本發(fā)明涉及一種適用于蔬菜無土栽培的水稻秸稈復合基質(zhì)及其制備方法，屬于植物栽培技術領域。

背景技術：

基質(zhì)栽培是無土栽培的重要形式，現(xiàn)大多數(shù)國家果菜類的無土栽培多采用基質(zhì)栽培。目前巖棉和泥炭是世界上公認的較理想的栽培基質(zhì)，但是巖棉使用后不可降解會污染環(huán)境，而泥炭資源有限，短期內(nèi)不可再生，因此有必要研發(fā)一種來源廣泛，環(huán)保性好的基質(zhì)。

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署報導：世界上種植的農(nóng)作物每年可提供各類秸稈約20億噸。我國農(nóng)作物秸稈資源擁有量居世界首位，秸稈種類有近20種，數(shù)量巨大。據(jù)1998年7月出版《中國生物質(zhì)資源可獲得性評價》的數(shù)據(jù)表明：1995年我國農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為6.04億噸，其中稻草1.15億噸。農(nóng)作物秸稈綜合利用一直是國家解決秸稈焚燒、緩解能源危機的主要措施。

豌豆中含有碘、鎂、鐵、鋅、硒、銅、錳等多種元素，有利于調(diào)節(jié)營養(yǎng)成分；草炭含有大量水分和未被徹底分解的植物殘體、腐殖質(zhì)以及一部分礦物質(zhì)，有機質(zhì)含量高，可用于培養(yǎng)作物；磷礦粉可以為作物補充大量磷；蛇床子可以用于殺蟲抑菌、防腐等方面；水葫蘆在很多地區(qū)成為一種害草，但其富含蛋白質(zhì)、磷酸等多種營養(yǎng)物質(zhì)，也可以作為肥料使用；鉤藤含異去氫鉤藤堿、吲哚類生物堿等多種物質(zhì)有利于作物生長，黃柏中含有大量鹽酸小檗堿、藥根堿、黃柏堿等生物堿，具有抗菌功效，可以減少藥物使用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對我國現(xiàn)有無土栽培基質(zhì)投資偏大，取材來源不易，運輸成本高等問題，提供一種以水稻秸稈為原料的適用于蔬菜無土栽培的復合基質(zhì)，通過研究秸稈腐熟、無菌化處理、基質(zhì)優(yōu)化配比、理化性質(zhì)調(diào)控以及基質(zhì)配方對蔬菜生長發(fā)育的影響等，篩選出一種最佳水稻秸稈有機復合基質(zhì)配方。

為解決上述問題，本發(fā)明公開的水稻秸稈復合基質(zhì)包括水稻秸稈和河沙，其中水稻秸稈8體積份，河沙2體積份。

優(yōu)選的，本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)還包括每立方米的復合基質(zhì)中添加有 3千克的蔬菜專用沖施肥。

優(yōu)選的，本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)還包括馬骨粉2體積份、松樹葉0.5體積份。

本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)的制備方法，包括：粉碎，利用粉碎機將水稻秸稈粉碎成粒徑為0.1～0.5cm的顆粒；配置溶液，準備秸稈重量的1.8～2.0倍的水，在水中加入占水的重量比為0.5～0.8％的尿素以調(diào)節(jié)碳氮比；加溶液，將配置的溶液倒入顆粒狀的水稻秸稈中，使水稻秸稈的含水量為65％；堆垛，將水稻秸稈堆成寬2米、高1.5～1.6米的垛子，用塑料薄膜封嚴；翻堆，溫度達到50℃后，夏天7天翻堆一次，冬天8～12天翻堆一次，補充溶液保持含水量，夏天需要25～32天即可使水稻秸稈變黑、變糟、纖維被軟化降解即腐熟，冬季需要60～90天；消毒，在每立方米水稻秸稈中加入60克敵百蟲、100克多菌靈或200克百菌清，充分拌勻消毒使基質(zhì)無菌化；篩選粒徑為0.1～0.5cm的河砂；在每立方米河沙中加入60克敵百蟲、100克多菌靈或200克百菌清，充分拌勻消毒使河砂無菌化；將腐熟的水稻秸稈與河砂按體積比為8：2的比例配比混合。

優(yōu)選的，所述的制備方法還包括在每立方米的混合物中加入3千克的蔬菜專用沖施肥并混合均勻。

優(yōu)選的，所述的制備方法中在堆垛長度方向每隔2.5～3米設置一個溫濕度檢測裝置，每個溫濕度檢測裝置包括3個溫濕度傳感器、1個單片機，其中3個溫濕度傳感器分別設于堆垛中0.2～0.5米高度、0.9～1.1米高度和、1.3～1.4米高度，溫濕度傳感器與單片機通訊連接。

