CN108552013A - 一种栽培基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种栽培基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法，将植物的非果实部分粉碎得到混合物，向该混合物添加总氮含量≥46.40％的尿素调节农林废弃物的C/N比例，然后调节混合物的含水量，并接种外源微生物，采用发酵桶发酵，翻堆，一定时间后获得栽培基质。添加外源微生物的堆体最高发酵温度为42‑54℃，而且这一温度可以持续48‑72小时，持续高温可以使嗜热微生物大量繁殖并成为主导微生物，大量分解可溶性有机物以及复杂的有机物(纤维素、半纤维素、果胶质等)，从而形成较为稳定的腐殖质，并且持续高温还可以杀灭农林废弃物中的虫卵、病菌，满足农林废弃物卫生化、无害化的处理条件。
Description
技术领域
本发明涉及用于花卉盆栽的基质领域，尤其涉及一种用农林废弃物发酵制备花卉盆栽基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，花卉产业的规模不断扩大，栽培基质的需求也相应地迅速增加。目前，泥炭是全球广泛使用的花木栽培基质原料，但作为一种不可再生资源，过量开采会对湿地生态会造成严重破坏。此外，日益增长的价格成本也成为促使花卉生产者寻求替代基质的因素之一。
相关资料显示，我国是世界上农林废弃物产出量最大的国家之一，年产出量约20亿吨，而且还在以每年0.1％-0.5％的速度递增。其中绝大部分被当作垃圾丢弃或排放到环境中，造成可利用资源的浪费和对生态环境的污染，此外，大量的农林废弃物在收割季节被就地焚烧，产生了大量的浓烟和粉尘，污染环境，成为当今特殊的环保难题。
农林废弃物，主要是指在农林相关的生产过程中被大量废弃的各类富含有机质的物质。我国主要从四个方面规划区分农林废弃物，分别是植物类废弃物、动物类废弃物、加工类废弃物和农村城镇生活垃圾等。
目前，一般利用农林废弃物生产栽培基质多采用传统发酵方法。其缺点为：①腐熟时间长，一般需要90天以上，不利于工厂化生产；②营养成分含量低，传统堆肥N素流失约40％，与此同时还会产生中间代谢产物，诸如有机酸、NH3及H2S等有害物质，这些物质严重毒害植物根系，影响植物的正常生长。
农林废弃物进行无害化处理，包括传统发酵方法及本发明所提及的方法，对其发酵基质腐熟程度及其是否可用现今并没有一个统一的标准。一般认为无异味、堆体呈黑褐色、温度与外界温度无显著差异等即可认为发酵基质完全腐熟，但这些方法判断标准不一，依人而异，无明确的量化指标。此外，发酵基质作为栽培基质使用，不需要发酵基质完全腐熟，只需其对植物根系无明显毒害作用即可，但发酵基质是否达到可用状态也无有效指标判断。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种栽培基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法，利用农林废弃物制备栽培基质,提高资源利用率，并且判定该栽培基质是否满足作物栽培要求。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种栽培基质的制备方法，其包括以下步骤：
将植物的非果实部分粉碎得到混合物，向该混合物添加总氮含量≥46.40％的尿素调节农林废弃物的C/N比例，然后调节混合物的含水量，并接种外源微生物，采用发酵桶发酵，翻堆，多次翻堆后获得栽培基质。
所述的制备方法，其中，上述植物的非果实部分包括花生壳、菇渣、苹果树枝条或花生杆枝；其菇渣包括88％的棉籽壳、10％的玉米混合粉、1％的石灰与1％的碳酸钙。
所述的制备方法，其中，上述植物的非果实部分中的C/N比例为：花生壳为24.20:1，菇渣为20.03:1，苹果树枝条为21.96:1，花生杆枝为19.74:1。
所述的制备方法，其中，上述植物的非果实部分的含水量为：
花生壳为63.91％，菇渣为68.30％，苹果树枝条为65.80％，花生杆枝为67.27％。
所述的制备方法，其中，上述植物的非果实部分的粉碎粒径为：
花生壳粉碎粒径为：Rh<1mm占64.85％，1<Rh<2mm占27.88％，Rh>2mm占7.27％；
菇渣粉碎粒径为：Rh<1mm占20.35％，1<Rh<2mm占22.80％，Rh>2mm占56.84％；
苹果树枝条粉碎粒径为：Rh<1mm占22.07％，1<Rh<2mm占18.09％，Rh>2mm占59.84％；
花生杆枝粉碎粒径为：Rh<0.2mm占28.51％，0.2<Rh<0.5mm占19.05％，0.5<Rh<1mm占40.53％,Rh>1mm占11.90％。
所述的制备方法，其中，上述外源微生物的用量为：
花生壳粉碎添加1g/kg的粗纤维降解菌菌剂，菇渣粉碎添加1g/kg的金宝贝I型复合菌剂，苹果树枝条粉碎添加1ml/kg的EM菌原液，花生杆枝粉碎添加1g/kg的金宝贝I型复合菌剂；再向形成的混合物内添加1g/kg的红糖以促进外源菌群的繁殖。
