钢渣型无土栽培基质及其制备方法
【专利摘要】本发明属于无土栽培【技术领域】，涉及一种固体栽培基质及其制备方法，具体涉及一种利用冶金废弃物—钢渣生产的栽培基质及其制备方法。本发明钢渣型无土栽培基质由以下体积比的原料制备而成：钢渣0.2-0.4份、草炭1-2份，以及珍珠岩0.6-1份和/或蛭石0.6-0.8份；所述钢渣中SiO2含量不小于15wt%、Cd含量不大于0.30mg/kg、Cr含量不大于120mg/kg、Pb含量不大于50mg/kg、Hg含量不大于0.30mg/kg、As含量不大于20mg/kg。本发明解决我国钢渣利用率低和现有无土栽培基质存在的成本高、营养成分不全面的问题，实现钢渣的资源化利用的同时，科学设计、合理配比，避免钢渣的毒副作用，带来巨大的社会、经济和生态效益。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于无土栽培【技术领域】，涉及一种固体栽培基质及其制备方法，具体涉及 一种利用冶金废弃物一钢渣生产的栽培基质及其制备方法。 钢渣型无土栽培基质及其制备方法
【背景技术】
[0002] 无土栽培目前已成为设施农业的重要内容，也是农业作物工厂化生产的重要形 式，是发展高效农业的新途径。无土栽培主要有基质培和水培两种方式，基质培的主要栽培 介质为固体基质，然而在水培中固体栽培基质在育苗阶段和定植时固定和支持作物中也得 到了应用，这说明了固体栽培基质的使用是非常普遍的。我国无土栽培起步较晚，但现在处 于蓬勃发展时期。自20世纪70年代以来，随着世界各国无土栽培技术与穴盘育苗技术的 发展，基质市场迅速壮大，栽培基质成为重要的研究领域。
[0003] 我国是钢铁生产和消费大国，同时也是钢渣产生大国。每年持续产生的巨量钢渣 废弃物占据着大量土地，并对生态环境和人类健康产生着巨大威胁。据统计，仅2010年全 国的钢产量就为6. 2亿吨，由此产生的钢渣废弃物约为8500万吨，占钢铁产量的10-15%。 虽然我国的钢渣在冶金、建材、交通、农业等多方面有广泛的利用价值，但我国钢渣总体利 用率仅为20%，而农业资源化利用率则不到1%，远远低于发达国家，早在上个世纪70年代 初美国的钢渣就已经达到排用平衡。因此，如何实现钢渣的综合利用是目前需要研究的课 题之一。
[0004] 现有一些无土栽培基质多数都需要添加大量的草炭，然而草炭成本昂贵且属于不 可再生的自然资源，长期使用会导致资源枯竭，破坏生态环境，当前已限制开采使用。目前 随着基质用量的增加，为了实现可持续发展，保护环境，必须重复利用和无害化处理栽培基 质。钢渔由于含有娃、I丐和其它营养兀素，可以用作栽培基质，但同时也含有对植物生长有 害的重金属铅、铬、镉、汞和砷，如果不合理利用，搭配不合理，将严重影响植物的生长，严重 时会导致死亡。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种以冶金废弃物一钢渣为基质的无土栽培方法，解决我国 钢渣利用率低和现有无土栽培基质存在的成本高、营养成分不全面的问题，实现钢渣的资 源化利用的同时，科学设计、合理配比，避免钢渣的毒副作用，带来巨大的社会、经济和生态 效益。
[0006] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是： 设计一种钢渣型无土栽培基质，由以下体积比的原料制备而成：钢渣〇. 2-0. 4份、草炭 1-2份，以及珍珠岩0. 6-1份和/或蛭石0. 6-0. 8份；所述钢渣中Si02含量不小于15 wt%、 Cd含量不大于0.30 mg/kg、Cr含量不大于120 mg/kg、pb含量不大于50 mg/kg、Hg含量不 大于0.30 mg/kg、As含量不大于20 mg/kg。
[0007] 对于上述的钢渣型无土栽培基质，所述钢渣的粒度为3-6 mm，珍珠岩粒度为3-7 _，蛭石粒度为2-4 mm。
[0008] 对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭2份、 蛭石0. 6-0. 8份和钢渣0. 2-0. 4份。
[0009] 对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭1份， 珍珠岩0. 6-0. 8份，钢渣0. 2-0. 4份。
[0010] 对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭1份， 蛭石0. 6-0. 8份，钢渣0. 2-0. 4份，珍珠岩1份。
[0011] 设计一种上述钢渣型无土栽培基质的制备方法，包括以下步骤： (1) 选择重金属含量在所述安全限值以内的钢渣； (2) 测定步骤（1)选定钢渣的硅含量，选择Si02含量为15%以上的钢渣； (3) 将所选钢渣过3-6 mmX3-6 mm的网孔筛，然后再进行淋洗脱盐处理； (4) 将所得钢渣与草炭、蛭石和/或珍珠岩进行复配，混合均匀后得到钢渣型无土栽培 基质。
[0012] 其中步骤（3)中钢渣过4 mmX4 mm的网孔筛。
[0013] 其中步骤（2)采用硅钥蓝比色法测定钢渣的硅含量。
