CN112425479A

CN112425479A - 一种水稻炭基滤饼基质及其制备方法

Info

Publication number: CN112425479A
Application number: CN202011453043.7A
Authority: CN
Inventors: 张义凯; 陈惠哲; 张玉屏; 向镜; 王亚梁; 王志刚
Original assignee: China National Rice Research Institute
Current assignee: China National Rice Research Institute
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-03-02

Abstract

本发明公开了一种水稻炭基滤饼基质及其制备方法。属于水稻基质技术领域。该基质包括如下体积份组分：滤饼粉65～75份、生物质炭15～25份、造粒剂4～8份和无机肥料1～2份。该基质的制备方法包括：滤饼粉的制备、生物质炭粉的制备和混合造粒。与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：利用滤饼的粘性造粒，强度较高，透水性好；通过添加生物质炭，增加基质的透气性，有利于根系扎入颗粒利于秧苗盘根成毯；形成养分多级缓释效应，促进养分缓慢释放，减少养分的流失，有利于基质养分的持续供应；稳定性好，育秧生产上操作方便；充分利用矿山废弃物，效益高，成本较低。

Description

一种水稻炭基滤饼基质及其制备方法

技术领域

本发明涉及水稻基质技术领域，更具体的说是涉及一种水稻炭基滤饼基质及其制备方法。

背景技术

矿山滤饼是利用砂岩矿生产沙子和石子等建筑材料，在清洗的过程中产生大量的废水经沉淀、压滤后脱水固化形成的沉淀泥土。据统计，一座普通的矿山每年排放的滤饼高达40～50万吨。这些滤饼综合利用率低，到目前为止还是主要以堆存的方式处理。随着滤饼的堆存量越来越大，最大限度地资源化利用滤饼已刻不容缓。经过试验研究发现，滤饼中重金属(镉、铬、铅、砷、铜、锌、总汞、总镍)的含量远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)，且不含有机污染物；同时，含有大量的钙、镁、锌、钼、硅等中微量元素和有益元素。

目前，市场上销售应用的育秧基质一般以泥炭、腐熟秸秆为主，配以营养土、珍珠岩、蛭石等加工而成。泥炭是不可再生资源，价格逐年升高，而腐熟秸秆稳定性非常差，容易后熟烧苗并产生大量毒害物质影响秧苗正常生长，此外，以上两种物料对于机插育秧来看都太轻，严重影响插秧的质量和水稻产量稳定性。营养土取自耕地土壤，同样具有不可再生性，过量取土严重影响耕地的质量和国家粮食安全。矿山滤饼是建筑材料生产过程中产生的废弃物，具有安全、无毒、无公害、无重金属污染，原料来源稳定，是生产水稻育秧基质的优质原料，加强其综合应用的有利于矿区废弃物利用和发展循环经济。但滤饼中有机质含量较低，粘性特别重，pH值偏高，碱性较强，无法直接种植农作物，严重影响了滤饼在生产上的应用。

综上，如何提供一种利用矿山滤饼制备的水稻基质是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用矿山滤饼生产水稻炭基育秧基质及其制备方法。充分利用滤饼的粘性，并且添加无机肥料补充有机质，通过添加造粒剂，与生物质炭粉结合，造粒，制备水稻炭基育秧基质。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水稻炭基滤饼基质，包括如下体积份组分：滤饼粉65～75份、生物质炭15～25份、造粒剂4～8份和无机肥料1～2份。

所取得的有益效果：(1)利用滤饼的粘性造粒，强度较高，透水性好；(2)通过添加生物质炭，增加基质的透气性，有利于根系扎入颗粒利于秧苗盘根成毯；(3)形成养分多级缓释效应，促进养分缓慢释放，减少养分的流失，有利于基质养分的持续供应。

优选的，一种水稻炭基滤饼基质，其特征在于，包括如下体积份组分：滤饼粉65份、生物质炭25份、造粒剂8份和无机肥料2份。

所取得的有益效果：矿山滤饼是建筑材料生产过程中产生的废弃物，具有安全、无毒、无公害、无重金属污染、原料来源稳定的优点，是生产水稻育秧基质的优质原料。

优选的，所述造粒剂为有机-无机复合膨润土、煅烧蒙脱石粉和淀粉胶黏剂中的一种或多种。

所取得的有益效果：该几种类型的基质造粒剂，对秧苗生长无毒害作用，显著促进秧苗生长，而且特别适合基质的造粒，软硬合适，容易促进成粒，利于保水保肥，促进根系生长。

优选的，所述无机肥料的制备方法为：将酰胺态氮、聚磷酸铵、多肽鳌合钾、乙二胺四乙酸铁钠、明矾按照6:1:2:0.2:4的质量比配制，得混合物；将所述混合物与铝硅酸钠按照1:1质量比混合，即得无机肥料。