所述的制备方法，其中，上述翻堆为每隔15天翻堆一次。
所述的制备方法，其中，将上述栽培基质应用于矮牵牛的栽培。
所述的制备方法，其中，上述一定时间为：花生壳粉碎混合物为30天、菇渣或苹果树枝条粉碎混合物均为45天，花生杆枝粉碎混合物为30天。
一种上述栽培基质的发酵判定方法，其包括以下步骤：
将矮牵牛或三色堇种子置于上述栽培基质的浸提液中，以1/2Hoagland营养液为对照组，在培养皿中在22℃条件下连续光照萌发，统计发芽势、发芽率、胚根长度，并结合矮牵牛幼苗基质实际栽培的形态指标与生理指标进行植物毒性指标的检测；
制备该栽培基质的浸提液的方式为：将栽培基质与蒸馏水按照1:10(w/w)的比例浸提24小时，过滤，获得过滤液，并将过滤液的pH调整为6.4-6.5，高温消毒备用；
统计矮牵牛或三色堇的发芽势、发芽率、胚根长度的时间分别为4天、10天、15天；
矮牵牛的幼苗为5片真叶的矮牵牛幼苗；
上述形态指标为株高、冠幅、叶长、叶宽、叶面积；
生理指标为生物量、可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素a+b的含量、SPAD、Fv/Fm；
最终得到上述栽培基质的植物毒性是否满足作物栽培需求。
本发明提供了一种栽培基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法，添加外源微生物的堆体最高发酵温度为42-54℃，而且这一温度可以持续48-72小时，持续高温可以使嗜热微生物大量繁殖并成为主导微生物，大量分解可溶性有机物以及复杂的有机物(纤维素、半纤维素、果胶质等)，从而形成较为稳定的腐殖质，并且持续高温还可以杀灭农林废弃物中的虫卵、病菌，满足农林废弃物卫生化、无害化的处理条件。本发明相较于传统发酵法，发酵腐熟更为彻底，通过调节农林废弃物含水量及碳氮比，使得底物更易被微生物分解；相较于本土菌群对底物较为缓慢的分解过程，添加的外源微生物能够利用农林废弃物中的可溶性物质(糖类、淀粉类等)进行更为旺盛的生命活动，充分分解一些本土菌群较难分解的有机化合物，腐殖质积累量更大，也更为稳定。
本发明相较于传统堆肥法，获得的栽培基质营养成分更高，碱解氮、速效磷、速效钾是植物可直接或经简单转化而直接利用的氮、磷、钾，是人们公认的基质肥力衡量指标。经本发明发酵获得的栽培基质，花生壳基质碱解氮含量相较于未添加的增加36.73％，菇渣增加11.25％，花生杆增加17.48％，苹果树枝条增加10.98％，其他养分含量也均有一定程度的增加。本发明相较于传统发酵法，完全腐熟的时间更短。本发明添加粗纤维降解菌的花生壳45天时T值为0.55，添加金宝贝I型的菇渣45天时T值为0.52，添加EM菌的苹果树枝条45天时T值为0.23，添加金宝贝I型的花生杆30天时T值为0.39，完全腐熟时间远小于传统堆肥。
一般认为T＝C/N(终)/C/N(始)≤0.60即可认为完全腐熟。但作为植物栽培基质而言，不需要发酵基质完全腐熟，基质中微生物的生长不断吸收外界的各种无机离子用于自身物质的合成，而这些游离的无机离子亦可满足植物自身矿物离子的需求，虽有竞争关系，但两者达到一定平衡后并不严重影响植物的生长，此外，微生物的缓慢活动会造成一定的热量挥发，这些热量也可以满足植物根部生长环境的需求，并且本发明提出用矮牵牛、三色堇萌发及矮牵牛基质实际栽培来进行植物毒性检测，完全符合相关要求。
附图说明
图1为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛形态影响指标的影响；
图2为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛花期的影响；
图3为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛单株着花数的影响；
图4为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛可溶性糖含量的影响；
图5为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛可溶性蛋白含量的影响；
图6为本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛干物质质量的影响；
图7本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛根冠比的影响；
图8本发明中花生壳制备栽培基质对矮牵牛形态指标综合评价指数的影响；
图9为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛形态影响的指标；
图10为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛花期的影响；
图11为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛单株着花数的影响；
