利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法和无土栽培基质及其应用技术

本发明专利技术提供了利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法和无土栽培基质及其应用，属于农作物栽培技术领域。利用设施农业废弃物制备生物炭的方法，包括以下步骤：将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。制备的生物炭含有丰富的多孔隙结构和营养成分，包括速效钾、速效磷和速效氮以及有机质和盐分，pH呈碱性，为作物生长提供充足的通气孔隙和养分。本发明专利技术还提供了包含所述生物炭的蔬菜无土栽培基质，相较于现有的无土栽培基质，本发明专利技术提供的蔬菜无土栽培基质不仅可以稳定提高黄瓜产量，还可以实现秸秆等设施农业生产废弃物循环利用，促进固碳减排和绿色发展。

Biochar and its preparation method, soilless culture medium and its application

【技术实现步骤摘要】
利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法和无土栽培基质及其应用
本专利技术属于农作物栽培
，具体涉及利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法和蔬菜无土栽培基质及其应用。
技术介绍
设施蔬菜生产在我国设施生产中占有重要的地位，其中以番茄和黄瓜的栽培面积分别位于第一和第二位。然而，目前生产中设施农业废弃物以及尾菜的处理一直是设施生产中面临的难题。目前这些废弃物的处理方式主要有集中堆肥，粉碎还田，作为垃圾处理，焚烧等，其中放置堆肥由于处理时间比较长，且占用一定的土地空间，生产上推广困难。而粉碎还田，则会影响第二茬的定植，存在病虫害，特别增加土传病害的风险。而作为垃圾处理或者焚烧又对环境造成污染。设施农业废弃物的科学可循环利用迫在眉睫，生物炭是农业废弃物在高温限氧条件下裂解形成的产物，具有含碳量高，多孔隙结构，在土壤中难以降解等特点，在土壤改良水土保持中，重金属吸附中具有广泛的应用。因此，将如何将设施生产中产生的番茄秧、黄瓜秧、茄子秧等废弃物制成农业栽培需要的生物炭具有重要意义。无土栽培是未来设施农业的重要形式，目前我国的无土栽培多以基质栽培为主，主要以草炭、蛭石和珍珠岩按一定比例配制而成。由于基质中的草炭为难以再生资源，因此基质的生产成本居高不下，特别是国外优良草炭的价格较高，在生产中难以利用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法，所述生物炭具有丰富的养分含量和优良的理化性状，解决了农业废弃物难以处理的问题，同时也为无土栽培基质提供了部分原料来源本专利技术还提供了蔬菜无土栽培基质及其应用，不仅可以稳定提高蔬菜种植产量，还可以实现设施蔬菜秸秆等农业生产废弃物循环利用，促进固碳减排和绿色发展。本专利技术提供了利用设施农业废弃物制备生物炭的制备方法，包括以下步骤：将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。优选的，所述设施农业废弃物的含水率10％～15％。优选的，所述设施农业废弃物包括番茄秸秆、辣椒秸秆或茄子秸秆。优选的，所述设施农业废弃物的裂解温度为350～450℃。优选的，所述设施农业废弃物的裂解时间为3.5h。优选的，所述裂解产物的粉碎粒径为1～2mm。本专利技术提供了所述制备方法制备得到的生物炭，包括以下含量的养分：速效氮154.0mg/kg、速效磷1240.0mg/kg、速效钾19.00g/kg、有机质66.89g/kg、盐分28.88g/kg、全氮的质量百分浓度为2.37％、全磷的质量百分浓度为1.72％和全钾的质量百分浓度为4.1％，pH值为9.23。本专利技术提供了一种蔬菜无土栽培基质，包括所述生物炭和无土栽培基质；所述生物炭与无土栽培基质的质量比为1～3:100。本专利技术提供了所述蔬菜无土栽培基质在蔬菜种植中应用。本专利技术提供了利用设施农业废弃物制备生物炭的方法，将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。制备的生物炭含有丰富的营养成分，包括速效钾、速效磷和速效氮以及有机质和盐分，pH呈碱性，为了作物生长提供充足的养分。同时所述生物炭在制备过程经高温裂解，具有丰富的多孔隙结构，为作物生长提供根系氧气。该方法不仅解决了农业废弃物难以处理的问题，同时也为无土栽培基质提供了原料来源。本专利技术还提供了一种包含上述方案制备的生物炭的蔬菜无土栽培基质，将其应用于蔬菜种植中，相较于现有的蔬菜基质栽培方法，该基质的使用不仅可以稳定提高蔬菜产量，还可以实现秸秆等农业生产废弃物循环利用，促进固碳减排和绿色发展。