专利名称：一种生物碳漂浮育苗基质及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种育苗基质，特别涉及一种生物碳育苗基质。
背景技术：
随着农业技术的不断发展，为了提高种子的发芽率、成苗率以及作物产量等，采用育苗基质替代传统的营养土育苗成为一种趋势。目前育苗基质的有机材料绝大部分都使用草炭，无机质材料基本使用膨化珍珠岩和蛭石，比如申请号为200410046612. O的中国专利申请、申请号为201010588518. 3的中国专利申请，以及申请号为201110251996. X的中国专利申请。这些专利都不同程度地提高了种子的发芽率、成苗率、以及作物产量等，例如，申请号为201010588518. 3的中国专利申请，它是采用体积比为50_70%、15_25%、15-25%的草炭或沼渣、珍珠岩和蛭石作为育苗基质，其发芽率能达到90%，成苗率能达到88%。但是，这些专利申请最大的缺点是草炭使用的局限性和环境破坏性，具体地，每年全国的草炭采挖量 上亿立方米，单一的取材方式必然导致草炭这种被视为不可再生的珍贵自然资源的枯竭，造成对珍贵的湿地资源不可逆转的破坏，常规漂浮育苗基质的大面积使用会造成该资源的枯竭，替代草炭的新型基质迫在眉睫，另外，现有的育苗基质，对于成苗率、壮苗率、移栽成活率仍不理想，正如前面所述，申请号为201010588518. 3的中国专利申请的发芽率仅达到90%，成苗率仅达到88%，不能满足规模化生产的要求，育苗的效率仍然较低，导致经济成本也较闻。生物质碳是生物质在缺氧或厌氧条件下经碳化热解所得的一类具有高度芳香化物质，国内将其译为Biochar，常用描述语还有生物碳、生物碳及生物质焦。通常认为，属于黑碳(black carbon,简称BC范畴，主要区别是BC包括生物质微碳化到燃烧生成黑烟颗粒的整个过程。土壤有机质(SOM)是土壤肥力的重要指标，也是陆地生态系统主要的碳汇来源之一。大量研究表明，生物质碳表面极性官能团较多，亲水性较强，比表面积及多孔性等特性促使生物质碳有效吸附水分中的养分，具有保肥性能，可作为草炭替代基质材料。另一方面，目前一些农作物和经济作物的秸杆，比如小麦秸杆、稻谷秸杆、烤烟秸杆等等，目前一般处理方式为就地焚烧还田，给环境造成了很多污染。尤其是在烤烟生产区，每年产生大量的烤烟秸杆，目前除了焚烧外，尚未有效地综合利用技术，给生态环境带来了较大压力，烤烟秸杆作为病原菌过冬场所，对烟区病害综合防治造成了较大压力。
发明内容
本发明的发明目的之一在于针对上述存在的问题，提供一种高壮苗率、高农移栽成活率、高农作物产量的新型生物碳漂浮育苗基质。本发明采用的技术方案是这样的一种生物碳漂浮育苗基质，由下列物质组成，按体积百分含量计，
生物碳45%-65%
珍珠岩 15%-25%蛭石 20%-30%。作为优选所述三类物质组成的育苗基质，按体积比计 生物碳48%-52%
珍珠岩18%-22%
蛭石 26%-30%。作为最优选所述三类物质组成的育苗基质，按体积比计，生物碳珍珠岩蛭石=5:2:3。作为优选根据权利要求I所述一种生物碳漂浮育苗基质，其特征在于所述珍珠 岩为膨胀珍珠岩，由珍珠岩矿砂经预热、瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。本发明的目的之二，是提供一种还能回收利用烟草秸杆资源并起到环保作用的新型生物碳漂浮育苗基质，本发明采用的技术方案为所述生物碳是由烤烟秸杆制备的生物碳，制备方法为将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，进行升温、在400-600°C下煅烧碳化，碳化时间为4_6h、煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛。对于在烤烟生产区的大量的烤烟秸杆，目前还没有用于制备生物碳的报道，更没有将其用于制备育苗基质的报道。本发明通过大量实验，将大量的烤烟秸杆采用特定的工艺制备成生物碳，并用于制备育苗基质，一方面对烤烟秸杆进行了合理地回收利用，变废为宝，大大减少了目前普遍采用的焚烧的方式带来的环境污染；另一方面，将烤烟生产区的烤烟秸杆采用这种方式处理后，也起到了清除烤烟生产区病原菌的作用，防止了病原菌的传播，大大减轻了烟区病害综合防治的压力；再一方面，烤烟秸杆制成生物碳中营养元素N、K含量较高，其中，全氮含量9. 63g -kg^1全钾含量16. 77g -kg^1,且其本身活性比较高，生物碳表面含有丰富的-C00H、-COH和-OH等含氧官能团，增强了基质阳离子交换量，对保持基质养分含量，增强其对植株幼苗持续供肥能力，从而保证了植株幼苗壮苗率，增强植株幼苗田间长势，同时此配方使用的烤烟秸杆制成生物碳比表面积427m3 · g_\密度为O. 58 g · cm_3，使得该基质具有良好的吸附性及保水能力，增强了植株幼苗田间移栽成活率，减少还苗时间，增强了植株田间后期长势，为产质量的提高建立了基础。