利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，具体包括以下步骤：(1)选出配制水稻育秧土所需的农田土样本作参照；(2)优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种；(3)得到以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法；(4)从机理上控制水稻育秧土最优配方；(5)检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性；(6)进行水稻育秧土试点试验，完善育秧土配方。本发明技术具有广泛的潜在应用价值，其并不只限于水稻植质钵育，其应用范围覆盖所有的水稻育秧用土。本发明不仅可实现对工业废料的回收利用，而且可减少对农田土的占用和破坏，实现对资源的循环利用，有利于可持续发展。
【专利说明】利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，属于工业废料处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产最多的粮食作物，水稻生产在我国粮食生产中占有极其重要的地位。水稻常年种植面积约3000万公顷，占全国谷物种植面积的30%,占世界水稻种植面积的20% ;稻谷总产量近20000万吨，占全国粮食总产的40%，占世界稻谷总产的35%。水稻产业的健康、稳定、可持续发展对于保障我国国民经济发展和粮食安全具有举足轻重的作用。
[0003]在我国北方地区，由于气候原因，水稻需要提前育秧。水稻钵育苗在育苗成长过程和移植过程中具有比常规旱育苗根系发达，扎根快，返青快，分蘖早，无缓苗期的优点。这对于北方寒地稻作区来说是难得的好性状，因此水稻钵育是我国北方水稻种植普遍使用的方法。自2004年开始，我们首创了一种水稻育秧新技术，即水稻植质钵育栽植技术，该项技术采用以植物纤维为主要材料，有效地克服了塑料秧盘造价高、不能直接植入土壤的缺点，是水稻栽植技术上的一大创新，达到了 “三节”(节水、节土和节本)和“三增”(增产、增收和增效)的效果。
[0004]无论是植质钵育秧盘还是塑料秧盘，水稻育秧用土壤通常采用山地土、林地土、腐殖土等富含营养物质的土壤，我们统称为农田土。一般来说，一亩水稻田育秧需耗费一平方米左右的优质农田土。按这一计算方法，我国水稻育秧每年将耗费100万公顷良田。这种对农田土的耗费无法再生和循环，`造成了对环境和生态的破坏。
[0005]另一方面，我国每年有相当多的工业废料产生，这些工业废料的存放与处理不仅耗费大量的人力物力，而且造成了非常严重的环境污染。以粉煤灰为例，2010年9月15日，国际环保组织“绿色和平”在北京发布的《煤炭的真实成本一2010中国粉煤灰调查报告》指出，火力发电产生的粉煤灰排放已经成为中国工业固体废物的最大单一污染源，中国所面临的粉煤灰问题的规模在全世界都是绝无仅有的。粉煤灰是火力发电的必然产物，每消耗4吨煤就会产生I吨粉煤灰。中国粉煤灰排放在过去8年内增长了 2.5倍。2009年，中国粉煤灰产量达到了 3.75亿吨，相当于当年中国城市生活垃圾总量的两倍多，其体积可达到4.24亿立方米，相当于每两分半钟就倒满一个标准游泳池，或每天堆起一个水立方。
[0006]面对如此庞大的工业废料与环境污染，如何有效地实现资源循环利用成为当前国民经济发展的一项重要任务。2011年3月14日，第十一届全国人大四次会议表决通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，第二十三章的标题即为“大力发展循环经济”。其核心内容为:按照减量化、再利用、资源化的原则，减量化优先，以提高资源产出效率为目标，推进生产、流通、消费各环节循环经济发展，加快构建覆盖全社会的资源循环利用体系。
[0007]在大力发展循环经济的指导思想下，针对上述水稻育秧破坏农田土及大量工业废料需要处理的现状，我们设想用工业废料替代水稻育秧所用的农田土，不仅可实现对工业废料的回收利用，而且可减少对农田土的占用和破坏，实现对资源的循环利用。我们的设想是有依据的，许多品种的工业废料中含有植物所需的营养物质，或者说，某些工业废料其本身就是一种肥料。如上文中所述的粉煤灰，自然界中所有化学元素在粉煤灰中都可测到，其中S1、Ca、Al、Fe、Mg、K、Na、Ti的含量较高，另外，粉煤灰中含有各种微量元素和稀土元素，其对农作物生长有利。再如煤矸石，它是煤矿生产过程中产生的废渣，其化学成分主要是SiO2, Al2O3和C，还常含有少量金属元素。用煤矸石改良土壤有显著的功效，可提高农作物质量。还有许多品种的工业废料都对植物生长有利，这里不再枚举。
