本發(fā)明涉及水稻栽培領(lǐng)域，尤其是涉及一種水稻機(jī)插秧的育秧基質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

水稻機(jī)械化育插秧是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、提高水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平的重要內(nèi)容，而機(jī)插秧成功與否的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)在于育秧。隨著機(jī)插秧面積越來越大，育秧中一個(gè)突出的矛盾日益顯現(xiàn)出來，那就是營(yíng)養(yǎng)土的獲取。以江蘇省為例，2012年2000萬畝的機(jī)插秧面積，大約需要200萬立方的營(yíng)養(yǎng)土，不僅取土工作量巨大，而且越來越面臨無土可取的問題，針對(duì)這一問題，利用人工作制備育秧基質(zhì)取代傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)土進(jìn)行水稻育秧，尤其是機(jī)插秧的培育已經(jīng)越來越被廣泛應(yīng)用。

水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)既是一種育苗基質(zhì)，又與其它作物如某些蔬菜、苗木育苗基質(zhì)有所差別，有其自身一些特殊性能要求。首先，作為水稻育苗基質(zhì)，應(yīng)具備較好通氣性和保水性，豐富而全面營(yíng)養(yǎng)，微酸性，較低鹽分含量，符合水稻秧苗生長(zhǎng)要求，以利于秧苗根系發(fā)育與生長(zhǎng)，整齊出秧。其次，作為機(jī)插秧基質(zhì)，基質(zhì)材料對(duì)根系生長(zhǎng)無抑制作用，培育的秧苗根系活力要高，盤結(jié)性好，以便機(jī)械化成塊整齊切割和栽插。為了探索適宜用于機(jī)插秧的育秧基質(zhì)及其制備方法，以替代傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)土，提高秧苗素質(zhì)和機(jī)插秧效果，近幾年來相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行了大量研究：公開號(hào)為CN105000972A的中國(guó)專利文獻(xiàn)提供了一種機(jī)插秧水稻育秧基質(zhì)及其制備方法，將牛糞、谷殼粉厭氧發(fā)酵后，擠壓脫鹽、脫水至含水率為60％-65％，鹽分0.5－0.15升/毫克，之后將沼渣與草炭混合攪拌進(jìn)行二次好氧發(fā)酵，之后添加蛭石、珍珠巖、草炭和谷殼粉，制得所述機(jī)插秧水稻育秧基質(zhì)；公開號(hào)為CN104926440A的文獻(xiàn)公開了一種適用于機(jī)插秧水稻的育秧基質(zhì)及其制備方法，其以小麥加工面粉的副產(chǎn)品麥麩為主要原料，加入酒糟，采用高溫腐熟劑進(jìn)行堆置發(fā)酵腐熟處理15-20天，干燥粉碎后再按比例混合蚯蚓糞、蛭石、硅酸鈉配制成復(fù)合型水稻育秧基質(zhì)；公開號(hào)為CN103449930A的專利文獻(xiàn)則公開了一種適于機(jī)插秧的水稻育秧基質(zhì)的配制方法，其將細(xì)醋糟、蛭石和草炭依次按體積比66.7％：16.65％：16.65％充分混合拌勻后，配制成水稻育秧基質(zhì)；公開號(hào)為CN102204495A的專利文獻(xiàn)公開一種利用金針菇廢棄培養(yǎng)料生產(chǎn)水稻育秧基質(zhì)的方法，以金針菇工廠化栽培結(jié)束后的廢棄培養(yǎng)料為主要原料進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵中期翻堆時(shí)再加入食品級(jí)硫磺粉降低pH，發(fā)酵結(jié)束后再按比例混合泥炭、蛭石等配制成pH值在6.0左右，養(yǎng)分總量3％左右，氮磷鉀比例合適的營(yíng)養(yǎng)型水稻育秧基質(zhì)。

