一种生物有机高性能育苗基质的制备方法

一种生物有机高性能育苗基质的制备方法

技术领域

本发明涉及一种将食用菌产业生产后残留的废弃物菌棒科学有效地再利用、制备绿生物有机高性能育苗基质的技术方法。

背景技术

随着我国工业化和城镇化进程加快，我国食用菌生产已逐步产业化和规模化，因而食用菌产量迅猛发展。目前我国食用菌年产量已超过3000多万吨，约占世界总产量的75%以上，已成为世界上最大的食用菌生产国。虽然流水线化的食用菌生产保证了出菇效率和降低生产成本，但是食用菌成熟收获后的同时将不再具备生产能力的废弃菌棒的数量也正在急剧增加。当前食用菌的废渣菌棒年产量已经超过2000多万吨，尤其是老产区和规模生产区的废弃食用菌棒特别多。现在情况是废弃物菌棒产量非常大且没有得到有效的控制，也没能及时处理和处置、更没有得到理想处理，这样就会造成难以想象的灾难后果。当前处置菌棒主要方式为直接丢弃或者就地焚烧，这样简单粗暴的处理方式会极大地浪费废弃菌棒所含有丰富的有机质、氮磷钾等营养元素的资源，同时废弃菌棒中固体有机物在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，成为微生物的滋生地和繁殖场，就会通过水、气、土壤等途径污染环境，可能会给菇房周围环境带来污染；还会导致腐烂恶臭或霉菌和害虫滋生，空气中有害孢子和害虫数量的增加，能释放出有害气体，导致病虫害大量蔓延与危害，造成地区性空气污染；同时影响食用菌生产出菇的质量与产量，重则造成严重减产甚至绝收，进而损害了食用菌行业的良性循环与可持续发展，将会给食用菌产业的发展带来极大的灾难。由于食用菌生产后的废弃物菌棒的基数庞大，所以如何有效科学处理与处置废弃菌棒已成为重要的研究课题。

由于食用菌生产后的废弃物菌棒富含农作物生长所必需的氮、磷、钾等大量元素和钙、镁、铜、锌、铁、硼、钼、锰等营养元素，菌糠和沤制的农家肥作比较，氮、钾的含量均超过猪、马、牛、羊粪；菌糠中含氮量是猪粪的2.98倍、是牛粪的3.95倍；在含氮量相同情况下，其重量只有猪粪的三分之一，牛粪的四分之一；菌糠所含磷的量大于沤制的农家肥所含磷的量，所以菌糠所含营养元素丰富且含量高。另外，菌糠成分中含有未完全降解的有机质经菌物分解后含有大量菌体蛋白、氨基酸和维生素，可继续供应植物的生长期营养，供肥作用具有持效性；还可以丰富根际微生物的落，提升育苗基质材料的营养成分，能更好地促进植物生长。所以菌糠应用还田时显著增加土壤的有机质含量，增加了农田土壤的保水能力，提高植物所需的微量元素，同时使菌糠的营养成分在土壤中缓慢释放的作用。也由于菌糠的堆积密度极低大大增加调理土壤的空隙率，同时菌糠本身含有品种繁多的土壤微生物能加速营养成分的迁移和土壤团粒的形成。

在育苗基质方面，常见的基质有蛭石、泥炭土或者草炭，草炭已经成为产业化的育苗基质。但是草炭是自然界中不可再生的资源、储量有限，挖掘天然的草炭土对湿地和森林生态环境构成了严重的威胁，造成生态系统的破坏。然而菌糠不但含有植物所需的高营养成分同时还具有更好的疏松透气性、通透性、保水性等优点，因而菌糠更有利于作为育苗基质，同时具备替代自然界中不可再生的天然资源泥炭土的潜力。因此，食用菌生产后的废弃物菌棒科学合理地综合再利用，充分挖掘菌糠的有效成分提高废弃物菌棒的利用率是现在研究的当务之急。

发明内容

本发明是为了解决尽最大可能减少使用不可再生的天然资源草炭的问题，实现了比纯的天然草炭育苗效果更好的高质量高效益更优质的育苗基质，提供一种利用来源丰富、价格低廉的食用菌生产后的富含农作物生长所必需的氮磷钾等大量营养元素的废弃物菌棒为原料制备生物有机育苗基质的技术方法。