優(yōu)選的，所述的制備方法中在垛子北側設置反光裝置，包括底座、設于底座上的支架和設于支架上的反光鏡，支架與底座的連接處設有由第一電機驅(qū)動的水平轉動組件，支架上設有安裝反光鏡的由第二電機驅(qū)動的豎直傾斜組件，反光鏡頂部設有光電傳感器，底座設有控制裝置，控制裝置包括與光電傳感器連接的放大電路、單片機和電機驅(qū)動電路。

優(yōu)選的，所述的制備方法中使用的粉碎機包括：機架、殼體和設于機架上的進料裝置、錘擊裝置、粉碎裝置、鼓風機，其中進料裝置設于機架一端，包括設于進料裝置內(nèi)的螺旋軸、設于進料裝置的進料端的進料口，進料裝置的出料端與錘擊裝置連接；錘擊裝置包括安裝于殼體的頂板的液壓泵和設在液壓泵的輸出桿上的錘體，錘體設在液壓泵的下方；錘擊裝置的側壁在進料裝置的上 方設有鼓風機，鼓風機通過進風通道與錘擊裝置連接；錘擊裝置的另一端與風道連接，風道中設有第一擋板和第二擋板，其中第一擋板靠近錘擊裝置，第一擋板連接于風道上方的殼體，第一擋板的下端與殼體間隔，第二擋板靠近粉碎裝置，第二擋板連接于風道上方和下方的殼體之間，第二擋板上設有多條縱向開口；風道另一端與粉碎裝置連接，粉碎裝置包括轉軸和設于轉軸上的兩個旋轉刀，旋轉刀包括刀片和刀架，刀架呈“V”字形，刀片分別安裝在刀架兩側，兩旋轉刀的刀片安裝方向相反且旋轉方向相反；粉碎裝置的側壁上方設有出料口。

優(yōu)選的，所述的制備方法中粉碎機的轉軸包括：第一轉軸、第二轉軸、主動輪、第一傳動組件、第二傳動組件、從動輪以及第一殼體和第二殼體；第一轉軸連接于第一殼體和第二殼體之間；第二轉軸中空，設于第一轉軸與第二殼體的連接處，并套在第一轉軸的外面；主動輪套接在第一轉軸外面與第一轉軸同步旋轉；從動輪套接在第二轉軸外面與第二轉軸同步旋轉；第一傳動組件包括：三個第一傳動轉軸和分別套接在第一傳動轉軸上的三個第一傳動齒輪，主動輪位于三個第一傳動齒輪形成的三角形的中心并與第一傳動齒輪分別嚙合，且主動輪寬度小于第一傳動齒輪的寬度，第一傳動齒輪在寬度方向分為外嚙合部和內(nèi)嚙合部，主動輪與第一傳動齒輪在第一傳動齒輪的外嚙合部嚙合；第二傳動組件包括：三個第二傳動轉軸和分別套接在第二傳動轉軸上的三個第二傳動齒輪，從動輪位于三個第二傳動齒輪形成的三角形的中心并與第二傳動齒輪分別嚙合，且從動輪寬度小于第二傳動齒輪的寬度，第二傳動齒輪在寬度方向分為外嚙合部和內(nèi)嚙合部，從動輪與第二傳動齒輪在第二傳動齒輪的外嚙合部嚙合；第二傳動齒輪分別嚙合于相鄰兩第一傳動齒輪的外側，且第二傳動齒輪B52的內(nèi)嚙合部與第一傳動齒輪的內(nèi)嚙合部嚙合。

本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)主要技術指標可達到：容重0.42g/cm³，總孔隙度72.10％，通氣孔隙25.19％，持水孔隙46.91％，大小孔隙比(水氣比)1:1.86，pH值6.74，EC1.77ms/cm，符合蔬菜生長發(fā)育的要求，達到無土栽培基質(zhì)標準。本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)中有機成分約80％，其使用壽命達2～5年以上，而且水稻秸稈復合基質(zhì)成本比常規(guī)基質(zhì)降低60～80％，例如比巖棉降低80％，比蛭石降低75％，比椰子殼降低75％，比草炭降低70％，比珍珠巖降低60％。為秸稈再次循環(huán)利用，節(jié)約自然資源，保護生態(tài)環(huán)境提供了一條有效發(fā)展出路。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的制備方法中使用的粉碎機的示意圖。

