一种持水易润湿栽培基质的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种持水易润湿栽培基质的制备方法，属于无土栽培技术领域。本发明专利技术以富含纤维的多孔椰壳作为原料，对其蒸汽爆破，液氮冷冻，再在高温高压下进行碱煮，使得部分纤维素降解葡萄糖，接着用稀硝酸对椰壳进行氧化反应，将葡萄糖中的醛基和羟甲基都氧化成羧基，从而增加了椰壳材料内部的亲水性羧基数量，这些亲水性羧基的增加增强了椰壳基质本身对水分子的亲和吸附性，显著提高了椰壳基质的持水性能，本发明专利技术还以富含氨基酸的生物质为原料，利用霉菌微生物对混合粉碎物进行密封发酵，通过微生物的自交联作用将游离性羧基和氨基引入到改性椰壳表面，这些亲水性基团可以显著提高栽培基质的表面亲水性能，再湿性得到提高，具有广阔的应用前景。

Preparation method of water holding and wetting culture substrate

The invention relates to a method for preparing a water holding and wetting culture substrate, which belongs to the technical field of soilless culture. The invention uses porous coconut shell rich in fibers as raw material, steam explosion, liquid nitrogen freezing, and alkali boiling under high temperature and high pressure to make some cellulose degrade glucose, then oxidizes coconut shell with dilute nitric acid, oxidizes aldehyde group and hydroxymethyl group in glucose to carboxyl group, thereby increasing coconut shell material. The number of hydrophilic carboxylic groups in the coconut shell matrix is increased, which enhances the affinity of the coconut shell matrix itself to water molecules and significantly improves the water holding capacity of the coconut shell matrix. Free carboxyl and amino groups were introduced into the surface of modified coconut shells by self-crosslinking. These hydrophilic groups could significantly improve the hydrophilic properties of cultivation substrates, and then improve the wettability, which has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种持水易润湿栽培基质的制备方法
本专利技术涉及一种持水易润湿栽培基质的制备方法，属于无土栽培

技术介绍
基质栽培是用固体基质固定植物根系，并通过基质吸收营养液和氧的一种无土栽培方式。基质栽培不仅有效地解决了设施农业与露地农业生产争地的矛盾，而且可减少土传病害的发生，实现蔬菜对水分、肥料的高吸收，缩短设施蔬菜生长周期。当今植物生物技术已发展成为新技术革命的重要组成部分，在各个生产领域运用生物技术已收到了巨大的经济效益。其中利用组织培养进行种苗的快速繁殖是运用最广、效果最好的一项生物技术。组织培养繁殖种苗，具有能保持本品种特征特性,繁殖系数高，繁殖迅速，便于工厂化和集约化生产等特性，是人们广泛应用的一项技术。近几年中国基质培有了很大的发展，逐渐被广大菜农所认可。基质的吸水性和保水性直接影响基质向作物的供水性能，许多有机基质如芦苇末基质、树皮、泥炭等，由于其表面蜡质的存在而造成基质的疏水性，浇水时使大部分水分随基质的大孔隙和容器四壁流失，特别是基质在初次浇水时极难吸水，需花费大量的劳动力充分搅拌才能使基质逐渐湿润，而一旦基质失水干燥后易结硬块，再湿性差。芦苇末基质研究表明，堆制发酵可降低表面的蜡质含量，提高保水和吸水性能。因此，专利技术一种持水能力好并且可以快速润湿的栽培基质对无土栽培