[0008]以“利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土及其机理研究”为题开展相关的研究工作，拟通过试验研究得到以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法，不仅有较强的理论价值，而且具有深远的现实意义。
[0009]水稻钵育栽培技术最早始于日本。20世纪60年代，日本学者借鉴甜菜纸筒的育苗原理开始研究采用纸筒培育水稻秧苗的移栽技术。70年代初，日本北海道国立农业试验场开始了纸制盘培育小苗技术的研究。1975年，日本北海道国立农业试验场和道立中央农业试验场共同进行了塑料软盘抛秧技术的研究，研制出抛秧塑料育苗软盘。经过在不同气候、不同地点的抛秧的试验，证明了水稻钵育栽培方法的优越性。此后，尼日利亚、印度和韩国都相继开始了相关技术的研究和应用。
[0010]我国水稻育秧栽植技术起步相对较晚，借鉴日本水稻钵育栽培技术，目前大部分地方采用的水稻育秧方式为塑料纸盘平育秧及塑料钵盘育秧。但是目前我国生产的塑料钵盘大部分是由聚乙烯片材经吸塑制成的软盘，插秧机不能将钵苗直接植入土壤中，栽植技术采用的是机械抛秧，立苗率低、抛秧不均匀、秧钵入土浅、易倒伏，不适合工厂化育秧和大面积水稻种植推广。 自2004年开始，黑龙江八一农垦大学首创了水稻植质钵育栽植技术，该项技术采用以植物纤维为主要材料，有效地克服了塑料秧盘造价高、不能直接植入土壤的缺点，是水稻栽植技术上的一大创新。
[0011]在推广水稻植质钵育栽植技术过程中，我们发现在育秧备土时，稻农要到山地、林地等挖取富含营养物质的腐殖土，而且取土的用量很大，造成的土壤耗费无法再生。国家一直重视保护耕地，保护生态，虽然水稻育秧取土被认为是理所应当的，也从未被看作是破坏耕地，但看到成片被取走腐殖土后的土壤无法再种植作物时，总是觉得很心疼。在看到许多工业废料造成环境污染，需要处理和利用时，我们想是否可将工业废料与水稻育秧土结合起来，这样不仅减少了耕地资源浪费，而且减轻了工业废料对环境的污染。另一方面，工业废料价格低，用作水稻育秧土成本低，有利于推广使用。于是“利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土”这一思想应运而生。
[0012]国内外许多学者在土壤的配方及改良方面做了广泛的研究，取得了丰硕的研究成果。安东等研究人员研究了宁夏回族自治区某地的盐碱土在施用硫磺、石膏、有机肥等不同改良剂后，土壤水分及相关性质的变化。通过测试给出了性能最佳的改良剂品种。王新平等研究人员通过土柱模拟试验，研究了不同土壤改良剂对新疆盐碱土壤的理化性状的影响。任坤等研究人员研究了 CaSO4-在改良碱化土壤过程中对土壤理化性质的影响。文雅等研究人员介绍了风化煤腐殖酸的性质及其在土壤质量改善和土壤污染修复中的应用。刘初生通过研究，给出了广西山地茶园土壤改良关键技术。申源源等研究人员报道了农作物秸杆还田在土壤改良方面的研究进展，指出了秸杆还田具有改善土壤结构、提高有机质含量及降低生产成本、减少环境污染的作用。陈燕霞等研究人员通过室内培养试验，研究了石灰、沸石、石灰+沸石对菜园酸化土壤的改良效果。李华兴等研究人员对天然沸石对土壤保肥性能的影响进行了研究。周岩、武继承等研究人员系统阐述了土壤改良剂的原料、成分、分类、制作原理及其作用机制，探讨了土壤改良剂的研究现状、应用状况和存在的主要问题。李彰等研究人员采用大田栽培试验，研究了微生物土壤改良剂对烟草生长及耕层环境的影响。结果表明:微生物土壤改良剂明显提高了烟草产量和质量，改善了烟株各生长阶段的生物学性状，降低了烟株的发病率和发病指数。
[0013]从上述研究成果可以看出，许多学者的研究重点集中在针对某种农作物或某种特殊土质的土壤改良上，未见采用人工的方法配制土壤。
