适用于蔬菜无土栽培的水稻秸秆复合基质及其制备方法与流程

本发明涉及一种适用于蔬菜无土栽培的水稻秸秆复合基质及其制备方法，属于植物栽培技术领域。

背景技术：

基质栽培是无土栽培的重要形式，现大多数国家果菜类的无土栽培多采用基质栽培。目前岩棉和泥炭是世界上公认的较理想的栽培基质，但是岩棉使用后不可降解会污染环境，而泥炭资源有限，短期内不可再生，因此有必要研发一种来源广泛，环保性好的基质。

据联合国环境规划署报导：世界上种植的农作物每年可提供各类秸秆约20亿吨。我国农作物秸秆资源拥有量居世界首位，秸秆种类有近20种，数量巨大。据1998年7月出版《中国生物质资源可获得性评价》的数据表明：1995年我国农作物秸秆产量为6.04亿吨，其中稻草1.15亿吨。农作物秸秆综合利用一直是国家解决秸秆焚烧、缓解能源危机的主要措施。

豌豆中含有碘、镁、铁、锌、硒、铜、锰等多种元素，有利于调节营养成分；草炭含有大量水分和未被彻底分解的植物残体、腐殖质以及一部分矿物质，有机质含量高，可用于培养作物；磷矿粉可以为作物补充大量磷；蛇床子可以用于杀虫抑菌、防腐等方面；水葫芦在很多地区成为一种害草，但其富含蛋白质、磷酸等多种营养物质，也可以作为肥料使用；钩藤含异去氢钩藤碱、吲哚类生物碱等多种物质有利于作物生长，黄柏中含有大量盐酸小檗碱、药根碱、黄柏碱等生物碱，具有抗菌功效，可以减少药物使用。

技术实现要素：

本发明针对我国现有无土栽培基质投资偏大，取材来源不易，运输成本高等问题，提供一种以水稻秸秆为原料的适用于蔬菜无土栽培的复合基质，通过研究秸秆腐熟、无菌化处理、基质优化配比、理化性质调控以及基质配方对蔬菜生长发育的影响等，筛选出一种最佳水稻秸秆有机复合基质配方。

为解决上述问题，本发明公开的水稻秸秆复合基质包括水稻秸秆和河沙，其中水稻秸秆8体积份，河沙2体积份。

优选的，本发明的水稻秸秆复合基质还包括每立方米的复合基质中添加有 3千克的蔬菜专用冲施肥。

优选的，本发明的水稻秸秆复合基质还包括马骨粉2体积份、松树叶0.5体积份。

本发明的水稻秸秆复合基质的制备方法，包括：粉碎，利用粉碎机将水稻秸秆粉碎成粒径为0.1～0.5cm的颗粒；配置溶液，准备秸秆重量的1.8～2.0倍的水，在水中加入占水的重量比为0.5～0.8％的尿素以调节碳氮比；加溶液，将配置的溶液倒入颗粒状的水稻秸秆中，使水稻秸秆的含水量为65％；堆垛，将水稻秸秆堆成宽2米、高1.5～1.6米的垛子，用塑料薄膜封严；翻堆，温度达到50℃后，夏天7天翻堆一次，冬天8～12天翻堆一次，补充溶液保持含水量，夏天需要25～32天即可使水稻秸秆变黑、变糟、纤维被软化降解即腐熟，冬季需要60～90天；消毒，在每立方米水稻秸秆中加入60克敌百虫、100克多菌灵或200克百菌清，充分拌匀消毒使基质无菌化；筛选粒径为0.1～0.5cm的河砂；在每立方米河沙中加入60克敌百虫、100克多菌灵或200克百菌清，充分拌匀消毒使河砂无菌化；将腐熟的水稻秸秆与河砂按体积比为8：2的比例配比混合。

优选的，所述的制备方法还包括在每立方米的混合物中加入3千克的蔬菜专用冲施肥并混合均匀。

优选的，所述的制备方法中在堆垛长度方向每隔2.5～3米设置一个温湿度检测装置，每个温湿度检测装置包括3个温湿度传感器、1个单片机，其中3个温湿度传感器分别设于堆垛中0.2～0.5米高度、0.9～1.1米高度和、1.3～1.4米高度，温湿度传感器与单片机通讯连接。

