一种无土栽培营养基质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无土栽培营养基质及其制备方法，属于栽培基质技术领域。基质由以下种类份的组分组成：由以下重量份的组分组成：15

【技术实现步骤摘要】
一种无土栽培营养基质及其制备方法


[0001]本专利技术涉及栽培基质
，更具体的涉及一种无土栽培营养基质及其制备方法。

技术介绍

[0002]无土栽培技术是指不依靠土壤，将植物生长发育所需要的各种养分配置成营养液，再供植物吸收利用，是指采用基质、水，以及含有植物生长发育必需元素的营养液提供营养，不用天然土壤，使植物正常完成整个生命周期的栽培技术。与传统的栽培方式相比，无土栽培有效地可有效解决土壤次生盐渍化、营养难于调控、生产工作繁重等传统土壤栽培中的问题，解决了植物所需的生长条件矛盾，充分发挥了作物产量增发潜力，具有非常广泛的发展前景。
[0003]无土栽培的特点就是用基质代替土壤，无土栽培基质是在无土栽培植物时所使用的一种种生长介质，此介质可以为植物生长提供水、气、营养等，能够很好的对植物起到固定支撑的作用。因此无土栽培基质研究是无土栽培生产技术中的关键环节，无土栽培基质可分为无机基质和有机基质两大类。无机基质包括：蛭石、珍珠岩、岩棉、陶粒、砾石、炉渣、沙等，这些物质的性质稳定且孔隙度较大，但缓冲能力和蓄肥能力较弱，不适宜单独应用于无土栽培；有机基质包括农植物秸秆、椰糠、玉米芯、锯术、树皮和堆肥等，有机基质具有团聚作用,基质颗粒间存在良好的孔隙度，保持基质具有良好的通气透水性且本身含有丰富的养分，可供植物吸收利用，其缺点是基质的性能不稳定，且有机基质C/N比较高，还携带病菌、杂草种子等有害物质，经过处理才可以使用。
[0004]水凝胶作为一种高吸水保水性材料，在许多领域有着广泛的应用，如：干旱地区的抗旱、保养品中的面膜、石油化工中的保湿剂、堵水剂、食品中的防腐剂、增稠剂、医疗中的药物载体等。近几年，水凝胶在无土栽培领域中的应用也逐渐增多，由于各种亲水基团，如羧基、氨基、羟基连接到它们的聚合物主链上，可以吸收和保留大量的水和溶质分子处于溶胀状态，亲水聚合物可以增加土壤的持水能力，降低水分胁迫条件；如CN110235747A公开了一种无土栽培基质及其制备方法，基质是在木屑颗粒的多孔结构之间原位合成具有吸水溶胀性能的木质素水凝胶，而采用化学交联或物理交联形成的水凝胶不可避免地存在网络结构的不均匀，透气性能不佳，力学性能较差，基质强度较弱，植物容易会出现偏倒。基于此，如何提高水凝胶在基质中的透气性能和强度具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术提供了一种无土栽培营养基质及其制备方法，以壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸在化学交联剂的作用下形成第一层水凝胶为第一骨架，引入甘蔗渣作为第二骨架后采用海藻酸钠和氯化钙土进行物理交联的第二水凝胶后，与第一层水凝胶化学交联作用复合多孔水凝胶，从而形成包覆的由内向外形成大孔
‑
多孔
‑
微孔梯度结构的双重复合水凝胶，提高水凝胶在基质中的透气性能和强度。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种无土栽培营养基质，由以下重量份的组分组成：15
‑
25份煤渣、25
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30份椰糠、10
‑
15份甘蔗渣、8
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10份复合水凝胶；
[0007]所述复合水凝胶是以第一层水凝胶为第一骨架，引入甘蔗渣作为第二骨架后采用第二水凝胶形成包覆的双重复合水凝胶，所述第一水凝胶采用壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸在交联剂的作用下形成，所述第二层水凝胶采用海藻酸钠和氯化钙土进行物理交联作用形成复合多孔水凝胶，所述第一层水凝胶还包覆有复合肥。
[0008]本专利技术的第一个目的是提供上述无土栽培营养基质的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将壳聚糖季铵盐溶于水中，加热搅拌至完全溶解，然后依次加入聚谷氨酸、交联剂和发泡剂NaHCO3搅拌均匀形成第一层水凝胶溶液，升温反应后形成多孔水凝胶初载体；
[0010]S2、向S1得到的多孔水凝胶初载体中加入复合肥水溶液，加热搅拌均匀后，加入总量一半的甘蔗渣后，然后依次滴加海藻酸钠溶液和氯化钙溶液进行反应形成第二层水凝胶溶液，继续升温反应，反应结束后过滤得到复合多孔水凝胶溶液；