圖2是使用的粉碎機的旋轉刀的示意圖。

圖3是使用的粉碎機中轉軸的示意圖。

圖4是使用的粉碎機中第一傳動組件的示意圖。

圖5是使用的粉碎機中第二傳動組件的示意圖。

圖6是使用的粉碎機中第一傳動組件和第二傳動組件配合的示意圖。

具體實施方式

下文參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。

適用于蔬菜無土栽培的水稻秸稈復合基質(zhì)，包括水稻秸稈和河沙，其中水稻秸稈8體積份，河沙2體積份。

水稻秸稈復合基質(zhì)的制備方法包括：粉碎，利用粉碎機將水稻秸稈粉碎成粒徑為0.1～0.5cm的顆粒，以方便后續(xù)的堆垛和腐熟；配置溶液，準備秸稈重量的1.8～2.0倍的水，在水中加入占水的重量比為0.5～0.8％的尿素以調(diào)節(jié)碳氮比；加溶液，將配置的溶液倒入顆粒狀的水稻秸稈中，使水稻秸稈的含水量為65％，此時水稻秸稈適宜腐熟；堆垛，將水稻秸稈堆成寬2米、高1.5～1.6米的垛子，用塑料薄膜封嚴；翻堆，溫度達到50℃后，夏天7天翻堆一次，冬天8～12天翻堆一次，補充溶液保持含水量，夏天需要25～32天即可使水稻秸稈變黑、變糟、纖維被軟化降解即腐熟，冬季需要60～90天；消毒，在每立方米水稻秸稈中加入60克敵百蟲、100克多菌靈或200克百菌清，充分拌勻消毒使基質(zhì)無菌化；篩選粒徑為0.1～0.5cm的河砂；在每立方米河沙中加入60克敵百蟲、100克多菌靈或200克百菌清，充分拌勻消毒使河砂無菌化；將腐熟的水稻秸稈與河砂按體積比為8：2的比例配比混合。

為控制水稻秸稈堆垛的含水量和溫度，在堆垛中設置多個溫濕度檢測裝置，每個溫濕度檢測裝置包括3個溫濕度傳感器、1個單片機，其中溫濕度傳感器分別設于堆垛中0.2～0.5米高度、0.9～1.1米高度和、1.3～1.4米高度，溫濕度傳感器與單片機通訊連接，單片機與外部的中控電腦無線連接。在堆垛長度方向每隔2.5～3米設置一個溫濕度檢測裝置。利用溫濕度檢測裝置監(jiān)控堆垛內(nèi)部的濕度和溫度，將堆垛始終控制在適宜腐熟的條件下，保證腐熟的效率。

上述實施例優(yōu)化為還包括每立方米的復合基質(zhì)中添加有3千克的蔬菜專 用沖施肥，相應的制備方法中還包括在每立方米的混合物中加入3千克的蔬菜專用沖施肥并混合均勻的步驟，蔬菜專用沖施肥中各物料的重量份為：豌豆7～9，草炭5～23，磷礦粉3～5，蛇床子粉末3～7，水葫蘆25～15份，鉤藤15～19份，黃柏1.2～3.3份，利用各物料補充復合基質(zhì)中缺少的營養(yǎng)成分以及微量元素，增加種植作物的抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏等抗逆性能，延長保鮮期。

上述實施例優(yōu)化為還包括馬骨粉2體積份、松樹葉0.5體積份，利用馬骨粉提高基質(zhì)中的鈣質(zhì)，松樹葉中含有殺蟲成份，防止基質(zhì)中生蟲。

在上述制備方法中，在垛子北側設置反光裝置，包括底座、設于底座上的支架和設于支架上的反光鏡，支架與底座的連接處設有由第一電機驅(qū)動的水平轉動組件，支架上設有安裝反光鏡的由第二電機驅(qū)動的豎直傾斜組件，反光鏡頂部設有光電傳感器，底座設有控制裝置，控制裝置包括與光電傳感器連接的放大電路、單片機和電機驅(qū)動電路。利用反光裝置將陽光反射至垛子北側，使北側也能接收到陽光，利用光電傳感器實現(xiàn)反光裝置對陽光的追蹤，使照射的陽光最大化，提高腐熟效率。

如圖1所示，在上述制備方法中使用的粉碎機包括：機架1、殼體2和設于機架上的進料裝置3、錘擊裝置4、粉碎裝置5、鼓風機6，其中

進料裝置3設于機架1一端，包括設于進料裝置內(nèi)的螺旋軸31、設于進料裝置的進料端的進料口32，進料裝置的出料端與錘擊裝置連接；水稻秸稈從進料口進入粉碎機，并經(jīng)螺旋軸的作用進入到錘擊裝置；

錘擊裝置4包括安裝于殼體的頂板的液壓泵41和設在液壓泵的輸出桿上的錘體42，錘體42設在液壓泵41的下方，錘擊裝置4的另一端與風道7連接；水稻秸稈在錘擊裝置中受擊打、壓實并壓碎、崩裂成小碎條，小碎條沉入底部，并通過擠壓進入旁邊的風道；