以上文獻(xiàn)公開的機(jī)插秧育秧基質(zhì)制備過程，其原料為稻殼粉、麥麩、酒糟或/和食用菌廢棄物培養(yǎng)料等，通過堆肥發(fā)酵后再添加一定比例的泥炭、蛭石等原料制成，均未涉及利用農(nóng)作物秸稈為主要原料制備育秧基質(zhì)技術(shù)方法。有關(guān)利用農(nóng)作物秸稈制作水稻育秧基質(zhì)，迄今也一些專利成果報(bào)道。如公開號(hào)為CN101828491A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種水稻育秧基質(zhì)及其生產(chǎn)方法，將粉碎至40-60目的玉米秸稈接種酵母菌和乳酸菌堆肥發(fā)酵后，再將堆肥發(fā)酵的產(chǎn)物與工業(yè)加工紙漿廢渣液、工業(yè)沸騰爐渣粉按60-80％、15-25％和5-15％比例配制而成；此外，公開號(hào)為CN105660236A、CN105294318A、CN104774100A等相關(guān)利用農(nóng)作物秸稈作為水稻育秧基質(zhì)的專利，其秸稈用量均不超過總原料量的30％。其制備方法，均為秸稈與其它主要原料如牛糞、脫水生活污泥、醋渣、木薯渣、釀酒工業(yè)污泥等共同發(fā)酵制得，或者秸稈通過炭化后加入其它原料發(fā)酵制得；公開號(hào)CN105801286A的中國(guó)專利文獻(xiàn)則公開了一種水稻盤式育秧基質(zhì)及其制備方法，其將秸稈炭化后，按照重量比將炭化秸稈、稻田干土、復(fù)合肥及土壤消毒劑混合，其中炭化秸稈的重量比為60％，稻田干土的重量比為39％，復(fù)合肥N：P：K＝15：15：15的比例為0.05％～0.5％，其余部分為土壤消毒劑，然而其炭化秸稈制備過程實(shí)際是一種堆肥發(fā)酵過程，非缺氧熱解物理炭化。

從上述育秧基質(zhì)制備專利技術(shù)看，從原料角度涉及以農(nóng)作物秸稈為主要原料的專利極少，多以用量在30％以下的作物秸稈或者完全不用作物秸稈，選擇使用其它有機(jī)廢棄物原料生產(chǎn)水稻育秧基質(zhì)；制作工藝角度多以多物料聯(lián)合堆肥發(fā)酵為主，發(fā)酵產(chǎn)物直接作為育秧基質(zhì)或者添加某些添加劑制作成育秧基質(zhì)。這些制作工藝，常常由于發(fā)酵不充分，腐熟度不夠，物料接觸水后產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次發(fā)酵，從而導(dǎo)致因缺氧、微生物與根系爭(zhēng)奪養(yǎng)分、產(chǎn)生有害氣體等影響秧苗生長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有育秧基質(zhì)普遍存在吸水保水能力差、生物穩(wěn)定性差、營(yíng)養(yǎng)成分不平衡等問題，本發(fā)明提供一種水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)及其制備方法，以保證較好的育苗效果，有利于培育根系發(fā)達(dá)、盤結(jié)能力強(qiáng)的壯苗，同時(shí)解決大量秸稈和畜禽糞便無害化利用的問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)，包括堆肥產(chǎn)物、泥炭土、蛭石，其特征在于，所述水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分是由堆肥產(chǎn)物、泥炭土和蛭石按照干物質(zhì)7:2:1的質(zhì)量比混合后獲得；

其中，所述堆肥產(chǎn)物是這樣獲得的：將農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按照干物質(zhì)6﹕3～4的質(zhì)量比例混合后，接種占農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便總質(zhì)量0.5～1％的有機(jī)物料腐熟劑，調(diào)節(jié)含水率為65～75％，再堆肥發(fā)酵45～60天。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)中，農(nóng)作物秸稈是指破碎至長(zhǎng)度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或者幾種。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)中還包括占水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分質(zhì)量0.1％的保水劑。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)中，所述保水劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或任一組合。

一種本發(fā)明所述水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的制備方法，具體步驟如下：

A)將農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便按干物質(zhì)6﹕3～4的質(zhì)量比混合，接種質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5～1％的有機(jī)物料腐熟劑，調(diào)節(jié)物料含水率為65～75％，進(jìn)行堆肥發(fā)酵，45-60天后即獲得堆肥產(chǎn)物；

B)將堆肥產(chǎn)物、泥炭土、蛭石按照質(zhì)量比7:2:1混合，調(diào)節(jié)含水率55～60％，再次進(jìn)行堆肥發(fā)酵，7-10天后即獲得水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分；

C)將水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分及保水劑(占水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)有效成分質(zhì)量1％)置于85～90℃處理5～6小時(shí)，期間對(duì)物料進(jìn)行攪拌和換氣；

D)將步驟C)處理后的物料干燥至含水率為30～40％，破碎并過20mm篩即獲得所述水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的制備方法中，步驟A)所述農(nóng)作物秸稈是指破碎至長(zhǎng)度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或任一組合。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的制備方法中，步驟C)所述對(duì)物料進(jìn)行攪拌和換氣是指：攪拌速率為4-20rpm，每小時(shí)換氣量為物料體積的40～50倍。

本發(fā)明所述的有機(jī)物料腐熟劑是指技術(shù)指標(biāo)符合《農(nóng)用微生物菌劑》(GB20287-2006)要求的腐熟劑。

本發(fā)明以水稻、小麥、玉米、油菜等農(nóng)作物秸稈為主要原料，以畜禽糞便為輔助原料，接種有機(jī)物料腐熟劑進(jìn)行堆肥發(fā)酵，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果體現(xiàn)在：