图12为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛可溶性糖含量的影响；
图13为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛可溶性蛋白含量的影响；
图14为本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛干物质质量的影响；
图15本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛根冠比的影响；
图16本发明中菇渣制备栽培基质对矮牵牛形态指标综合评价指数的影响；
图17为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛形态指标的影响；
图18为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛花期的影响；
图19为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛单株着花数的影响；
图20为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛可溶性糖含量的影响；
图21为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛可溶性蛋白含量的影响；
图22为本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛干物质质量的影响；
图23本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛根冠比的影响；
图24本发明中苹果树枝条制备栽培基质对矮牵牛形态指标综合评价指数的影响。
具体实施方式
本发明提供了一种栽培基质的制备方法及栽培基质的发酵判定方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
以下列举更为详尽的实施例，对本发明进行详细的说明。
实施例1
本实施例用农林废弃物发酵制备栽培基质，具体步骤为：
取粉碎后干燥的花生壳颗粒37.5kg，调节水分含量至63.91％，添加总氮含量≥46.40％的尿素0.249kg，从而将初始碳氮比为30.97:1的花生壳材料制成碳氮比为24.20:1的农林废弃物发酵基料，添加红糖37.5g，接种37.5g粗纤维降解菌菌剂进行发酵。每隔15天翻堆一次，45天后获得无害化的栽培基质，并使用本发明中栽培基质的发酵判定方法进行判定，其是否符合栽培需求。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于：所述材料为粉碎后干燥的菇渣37.5kg，调节水分含量68.30％，尿素添加量为0.059kg，制得的农林废弃物发酵基料C/N为20.03:1(初始C/N＝21.74:1)，接种37.5g金宝贝I型复合菌剂45天后获得无害化栽培基质，并使用本发明中栽培基质的发酵判定方法进行判定，其是否符合栽培需求。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于：所述材料为粉碎后干燥的花生杆枝37.5kg，水分含量67.27％，尿素添加量为0.2058kg，制得的农林废弃物发酵基料C/N为19.74:1(初始C/N＝23.65:1)，接种37.5g金宝贝I型复合菌剂45天后获得无害化栽培基质，并使用本发明中栽培基质的发酵判定方法进行判定，其是否符合栽培需求
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于：所述材料为粉碎后干燥的苹果树枝条37.5kg，水分含量65.80％，尿素添加量为1.2000kg，制得的农林废弃物发酵基料C/N为21.96:1(初始C/N＝73.26:1)，接种37.5ml EM菌原液45天后获得无害化栽培基质。
经本发明发酵获得的栽培基质，无明显的恶臭气味，颜色呈黑褐色或深褐色，容重均大于等于0.2g/cm3，电导率均大于0.5mS/cm且小于3mS/cm，符合植物栽培基质的条件；T值≤0.65，说明其腐解彻底，腐解产物中的有害物质含量大幅降低。
采用上述实施例1-实施例4制备的栽培基质应用于矮牵牛，如下所示，
本发明中栽培基质的发酵判定方法具体如下：
实施例5
即矮牵牛和三色堇的发芽测试，将按本发明发酵方法获得的花生壳、菇渣、花生秸秆及苹果树枝条等栽培基质与蒸馏水按1:10(V/V)的比例浸提24小时，过滤后调整pH为6.4-6.5，高温消毒备用。1/2Hoagland营养液为对照组，在培养皿中22℃连续光照进行萌发。
实施例6
将按本发明发酵方法获得的花生壳、菇渣、花生秸秆及苹果树枝条等栽培基质，用5片真叶的矮牵牛幼苗上盆，每处理15盆，Hoagland为营养源进行实际栽培。形态及生理指标如图1-图24所示的。
