一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法技术

一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：依次包括下列步骤：第一步，制备食用菌废料生物质炭；第二步，制备硒营养液；第三步，制备富硒生物炭：（1）制得加温态富硒生物炭；（2）制得常温态富硒生物炭；（3）将加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭；第四步，制备改性淀粉粘结剂；第五步，制备硒生物炭颗粒剂；第六步，取富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂，将二者混合送入造粒机造粒中；第七步，将第六步制得的颗粒与作物无土栽培基质填充料搅拌均匀，得富硒作物栽培基质。使用本发明专利技术的方法制备出的富硒栽培基质能够提高作物对硒元素的吸收转化率，并且硒元素能够在作物整个生长周期内缓慢、均匀释放。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无土栽培基质及其制备方法，尤其涉及一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法。
技术介绍
硒是一种人体必需微量元素，是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px) 的活性中心，适量补硒有增强机体免疫力，延缓衰老，防癌抗癌的效果。然而，我国是一个贫硒的国家，富硒农产品是人体补充硒元素有效途径。蔬菜中的硒分为无机硒和有机硒两大类，前者包括硒酸盐、亚硒酸盐等，无机硒对于人和动物来说吸收效果差，毒性风险大，使用不当极易造成硒中毒；后者主要包括硒代氨基酸、硒代蛋白、硒多糖等形态，对人和动物来说吸收效果好，毒性小，更适合补硒的要求。因此通过作物施硒，使无机硒转化为有机硒，提高人或动物体内硒含量是公认的一条安全、有效的补硒途径，对防治人体硒缺乏具有重要的现实意义。目前作物施硒主要有以下几种方式：一是在天然富硒地区种植富集能力较强的农作物，此方法对硒含量定量控制困难，且存在地域局限性，不利于大规模的标准化生产，尤其是我国绝大部分地区属贫硒地区，无条件做到。二是在农作物收获前喷施无机硒溶液，使农作物可以迅速吸收无机硒从而达到富硒水平。如中国专利CN1594234A、CN101182246A 等。该方法中富硒营养剂实施方式较为复杂，需喷施5～6次，而且最终农作物中无机硒残留量很大，由于无机硒吸收前必须先与肠道中的有机配体结合才能被机体吸收利用，而肠道中存在着多种元素与硒竞争有限配体，不利于人体吸收利用，而且无机硒对机体有明显的毒害作用。三是追施富硒肥料，如中国专利CN101734971A。此方法可以保证农作物达到富硒标准，无无机硒残留，提高蔬菜有机硒含量。但因为农作物大田施肥，硒肥利用率低，大量的硒容易随着灌溉水和雨水淋入深层土壤或河流中，而且流失的硒容易增加土壤和水体环境中硒的负担，长期使用易导致硒污染。据相关统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右，发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20%~35%, 磷肥的利用率为10%~20%，钾肥的利用率为30%~60%，远低于世界发达国家利用水平。硒作为一种微量元素，其利用率的提高也是我国农业科技工作者亟待需要解决的问题。生物炭是一类由生物质在300℃~700℃低温条件下热解炭化形成的高度芳香化难熔性固态物质，具有较高的比表面积、孔隙结构、一定的机械强度和较小的堆积密度，这使生物炭具有较高的吸附性能。生物炭具有增加土壤碳库储量，改良土壤，提高土壤肥力，促进作物增产和维系土壤生态系统平衡的作用。不仅如此，高度稳定性、经济性、固碳减排和对N、P等养分的专性吸附与持留特性，使其成为一种理想的肥料吸附剂。另一方面，我国农作物秸秆生物质资源丰富，但主要采用露天简易焚烧方式进行处理处置，资源浪费和环境污染极其严重。如能将价廉易得的农作物秸秆生物质原料经适当加工制备成适用于硒元素的吸附剂，再将含硒生物炭融入基质原料从而制备环境友好型富含硒的蔬菜栽培基质，不仅可以有效解决农作物秸秆处置难题，使农作物秸秆废弃物资源得到高效利用，而且可以对促进蔬菜对硒元素的高效转化与富集。