本發(fā)明屬于農業(yè)栽培技術領域，具體涉及一種污泥草木灰水稻育苗基質。

技術背景

污泥是污水處理過程中所產生的沉淀物以及污水表面的漂浮物所得到的殘渣。一方面，污泥主要是由各種氨基酸組成的菌體，含有大量的氮、磷、鉀及其它微量元素，其中主成份包括：總氮(1.6%～3.44%)、總磷(0.55%～1.98%)、鉀(0.11%～0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各種維生素和礦物質等。據測算，我國每年的污水處理廠排出的剩余濕污泥已達1500多萬噸。國內城市污水處理廠污泥經二級中溫消化處理后的泥餅一般有三種處理方法：露天堆放、垃圾填埋場填埋和直接作農肥，其中土地的填埋、外運以及露天堆放的方式大多數都屬于污泥的隨意處置，不僅影響環(huán)境，而且占用了大量的土地，只有不超過l5％～25％的比例屬于安全的污泥處置。從我國城市污水廠對污泥處置的現狀來看，通過土地填埋的方式處置污泥所占比例最大。

污泥農用是一個具有較大發(fā)展?jié)摿Φ奶幹梅绞?，主要指污泥經過處理后在農田林地施用，在我國最為常見的是污泥制作堆肥和復合有機肥料。有資料表明，英國、法國、瑞士、瑞典和荷蘭等國的城市污泥農用率達50%左右，盧森堡達80％以上，我國污泥農用的比例不足10%。污泥肥料化利用是指經過穩(wěn)定化和無害化處理后的污泥，作為肥料施用于農田、菜地、果園、林地、草地以及市政綠化等。科學合理的污泥肥料化利用，既可減少污泥帶來的負面效應，又可產生巨大的經濟效益。而經過處理后的污泥施用于農田后，具有改良土壤結構、增加土壤肥力、促進農作物生長及能夠回收利用有機質等優(yōu)點。

草木灰是由稻麥等植物秸稈、柴草、落葉等經過燃燒后的殘留物，它含有鉀、鈣、磷、硅、硫、鎂、硼、鋅等多種營養(yǎng)元素，其中以鉀、鈣、磷含量較多，一般含鉀(k20)5~12％、鈣(cao)5~20％、磷(p2o5)0.5~3.5％。草木灰中含有鉀、磷等多種農作物生長需要的微量元素，是一種速效性農家肥，可以作底肥追肥。隨著秸稈發(fā)電廠項目的大力推進，產生了大量的草木灰。江蘇省是全國秸稈發(fā)電廠最多的省份，據調查，僅在2006-2008年就已經建成并投入運營11家秸稈發(fā)電廠，每年大量且集中產生約100萬噸草木灰。目前秸稈電廠的處理方法是部分草木灰用于生產生物水泥，部分用于復合肥廠原料，其中大多數是填埋，僅有少部分草木灰作為肥料廠的原料得以利用。由于使用技術上的限制，草木灰沒有得到合理的利用，被隨意填埋，不僅造成資源浪費，而且污染環(huán)境。

水稻機械化插秧是水稻栽插方式發(fā)展的必然方向。相比傳統(tǒng)水稻種植方式，它具有省工節(jié)本、省時省力、高產高效等諸多優(yōu)勢，目前，我國水稻機插秧技術已進入大面積快速推廣階段，從育秧技術到機械化設備都進行了改進和完善，已經向著全程機械化發(fā)展。隨著機插秧規(guī)模化育秧的快速發(fā)展，育秧用土問題已經成為其中急需解決的一大難題。研究育秧用土的替代材料，是目前機插秧育秧技術研究的熱點之一。目前在實際生產中使用較多的基質材料有草炭、珍珠巖、蛭石、菇渣、腐熟的作物秸稈等。其中以草炭和巖棉應用最為廣泛，是一種比較理想的育苗基質，但是由于受到集中的過度的開發(fā)利用，使當地的生態(tài)環(huán)境受到了巨大威脅，在生產過程中產生的廢氣廢水等廢棄物也給環(huán)境帶來了二次污染問題；國外已經開發(fā)了鋸木屑、椰子纖維等有機基質，原料廉價易得，可以大幅度降低育苗成本，而且對生態(tài)環(huán)境友好；我國對基質也展開了廣泛研究，各個地方根據自身和本地的具體情況研究開發(fā)符合自身特點的育苗基質，如江南地區(qū)對稻殼炭化后制作育苗基質；華北則利用自身豐富的爐渣資源，配以使用蛭石、草炭等材料制作育苗基質；東北森林資源豐富，積極展開對草炭等材料的研究；西北主要加強對砂培技術的研究等。