附图说明图1为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜株高和茎粗的影响；其中图1-A为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜株高影响柱形图，图1-B为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜茎粗影响柱形图；图2为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜单株产量和平均亩产量的影响，其中图2-A为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜单株产量的柱形图，图2-B为无土栽培基质添加番茄秸秆生物炭对黄瓜平均亩产量的柱形图。具体实施方式本专利技术提供了利用设施农业废弃物制备生物炭的方法，包括以下步骤：将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。在本专利技术中，所述设施农业废弃物包括农业生产中所有作物废弃物，优选包括番茄秸秆、辣椒秸秆或茄子秸秆。本专利技术对所述设施农业废弃物的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的设施农业废弃物即可。所述设施农业废弃物在裂解前，优选进行干燥。本专利技术对所述干燥的方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的干燥方案即可，例如自然干燥或机械烘干。所述干燥的程度使所述设施农业废弃物的含水率优选为10％～15％，更优选为11％～14％，更优选为12％～13％。在本专利技术中，所述设施农业废弃物的裂解温度优选为350～450℃，最优选为400℃。所述设施农业废弃物的裂解时间优选为3.5h。所述裂解优选在高温炭化炉中进行。在本专利技术中，所述裂解产物的粉碎粒径优选为1～2mm，更优选为1.5mm。所述生物炭采用上述方案制备，产率为25％～30％。本专利技术提供了所述制备方法制备得到的生物炭，包括以下含量的养分：速效氮154.0mg/kg、速效磷1240.0mg/kg、速效钾19.00g/kg、有机质66.89g/kg、盐分28.88g/kg、全氮的质量百分浓度为2.37％、全磷的质量百分浓度为1.72％和全钾的质量百分浓度为4.1％，pH值为9.23。本专利技术提供了一种蔬菜无土栽培基质，包括所述生物炭和无土栽培基质；所述生物炭与无土栽培基质的质量比为1～3:100。所述无土栽培基质包括草炭：蛭石：珍珠岩。所述草炭：蛭石和珍珠岩的体积比为3:1:1。本专利技术对所述无土栽培基质的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的无土栽培基质的来源即可。所述蔬菜无土栽培基质优选还包括水分。所述水分的添加量占所述无土栽培基质总质量的50％～60％。在本专利技术中，所述蔬菜无土栽培基质的制备方法，将生物炭和无土栽培基质按比例混合即可。本专利技术提供了所述蔬菜无土栽培基质在蔬菜种植中应用。在本专利技术中，所述蔬菜种植的方法优选包括以下步骤：将蔬菜无土栽培基质装入盆中或无土栽培槽中，浇透水，1～2天后，定植蔬菜，进行常规种植管理。下面结合实施例对本专利技术提供的利用设施农业废弃物制备的生物炭及其制备方法和蔬菜无土栽培基质及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1生物炭的制备方法利用设施番茄秸秆、小麦秸秆、花生壳、稻壳和园林树木等农业废弃物在无氧条件下，在300℃～500℃裂解3～4小时，裂解产物用粉碎机粉碎至1～2mm，检测养分含量及理化性状，检测方法参照土壤样品分析法速效氮用碱解扩散法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用设施农业废弃物制备生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。/n

【技术特征摘要】
1.利用设施农业废弃物制备生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将设施农业废弃物粉碎后在无氧条件进行300℃～500℃裂解3～4h，得到的裂解产物粉碎，得到生物炭。


2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述设施农业废弃物的含水率10％～15％。


3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述设施农业废弃物包括番茄秸秆、辣椒秸秆或茄子秸秆。


4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述设施农业废弃物的裂解温度为350～450℃。


5.根据权利要求1或4所述制备方法，其特征在于，所述设施农业废弃物的裂解时间为3～4h。


6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张功臣，万述伟，赵爱鸿，张守才，李磊，秦玉红，王波，江志训，王珍青，刘玲，李海宁，
申请(专利权)人：青岛市农业科学研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37