[0014]工业废料在农业方面的应用，研究成果也比较丰富。王兆锋等研究人员详细介绍了粉煤灰对农作物的影响，研究表明:粉煤灰的应用能够促进作物的生长，减少病害发生。采用粉煤灰进行水稻育秧，不仅出苗率提高，而且秧苗粗壮，根系发达。给出了不同粮食作物大致的施用粉煤灰量。王海辉等研究人员通过试验研究指出，施用粉煤灰多元复混肥，能增加土壤养分，满足水稻对多种营养元素的需求，促进水稻生长发育，提高水稻产量和经济效益。张桂勤等研究人员进行了水稻施用粉煤灰磁化复合肥试验。试验结果表明:水稻施用粉煤灰磁化复合肥不仅能改良土壤，提高粘质土壤的通透性，还能提供包括硅在内的多种营养元素，促进根系发育，提高叶绿素含量，增加有效分蘖、穗粒数和经济产量。左鹏飞介绍了煤矸石的综合利用方法，指出一些煤矸石粉可用来改良土壤、做肥料和农药载体。彭岩等研究人员指出煤矸石在生产有机复合肥、生产微生物肥料及改良土壤等方面具有潜在的价值。陈玉琦介绍了利用天津日用化学助剂厂排放的固体废渣磷石膏，在水稻、玉米、大豆、青椒、白菜、花卉、果树等作物上进行应用的试验。试验表明:磷石膏对提高作物的移栽成活率、促进有效分蘖、增加籽实产量、降低土壤PH值和改良盐碱地有明显作用。王晓岑等研究人员系统归纳了前人在农业生产、土壤改良、生物降解和安全使用等方面对磷石膏的研究，总结了磷石膏在植物栽培、家禽饲养、堆肥发酵上的学术成果，介绍了磷石膏在酸性土壤修复、延缓土壤退化、降低土壤重金属污染上的研究方法。国外学者对磷石膏在农业上的应用也进行了深入研究。`
[0015]从上述研究成果可以看出，国内外许多学者的研究重点是以某种工业废料作为肥料促进植物某方面性状发展或改良土壤，未见采用工业废料配制土壤方面的相关研究。
【发明内容】
[0016]本发明的目的在于提供一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，以便能够更好地利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土，实现对工业废料的回收利用。
[0017]为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0018]一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，具体包括以下步骤:
[0019](I)选出配制水稻育秧土所需的农田土样本作参照:
[0020]在进行人工配制水稻育秧土之前，首先掌握适合水稻生长的农田土的性状，以此作为配制水稻育秧土的对照。从具有地域特色的水稻主产区取得若干水稻育秧农田土样本，对其进行试验研究对比，选出具有最优性状的农田土。然后将这一样本进行化验分析，得到其基本性质，以此作为人工配制水稻育秧土的农田土参照对象。
[0021](2)优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种:
[0022]在众多品种的工业废料中，许多都对植物生长有利。若要找到对水稻生长有利的工业废料，则需进行筛查和化验。以农田土参照对象所含的主要化学元素为目标，对便于就地取材的工业废料进行初步筛选，得到可能用于配制水稻育秧土的工业废料品种。为了后续工作的有利开展，这项原料筛选工作应做到量大面广，尽可能找到较多品种的、可供选择的工业废料。然后对这些选择出的工业废料进行初步化验检验，剔除不适合作为配制水稻育秧土的品种，优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种。
[0023](3)得到以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法: [0024]在优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种后，进行植质钵育水稻育秧土的配制工作，主要采用分批试验的方法:第一批试验，将备选的工业废料按照化学成分进行初步分组，然后每组的试验原料选取若干水平，接下来就是水稻育秧试验。育秧方法、操作规程和试验条件均参照水稻生产实践，如水稻育秧期为从水稻播种到秧苗长到4叶I芯；在秧苗生长期间分别在秧苗1.5叶期、2.5叶期各追硫酸铵肥料一次等等。与此同时，农田土对照组进行同样条件下的育秧试验。将上一批试验的试验结果进行整理，作为下一批试验的依据和经验。根据秧苗长势情况，对试验材料及配比进行调整，包括对某些工业废料的剔除、重新组合及选取不同水平、改变配比等，然后进行下一批试验。每批试验都是对前一次试验的总结，同时也是对下一批试验提供依据。通过不断的试验和总结，得到生长情况不低于、甚至高于农田土对照组的以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法。
[0025](4)从机理上控制水稻育秧土最优配方:
[0026]在试验得到水稻育秧土配制方法后，对育秧土最优配方进一步深化研究。因不同地域的相同品种的工业废料化学成分、性状等良莠不齐，甚至于同一厂家的工业废料，在不同时期，其成分与性能也有所差别。而水稻秧苗对某些材料反应敏感，细微的变化就可能导致试验失败。为此，要想达到对水稻育秧土配比从机理上控制，就必须掌握育秧土最优配方的营养成分、土壤团粒结构、肥料贮存及释放机理、生物活性等规律。在掌握了这些基本数据和性能之后，在配土之前，对工业废料进行化验检验，根据需要调整其用量。只有采用这样的方法，才能保证水稻育秧土配方的正确性。