對于城市生活污泥及作物秸稈草木灰，目前國內有關研究也表明，一定用量范圍內污泥作為有機肥料可以促進水稻秧苗的生長發(fā)育，有利于培育壯苗，有利于提高土壤肥力、平衡土壤養(yǎng)肥結構、改善土壤理化性質，有利于作物根系生長發(fā)育；污泥和垃圾堆肥還可以部分地替代泥炭用作容器育苗基質，可以明顯地促進苗木的生長。將草木灰脫鹽、去堿、配肥后制成育苗基質，也具有較好的育苗效果。

但是污泥含有病原菌和寄生蟲（卵）、有毒有機污染物、重金屬等有害成分，且有惡臭、易腐爛，必須進行適當處理才能避免二次污染。用純草木灰制作的育苗基質，因其流動性差，不易實現機械化鋪盤，目前只能在手工鋪盤的育秧田使用，且蓋種仍需用泥土，這些都成為制約污泥和草木灰基質化利用的因素。

關于將城市生活污泥和農作物秸稈草木灰結合利用的研究，目前只有兩篇相關報道，分別是鐘平等人（江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所）發(fā)表的“城市污泥結合電廠草木灰制作機插秧育苗基質”（《江蘇農業(yè)科學》2013，41（11）：398-400），其概述了城市生活污泥和農作物秸稈草木灰的利用現狀并分析了兩者結合使用制作機插秧育苗基質的可行性，并未對其制備方法做出說明或公開，也未見其關于此基質對水稻育苗效果的研究報告；紀力等人（江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所）發(fā)表了“草木灰與城市污泥不同配比的育苗基質對辣椒育苗的影響”（《上海農業(yè)科技》2015（1）：90-91），其介紹了草木灰與城市污泥不同配比的基質在蔬菜上的應用效果，并未將其引入水稻育苗應用領域。所以目前的公開資料中并未見關于城市生活污泥和作物秸稈草木灰為原料制作水稻育苗基質的研究與制備方法。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種污泥草木灰水稻育苗基質，將城市污泥進行殺菌處理并和改良過的草木灰結合進行水分調和與重金屬鈍化，作為育苗基質取代水稻育苗傳統(tǒng)用土，有效的解決污泥水分高、草木灰鹽分多、堿性重的缺點，發(fā)揮污泥營養(yǎng)好、草木灰透氣性強等優(yōu)點。

本發(fā)明的技術解決方案是：該污泥草木灰水稻育苗基質，以城市生活污泥和作物秸稈草木灰為原料，對二者分別進行預處理后再按照質量比3:7進行混配，經過粉碎制成顆粒狀或片狀水稻育苗基質；基質中：有機質含量達到5%以上，養(yǎng)分含量≥1%，ph值7-7.5，病原菌及重金屬含量符合國家標準gb15618-2008。

其中，所述的城市生活污泥是指城市生活污水處理廠產生的污泥，其在出廠前進行預處理。

其中，所述的城市生活污泥預處理是指：首先對城市生活污泥進行重金屬無害化處理，使其重金屬含量符合國家標準gb15618-2008；再進行120℃-150℃的干燥處理及300℃-400℃的殺菌處理；以及粉碎過篩處理；制得質量含水量60-70%、直徑0.2cm顆粒物。

其中，所述的作物秸稈草木灰是指水稻、麥、玉米、棉花作物秸稈經過充分燃燒后形成的草木灰。

其中，所述的作物秸稈草木灰尤其是指秸稈發(fā)電廠所生產的草木灰。

其中，所述的作物秸稈草木灰預處理是指：對作物秸稈草木灰進行分級淋洗過濾脫鹽，使鹽含量降至1.5-2.0ms；再加入適量酸性物質調節(jié)ph處理，使ph至7.0-7.5；最后進行一次脫水處理，得可溶鹽含量3.0-4.0ms、ph=7.0-7.5、質量含水量40%-50%、直徑0.2-0.3cm的顆粒物。