以一种营养成分高、可再利用资源的食用菌生产后的废弃物菌棒为原料制备生物有机高性能的育苗基质的方法，其具体情况是按照以下步骤完成的：

一、收集：菌棒取自于食用菌工业化生产基地生产后的废弃物；该菌棒形状为圆柱体，其尺寸大小是Φ15 cm×30 cm，其表面带有一层包装完好的塑料薄膜；菌糠含水量一般在50%~60%，在低温（0℃-5℃）和避光条件下保存；

二、去皮：先用手拿起已经收集好的废弃物菌棒，然后使用刀片把包装菌糠的塑料薄膜轻轻划开，将塑料薄膜去掉后获得原料菌糠；

三、粉碎：将已经去掉塑料薄膜的废弃物菌糠放入粉碎机（生产粉碎机厂家是郑州百斯诺机械设备有限公司，其型号为900，其生产的功率为45 kw，其主轴转速为2000 r/min）里进行粉碎操作，从而得到粒径为2 ~3mm的菌糠粉末；

四、发酵：将体积为150L圆柱形的环保的塑料容器（也可使用环保的苯板制成的150L容器）底部中心钻一个直径为2 cm圆形小孔，把该环保的塑料容器放置在一个直径为30 cm和高为37cm硬质的环保的小塑料桶上，同时满足150L塑料容器底部中心孔恰好在小塑料桶的中间；然后把含有光合菌、乳酸菌、酵母菌三大类等菌种的固态粉末状EM菌和上述已经粉碎的菌糠粉末均匀混合，将已经混合分散好的EM菌和菌糠粉末轻轻地放入该150L的塑料容器中，其中EM菌的含量为5g / L，最后盖好盖子或者用透明的环保塑料薄膜盖好且不要密封得太紧留有空气进入；在室温和避光的条件下，前1-5天不搅拌不翻动发酵原料，原料温度可达到55℃；而后6-11天发现盖子或塑料薄膜内有水珠、放出大量的热、闻到一种感觉非常好的芳香气味，这时开始翻动搅拌，每天早晚各1次，第11天发酵完成，获得发酵产品；

五、干燥：在避光和通风良好条件下将已经发酵好的原料均匀分散铺开，常温自然晾干以去除菌糠中的水分，每天翻动3 ~5次，3天时间可以得到含水量为10%的干燥产品；

六、制备：先分别称量含水量10%的发酵后的干燥产品70 L、干燥的草炭30 L，然后将二者放入150 L干净的干燥的环保的塑料容器内，再搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质；所述的干燥产品为100%成分的菌糠发酵后干燥产品，所述的草炭为100%成分的无泥草炭，制成发酵后干燥产品与草炭的体积比为7:3的生物有机育苗基质；最后将该生物有机育苗基质装入已经制定好规格30 L体积的透气防水的袋里密封保存；

七、应用：将本发明的生物有机育苗基质与适量的清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止；利用清水先浸洗掉采集后1周内的土人参幼苗根系外包裹的土坨，至土人参幼苗的根系表面积100%以上裸露，得到待栽植土人参幼苗，采用深植方法将待栽植土人参幼苗栽入该生物有机育苗容器内，然后提苗干至土人参幼苗的根系刚好被覆于该育苗基质以下，确保土人参幼苗的叶朝上；将本发明的育苗基质填充进育苗容器中，且在不按压的情况下育苗基质填充至与育苗容器边缘持平；本发明的育苗基质适宜土人参等幼苗穴盘苗生长的最佳基质，可满足土人参出苗和生长发育的需求，该育苗基质的理化性质符合植物穴盘幼苗育苗基质的要求，成苗率99%；本发明的育苗基质壮苗指数大于对照，成苗时土人参穴盘幼苗苗茎高、茎围、叶片数、根系活力，效果最好，植物的幼苗长势好，长得既高又壮，叶菜品质好，育苗效果显著提高。

本发明的优点

一、本发明是以富含农作物生长所必需的大量的氮磷钾有效肥份和微量营养元素的废弃菌棒为原料制备生物有机高性能育苗基质，该方法制备的育苗基质具有多种有机生物活性同时提高了有效营养元素的含量和腐殖酸的含量及有机质的利用率；

二、本发明的生物有机育苗基质增加了大量菌体蛋白、氨基酸和维生素，可持续地供给植物生长，供肥作用具有缓释性和持效性；同时有效地丰富根际微生物的落，增加了该育苗基质的营养成分，显著地促进了植物生长；