[0027](5)检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性:
[0028]由于在水稻育秧土中较多地使用了工业废料，有些工业废料具有毒性，因此，一方面，应在水稻育秧过程中，注意这些工业废料是否对水稻秧苗产生毒性；另一方面，也是最重要的，就是检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性，如稻种中含有有害于人类健康的毒性物质，则要进行分析，将配方中含有毒性物质的原料剔除，或加入降低、中和毒性物质的材料，进行相关试验，以保证确保粮食安全和饮食健康。
[0029](6)进行水稻育秧土试点试验，完善育秧土配方:
[0030]试验得到育秧土配方后，进行水稻育秧土试点试验，进一步完善育秧土配方，同时为育秧土推广工作做准备。
[0031]该发明的有益效果在于:本发明技术，利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土及相关研究在国内外基本尚属空白，具有广泛的潜在应用价值。虽然本发明是从水稻植质钵育栽植技术研发中提出的，但并不只限于水稻植质钵育，其应用范围覆盖所有的水稻育秧用土。本发明不仅可实现对工业废料的回收利用，而且可减少对农田土的占用和破坏，实现对资源的循环利用，有利于可持续发展。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便更好的理解本发明。
[0033]实施例
[0034]一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，具体包括以下步骤:
[0035](I)选出配制水稻育秧土所需的农田土样本作参照:
[0036]在进行人工配制水稻育秧土之前，首先掌握适合水稻生长的农田土的性状，以此作为配制水稻育秧土的对照。从具有地域特色的水稻主产区取得若干水稻育秧农田土样本，对其进行试验研究对比，选出具有最优性状的农田土。然后将这一样本进行化验分析，得到其基本性质，以此作为人工配制水稻育秧土的农田土参照对象。
[0037](2)优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种:
[0038]在众多品种的工业废料中，许多都对植物生长有利。若要找到对水稻生长有利的工业废料，则需进行筛查和化验。以农田土参照对象所含的主要化学元素为目标，对便于就地取材的工业废料进行初步筛选，得到可能用于配制水稻育秧土的工业废料品种。为了后续工作的有利开展，这项原料筛选工作应做到量大面广，尽可能找到较多品种的、可供选择的工业废料。然后对这些 选择出的工业废料进行初步化验检验，剔除不适合作为配制水稻育秧土的品种，优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种。
[0039](3)得到以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法:
[0040]在优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种后，进行植质钵育水稻育秧土的配制工作，主要采用分批试验的方法:第一批试验，将备选的工业废料按照化学成分进行初步分组，然后每组的试验原料选取若干水平，接下来就是水稻育秧试验。育秧方法、操作规程和试验条件均参照水稻生产实践，如水稻育秧期为从水稻播种到秧苗长到4叶I芯；在秧苗生长期间分别在秧苗1.5叶期、2.5叶期各追硫酸铵肥料一次等等。与此同时，农田土对照组进行同样条件下的育秧试验。将上一批试验的试验结果进行整理，作为下一批试验的依据和经验。根据秧苗长势情况，对试验材料及配比进行调整，包括对某些工业废料的剔除、重新组合及选取不同水平、改变配比等，然后进行下一批试验。每批试验都是对前一次试验的总结，同时也是对下一批试验提供依据。通过不断的试验和总结，得到生长情况不低于、甚至高于农田土对照组的以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法。
[0041](4)从机理上控制水稻育秧土最优配方:
[0042]在试验得到水稻育秧土配制方法后，对育秧土最优配方进一步深化研究。因不同地域的相同品种的工业废料化学成分、性状等良莠不齐，甚至于同一厂家的工业废料，在不同时期，其成分与性能也有所差别。而水稻秧苗对某些材料反应敏感，细微的变化就可能导致试验失败。为此，要想达到对水稻育秧土配比从机理上控制，就必须掌握育秧土最优配方的营养成分、土壤团粒结构、肥料贮存及释放机理、生物活性等规律。在掌握了这些基本数据和性能之后，在配土之前，对工业废料进行化验检验，根据需要调整其用量。只有采用这样的方法，才能保证水稻育秧土配方的正确性。
[0043](5)检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性:
[0044]由于在水稻育秧土中较多地使用了工业废料，有些工业废料具有毒性，因此，一方面，应在水稻育秧过程中，注意这些工业废料是否对水稻秧苗产生毒性；另一方面，也是最重要的，就是检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性，如稻种中含有有害于人类健康的毒性物质，则要进行分析，将配方中含有毒性物质的原料剔除，或加入降低、中和毒性物质的材料，进行相关试验，以保证确保粮食安全和饮食健康。
[0045](6)进行水稻育秧土试点试验，完善育秧土配方:
[0046]试验得到育秧土配方后，进行水稻育秧土试点试验，进一步完善育秧土配方，见表1，同时为育秧土推广工作做准备。
[0047]表1:育秧土配方(单位:克)
[0048]
【权利要求】
1.一种利用工业废料配制植质钵育水稻育秧土的方法，其特征在于:具体包括以下步骤: (1)选出配制水稻育秧土所需的农田土样本作参照: 从具有地域特色的水稻主产区取得若干水稻育秧农田土样本，对其进行试验研究对t匕，选出具有最优性状的农田土，然后将这一样本进行化验分析，得到其基本性质，以此作为人工配制水稻育秧土的农田土参照对象； (2)优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种: 以农田土参照对象所含的主要化学元素为目标，对便于就地取材的工业废料进行初步筛选，得到可能用于配制水稻育秧土的工业废料品种；对这些选择出的工业废料进行初步化验检验，剔除不适合作为配制水稻育秧土的品种，优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种； (3)得到以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法: 在优选出可用于配制水稻育秧土的工业废料品种后，进行植质钵育水稻育秧土的配制工作，主要采用分批试验的方法:第一批试验，将备选的工业废料按照化学成分进行初步分组，然后每组的试验原料选取若干水平，接下来就是水稻育秧试验；育秧方法、操作规程和试验条件均参照水稻生产实践，如水稻育秧期为从水稻播种到秧苗长到4叶I芯；在秧苗生长期间分别在秧苗1.5叶期、2.5叶期各追硫酸铵肥料一次等等；与此同时，农田土对照组进行同样条件下的育秧试验；将上一批试验的试验结果进行整理，作为下一批试验的依据和经验；根据秧苗长势情况，对试验材料及配比进行调整，包括对某些工业废料的剔除、重新组合及选取不同水平、改变配比等，然后进行下一批试验；通过不断的试验和总结，得到生长情况不低于、甚至高于农田土对照组的以工业废料为主要材料的、适用于钵育水稻的育秧土配制方法； (4)从机理上控制水稻育秧土最优配方: 在试验得到水稻育秧土配制方法后，对育秧土最优配方进一步深化研究，掌握育秧土最优配方的营养成分、土壤团粒结构、肥料贮存及释放机理、生物活性等规律；在掌握了这些基本数据和性能之后，在配土之前，对工业废料进行化验检验，根据需要调整其用量； (5)检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性: 在水稻育秧过程中，注意这些工业废料是否对水稻秧苗产生毒性，并检验采用本育秧土培育得到的水稻种子的生物毒害性，如稻种中含有有害于人类健康的毒性物质，则要进行分析，将配方中含有毒性物质的原料剔除，或加入降低、中和毒性物质的材料，进行相关试验，以保证确保粮食安全和饮食健康； (6)进行水稻育秧土试点试验，完善育秧土配方: 试验得到育秧土配方后，进行水稻育 秧土试点试验，完善育秧土配方，同时为育秧土推广工作做准备。
【文档编号】A01G9/10GK103749203SQ201310756272
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月28日 优先权日:2013年12月28日
【发明者】解恒燕, 薛辉, 汪春, 郑鑫, 柴冬冬, 葛建锐 申请人:黑龙江八一农垦大学