其中，酸性物質為硫酸亞鐵。

其中，所述的顆粒狀或片狀水稻育苗基質中按質量體積比0.2g/l添加營養(yǎng)物質硫酸銨。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的基質中主要是由各種氨基酸組成的菌體，含有大量的氮、磷、鉀及其它微量元素，其中主成份包括：總氮(1.6%～3.44%)、總磷(0.55%～1.98%)鉀(0.11%～0.79%)、氨基酸(35%～40%)、各種維生素和礦物質等，有機質含量豐富，能夠滿足水稻秧苗的生長需求，并具有優(yōu)良的常肥效特性。

2、本發(fā)明的基質呈顆粒狀，直徑約0.2cm，孔隙度80-85%，持水能力達到200%以上，顆粒結構優(yōu)良，保水保肥能力優(yōu)良，有利于水稻秧苗苗床期間的根系生長。

3、本發(fā)明的基質所育秧株高16-18cm，苗莖稈粗壯，莖基寬達到0.2-0.3cm/單株，葉齡大，葉色濃綠，葉片寬大堅挺，株型矮壯緊湊，秧苗素質高。

4、城市生活污泥及農作物秸稈草木灰均是亟需解決的廢棄物，目前無有效的規(guī)模化利用途徑，本發(fā)明將二者結合制成水稻育苗基質，實現廢棄物的資源再利用。

具體實施方式

下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的技術解決方案，但實施例不能理解為是對技術方案的限制。

實施例1：依以下步驟制備水稻育苗基質

（1）首先對城市污水處理廠的城市生活污泥進行重金屬無害化處理，使其重金屬含量符合國家標準gb15618-2008；再進行120℃干燥處理及300℃殺菌處理；并粉碎過篩處理；制得質量含水量60、直徑0.2cm的顆粒物；

（2）對秸稈發(fā)電廠的作物秸稈草木灰進行分級淋洗過濾脫鹽，使鹽含量降至1.5ms；再加入適量酸性物質硫酸亞鐵調節(jié)ph處理，使ph至7.0；最后進行一次脫水處理，形成可溶鹽含量3.0ms、ph=7.0、質量含水量40%、直徑0.2cm的顆粒物；

（3）預處理后的城市生活污泥和預處理后的作物秸稈草木灰按照質量比3:7進行混配，經過粉碎制成顆粒狀或片狀水稻育苗基質。

實施例2：依以下步驟制備水稻育苗基質

（1）首先對城市污水處理廠的城市生活污泥進行重金屬無害化處理，使其重金屬含量符合國家標準gb15618-2008；再進行132.5℃干燥處理及350℃殺菌處理；并粉碎過篩處理；制得質量含水量65%、直徑0.2cm的顆粒物；

（2）對秸稈發(fā)電廠的作物秸稈草木灰進行分級淋洗過濾脫鹽，使鹽含量降至1.75ms；再加入適量酸性物質硫酸亞鐵調節(jié)ph處理，使ph至7.25；最后進行一次脫水處理，形成可溶鹽含量3.5ms、ph=7.25、質量含水量45%、直徑0.25cm的顆粒物；

（3）預處理后的城市生活污泥和預處理后的作物秸稈草木灰按照質量比3:7進行混配，經過粉碎制成顆粒狀或片狀水稻育苗基質。

實施例3：依以下步驟制備水稻育苗基質

（1）首先對城市污水處理廠的城市生活污泥進行重金屬無害化處理，使其重金屬含量符合國家標準gb15618-2008；再進行150℃干燥處理及400℃殺菌處理；并粉碎過篩處理；制得質量含水量70%、直徑0.2cm的顆粒物；

（2）對秸稈發(fā)電廠的作物秸稈草木灰進行分級淋洗過濾脫鹽，使鹽含量降至2.0ms；再加入適量酸性物質硫酸亞鐵調節(jié)ph處理，使ph至7.5；最后進行一次脫水處理，形成可溶鹽含量4.0ms、ph=7.5、質量含水量50%、直徑0.3cm的顆粒物；