期刊论文“硒肥对马铃薯硒素吸收、转化及产量、品质的影响”（殷金岩，耿增超，李致颖等2015，35(3)：823—829）报道一种生物炭基硒肥及其使用效果，在适宜施硒量（0.379 kg/hm2）时马铃薯产量提高了4.87％~5.44％，粗蛋白含量增加了12.18％~20.03％，还原糖提高了6.45％~12.90％，维生素C含量提高了-0.54％~3.1l％，有机硒转化率增加13.00％~15.10％，淀粉含量增加了-0.73％~1.12%。生物炭基硒肥是由硒酸钠与生物炭在实验室通过吸附反应制备而成，生物炭与硒的配比为176：1。其中，生物炭由间歇式热裂解中试设备生产并过1mm筛孔。硒源为分析纯Na2Se04·10H20。文中报道的生物炭基硒肥从本质上看，是一种施用于土壤之中的肥料，需经科学试验后确定应用于各种蔬菜作物的施用量及施用技术后，方能使用，增加了施用难度。中国专利“一组远红外线功能富硒富铬微生物菌肥及其制备方法”（公开号104692903A），提供一种以人工培育的富硒富铬蛹虫草的栽培基质（即下脚料）和生物碳（竹炭、木炭及桔杆等废弃物烧制的炭）为主要原料配伍的微生物菌肥。中国专利CN104177194A 公开了一种炭基硒肥的制备方法，将培养好的微生物通过过滤的方式使微生物从培养基中附着到生物炭表面，之后将富含硒元素的营养液浸没生物炭，使农作物益生菌和生物炭能充分接触吸收营养液中硒元素及其他农作物所需元素，并原位还原硒元素为单质硒，最终产出富含硒元素的炭基硒肥。上述3例均采用有效成分硒制得一种用于土壤施用的硒肥。但是，硒肥的最大问题是施用技术难以掌握，通常需要在对各种作物进行专门试验后，提出施用量、施用方法等，再推荐给使用者。其次，即使农民掌握了施用技术，由于蔬菜大田施肥，硒肥利用率低，大量的硒容易随着灌溉水和雨水淋入深层土壤或河流中，而且流失的硒容易增加土壤和水体环境中硒的负担，长期使用易导致硒污染。再次，由于耕作层的深度不同，施用硒肥难以做到精确定量，容易造成肥料浪费。中国专利CN104585001A 公开了一种提高茄子有机硒含量的无土栽培方法，该方法操作步骤为首先制备含纳米硒的无土栽培基质，然后选取健壮的茄子苗，对茄子苗进行根部消毒后移植到温室大棚内的定制槽内，填入含纳米硒的无土栽培基质，以常规方法对茄子进行整枝、病害防治和促花保果等管理，果实成熟后采摘，得到有机硒含量高的茄子。中国专利CN104591866A 公开了一种含纳米硒的无土栽培基质及其制备方法。该专利技术公开内容为，一种含纳米硒的无土栽培基质包括动物尿液、农作物秸秆、工农业副产物、二氧化硒和机制砂等原料，通过将动物尿液、农作物秸秆、工农业废弃物、二氧化硒混合进行发酵，得到含纳米硒的腐熟有机质，将腐熟有机质与机制砂混合制成含纳米硒的无土栽培基质。以上技术的共性是采用纳米硒植物营养剂，再配合其他基质材料复合而成，其效果一般。期刊论文“基质施硒对生菜富硒效果及品质的影响”（山西农业科学2013，41(1)：57—59）报道了一种在蔬菜栽培基质中添加硒的方法。供试硒为分析纯亚硒酸钠（Na2SeO3）试剂。先将草炭和珍珠岩按体积比2：1的比例配制成混合基质。共设5个梯度的亚硒酸钠处理，基质施硒量分别为0、0.3、0.6、1.2、2.5mg/kg，将亚硒酸钠配制成溶液后，用小型喷雾器喷入基质中，并与基质充分混匀。采用这种技术制备的基质，工艺较简单，基质对硒元素的缓释能力有限，硒元素易于短时间内快速释放，与作物吸收机制不协调，故效果一般，硒转化率较低。为此，如何提供一种采用农作物秸秆生物质炭制备高吸收率、高转化率并且硒元素在作物的整个生长周期内缓慢释放的富硒蔬菜栽培基质的方法成为本专利技术的研究课题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其目的在于解决现有的蔬菜栽培基质对于硒元素吸收转化率低的问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，所述方法依次包括下列步骤：第一步，制备食用菌废料生物质炭，将食用菌废料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述方法依次包括下列步骤：第一步，制备食用菌废料生物质炭，将食用菌废料在晒干后加入热解炉中，通入氩气，以排除热解炉中的氧气，将热解炉内温度在5分钟之内快速升温至95℃~105℃，然后再以1℃/分钟的升温速率加热至550℃~600℃，并保持25~35分钟，