再一方面烤烟秸杆制成生物碳是在高温下煅烧而成，同草炭相比无需再进行消毒，杜绝了病原菌及杂草种子的存在，减少了幼苗病虫害发生率。本发明的目的之三，是提供一种上述生物碳漂浮育苗基质的制备方法，采用的技术方案为将生物碳粉碎后，用40-60目方孔筛进行筛分，再加入所述比例的珍珠岩和蛭石混合均匀，即得。本发明的育苗基质无需另外加入肥料进行配置，其本身所含营养元素可满足物幼苗前期萌发、生长，后期可视幼苗长势灵活加入肥料，方便实现人工对作物幼苗生长进行精确控制。本发明的育苗基质配方能够长期保持水分含量50%_60%，能够促进作物根系生长，使作物小苗根系发达，提高根系活力。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是本发明一方面可以提高壮苗率，减少农作物苗期病虫害发生率，提高农作物移栽成活率，提高农作物质量，同增时加收入，另一方面利用生物碳为主要原料替代草炭制备育苗基质，充分利用烤烟秸杆制备的生物碳有效营养成分N、K含量较高、表面官能团丰富、吸附能力强的特性，在育苗基质草炭替代技术领域进行开发利用，有利于节约使用草炭资源，并达到烤烟秸杆的资源化利用、减少环境污染的目的，减轻了环境压力，增加了效益，这样的配置比例具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。
具体实施方式
下面对本发明作详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。实例I
以小麦秸杆为原料，将小麦秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、400°C下碳化(碳化时间为6h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2.5 2.5比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例2
以稻谷秸杆为原料，将稻谷秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、400°C下碳化(碳化时间为6h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照6 2 2比例往混合机中进行掺混，含水量保持在31%，进行称量、包装和贮存。实例3
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、400°C下碳化(碳化时间为6h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照6. 5 1.5 2.0比例往混合机中进行掺混，含水量保持在29%，进行称量、包装和贮存。实例4
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、500°C下碳化(碳化时间为5h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2.5 2.5比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例5
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、500°C下碳化(碳化时间为5h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照6 2 2比例往混合机中进行掺混，含水量保持在31%，进行称量、包装和贮存。实例6
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、500°C下碳化(碳化时间为5h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照6. 5 1.5 2.0比例往混合机中进行掺混，含水量保持在29%，进行称量、包装和贮存。实例I
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、600°C下碳化(碳化时间为4h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2.5 2.5比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例8
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、600°C下碳化(碳化时间为4h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、 珍珠岩、蛭石按照6. 5 1.5 2.0比例往混合机中进行掺混，含水量保持在31%，进行称量、包装和贮存。实例9