优选的，所述的制备方法中在垛子北侧设置反光装置，包括底座、设于底座上的支架和设于支架上的反光镜，支架与底座的连接处设有由第一电机驱动的水平转动组件，支架上设有安装反光镜的由第二电机驱动的竖直倾斜组件，反光镜顶部设有光电传感器，底座设有控制装置，控制装置包括与光电传感器连接的放大电路、单片机和电机驱动电路。

优选的，所述的制备方法中使用的粉碎机包括：机架、壳体和设于机架上的进料装置、锤击装置、粉碎装置、鼓风机，其中进料装置设于机架一端，包括设于进料装置内的螺旋轴、设于进料装置的进料端的进料口，进料装置的出料端与锤击装置连接；锤击装置包括安装于壳体的顶板的液压泵和设在液压泵的输出杆上的锤体，锤体设在液压泵的下方；锤击装置的侧壁在进料装置的上 方设有鼓风机，鼓风机通过进风通道与锤击装置连接；锤击装置的另一端与风道连接，风道中设有第一挡板和第二挡板，其中第一挡板靠近锤击装置，第一挡板连接于风道上方的壳体，第一挡板的下端与壳体间隔，第二挡板靠近粉碎装置，第二挡板连接于风道上方和下方的壳体之间，第二挡板上设有多条纵向开口；风道另一端与粉碎装置连接，粉碎装置包括转轴和设于转轴上的两个旋转刀，旋转刀包括刀片和刀架，刀架呈“V”字形，刀片分别安装在刀架两侧，两旋转刀的刀片安装方向相反且旋转方向相反；粉碎装置的侧壁上方设有出料口。

优选的，所述的制备方法中粉碎机的转轴包括：第一转轴、第二转轴、主动轮、第一传动组件、第二传动组件、从动轮以及第一壳体和第二壳体；第一转轴连接于第一壳体和第二壳体之间；第二转轴中空，设于第一转轴与第二壳体的连接处，并套在第一转轴的外面；主动轮套接在第一转轴外面与第一转轴同步旋转；从动轮套接在第二转轴外面与第二转轴同步旋转；第一传动组件包括：三个第一传动转轴和分别套接在第一传动转轴上的三个第一传动齿轮，主动轮位于三个第一传动齿轮形成的三角形的中心并与第一传动齿轮分别啮合，且主动轮宽度小于第一传动齿轮的宽度，第一传动齿轮在宽度方向分为外啮合部和内啮合部，主动轮与第一传动齿轮在第一传动齿轮的外啮合部啮合；第二传动组件包括：三个第二传动转轴和分别套接在第二传动转轴上的三个第二传动齿轮，从动轮位于三个第二传动齿轮形成的三角形的中心并与第二传动齿轮分别啮合，且从动轮宽度小于第二传动齿轮的宽度，第二传动齿轮在宽度方向分为外啮合部和内啮合部，从动轮与第二传动齿轮在第二传动齿轮的外啮合部啮合；第二传动齿轮分别啮合于相邻两第一传动齿轮的外侧，且第二传动齿轮B52的内啮合部与第一传动齿轮的内啮合部啮合。

本发明的水稻秸秆复合基质主要技术指标可达到：容重0.42g/cm³，总孔隙度72.10％，通气孔隙25.19％，持水孔隙46.91％，大小孔隙比(水气比)1:1.86，pH值6.74，EC1.77ms/cm，符合蔬菜生长发育的要求，达到无土栽培基质标准。本发明的水稻秸秆复合基质中有机成分约80％，其使用寿命达2～5年以上，而且水稻秸秆复合基质成本比常规基质降低60～80％，例如比岩棉降低80％，比蛭石降低75％，比椰子壳降低75％，比草炭降低70％，比珍珠岩降低60％。为秸秆再次循环利用，节约自然资源，保护生态环境提供了一条有效发展出路。

附图说明

图1是本发明的制备方法中使用的粉碎机的示意图。

图2是使用的粉碎机的旋转刀的示意图。

图3是使用的粉碎机中转轴的示意图。

图4是使用的粉碎机中第一传动组件的示意图。

图5是使用的粉碎机中第二传动组件的示意图。

图6是使用的粉碎机中第一传动组件和第二传动组件配合的示意图。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