自然冷却至室温后，收集生物质，粉碎，过60目筛子，制得食用菌废料生物质炭；第二步，制备硒营养液，将Na2Se04·10H2O或Na2SeO3与水按重量比1：20~1：40溶解制成硒盐溶液，再向硒盐溶液加入酸剂以调节硒盐溶液的pH到4.5~5.5，制得硒营养液；第三步，制备富硒生物炭：（1）将一部分所述第一步制得的食用菌废料生物质炭加热到70℃~100℃，立即将所述硒营养液均匀喷洒在食用菌废料生物质炭上，硒营养液与食用菌废料生物质炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得加温态富硒生物炭；（2）取另一部分所述第一步制得的食用菌废料生物质炭，在10℃~40℃下将硒营养液均匀喷洒在该食用菌废料生物质炭上，硒营养液与食用菌废料生物质炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得常温态富硒生物炭；（3）将所述加温态富硒生物炭与所述常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭，其中，加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭的体积比为7：3~6：4；第四步，制备改性淀粉粘结剂，首先将50重量份的玉米或木薯淀粉溶解于90~100重量份的水中，不断搅拌下加入2~3重量份的浓硫酸催化，然后加入5重量份高猛酸钾溶液氧化1~1.5小时并不断搅拌，再加入4重量份的氢氧化钠糊化20~30分钟，加入1重量份硼砂交联15~20分钟，最后补加入水充分搅拌后冷却得到质量浓度为0.2~0.5%的淀粉粘结剂；第五步，制备硒生物炭颗粒剂，将所述第三步制得的富硒生物炭送入上方具有喷头的搅拌机中，搅拌物料的同时均匀喷洒质量浓度为0.2~0.5%的淀粉粘结剂，所述富硒生物炭与淀粉粘结剂的体积比为95~90：5~10，制得硒生物炭颗粒剂；第六步，取所述第三步制得的富硒生物炭与所述第五步制得的硒生物炭颗粒剂，将二者混合均匀得湿物料，富硒生物炭与硒生物炭颗粒剂的体积比为2~4：8~6，再将所述湿物料送入具有热风机的造粒机中造粒，设定转速为250~300r/min，温度为70~120℃，造粒30~40分钟后，过30目筛；第七步，将所述第六步制得的颗粒与作物无土栽培基质填充料按重量比1：100~1：200搅拌均匀，即制得所述富硒作物栽培基质。...

【技术特征摘要】
1.一种用食用菌废料生物质炭制备富硒作物栽培基质的方法，其特征在于：所述方法依次包括下列步骤：第一步，制备食用菌废料生物质炭，将食用菌废料在晒干后加入热解炉中，通入氩气，以排除热解炉中的氧气，将热解炉内温度在5分钟之内快速升温至95℃~105℃，然后再以1℃/分钟的升温速率加热至550℃~600℃，并保持25~35分钟，自然冷却至室温后，收集生物质，粉碎，过60目筛子，制得食用菌废料生物质炭；第二步，制备硒营养液，将Na2Se04·10H2O或Na2SeO3与水按重量比1：20~1：40溶解制成硒盐溶液，再向硒盐溶液加入酸剂以调节硒盐溶液的pH到4.5~5.5，制得硒营养液；第三步，制备富硒生物炭：（1）将一部分所述第一步制得的食用菌废料生物质炭加热到70℃~100℃，立即将所述硒营养液均匀喷洒在食用菌废料生物质炭上，硒营养液与食用菌废料生物质炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得加温态富硒生物炭；（2）取另一部分所述第一步制得的食用菌废料生物质炭，在10℃~40℃下将硒营养液均匀喷洒在该食用菌废料生物质炭上，硒营养液与食用菌废料生物质炭的体积为1：15~1：30，边喷洒边搅拌，制得常温态富硒生物炭；（3）将所述加温态富硒生物炭与所述常温态富硒生物炭混合制成富硒生物炭，其中，加温态富硒生物炭与常温态富硒生物炭的体积比为7：3~6：4；第四步，制备改性淀粉粘结剂，首先将50重量份的玉米或木薯淀粉溶解于90~100重量份的水中，不断搅拌下加入2~3重量份的浓硫酸催化，然后加入5重量份高猛酸钾溶液氧化1~1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新伟，金梅娟，陶玥玥，王海候，施林林，沈明星，陆长婴，朱兴连，
申请(专利权)人：苏州市农业科学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32