一种生物炭黄瓜育苗基质及其制备方法

1.本发明涉及农业和环境领域，尤其是工厂化育苗和农业废弃物利用和农业固碳减排领域，具体为一种生物炭黄瓜育苗基质及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国农业的不断发展，工厂化育苗作为一项成熟的农业生产技术正在蓬勃发展，而基质作为工厂化育苗的基础也越来越受到人们的重视。常见的育苗基质是由泥炭、蛭石和珍珠岩按照一定的比例复配而成。泥炭作为育苗基质虽然有很多优势，但也面临诸多问题，如价格较贵、不可再生和开采过程会破坏环境等。此外，泥炭作为土壤碳库的重要组成部分，限制其开采被视为减少碳排放，实现碳中和的重要措施。世界各国也逐渐加大了对泥炭开采的限制，因此，寻找优质廉价基质材料替代泥炭既是工厂化育苗产业的现实需求，也是其持续稳定发展的必由之路。
3.生物炭是生物质在高温半缺氧条件下裂解得到的富碳物质，由于拥有丰富的多孔结构、巨大的比表面积和较好的孔隙度构成，生物炭具有强大的吸附能力，对水分和养分的固持能力俱佳。生物炭还兼具来源广泛、生产成本低以及无二次污染等特点，使其具有替代泥炭作为育苗基质的巨大潜力。此外，我国已经将农业废弃物裂解炭化作为农业碳中和的重要途径，拓宽生物炭的用途，推动生物炭的产业化应用也是大势所趋。