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、600°C下碳化(碳化时间为4h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照6. 5 1.5 2.0比例往混合机中进行掺混，含水量保持在29%，进行称量、包装和贮存。实例10
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、400°C下碳化(碳化时间为6h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2 3比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例11
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、500°C下碳化(碳化时间为5h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2 3比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例12
以烤烟秸杆为原料，将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，在进行升温、600°C下碳化(碳化时间为4h)、锻烧，煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛，然后将生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 2 3比例往混合机中进行掺混，含水量保持在30%，进行称量、包装和贮存。实例13不同比例配比出苗率试验
将烤烟秸杆制备的生物碳、珍珠岩、蛭石按照5 : 2 : 3、6 : 2 : 2,6. 5 I. 5 2. O进行掺混、装入106孔育苗盘中，播入烤烟良种云烟97 (烤烟)、华菠I号(菠菜)、睿优220(番茄)，使用用常规草炭育苗基质作为对照(草炭珍珠岩蛭石=5:2:3，体积比，即下述表格中的“对照”组)，烤烟秸杆制备的生物碳、珍珠岩、蛭石按照4 3 3、8:1:1比例进行掺混的育苗基质两个处理也作为对照，所有基质初始含水量保持在30%。观察几种配方不同植物出苗率及小苗长势情况。表I不同配方对烤烟种子壮苗率影响
权利要求
1.ー种生物碳漂浮育苗基质，其特征在干由下列物质组成，按体积百分含量计， 生物碳45%-65% 珍珠岩 15%-25% 蛭石 20%-30%。
2.根据权利要求I所述ー种生物碳漂浮育苗基质，其特征在于所述三类物质组成的育苗基质，按体积比计 生物碳48%-52% 珍珠岩18%-22% 蛭石 26%-30%。
3.根据权利要求2所述ー种生物碳漂浮育苗基质，其特征在于所述三类物质组成的育苗基质，按体积比计，生物碳珍珠岩蛭石=5 : 2 : 3。
4.根据权利要求I所述ー种生物碳漂浮育苗基质，其特征在于所述珍珠岩为膨胀珍珠岩，由珍珠岩矿砂经预热、瞬时高温焙烧膨胀后制成的ー种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料。
5.根据权利要求I只5任意ー项所述ー种生物碳漂浮育苗基质，其特征在于所述生物碳是由烤烟秸杆制备的生物碳，制备方法为将烤烟秸杆送入真空式碳化窑内，在厌氧条件下，进行升温、在400-600°C下煅烧碳化，碳化时间为4-6h、煅烧后冷却，然后烘干粉碎过40目筛。
6.权利要求I所述ー种生物碳漂浮育苗基质的制备方法，其特征在于将生物碳粉碎后，用40-60目方孔筛进行筛分，再加入所述比例的珍珠岩和蛭石混合均勻，即得。
全文摘要
本发明公开了一种生物碳漂浮育苗基质，是由按体积百分含量计的生物碳45%-65%、珍珠岩15%-25%、蛭石20%-30%组成，优选采用烤烟秸秆制成的生物碳，还公开了其制备方法，本发明一方面可以提高壮苗率，减少农作物苗期病虫害发生率，提高农作物移栽成活率，提高农作物质量，同增时加收入，另一方面有利于节约使用草炭资源，并达到烤烟秸秆的资源化利用、减少环境污染的目的，减轻了环境压力，增加了效益，这样的配置比例具有较好的经济效益、社会效益和生态效益。
文档编号A01G31/00GK102845286SQ20121030855
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者罗定棋, 程伟, 谢强, 管安伟, 张永辉, 王栋, 谢云波, 夏建华, 彭勇, 曹勇, 王李芳, 潘旦利, 王毅, 王浮波, 代忠, 刘强, 丁仿豪, 卢彬, 黄智忠, 梅蔺, 李洪, 罗庆, 王勇, 蔡辽燕, 刘蔺江, 袁强, 罗定林, 梅桂勇 申请人:四川省烟草公司泸州市公司