錘擊裝置4的側壁在進料裝置的上方設有鼓風機6，鼓風機6通過進風通道61與錘擊裝置4連接；鼓風機向錘擊裝置內(nèi)吹風，小碎條在風力作用下進入并通過風道，通過調(diào)節(jié)風力的大小可調(diào)節(jié)被吹起的碎條的大小，從而控制出料的大??；

風道7中設有第一擋板71和第二擋板72，其中第一擋板71靠近錘擊裝置4，第一擋板71連接于風道7上方的殼體，第一擋板71的下端與殼體間隔，第二擋板72靠近粉碎裝置5，第二擋板72連接于風道7上方和下方的殼體之間，第二擋板72上設有多條縱向開口；碎條在風力作用下從縱向開口中進入 粉碎裝置；風道底部還設有卸料口，設備緊急停止時將粉碎機中的秸稈從卸料口處卸出，方便檢查或維修等；

風道7另一端與粉碎裝置5連接，粉碎裝置包括轉軸51和設于轉軸上的兩個旋轉刀52，如圖2所示，旋轉刀52包括刀片A1和刀架A2，刀架A2呈“V”字形，刀片A1分別安裝在刀架兩側，兩旋轉刀的刀片安裝方向相反且旋轉方向相反，即兩旋轉刀反向旋轉時刀片相互靠近形成剪切力，將從縱向開口中進入的碎條切割成碎塊；

粉碎裝置5的側壁上方設有出料口53，切碎后的碎塊經(jīng)旋轉刀的帶動以及風力的作用從出料口飛出，通過調(diào)節(jié)風力大小即可控制出料的大小。

如圖3、4、5、6所示，轉軸51包括：第一轉軸B1、第二轉軸B2、主動輪B3、第一傳動組件B4、第二傳動組件B5、從動輪B6以及第一殼體B7及第二殼體B8；

第一轉軸B1連接于第一殼體B7和第二殼體B8之間；

第二轉軸B2中空，設于第一轉軸B1與第二殼體B8的連接處，并套在第一轉軸B1的外面，兩個旋轉刀分別套接在第一轉軸和第二轉軸的外面；

主動輪B3套接在第一轉軸B1外面與第一轉軸B1同步旋轉；

從動輪B6套接在第二轉軸B2外面與第二轉軸B2同步旋轉；

第一傳動組件B4包括：三個第一傳動轉軸B41和分別套接在第一傳動轉軸B41上的三個第一傳動齒輪B42，主動輪B3位于三個第一傳動齒輪B42形成的三角形的中心并與第一傳動齒輪B42分別嚙合，且主動輪B3寬度小于第一傳動齒輪B42的寬度，第一傳動齒輪B42在寬度方向分為外嚙合部和內(nèi)嚙合部，主動輪B3與第一傳動齒輪B42在第一傳動齒輪B42的外嚙合部嚙合；

第二傳動組件B5包括：三個第二傳動轉軸B51和分別套接在第二傳動轉軸B51上的三個第二傳動齒輪B52，從動輪B6位于三個第二傳動齒輪B52形成的三角形的中心并與第二傳動齒輪B52分別嚙合，且從動輪B6寬度小于第二傳動齒輪B52的寬度，第二傳動齒輪B52在寬度方向分為外嚙合部和內(nèi)嚙合部，從動輪B6與第二傳動齒輪B52在第二傳動齒輪B52的外嚙合部嚙合；

第二傳動齒輪B52分別嚙合于相鄰兩第一傳動齒輪B42的外側，且第二傳動齒輪B52的內(nèi)嚙合部與第一傳動齒輪B42的內(nèi)嚙合部嚙合；

這樣主動輪順時針旋轉時從動輪逆時針旋轉，且主動輪和從動輪位于同一軸線上，帶動兩個旋轉刀在一個軸線上以相反方向旋轉，將秸稈切碎。

本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)的理化性質(zhì)分析如表1所示。

表1 水稻秸稈復合基質(zhì)的理化性質(zhì)

在本發(fā)明的對比例中，水稻秸稈與河沙的不同比例對理化性質(zhì)的影響見表2。

表2 對比例的理化性質(zhì)

利用番茄種植對本發(fā)明的復合基質(zhì)進行驗證，經(jīng)實驗，本發(fā)明的水稻秸稈復合基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響如表3示。

表3 水稻秸稈復合基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響

實施例只是發(fā)明的例示，不應當以說明書及附圖的例示性實施例描述限制專利權的保護范圍。

上面結合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的具體實施方式和實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式和實施例，在本領域技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明構思的前提下作出各種變化。