具有积极的意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前常见的栽培基质持水性差，浇水时使大部分水分随基质的大孔隙和容器四壁流失，需花费大量的劳动力充分搅拌才能使基质逐渐湿润，一旦基质失水干燥后易结硬块，再湿性差的弊端，提供了一种持水易润湿栽培基质的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种持水易润湿栽培基质的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取椰子壳洗净后放入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入预热至200～220℃的蒸汽，直至汽爆罐中压力达2.0～2.2MPa，保压30～50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆椰子壳；（2）将上述汽爆椰壳碎块立即用液氮冷冻处理1～2min，冷冻结束后放入烘箱烘干20～30min，得到预处理椰壳碎块，将预处理椰壳碎块和水以及氢氧化钠混合后装入高压蒸煮锅中，高压蒸煮；（3）待上述蒸煮结束后，取出蒸煮物，过滤分离得到蒸煮滤渣，将蒸煮滤渣和质量分数为10%的稀硝酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温至40～50℃，搅拌反应1～2h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，备用；（4）将凤梨、黄豆和鸡蛋清混合后装入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物装入陶瓷发酵罐中，敞口放入温室中，静置发霉5～7天；（5）待上述发霉结束后，密封发酵罐，发酵9～11天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液，将发酵滤液和备用的反应滤渣混合后重新装入陶瓷发酵罐中，密封罐口，二次发酵2～4天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h，干燥结束后出料，即得持水易润湿栽培基质。步骤（2）中所述的预处理椰壳碎块和水以及氢氧化钠的质量比为1:10:1，高压蒸煮的压力为1.5～1.8MPa，高压蒸煮的温度为150～170℃，高压蒸煮的时间为5～8h。步骤（3）中所述的蒸煮滤渣和质量分数为10%的稀硝酸溶液的质量比为1:10。步骤（4）中所述的凤梨、黄豆和鸡蛋清的质量比为5:3:1，温室的温度为25～30℃，空气相对湿度为60～70%。步骤（5）中所述的发酵温度为35～40℃，发酵滤液和反应滤渣的质量比为8:1，二次发酵的温度为28～32℃。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术以富含纤维的多孔椰壳作为原料，先对其进行蒸汽爆破处理，在一定的蒸汽压力和温度条件下，使得椰壳中的纤维素和半纤维素发生初步解纤，并经爆破形成松散的单体纤维，再对其进行液氮冷冻，利用冰劈作用拓宽了椰壳的孔隙，增加了椰壳纤维的比表面积，使其对水分子的吸收能力变强，持水性得到提高，接着再将爆破以及冰劈后的椰壳在高温高压下进行碱煮，使得碱溶性的木质素降解，并且在蒸煮的高温高压条件下，椰壳纤维分子链发生较强的活动，在一个较窄的温度范围内，分子间的联接破裂，分子间相互位移加剧，聚合物特性有所变化，无定型半纤维素从玻璃态转变为塑化态，发生水解反应，在水解的水热作用下，半纤维素分离出有机酸，有机酸进一步促使纤维素水解，水解作用可促使平行的、后继的，甚至交叉的化学作用的发生，并促使部分纤维素降解为低聚糖，甚而为葡萄糖，从而得到内部富含葡萄糖的椰壳，接着用稀硝酸对内部富含葡萄糖的椰壳进行氧化反应，将葡萄糖中的醛基和羟甲基都氧化成羧基，从而增加了椰壳材料内部的亲水性羧基数量，这些亲水性羧基的增加再一次增强了椰壳基质本身对水分子的亲和吸附性，显著提高了椰壳基质的持水性能；（2）本专利技术还以富含氨基酸的凤梨、大豆以及鸡蛋清为原料，混合粉碎后放在高温高湿的环境下静置发霉，接着利用霉菌微生物对混合粉碎物进行密封发酵，利用微生物将其降解，从而产生大量的游离性羧基和氨基，最后再将富含游离性羧基和氨基以及微生物的发酵滤液和改性椰壳混合，继续发酵，再通过微生物的自交联作用将这些游离性羧基和氨基引入到改性椰壳表面，羧基和氨基都是亲水性基团，这些亲水性基团的引入可以显著提高栽培基质的表面亲水性能，从而使得干燥后的基质遇到水后更容易润湿，再湿性得到提高，具有广阔的应用前景。