所取得的有益效果：在水稻育秧生产过程中，秧盘厚度只有2.5cm，基质中养分容易流失，本发明中选用的氮、磷、钾肥为缓效态肥料，释放与秧苗的需求基本一致，提高养分的利用效率，利于盘根和壮秧。

一种水稻炭基滤饼基质的制备方法，包括如下步骤：

(1)生物质炭粉的制备：将农作物秸秆经250～275℃烘焙炭化30min后，粉碎、过30～50目筛得生物质炭粉；

(2)将滤饼粉、生物质炭粉、造粒剂和无机肥料按照比例称量、混合均匀，之后加入物料总质量10％的pH值2～4的植物酸稀释液，造粒形成粒径2.00～4.75mm的颗粒。

所取得的有益效果：该基质中生物炭采用低温炭化产生，大幅度降低能耗，促进生物炭在生产中的应用；滤饼中生物炭的添加，提高了基质颗粒的透气和透水性能；植物酸是生物炭生产过程中产生，有利于促进水稻盘根。

优选的，还包括滤饼粉的制备，具体操作为：

(1)将沙石矿区制备建筑材料时产生的含有泥沙的废水加入20～50ppm沉淀剂，经一级沉淀池后，将沉淀下来的泥浆排出，废水进入二级沉淀池继续沉淀，将两种泥浆混合形成浓缩泥浆；

所述沉淀剂为聚丙烯酰胺或明矾；

(2)将所述浓缩泥浆经框式压滤机脱水至含水率为30～40％，得滤饼；

(3)将所述滤饼晾干至含水率为5％，之后粉碎、过80～100目筛，得滤饼粉。

所取得的有益效果：滤饼在水分含量较高时，粘性特别大，不利于基质造粒，通过框式压滤机迅速脱水，降低水分含量，待水分含量降低至5％时，过80～100目筛，此细度利于基质生产造粒成型。

优选的，所述植物酸稀释液为步骤(2)生物质炭制备过程中的废弃物和水按1:2稀释而成。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：(1)利用滤饼的粘性造粒，强度较高，透水性好；(2)通过添加生物质炭，增加基质的透气性，有利于根系扎入颗粒利于秧苗盘根成毯；(3)形成养分多级缓释效应，促进养分缓慢释放，减少养分的流失，有利于基质养分的持续供应；(4)稳定性好，育秧生产上操作方便；(5)充分利用矿山废弃物，效益高，成本较低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所需原料：

有机-无机复合膨膨土购自浙江益国有限公司；煅烧蒙脱石粉购自呼和浩特润隆科技有限公司；淀粉胶黏剂购自广西恒标粮油科技有限公司。

未提及原料采购自市售渠道；未提及的实验方法为常规实验方法，在此不再一一赘述。

实验1

经过试验研究发现，滤饼中重金属(镉、铬、铅、砷、铜、锌、总汞、总镍)的含量远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018，表1)，且不含有机污染物；同时，含有大量的钙、镁、锌、钼、硅等中微量元素和有益元素(表2)。

表1滤饼重金属含量检测结果(mg/kg)

表2滤饼中微量营养元素含量检测结果(mg/kg)

实施例1

(1)滤饼粉的制备：

(11)将沙石矿区制备建筑材料时产生的含有泥沙的废水加入20～50ppm沉淀剂，经一级沉淀池后，将沉淀下来的泥浆排出，废水进入二级沉淀池继续沉淀，将两种泥浆混合形成浓缩泥浆；

(12)将浓缩泥浆经框式压滤机脱水至含水率为30％，得滤饼；

(13)将滤饼晾干至含水率为5％，之后粉碎、过80目筛，得滤饼粉。

沉淀剂为聚丙烯酰胺，加入量为20～30ppm；

(2)生物质炭粉的制备：将农作物秸秆经250℃烘焙炭化30min后，粉碎、过30目筛得生物质炭粉；

(3)将滤饼粉、生物质炭粉、造粒剂和无机肥料按照体积比70％、20％、8.5％、1.5％称量、混合均匀，之后加入物料总质量10％的pH值2～4的植物酸稀释液，造粒形成粒径2.00～4.75mm的颗粒。