（3）預處理后的城市生活污泥和預處理后的作物秸稈草木灰按照質量比3:7進行混配，經過粉碎制成顆粒狀或片狀水稻育苗基質。

實施例4：依以下步驟制備水稻育苗基質

（1）首先對城市污水處理廠的城市生活污泥進行重金屬無害化處理，使其重金屬含量符合國家標準gb15618-2008；再進行140℃干燥處理及350℃殺菌處理；并粉碎過篩處理；制得質量含水量65%、直徑0.2cm的顆粒物；

（2）對秸稈發(fā)電廠的作物秸稈草木灰進行分級淋洗過濾脫鹽，使鹽含量降至2.0ms；再加入適量酸性物質硫酸亞鐵調節(jié)ph處理，使ph至7.5；最后進行一次脫水處理，形成可溶鹽含量4.0ms、ph=7.5、質量含水量40%、直徑0.2cm的顆粒物；

（3）預處理后的城市生活污泥和預處理后的作物秸稈草木灰按照質量比3:7進行混配，經過粉碎制成顆粒狀或片狀水稻育苗基質；

（4）在顆粒狀或片狀水稻育苗基質中按質量體積比0.2g/l添加營養(yǎng)物質硫酸銨。

試驗例1：將實施例1的污泥草木灰水稻育苗基質應用于水稻機插秧軟盤育秧

選擇排灌方便、土壤肥沃的田塊做秧田，苗床寬130cm，溝寬30cm、深15cm，畦面整理平整并做好培肥；將軟質秧盤擺平鋪放于整好的苗床上，使秧盤邊緣相接，并將實施例1的污泥草木灰水稻育苗基質按照2.0千克/每盤均勻平實鋪放于盤中；按照干種100-120克/盤的播種量將種子均勻播種于秧盤內，后在上面覆蓋約0.5cm厚的實施例1的污泥草木灰水稻育苗基質；播種結束，灌水潤種使盤中基質慢慢浸濕，待秧盤充分濕透后，排干溝中多余水分；用塑料薄膜覆蓋，并在薄膜上再覆蓋一層遮陽膜；播種后5-7天（苗約1葉1心），選擇在晴天傍晚或陰天上午揭膜，對盤面再潤一次水；整個苗期按濕潤育秧方式管理；在秧齡約18-20天時，秧苗株高在16cm左右，葉齡4.0左右，起苗移栽。

與其他基質育苗相比，所育秧苗在秧齡、株高、葉齡等指標上區(qū)別不大，但本基質所育秧苗葉片寬大濃綠，莖稈粗壯，莖基寬可達0.3cm/單株，較對照提高10%以上，更有利于秧苗栽插入田后返青活棵，發(fā)揮早發(fā)優(yōu)勢，有利于高產。

試驗例2：將實施例2的污泥草木灰水稻育苗基質應用于水稻機插秧硬盤育秧

選擇規(guī)格為28*58cm或23*58cm的硬盤，采用水稻機插秧育苗流水線育秧；調節(jié)流水線鋪土量，使實施例2的污泥草木灰水稻育苗基質鋪設厚度約2.0cm；調節(jié)播種量，使播種量在90g-120g；調節(jié)流水線上水量，使盤中基質潤透并盤底不滴水；調節(jié)流水線蓋土量，使實施例2的污泥草木灰水稻育苗基質鋪蓋厚度約0.5cm，保證不露種；將播種后的硬盤15-20張左右疊放在一起，覆蓋薄膜及遮陽物以保溫保濕；約5-7天后，種子出苗（1葉1心），將硬盤移放于田間整好的苗床上；苗床管理按濕潤育秧方式管理；在秧齡約18天左右，秧苗株高在15-17cm左右，葉齡4.0左右，起苗移栽。

與其他基質育苗相比，所育秧苗株高降低約12%左右，莖稈粗壯，莖基寬提高10%左右，葉片寬厚，株型緊湊，根系發(fā)達。

試驗例3：將實施例3的污泥草木灰水稻育苗基質應用于水稻機插秧缽苗育秧

選擇缽體秧苗培育專用秧盤，使實施例3的污泥草木灰水稻育苗基質鋪設缽體孔約2/3高度，控制播種量，使播種量在每一穴約3-4粒種子，在種子上覆蓋實施例3的污泥草木灰水稻育苗基質；將播種后的秧盤鋪放于整理好的苗床上，覆蓋薄膜及遮陽物以保溫保濕；約5-7天后，種子出苗（1葉1心），選擇在晴天傍晚或陰天上午揭膜，揭膜后澆透水；在苗床期間需嚴格肥水管理，使其不缺水缺肥。

