釀酒葡萄渣與1mol/l氫氧化鈉溶液按料液比1：18g/ml混合後升溫至50℃，保持恆溫處理120分鐘，完成後在3500轉/分下離心20分鐘，收集上清液並用1mol/l鹽酸溶液調節ph至等電點，再次通過3500轉/分下離心20分鐘，收集固體沉澱，經冷凍乾燥得到葡萄籽蛋白粉備用；

（4）按重量比5：2.5：25分別稱取十六烷基溴化銨、葡萄籽蛋白粉和正矽酸乙酯，先將十六烷基溴化銨溶解於480倍於其質量的水中，再向其中加入溶液質量1.5%的1mol/l氫氧化鈉溶液，反覆攪拌均勻後升溫至75℃，此時向其中加入葡萄籽蛋白粉，並在不斷攪拌下滴加正矽酸乙酯，全部混合均勻後保持75℃並反應100分鐘，收集得到的固體並用水衝洗後置於60℃條件下乾燥，得到植源蛋白改性介孔矽備用；

（5）將無菌基質料和植源蛋白改性介孔矽按重量比20：1混合併通過攪拌機充分攪拌均勻，再將所得物料烘乾處理，控制含水量不超過10%，即得本發明栽培基質。