造粒剂为有机-无机复合膨润土和淀粉胶粘剂组成，按照质量5:1。

无机肥料的制备方法为：将酰胺态氮、聚磷酸铵、多肽鳌合钾、乙二胺四乙酸铁钠、明矾按照6:1:2:0.2:4的质量比配制，得混合物；将混合物与铝硅酸钠按照1:1质量比混合，即得无机肥料。

植物酸稀释液为步骤(2)生物质炭制备过程中的废弃物和水按1:2稀释而成。

实施例2

(1)滤饼粉的制备：

(12)将浓缩泥浆经框式压滤机脱水至含水率为40％，得滤饼；

(13)将滤饼晾干至含水率为5％，之后粉碎、过100目筛，得滤饼粉。

沉淀剂为明矾，加入量为40～50ppm；

(2)生物质炭粉的制备：将农作物秸秆经275℃烘焙炭化30min后，粉碎、过50目筛得生物质炭粉；

(3)将滤饼粉、生物质炭粉、造粒剂和无机肥料按照比例称量、混合均匀，之后加入物料总质量10％的pH值2～4的植物酸稀释液，造粒形成粒径4.75mm的颗粒。

造粒剂为有机-无机复合膨润土、煅烧蒙脱石按照质量1:1组成。

实验2

(1)实验地点：中国水稻研究所富阳基地温室。

(2)种植水稻品种：甬优538。

(3)实验处理：分别采用稻田营养土、某品牌市售基质(组分为：泥炭50％、珍珠岩20％、蛭石30％)、实施例1制备的基质、实施例2制备的基质。

(4)实验方法：将水稻种子浸种48h，32℃催芽8～10h后进行播种，置于温室中育秧。于20d后调查水稻秧苗素质。

(5)测定指标：出苗率、生物量、根系长度、根表面积。

(6)结果：结果见表3。

表3不同育秧基质对水稻秧苗生长的影响

由表3可以看出，随着秧苗的生长，本发明的炭基滤饼基质的长势明显高于稻田营养土和某品牌市售基质的水稻秧苗(表3)，出苗率显著提升。对于秧苗的生物量、根系长度和根表面积，实施例1、实施例2明显优于稻田营养土和某品牌市售基质。

实验3

(1)实验对象：某品牌市售基质(组分为：泥炭50％、珍珠岩20％、蛭石30％)、实施例1制备的基质、实施例2制备的基质。

(2)测定指标：总孔隙度、通气空隙、持水孔隙、pH值。

(3)测定结果：测定结果见表4。

表4不同配方基质的物理特性

处理	总孔隙度％	通气空隙％	持水孔隙％	pH值
					某品牌市售基质	25.5	3.4	22.1	6.5
实施例1	60.5	14.1	65.5	5.2
					实施例2	70.1	19.6	82.6	5.5

由表4结果可以看出，实施例1和2的滤饼基质在总孔隙度、通气空隙和持水孔隙等显著提高，pH值较某品牌市售基质低，适合水稻生长的要求，利于盘根和机械化插秧。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种水稻炭基滤饼基质，其特征在于，包括如下体积份组分：滤饼粉65～75份、生物质炭15～25份、造粒剂4～8份和无机肥料1～2份。

2.如权利要求1所述的一种水稻炭基滤饼基质，其特征在于，包括如下体积份组分：滤饼粉65份、生物质炭25份、造粒剂8份和无机肥料2份。

3.如权利要求1或2任意所述的一种水稻炭基滤饼基质，其特征在于，所述造粒剂为有机-无机复合膨膨土、煅烧蒙脱石粉和淀粉胶黏剂中的一种或多种。

4.如权利要求1或2任意所述的一种水稻炭基滤饼基质，其特征在于，所述无机肥料的制备方法为：将酰胺态氮、聚磷酸铵、多肽鳌合钾、乙二胺四乙酸铁钠、明矾按照6:1:2:0.2:4的质量比配制，得混合物；将所述混合物与铝硅酸钠按照1:1质量比混合，即得无机肥料。

5.如权利要求1或2任意所述的一种水稻炭基滤饼基质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的一种水稻炭基滤饼基质的制备方法，其特征在于，还包括滤饼粉的制备，具体操作为：

所述沉淀剂为聚丙烯酰胺或明矾；

7.如权利要求5所述的一种水稻炭基滤饼基质的制备方法，其特征在于，所述植物酸稀释液为步骤(1)生物质炭制备过程中的废弃物和水按1:2稀释而成。