适用于蔬菜无土栽培的水稻秸秆复合基质，包括水稻秸秆和河沙，其中水稻秸秆8体积份，河沙2体积份。

水稻秸秆复合基质的制备方法包括：粉碎，利用粉碎机将水稻秸秆粉碎成粒径为0.1～0.5cm的颗粒，以方便后续的堆垛和腐熟；配置溶液，准备秸秆重量的1.8～2.0倍的水，在水中加入占水的重量比为0.5～0.8％的尿素以调节碳氮比；加溶液，将配置的溶液倒入颗粒状的水稻秸秆中，使水稻秸秆的含水量为65％，此时水稻秸秆适宜腐熟；堆垛，将水稻秸秆堆成宽2米、高1.5～1.6米的垛子，用塑料薄膜封严；翻堆，温度达到50℃后，夏天7天翻堆一次，冬天8～12天翻堆一次，补充溶液保持含水量，夏天需要25～32天即可使水稻秸秆变黑、变糟、纤维被软化降解即腐熟，冬季需要60～90天；消毒，在每立方米水稻秸秆中加入60克敌百虫、100克多菌灵或200克百菌清，充分拌匀消毒使基质无菌化；筛选粒径为0.1～0.5cm的河砂；在每立方米河沙中加入60克敌百虫、100克多菌灵或200克百菌清，充分拌匀消毒使河砂无菌化；将腐熟的水稻秸秆与河砂按体积比为8：2的比例配比混合。

为控制水稻秸秆堆垛的含水量和温度，在堆垛中设置多个温湿度检测装置，每个温湿度检测装置包括3个温湿度传感器、1个单片机，其中温湿度传感器分别设于堆垛中0.2～0.5米高度、0.9～1.1米高度和、1.3～1.4米高度，温湿度传感器与单片机通讯连接，单片机与外部的中控电脑无线连接。在堆垛长度方向每隔2.5～3米设置一个温湿度检测装置。利用温湿度检测装置监控堆垛内部的湿度和温度，将堆垛始终控制在适宜腐熟的条件下，保证腐熟的效率。

上述实施例优化为还包括每立方米的复合基质中添加有3千克的蔬菜专 用冲施肥，相应的制备方法中还包括在每立方米的混合物中加入3千克的蔬菜专用冲施肥并混合均匀的步骤，蔬菜专用冲施肥中各物料的重量份为：豌豆7～9，草炭5～23，磷矿粉3～5，蛇床子粉末3～7，水葫芦25～15份，钩藤15～19份，黄柏1.2～3.3份，利用各物料补充复合基质中缺少的营养成分以及微量元素，增加种植作物的抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏等抗逆性能，延长保鲜期。

上述实施例优化为还包括马骨粉2体积份、松树叶0.5体积份，利用马骨粉提高基质中的钙质，松树叶中含有杀虫成份，防止基质中生虫。

在上述制备方法中，在垛子北侧设置反光装置，包括底座、设于底座上的支架和设于支架上的反光镜，支架与底座的连接处设有由第一电机驱动的水平转动组件，支架上设有安装反光镜的由第二电机驱动的竖直倾斜组件，反光镜顶部设有光电传感器，底座设有控制装置，控制装置包括与光电传感器连接的放大电路、单片机和电机驱动电路。利用反光装置将阳光反射至垛子北侧，使北侧也能接收到阳光，利用光电传感器实现反光装置对阳光的追踪，使照射的阳光最大化，提高腐熟效率。

如图1所示，在上述制备方法中使用的粉碎机包括：机架1、壳体2和设于机架上的进料装置3、锤击装置4、粉碎装置5、鼓风机6，其中

进料装置3设于机架1一端，包括设于进料装置内的螺旋轴31、设于进料装置的进料端的进料口32，进料装置的出料端与锤击装置连接；水稻秸秆从进料口进入粉碎机，并经螺旋轴的作用进入到锤击装置；

锤击装置4包括安装于壳体的顶板的液压泵41和设在液压泵的输出杆上的锤体42，锤体42设在液压泵41的下方，锤击装置4的另一端与风道7连接；水稻秸秆在锤击装置中受击打、压实并压碎、崩裂成小碎条，小碎条沉入底部，并通过挤压进入旁边的风道；