1)本發(fā)明采用了兩次堆肥發(fā)酵外加一次濕熱處理，并在基質(zhì)制作過程中添加性能穩(wěn)定性好的泥炭土和蛭石，確保了秸稈物料腐熟程度和物料性狀的穩(wěn)定性，育秧過程中不會(huì)因?yàn)椴捎么罅拷斩掝愐咨锝到獠牧献鳛榛|(zhì)生產(chǎn)原料而產(chǎn)生二次發(fā)酵燒苗現(xiàn)象。

2)以適量畜禽糞便作為養(yǎng)分調(diào)理劑，生產(chǎn)的基質(zhì)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)豐富、全面均衡且含量適中。

3)采用高溫濕熱法對(duì)二次發(fā)酵物料進(jìn)行處理，不僅可以完全滅活作物秸稈、畜禽糞便原料殘存的病原微生物、雜草種子等有害生物，而且還可以在此過程中通過通風(fēng)換氣去除堆肥發(fā)酵過程中局部厭氧積存的硫化氫等影響秧苗生長(zhǎng)的有害物質(zhì)，并產(chǎn)生大量小分子有機(jī)酸，降低基質(zhì)產(chǎn)品酸堿度，有利秧苗的生長(zhǎng)。

附圖說明

圖1為水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)生產(chǎn)流程圖

具體實(shí)施方式

實(shí)施例中有機(jī)物料腐熟菌劑購(gòu)自南京寧糧生物工程有限公司，其技術(shù)指標(biāo)符合《農(nóng)用微生物菌劑》(GB20287-2006)要求。

實(shí)施例1

1、取水稻秸稈(干基)20噸，機(jī)械破碎至秸稈長(zhǎng)度為5cm以下，加入畜禽糞便(本實(shí)施例中使用牛糞，具體操作過程中也可以使用其他畜禽糞便)13.3噸(干基)，接種(水稻秸稈和牛糞)總質(zhì)量0.5％(W/W)有機(jī)物料腐熟菌劑具體實(shí)施過程中，有機(jī)物料腐熟劑的接種劑量可以控制在0.5％-1％之間)，用大型攪拌機(jī)攪拌均勻，并加水調(diào)節(jié)物料含水率至75％(一般含水率控制在65～75％即可)，堆成堆垛進(jìn)行發(fā)酵；每隔3～5天翻堆一次，發(fā)酵45～60天即獲得堆肥產(chǎn)物；具體操作中，一般冬天堆制60d，夏天堆制45d；

本實(shí)施例中使用的農(nóng)作物秸稈為水稻秸稈，具體實(shí)施中，可以使用破碎至長(zhǎng)度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或任一組合；

農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便的比例可以控制在干物質(zhì)6﹕3～4的質(zhì)量比之間。

2、第一次堆肥發(fā)酵結(jié)束后，取堆肥產(chǎn)物、泥炭土和蛭石按照質(zhì)量比7:2:1混合，并加水調(diào)節(jié)混合物含水率60％(一般含水率控制在55-60％即可)，攪拌均勻后進(jìn)行二次堆肥發(fā)酵，7-10天后即獲得水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分；具體操作過程中，一般冬天堆肥10d，夏天堆肥7d，堆肥期間翻堆2～3次。

3、第二次堆肥結(jié)束后，將水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分20m³輸送至容積為30m³高溫濕熱反應(yīng)釜中，加入物料干重0.1％的保水劑聚丙烯酰胺，于85～90℃高溫濕熱處理5-6小時(shí)，期間對(duì)物料進(jìn)行攪拌和換氣；攪拌速率為4-20rpm，每小時(shí)換氣量為物料體積的40～50倍(本實(shí)施例中反應(yīng)釜換氣量為1000m³/h)；

具體操作過程中，保水劑可以使用丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或任一組合。

4、將高溫濕熱處理后的物料，從反應(yīng)釜中移出風(fēng)干或烘干至含水率30-35％，再由鏈條式破碎機(jī)破碎，過篩20mm篩，即可包裝成為水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)成品。

實(shí)施例2

取小麥秸稈(干基)30噸，破碎至秸稈長(zhǎng)度為5cm以下，加入豬糞16.2噸(干基)，接種(小麥秸稈和豬糞總質(zhì)量)0.75％(W/W)有機(jī)物料腐熟菌劑，用大型攪拌機(jī)攪拌均勻，并加水調(diào)節(jié)物料含水率至65％，堆成堆垛進(jìn)行發(fā)酵45-60天，獲得堆肥產(chǎn)物，期間每隔3～5天翻堆一次；