三、本发明的生物有机育苗基质具有非常好的保水性、疏松性、通气性、通透性等优点，对植物幼苗的生长起到了促进作用，可明显促进幼苗的根系发育；育出的苗健壮、整齐、根量大，盘根紧实且成苗率高；

四、本发明的生物有机育苗基质制备方法简单具有易于操作、易于掌握、便于实施、成本低廉、见效显著、环境友好等特点；因该育苗基质生产成本低廉、降低育苗成本，有利于区域性的废弃物无害化、减量化、资源化，实现了废弃资源科学合理的有效再利用，提高了该区域的经济效益；

五、本发明的生物有机育苗基质制备技术方法改变传统的直接丢弃或就地焚烧菌棒处置不当的方式，将废弃物菌棒制备成生物有机育苗基质，将菌棒中所含有氮磷钾等营养元素、丰富的有机质的资源得到有效的、充分再利用，解决了区域性空气污染和环境污染问题，实现了食用菌行业的良性循环与可持续发展。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种把污染环境的废弃物菌糠制备为生物有机高性能育苗基质的方法，今天是以土人参幼苗育苗进行实验按以下步骤完成的：

1、幼苗的准备 ①时间：一年四季均可 ② 选择要求：选择长势健壮，苗高为3~5cm、静止时根系长度大于2cm、静止时根系宽度为1~2cm、且无病害的完整根的土人参幼苗；③ 每个处理栽种1个穴盘，一孔一株，每个穴盘栽培4×8=32株植物，土人参幼苗的9个处理一共栽种9个穴盘，需要土人参苗株288株；收获时每个穴盘植物随机分成3组作为3次重复，每组重复含有10株苗；

2、幼苗的栽种：①、栽种时间：土人参幼苗在采集后1周内完成向栽种容器内的栽种；②、栽种容器选择：32孔的穴盘 ，孔径6*6cm 深11cm；③、将含水10%的发酵菌糠和干燥草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质a（发酵菌糠占100%、草炭占0%），然后把制备好的生物有机育苗基质a与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质a填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质a填充至与育苗容器边缘持平；④、栽种：利用清水先浸洗掉土人参幼苗根系外包裹的土坨，至土人参幼苗的根系表面积100%以上裸露，得到待栽植土人参幼苗，采用深植方法将待栽植土人参幼苗栽入育苗容器内，然后提苗干至土人参幼苗的根系刚好被覆于消毒后育苗基质以下，确保土人参幼苗的叶朝上；

3、幼苗的补光处理：

土人参幼苗栽种后一周开始进行补光处理，光源采用高压钠灯，土人参幼苗顶端的光照强度为1200lx~2100lx，波长为380nm~730nm，每天补光的时间为从早晨8点至夜间10点，共补光处理4个月；

4、幼苗的补水处理：

水都是倒在穴盘下面的托盘里，两天或三天补一次水，托盘里一直保持有水；

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质b（发酵菌糠占90%、草炭10%），然后把制备好的生物有机育苗基质b与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质b填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质b填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质c（发酵菌糠占80%、草炭20%），然后把制备好的生物有机育苗基质c与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质c填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质c填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质d（发酵菌糠占70%、草炭30%），然后把制备好的生物有机育苗基质d与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质d填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质d填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质e（发酵菌糠占60%、草炭40%），然后把制备好的生物有机育苗基质e与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质e填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质e填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质f（发酵菌糠占50%、草炭50%），然后把制备好的生物有机育苗基质f与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质f填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质f填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质g（发酵菌糠占30%、草炭70%），然后把制备好的生物有机育苗基质g与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质g填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质g填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质h（发酵菌糠占10%、草炭90%），然后把制备好的生物有机育苗基质h与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质h填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质h填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤2③中将发酵菌糠和草炭按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质i（发酵菌糠占0%、草炭100%），然后把制备好的生物有机育苗基质i与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质i填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质i填充至与育苗容器边缘持平；其他与具体实施方式一相同；