[0011]S3、将煤渣、椰糠和剩余的甘蔗渣进行粉碎后，加入S2得到的复合水凝胶进行混合，干燥得到栽培营养基质。
[0012]优选的，S1中，所述壳聚糖季铵盐的浓度为15
‑
25％，加热的温度为35
‑
45℃，聚谷氨酸的浓度为25
‑
35％。
[0013]优选的，S1中，所述交联剂的用量为壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸总质量的10
‑
15％，所述交联剂为柠檬酸、延胡索酸或透明质酸。
[0014]优选的，S1中，所述NaHCO3的用量为聚糖季铵盐溶液总质量的2
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5％，升温反应的温度为60
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80℃，时间为30
‑
45min。
[0015]优选的，S2中，所述多孔水凝胶初载体与复合肥水溶液的质量体积比5g:30mL，复合肥中N+P+K的含量大于45％。
[0016]优选的，S2中，所述海藻酸钠溶液的浓度为10
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15％，所述氯化钙溶液的浓度为25
‑
30％。
[0017]优选的，S2中，所述加热的温度为40～60℃，反应的时间为2
‑
4h，升温反应的温度为100
‑
150℃，时间为30
‑
40min。
[0018]优选的，S3中，所述干燥为室温风干，时间为6
‑
10h。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术以壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸在化学交联剂的作用下形成第一层水凝胶为第一骨架，引入甘蔗渣作为第二骨架后采用海藻酸钠和氯化钙土进行物理交联的第二水凝胶后，与第一层水凝胶化学交联作用复合多孔水凝胶，从而形成包覆的双重复合水凝胶，提高水凝胶在基质中的透气性能和强度。
[0021](2)本专利技术制备复合水凝胶过程中，以发泡剂NaHCO3在第一层水凝胶进行初次发泡，使壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸在化学交联剂的水凝胶形成大孔水凝胶，进而增加对复合肥的包覆性，然后在海藻酸钠和氯化钙土进行物理交联形成第二水凝胶过程中，与第一层水凝胶的羟基基团和甘蔗渣中的大分子基团发生交联，对第一层水凝胶进行包覆，在发泡剂NaHCO3的作用下进行二次发泡后形成形成微孔
‑
多孔结构，进而增加水凝胶的孔隙率，增加基质的透气性能，使复合多孔水凝胶由内向外形成大孔
‑
多孔
‑
微孔的梯度结构，具有优
异的溶胀性能，同时还具有优良的抗菌特性和肥料的缓释性。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无土栽培营养基质，其特征在于，由以下重量份的组分组成：15
‑
25份煤渣、25
‑
30份椰糠、10
‑
15份甘蔗渣、8
‑
10份复合水凝胶；所述复合水凝胶是以第一层水凝胶为第一骨架，引入甘蔗渣作为第二骨架后采用第二水凝胶形成包覆的双重复合水凝胶，所述第一水凝胶采用壳聚糖季铵盐和聚谷氨酸在交联剂的作用下形成，所述第二层水凝胶采用海藻酸钠和氯化钙土进行物理交联作用形成复合多孔水凝胶，所述第一层水凝胶还包覆有复合肥。2.根据权利要求1所述的无土栽培营养基质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将壳聚糖季铵盐溶于水中，加热搅拌至完全溶解，然后依次加入聚谷氨酸、交联剂和NaHCO3搅拌均匀形成第一层水凝胶溶液，升温反应后形成多孔水凝胶初载体；S2、向S1得到的多孔水凝胶初载体中加入复合肥水溶液，加热搅拌均匀后，加入总量一半的甘蔗渣后，然后依次滴加海藻酸钠溶液和氯化钙溶液进行反应形成第二层水凝胶溶液，继续升温反应，反应结束后过滤得到复合多孔水凝胶溶液；S3、将煤渣、椰糠和剩余的甘蔗渣进行粉碎后，加入S2得到的复合水凝胶进行混合，干燥得到栽培营养基质。3.根据权利要求2所述的无土栽培营养基质的制备方法，其特征在于，S1中，所述壳聚糖季铵盐的浓度为15
‑
25％，加热的温度为35
‑
45℃，聚谷氨酸的浓度为25
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭志国，解秀祥，贺华，蔡宜东，何薇，孙从建，安军妹，胡开明，魏永洋，王军岩，李博睿，
申请(专利权)人：新疆天物生态环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：