具体实施方式取椰子壳洗净后放入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入预热至200～220℃的蒸汽，直至汽爆罐中压力达2.0～2.2MPa，保压30～50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆椰子壳；将汽爆椰壳碎块立即用液氮冷冻处理1～2min，冷冻结束后放入烘箱在105～110℃下烘干20～30min，得到预处理椰壳碎块，将预处理椰壳碎块和水以及氢氧化钠按质量比为1:10:1混合后装入高压蒸煮锅中，在压力为1.5～1.8MPa，温度为150～170℃的条件下高压蒸煮5～8h；待蒸煮结束后，取出蒸煮物，过滤分离得到蒸煮滤渣，将蒸煮滤渣和质量分数为10%的稀硝酸溶液按质量比为1:10混合后装入反应釜中，加热升温至40～50℃，搅拌反应1～2h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，备用；按质量比为5:3:1将凤梨、黄豆和鸡蛋清混合后装入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物装入陶瓷发酵罐中，敞口放入温度为25～30℃，空气相对湿度为60～70%的温室中，静置发霉5～7天；待发霉结束后，密封发酵罐，在35～40℃下发酵9～11天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液，将发酵滤液和备用的反应滤渣按质量比为8:1混合后重新装入陶瓷发酵罐中，密封罐口，在28～32℃下二次发酵2～4天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h，干燥结束后出料，即得持水易润湿栽培基质。实例1取椰子壳洗净后放入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入预热至200℃的蒸汽，直至汽爆罐中压力达2.0MPa，保压30s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆椰子壳；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种持水易润湿栽培基质的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取椰子壳洗净后放入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入预热至200～220℃的蒸汽，直至汽爆罐中压力达2.0～2.2MPa，保压30～50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆椰子壳；（2）将上述汽爆椰壳碎块立即用液氮冷冻处理1～2min，冷冻结束后放入烘箱烘干20～30min，得到预处理椰壳碎块，将预处理椰壳碎块和水以及氢氧化钠混合后装入高压蒸煮锅中，高压蒸煮；（3）待上述蒸煮结束后，取出蒸煮物，过滤分离得到蒸煮滤渣，将蒸煮滤渣和质量分数为10%的稀硝酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温至40～50℃，搅拌反应1～2h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，备用；（4）将凤梨、黄豆和鸡蛋清混合后装入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物装入陶瓷发酵罐中，敞口放入温室中，静置发霉5～7天；（5）待上述发霉结束后，密封发酵罐，发酵9～11天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液，将发酵滤液和备用的反应滤渣混合后重新装入陶瓷发酵罐中，密封罐口，二次发酵2～4天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤渣，将发酵滤渣放入烘箱，在105～110℃下干燥1～2h，干燥结束后出料，即得持水易润湿栽培基质。...

【技术特征摘要】
1.一种持水易润湿栽培基质的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取椰子壳洗净后放入蒸汽爆破装置的汽爆罐中，并向汽爆罐中通入预热至200～220℃的蒸汽，直至汽爆罐中压力达2.0～2.2MPa，保压30～50s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得汽爆椰子壳；（2）将上述汽爆椰壳碎块立即用液氮冷冻处理1～2min，冷冻结束后放入烘箱烘干20～30min，得到预处理椰壳碎块，将预处理椰壳碎块和水以及氢氧化钠混合后装入高压蒸煮锅中，高压蒸煮；（3）待上述蒸煮结束后，取出蒸煮物，过滤分离得到蒸煮滤渣，将蒸煮滤渣和质量分数为10%的稀硝酸溶液混合后装入反应釜中，加热升温至40～50℃，搅拌反应1～2h，反应结束后过滤分离得到反应滤渣，备用；（4）将凤梨、黄豆和鸡蛋清混合后装入组织粉碎机中粉碎20～30min，得到混合粉碎物，将混合粉碎物装入陶瓷发酵罐中，敞口放入温室中，静置发霉5～7天；（5）待上述发霉结束后，密封发酵罐，发酵9～11天，发酵结束后，过滤分离得到发酵滤液，将发酵滤液和备用...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟华，张晶，
申请(专利权)人：吴伟华，
类型：发明
国别省市：江苏,32