技术实现要素：

4.解决的技术问题：针对上述问题，本发明提供了一种生物炭黄瓜育苗基质及其制备方法，可以100％替代泥炭，在提高黄瓜壮苗指数的同时，还可降低黄瓜育苗成本。
5.技术方案：生物炭黄瓜育苗基质，由以下原料按体积百分比配制：生物炭1～3份、蛭石1份、珍珠岩1份。
6.上述生物炭由稻壳、锯末或水稻秸秆制成。
7.优选的，上述生物炭黄瓜育苗基质，按照体积比例由以下材料组成：稻壳生物炭2份、蛭石1份、珍珠岩1份。
8.上述生物炭黄瓜育苗基质的制备方法，包括以下步骤：1)在无氧条件下利用炭化炉热解，将稻壳、锯末或秸秆以10℃min-1
的升温速率加热至500～600℃，保持10～12小时，得到不同种类的生物炭；2)按照体积百分比量取生物炭、蛭石和珍珠岩；3)将原料混匀得到生物炭黄瓜育苗基质。
9.有益效果：1、本发明所用的生物炭是由稻米生产加工过程中剩余稻壳制成、原料易得、生产成本低、有利于农业废弃物的合理再利用。2、本发明用生物炭100％替代泥炭，有助于减少泥炭的开采，保护环境。3)与泥炭基质相比，本发明所生产的育苗基质提高了基质的通气孔隙度和持水孔隙度，大大提高了基质的保水保肥性，从而减少了黄瓜育苗过程中的用水量。4)本发明所生产的生物炭育苗基质促进了黄瓜幼苗地上部和颈的生长，提高黄瓜苗的壮苗指数。
附图说明
10.图1不同基质容重和ph；
11.图2不同基质孔隙度组成；
12.图3不同育苗基质的含水率；
13.图4不同育苗基质黄瓜幼苗株高；
14.图5不同育苗基质黄瓜幼苗的颈粗；
15.图6不同育苗基质黄瓜地上部和地下部干重；
16.图7不同育苗基质壮苗指数。
具体实施方式
17.实施例1：
18.按照表1中所列比例，分取不同份数的生物炭、蛭石和珍珠岩配制不同的育苗基质，用泥炭基质作为对照组，进行黄瓜和西红柿的育苗实验。其中dk表示稻壳炭、jg表示秸秆炭、jm表示锯末炭。具体方法为：1)在无氧条件下利用炭化炉热解，将稻壳、锯末或秸秆以10℃min-1
的升温速率加热至500～600℃，保持10～12小时，得到不同种类的生物炭；2)按照体积百分比量取生物炭、蛭石和珍珠岩；3)将原料混匀得到生物炭黄瓜育苗基质。
19.表1不同育苗基质的配制比例
[0020][0021]
将配制好的育苗基质装在50孔的穴盘进行育苗，每个处理设4个重复，1盘为一个重复，每孔播一颗种子。将穴盘随机摆放在苗床上，常规统一管理。15天后，从每组处理随机选取10株幼苗，用蒸馏水冲洗干净，吸干表面水分，测量茎粗、株高、鲜重和干重，并计算出壮苗指数。
[0022]
壮苗指数＝(茎粗/株高 根干重/地上干重)
×
全株干重
[0023]
实验结果
[0024]
不同配比基质的容重和ph如图1所示，生物炭基质的容重范围为0.189～0.254g cm-3
，泥炭基质的容重为0.241g cm-3
，生物炭基质呈弱碱性，泥炭基质为酸性。所有基质的容重及ph都符合黄瓜育苗生长的需要。
[0025]
不同基质孔隙度组成如图2所示，生物炭基质的总孔隙度(52.01％～64.11％)及持水孔隙度(23.66％～42.77％)均大于泥炭基质，通过监测同一时间相同浇水量后的含水率(图3)，表明由稻壳生物炭配制的育苗基质的保水性优于其他生物炭基质和泥炭基质。
[0026]
15天后测定黄瓜和西红柿幼苗的株高、颈粗和生物量等参数，对不同基质的幼苗质量进行比较。与泥炭基质相比，生物炭基质黄瓜幼苗的株高略低，但差异不显著(图4)，而泥炭基质所培育的西红柿幼苗株高均显著高于生物炭基质。黄瓜幼苗的颈粗差异较大，其中稻壳炭育苗基质的显著高于其他基质(图5)。与泥炭基质相比，只有稻壳炭的两个处理(dk1和dk2)西红柿幼苗的颈粗与泥炭基质相当，其余处理均显著低于泥炭基质。不同育苗基质幼苗的干物质重如图6所示，与泥炭基质相比，稻壳炭育苗基质黄瓜幼苗的干物质重与泥炭相当，而秸秆炭育苗基质黄瓜幼苗的地下部干物质重显著低于其他基质(图6)，对于西红柿幼苗而言，所有生物炭基质所培育的西红柿幼苗的生物量均显著低于泥炭基质。比较不同处理的壮苗指数可知(图7)，对于黄瓜幼苗而言，秸秆炭的壮苗指数均显著小于泥炭处理，锯末炭的壮苗指数虽然小于泥炭，但差异不显著，而稻壳炭处理只有dk1的壮苗指数，小于泥炭。对于西红柿而言，所有生物炭处理的壮苗指数均小于泥炭处理。所以，以壮苗指数来评价，dk2处理的黄瓜育苗效果最佳，也好于泥炭基质。


技术特征：
1.生物炭黄瓜育苗基质，其特征在于，由以下原料按体积百分比配制：生物炭1～3份、蛭石1份、珍珠岩1份。2.根据权利要求1所述生物炭黄瓜育苗基质，其特征在于，所述生物炭由稻壳、锯末或水稻秸秆制成。3.根据权利要求1所述生物炭黄瓜育苗基质，其特征在于，按照体积比例由以下材料组成：稻壳生物炭2份、蛭石1份、珍珠岩1份。4.权利要求1-3任一所述生物炭黄瓜育苗基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在无氧条件下利用炭化炉热解，将稻壳、锯末或秸秆以10℃ min-1
的升温速率加热至500～600℃，保持10～12小时，得到不同种类的生物炭；2）按照体积百分比量取生物炭、蛭石和珍珠岩；3）将原料混匀得到生物炭黄瓜育苗基质。

技术总结
一种生物炭黄瓜育苗基质及其制备方法，包括以下步骤：1）在无氧条件下利用炭化炉热解，将稻壳、锯末或秸秆以10℃min-1


技术研发人员：颜晓元 周伟 郝文溯 吴先宇
受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/12