與其他基質育苗相比，所育秧苗矮壯挺拔，葉片寬厚，莖稈粗壯，莖基寬提高10%左右，根系發(fā)達，所育秧苗為大秧齡秧苗，秧齡可達30天左右（其他基質所育秧齡一般為25天左右），葉齡達5.0以上，經移栽進入大田后迅速成活扎根。

污泥草木灰水稻育苗基質在水稻機插秧上的育苗效果研究：

試驗材料及處理：試驗于2016年6月在江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所現代農業(yè)示范園區(qū)進行，露天育秧，機插秧育秧標準盤（規(guī)格58cm*28cm），反光膜覆蓋，供試水稻品種為連粳9號；育苗載體分別為營養(yǎng)土、不同配比的污泥草木灰基質，處理如下：

表1不同處理育秧基質成分配比

污泥草木灰不同配比對水稻成苗率的影響：污泥草木灰制作水稻機插秧育苗基質，當污泥的比例少于30%時，成苗率比純草木灰高，比營養(yǎng)土的成苗率也增加，當污泥的比例大于30%時，成苗率隨著污泥比例的增加而下降，全污泥的成苗率只有68.7%；當污泥比例高時，和草木灰不太容易拌勻，而且污泥比例高時，影響水稻出苗率，污泥草木灰制作水稻機插秧育苗基質，污泥占的比例不能高于30%。

表2污泥草木灰不同配比對水稻成苗率的影響

^*采用了duncan法比較各處理成苗率，小寫字母表示p=0.05時顯著。

污泥草木灰不同配比對水稻鞘葉和株高的影響：如表3，草木灰為主的基質中，污泥量高于40%，株高有下降趨勢；污泥30%以下的，株高和純草木灰的差不多；機插秧育苗，秧齡一般在20天左右，苗高不能超過20cm,秧齡過低，秧苗盤不起根，秧苗太矮，無法機插，秧齡過長，秧苗超高，下部葉片死爛現象嚴重，移栽時會產生斷秧，死秧，并且易僵苗不發(fā)；機插秧秧苗栽插的最佳高度在17cm左右，因而，污泥草木灰制作水稻機插秧育苗基質，污泥占的比例應低于40%。

污泥草木灰制作水稻機插秧育苗基質對機插秧的株型影響較大；隨著污泥所占比例升高，第1、2葉的葉鞘和葉片長有下降趨勢；當污泥比例低于30%時，第3葉的葉鞘長和葉片長和純草木灰無明顯區(qū)別；在純土和污泥比例高的處理1、2葉的葉鞘和葉片都較草木灰處理高，易造成下部葉片蔭蔽，通風透光差，葉片發(fā)黃，移栽易死苗或者僵苗不發(fā)；在草木灰中適當添加污泥，可以不影響秧苗的通風透光，且3、4葉高度也會得到有效控制。

表3污泥草木灰不同配比對水稻株型的影響

污泥草木灰不同配比對水稻秧苗莖粗的影響：從表4可以看出，純草木灰基質在營養(yǎng)供應上不如營養(yǎng)土和純污泥，也不如草木灰加污泥，尤其莖基寬差異較大；隨著污泥量的增加，莖基寬、地上干重、地下根重和總干重都有增加趨勢；草木灰污泥基質中污泥比例不超過30%對水稻機插秧秧苗素質的提高是有益的。

表4污泥草木灰不同配比對水稻秧苗素質的影響

結論：制作污泥草木灰水稻育苗基質以污泥與草木灰原料3:7（質量比）比例最佳，配成的基質呈顆粒狀或片狀，具有有機質含量豐富，物理性狀優(yōu)良，其育出的水稻秧苗株高16cm-18cm，葉齡3.9-4.2，莖基寬達到0.3cm/單株，根系發(fā)達，葉色濃綠，素質健壯。