选取矮牵牛幼苗用发酵获得的基质上盆，Hoagland为营养源进行实际栽培试验，测量其形态指标及生理指标，结合发芽指数进行植物毒性指标的检测。并且本发明的用矮牵牛、三色堇萌发及矮牵牛基质实际栽培来进行植物毒性检测的方法，制备测试样本浸提液方式为将待测样品与蒸馏水1:10(w/w)的比例浸提24小时，过滤后调整pH为6.4-6.5，高温消毒备用。
进一步，本发明采用的矮牵牛、三色堇萌发及矮牵牛基质实际栽培来进行植物毒性检测的方法，统计发芽势、发芽率、胚根长度的时间为4天、10天、15天。本发明采用的矮牵牛、三色堇萌发及矮牵牛基质实际栽培来进行植物毒性检测的方法，所提及到的矮牵牛幼苗为5片真叶的矮牵牛幼苗。本发明采用的矮牵牛、三色堇萌发及矮牵牛基质实际栽培来进行植物毒性检测的方法，所提及的形态指标为株高、冠幅、叶长、叶宽、叶面积；生理指标为生物量、可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素(a+b)含量、SPAD、Fv/Fm等。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (10)
1.一种栽培基质的制备方法，其包括以下步骤：
将植物的非果实部分粉碎得到混合物，向该混合物添加总氮含量≥46.40％的尿素调节农林废弃物的C/N比例，然后调节混合物的含水量，并接种外源微生物，采用发酵桶发酵，翻堆，一定时间后获得栽培基质。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述植物的非果实部分包括花生壳、菇渣、苹果树枝条或花生杆枝。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述植物的非果实部分中的C/N比例为：花生壳为24.20:1，菇渣为20.03:1，苹果树枝条为21.96:1，花生杆枝为19.74:1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，上述植物的非果实部分的含水量为：
花生壳为63.91％，菇渣为68.30％，苹果树枝条为65.80％，花生杆枝为67.27％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述植物的非果实部分的粉碎粒径为：
花生壳粉碎粒径为：Rh<1mm占64.85％，1<Rh<2mm占27.88％，Rh>2mm占7.27％；
菇渣粉碎粒径为：Rh<1mm占20.35％，1<Rh<2mm占22.80％，Rh>2mm占56.84％；
苹果树枝条粉碎粒径为：Rh<1mm占22.07％，1<Rh<2mm占18.09％，Rh>2mm占59.84％；
花生杆枝粉碎粒径为：Rh<0.2mm占28.51％，0.2<Rh<0.5mm占19.05％，0.5<Rh<1mm占40.53％,Rh>1mm占11.90％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述外源微生物的用量为：
花生壳粉碎添加1g/kg的粗纤维降解菌菌剂，菇渣粉碎添加1g/kg的金宝贝I型复合菌剂，苹果树枝条粉碎添加1ml/kg的EM菌原液，花生杆枝粉碎添加1g/kg的金宝贝I型复合菌剂；再向形成的混合物内添加1g/kg的红糖以促进外源菌群的繁殖。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述翻堆为每隔15天翻堆一次。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将上述栽培基质应用于矮牵牛的栽培。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述一定时间为：花生壳粉碎混合物为30天、菇渣或苹果树枝条粉碎混合物均为45天，花生杆枝粉碎混合物为30天。
10.一种如权利要求1所述栽培基质的发酵判定方法，其包括以下步骤：
将矮牵牛或三色堇种子置于上述栽培基质的浸提液中，以1/2Hoagland营养液为对照组，在培养皿中在22℃条件下连续光照萌发，统计发芽势、发芽率、胚根长度，并结合矮牵牛幼苗基质实际栽培的形态指标与生理指标进行植物毒性指标的检测；
制备该栽培基质的浸提液的方式为：将栽培基质与蒸馏水按照1:10(w/w)的比例浸提24小时，过滤，获得过滤液，并将过滤液的pH调整为6.4-6.5，高温消毒备用；
统计矮牵牛或三色堇的发芽势、发芽率、胚根长度的时间分别为4天、10天、15天；
矮牵牛的幼苗为5片真叶的矮牵牛幼苗；
上述形态指标为株高、冠幅、叶长、叶宽、叶面积；
生理指标为生物量、可溶性糖、可溶性蛋白、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素a+b的含量、SPAD、Fv/Fm；
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