采用下述试验验证本发明效果

试验一：本实施方式是一种把污染环境的废弃物菌棒制备为生物有机育苗基质的方法，今天是以土人参幼苗进行育苗实验按以下步骤完成的：

1、幼苗的准备 ①时间：2017年5月末开始试验，为期4个月，9月末收获植物并进行检测；② 选择要求：选择长势健壮，苗高为5~7cm、静止时根系长度大于3cm、静止时根系宽度为2~3cm、且无病害的完整根的土人参幼苗；③ 每个处理栽种1个穴盘，每个穴盘栽培4×8=32株植物，土人参幼苗的5个处理一共栽种5个穴盘，需要土人参苗株80株；收获时每个穴盘植物随机分成3组作为3次重复，每组重复含有10株苗；

2、幼苗的栽种：①、栽种时间：土人参幼苗在采集后1周内完成向栽种容器内的栽种；②、栽种容器选择：32口的穴盘 ，口径6*6cm 深11cm；③、将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质a（发酵菌糠占100%、草炭0%），然后把制备好的生物有机育苗基质a与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质a填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质a填充至与育苗容器边缘持平；④、栽种：利用清水先浸洗掉土人参幼苗根系外包裹的土坨，至土人参幼苗的根系表面积100%以上裸露，得到待栽植土人参幼苗，采用深植方法将待栽植土人参幼苗栽入育苗容器内，然后提苗干至土人参幼苗的根系刚好被覆于消毒后育苗基质以下，确保土人参幼苗的叶朝上；

3、幼苗的补光处理：

土人参幼苗栽种后一周开始进行光处理，光源采用高压钠灯，土人参幼苗顶端的光照强度为1200lx~2100lx，波长为380nm~730nm，每天光的时间为从早晨8点至夜间10点，补光处理共4个月；

4、幼苗的补水处理：

水都是倒在穴盘下面的托盘里，两天或三天补一次水，托盘里一直保持有水；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质b（发酵菌糠占90%、草炭10%），然后把制备好的生物有机育苗基质b与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质b填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质b填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质c（发酵菌糠占80%、草炭20%），然后把制备好的生物有机育苗基质c与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质c填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质c填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质d（发酵菌糠占70%、草炭30%），然后把制备好的生物有机育苗基质d与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质d填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质d填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质e（发酵菌糠占60%、草炭40%），然后把制备好的生物有机育苗基质e与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质e填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质e填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质f（发酵菌糠占50%、草炭50%），然后把制备好的生物有机育苗基质f与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质f填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质f填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质g（发酵菌糠占30%、草炭70%），然后把制备好的生物有机育苗基质g与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质g填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质g填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质h（发酵菌糠占10%、草炭90%），然后把制备好的生物有机育苗基质h与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质h填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质h填充至与育苗容器边缘持平；

本试验步骤二③将含10%水分的发酵菌糠（菌糠取自于吉林农业大学李玉院士的食用菌工业化生产基地）和草炭（取自于吉林省长春市合隆草炭厂）按一定体积比放入塑料容器内搅拌均匀混合，获得生物有机育苗基质i（发酵菌糠占0%、草炭100%），然后把制备好的生物有机育苗基质i与清水充分混合，至育苗基质的相对含水率为90%以上为止，将生物有机育苗基质i填充进育苗容器中，且在不按压的情况下至生物有机育苗基质i填充至与育苗容器边缘持平；

5、育苗实验结果：

采用本试验方法对土人参幼苗进行实验，其结果表明：生物有机育苗基质a处理效果好，幼苗长势好一些，长得高又壮；生物有机育苗基质b处理效果较好，土人参幼苗长得较好，长得较高又较壮；菌糠育苗基质c处理效果更好一些，土人参幼苗长得更高又更壮；生物有机育苗基质d处理效果最好，土人参幼苗长得最高又最壮；生物有机育苗基质e处理效果较好，土人参幼苗长得既较高点又较壮；生物有机育苗基质f处理效果一般好，土人参幼苗长得较高又较壮；生物有机育苗基质g处理效果一般，土人参幼苗长得既不高又不壮；生物有机育苗基质h处理效果不好，土人参幼苗长得既不高又不壮；生物有机育苗基质i处理效果不好，土人参幼苗长得既不高点又不壮点；结果显著性的方差分析结果为P=0.0011，其差异达到显著水平要求，并且在试验过程中土人参幼苗并未出现苗体纤弱或死亡等症状；因此，利用本发明方法对土人参幼苗对生物有机育苗基质进行试验培育具有充分的可操作性和有效性。