[0014] 本发明的积极有益效果： (1)本发明栽培基质颗粒度适中、各原料种类及级配搭配合理，疏松透气，生物性能稳 定且形成团聚结构，结构稳定、透气性及持水性好、酸碱度适宜，阳离子交换量大，以其培育 的作物根系发达，根系活力高，无不良根际效应，而且还能充分利用钢渣，又能有效避免钢 渣的不良影响，可以提高基质中有效硅浓度、改变基质中硅的形态，改善植物硅营养，还可 以增强物理屏障，减少土传病害的发病机会，提高植物抵抗冷害、干旱、重金属等多种非生 物胁迫的能力。
[0015] (2)本发明解决了我国钢渣利用率低和现有无土栽培基质存在的成本高、营养成 分不全面的问题，实现钢渣的资源化利用的同时，带来了巨大的社会、经济和生态效益。
[0016] (3)本发明基质合理添加的珍珠岩无菌、不腐、透气性好、吸水率高，原料来源丰 富，价格低廉；蛭石透气性好，吸水力强，温度变化小等特点，且有离子交换的能力，具有疏 松基质的作用，它对基质的营养有极大的保持作用，蛭石用于培养基质，有利于作物的生 长，还可减少肥料的投入。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为第一组对照处理栽培小白菜的株高变化图； 图2为第二组对照处理栽培小白菜的株高变化图； 图3为第三组对照处理栽培小白菜的株高变化图； 图4为第一组对照处理栽培小白菜的叶片叶绿素变化图； 图5为第二组对照处理栽培小白菜的叶片叶绿素变化图； 图6为第三组对照处理栽培小白菜的叶片叶绿素变化图； 图7为三组对照处理栽培小白菜的VC含量对比图； 图8为三组对照处理栽培小白菜的可溶性糖含量对比图； 图9为三组对照处理栽培小白菜的蛋白含量对比图； 图10组对照处理栽培小白菜的硝酸盐含量对比图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0019] 制备钢渣型无土栽培基质： (1) 选择几家钢厂不同类型的钢渣，按照"重金属阈值"行业专项统一实验方法对钢渣 中重金属Cr、Cd、Pb、As、Hg进行分析测定，选择重金属含量在安全限值以内的钢渣； (2) 采用硅钥蓝比色法测定步骤（1)所得钢渣的硅含量，最后选择Si02含量为15 wt% 以上的三种钢渣SI、S2和S3 (具体理化性质见表1); (3) 将所得钢渣过网孔筛，再进行淋洗脱盐处理； (4) 将所得钢渣与草炭、蛭石按照表2进行复配，混合均匀后即可得到性状优良的钢渣 型无土栽培基质，其理化性质见表3。钢渣的粒度为3-6 mm，珍珠岩和蛭石为市购栽培基质 专用产品，粒度分别为3-7 mm和2-4 mm。
[0020] 表1筛选后钢渣的理化性质
【权利要求】
1. 一种钢渣型无土栽培基质，其特征在于，由以下体积比的原料制备而成：钢渣 0. 2-0. 4份、草炭1-2份，以及珍珠岩0. 6-1份和/或蛭石0. 6-0. 8份；所述钢渣中Si02含 量不小于15 wt%、Cd含量不大于0. 30 mg/kg、Cr含量不大于120 mg/kg、pb含量不大于50 mg/kg、Hg含量不大于0.30 mg/kg、As含量不大于20 mg/kg。
2. 根据权利要求1所述的钢渣型无土栽培基质，其特征在于：所述钢渣的粒度为3-6 mm,珍珠岩粒度为3-7 mm,蛭石粒度为2-4 mm。
3. 根据权利要求1所述的钢渣型无土栽培基质，其特征在于：由以下体积比的原料制 备而成：草炭2份、蛭石0. 6-0. 8份和钢渣0. 2-0. 4份。
4. 根据权利要求1所述的钢渣型无土栽培基质，其特征在于：由以下体积比的原料制 备而成：草炭1份，珍珠岩〇. 6-0. 8份和钢渣0. 2-0. 4份。
5. 根据权利要求1所述的钢渣型无土栽培基质，其特征在于：由以下体积比的原料制 备而成：草炭1份，蛭石〇. 6-0. 8份，钢渣0. 2-0. 4份和珍珠岩1份。
6. -种权利要求1所述钢渣型无土栽培基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 选择重金属含量在所述安全限值以内的钢渣； (2) 测定步骤（1)选定钢渣的硅含量，选择Si02含量为15%以上的钢渣； (3) 将所选钢渣过3-6 mmX3-6 mm的网孔筛，然后再进行淋洗脱盐处理； (4) 将所得钢渣与草炭、蛭石和/或珍珠岩进行复配，混合均匀后得到钢渣型无土栽培 基质。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（3)中钢渣过4 mmX4 mm的网 孔筛。
8. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2)采用硅钥蓝比色法测定钢渣 的娃含量。
【文档编号】C05G3/00GK104108998SQ201410304855
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】梁永超, 温东旭, 李兆君, 宋阿琳, 范分良 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所