锤击装置4的侧壁在进料装置的上方设有鼓风机6，鼓风机6通过进风通道61与锤击装置4连接；鼓风机向锤击装置内吹风，小碎条在风力作用下进入并通过风道，通过调节风力的大小可调节被吹起的碎条的大小，从而控制出料的大小；

风道7中设有第一挡板71和第二挡板72，其中第一挡板71靠近锤击装置4，第一挡板71连接于风道7上方的壳体，第一挡板71的下端与壳体间隔，第二挡板72靠近粉碎装置5，第二挡板72连接于风道7上方和下方的壳体之间，第二挡板72上设有多条纵向开口；碎条在风力作用下从纵向开口中进入 粉碎装置；风道底部还设有卸料口，设备紧急停止时将粉碎机中的秸秆从卸料口处卸出，方便检查或维修等；

风道7另一端与粉碎装置5连接，粉碎装置包括转轴51和设于转轴上的两个旋转刀52，如图2所示，旋转刀52包括刀片A1和刀架A2，刀架A2呈“V”字形，刀片A1分别安装在刀架两侧，两旋转刀的刀片安装方向相反且旋转方向相反，即两旋转刀反向旋转时刀片相互靠近形成剪切力，将从纵向开口中进入的碎条切割成碎块；

粉碎装置5的侧壁上方设有出料口53，切碎后的碎块经旋转刀的带动以及风力的作用从出料口飞出，通过调节风力大小即可控制出料的大小。

如图3、4、5、6所示，转轴51包括：第一转轴B1、第二转轴B2、主动轮B3、第一传动组件B4、第二传动组件B5、从动轮B6以及第一壳体B7及第二壳体B8；

第一转轴B1连接于第一壳体B7和第二壳体B8之间；

第二转轴B2中空，设于第一转轴B1与第二壳体B8的连接处，并套在第一转轴B1的外面，两个旋转刀分别套接在第一转轴和第二转轴的外面；

主动轮B3套接在第一转轴B1外面与第一转轴B1同步旋转；

从动轮B6套接在第二转轴B2外面与第二转轴B2同步旋转；

第一传动组件B4包括：三个第一传动转轴B41和分别套接在第一传动转轴B41上的三个第一传动齿轮B42，主动轮B3位于三个第一传动齿轮B42形成的三角形的中心并与第一传动齿轮B42分别啮合，且主动轮B3宽度小于第一传动齿轮B42的宽度，第一传动齿轮B42在宽度方向分为外啮合部和内啮合部，主动轮B3与第一传动齿轮B42在第一传动齿轮B42的外啮合部啮合；

第二传动组件B5包括：三个第二传动转轴B51和分别套接在第二传动转轴B51上的三个第二传动齿轮B52，从动轮B6位于三个第二传动齿轮B52形成的三角形的中心并与第二传动齿轮B52分别啮合，且从动轮B6宽度小于第二传动齿轮B52的宽度，第二传动齿轮B52在宽度方向分为外啮合部和内啮合部，从动轮B6与第二传动齿轮B52在第二传动齿轮B52的外啮合部啮合；

第二传动齿轮B52分别啮合于相邻两第一传动齿轮B42的外侧，且第二传动齿轮B52的内啮合部与第一传动齿轮B42的内啮合部啮合；

这样主动轮顺时针旋转时从动轮逆时针旋转，且主动轮和从动轮位于同一轴线上，带动两个旋转刀在一个轴线上以相反方向旋转，将秸秆切碎。

本发明的水稻秸秆复合基质的理化性质分析如表1所示。

表1 水稻秸秆复合基质的理化性质

在本发明的对比例中，水稻秸秆与河沙的不同比例对理化性质的影响见表2。

表2 对比例的理化性质

利用番茄种植对本发明的复合基质进行验证，经实验，本发明的水稻秸秆复合基质对番茄幼苗生长的影响如表3示。

表3 水稻秸秆复合基质对番茄幼苗生长的影响

实施例只是发明的例示，不应当以说明书及附图的例示性实施例描述限制专利权的保护范围。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。