第一次發(fā)酵結(jié)束后，取堆肥產(chǎn)物、泥炭土和蛭石按質(zhì)量比7:2:1混合后，加水調(diào)節(jié)混合物含水率55％，攪拌均勻后進(jìn)行二次堆肥發(fā)酵，7-10天后即獲得水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分；二次堆肥結(jié)束后，將二次堆肥物料30m³輸送至容積為45m³高溫濕熱反應(yīng)釜，加入物料干重0.1％的聚乙烯醇，于90℃高溫濕熱處理5小時(shí),攪拌速率為4-20rpm，反應(yīng)釜換氣量為1500m³/h；

高溫濕熱處理后的物料，從反應(yīng)釜中移出風(fēng)干至含水率30-35％，鏈條式破碎機(jī)破碎，過篩20mm篩，篩上分可以返回二次堆肥，篩下分即可包裝成為水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)成品。

實(shí)施例3

取玉米秸稈(干基)50噸，破碎至10cm以下，加入雞糞21.4噸(干基)，接種(玉米秸稈和雞糞總質(zhì)量)1.0％(W/W)有機(jī)物料腐熟菌劑，用大型攪拌機(jī)攪拌機(jī)攪拌均勻，并加水調(diào)節(jié)物料含水率至70％，堆成堆垛進(jìn)行發(fā)酵45-60天，即獲得堆肥產(chǎn)物，期間每隔3～5天翻堆一次；

第一次堆肥發(fā)酵結(jié)束后，取堆肥產(chǎn)物、泥炭土和蛭石按質(zhì)量比7:2:1重新加水調(diào)節(jié)混合物含水率55％，攪拌均勻后進(jìn)行二次堆肥，7-10天后即獲得水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分；

第二次堆肥發(fā)酵結(jié)束后，將水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的有效成分42m³輸送至容積為60m³高溫濕熱反應(yīng)釜，加入物料干重0.05％的聚丙烯酰胺和0.05％的聚乙烯醇，進(jìn)行80～85℃高溫濕熱處理6小時(shí)，攪拌速率為4-20rpm，反應(yīng)釜換氣量為2100m³/h；

高溫濕熱處理后的物料，從反應(yīng)釜中移出風(fēng)干至水分30-35％，鏈條式破碎機(jī)破碎，過篩20mm篩，篩上分返回二次堆肥，篩下分即可包裝成為水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)成品。

實(shí)施例4

將實(shí)施例1-3獲得的水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)與傳統(tǒng)方法制備的基質(zhì)進(jìn)行育秧及田間栽培對(duì)比試驗(yàn)。

傳統(tǒng)基質(zhì)的制備方法：秸稈、糞便及泥炭土、蛭石四種原料來源及用量同實(shí)施例1；秸稈和糞便堆肥發(fā)酵70天，堆肥過程中不添加有機(jī)物料腐熟菌劑；堆肥結(jié)束后，將堆肥產(chǎn)物與泥炭土、蛭石充分混合均勻即成傳統(tǒng)基質(zhì)。不進(jìn)行高溫濕熱處理，不添加保水劑。

取等量實(shí)施例1、2、3獲得的水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)和傳統(tǒng)基質(zhì)，分別依次編為A、B和C和D四種處理，以傳統(tǒng)方法各育水稻秧苗(武育粳3號(hào))30盤。待25天育秧結(jié)束后，采用插秧機(jī)，進(jìn)行機(jī)器(久保田spw-68c插秧機(jī))栽插，每個(gè)處理栽插面積667m²。育秧及栽插后的水肥、用藥等田間管理措施按常規(guī)進(jìn)行。試驗(yàn)期間，對(duì)育成的秧苗、栽插后1個(gè)月的苗情及水稻產(chǎn)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果見表1：

表1不同育秧基質(zhì)應(yīng)用效果

從表1可以看出，與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明方法制作的三種育苗基質(zhì)，顯著提高了水稻秧苗素質(zhì)。尤其是，本方法制作的基質(zhì)可以顯著促進(jìn)根系生長(zhǎng)，根冠比由傳統(tǒng)基質(zhì)0.65提高到了0.77～0.87。水稻秧苗根系發(fā)達(dá)，提高了根系在育苗期間的盤結(jié)能力，有利于機(jī)械分根插秧。采用本方法育成的秧苗，移栽后水稻容易立苗成活，緩苗期短，分蘗早，水稻營(yíng)養(yǎng)期長(zhǎng)勢(shì)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)對(duì)照，并有效提高了作物有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，與傳統(tǒng)基質(zhì)育秧相比增產(chǎn)效果達(dá)到5％左右。