利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质

【权威论文】利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质

李谦盛，郭世荣，李式军

 

（南京农业大学 园艺学院）

摘要：简述了无土固体基质的发展史及趋势，综述了利用工农业有机废弃物生产无土栽培基质的 研究、开发和应用的现状。根据无土栽培基质的一般要求对利用工农业有机废弃物生产无土栽培 基质应注意的问题进行了讨论，提出采用新技术、新工艺进行标准化生产是发展这一具有广阔前 景产业的关键。

 

关 键 词：有机废弃物；无土栽培；有机基质

有机基质栽培因其具有性能稳定、缓冲能力强、设备简单、投资少、技术容易掌握等优点，而成为我 国目前推广应用最多的一种无土栽培形式。发展基质无土栽培的关键在于如何开发一种理化性能稳定、原材料来源广泛、价格低廉、对环境无污染和便于规模化商品生产的基质。在当前工农业生产中，各种工农 业有机废弃物排放量日趋增加，对环保造成巨大压力。

 

近年来，科研工作者利用各种有机废弃物研制合成 了环保型无土栽培有机基质，在各种作物上栽培应用效果良好，不仅解决了有机废弃物的处理问题，还为 无土栽培提供了优质有机基质，提高了自然资源的综合利用水平。本文主要陈述利用工农业废弃物生产无 土栽培基质的现状和问题，并提出相应的建议。

无土栽培基质的总体要求

优质无土栽培基质要能为植物生长提供稳定、协调的水、肥、气、热根际环境条件，具有支持锚定植 物、保持水分和透气的作用，有机栽培基质还具有缓冲作用，可以使根际环境保持相对稳定。

 

要能使作物正常生长，无土栽培基质的物理化学性质和生物稳定性都要达到一定的要求。优良的基质在物理性质上， 固、液、气三相比例恰当，容重为0.1~0.8可每立方厘米，总孔隙度在75%以上，；化学性 质上，阳离子交换量 （787）大，基质保肥性好，ph值接近中性，并具有一定的缓冲能力，具一定的缓冲能力; C/N比以维持栽培过程中基质的生物稳定性。

无土栽培基质的发展历史和趋势

砂砾最早被植物营养学家和植物生理学家用来栽培作物，通过浇灌营养液来研究作物的养分吸收、生 理代谢以及植物必需营养元素和生理障碍等。

 

因此，砂砾可以说是最早的栽培基质。1914年Halle用不同 级别的沙、粉粒、高岭土栽培羽扇豆和大麦。蛭石被Woodcock(1946年）用来作为兰花的栽培基质等等。随 后可作为栽培用的固体基质很快扩展到石砾、陶粒、珍珠岩、岩棉、海绵 C尿醛D、硅胶、离子交换树脂 （如斑脱土，沸石及合成的树脂材料等）、泥炭、锯末、树皮、稻壳、酚醛泡沫 C泡沫塑料D、炉渣以及一些 混合基质。

 

而在生产上应用较多的有美国康奈尔大学开发的 ( 种混合基质，英国温室作物研究所开发的4种混合物以及荷兰的岩棉、泥炭等。1990年以后，稻壳、粘土、砂、珍珠岩、纤维素、岩棉、泡沫塑 料是无土栽培基质的主要材料。

 

近年来，由于人们环保意识的提高，岩棉的后处理问题日益突出；泥炭由 于短期内为不可再生资源，泥炭的过分开采已经受到环保人士的反对，并且资源分布不均，如在我国，泥炭主要集中在东北，运输到东南地区将大大增加成本。

 

到了20世纪，除岩棉、蛭石、珍珠岩外，各种有机废 弃物，如椰子壳纤维和造纸厂下脚料等已成为主要的无土栽培基质材料，利用废弃物生产多样化、无害化 无土栽培基质实现自然资源的可循环利用是无土栽培基质选材的方向。

利用工农业有机废弃物生产无土栽培有机基质

!"# 可制作无土栽培基质的工农业有机废弃物 随着生产水平的提高，我国各种工农业废弃物排放量逐渐增加，给环境带来了直接和间接的污染，大量的被抛弃或被燃烧的废弃物有很多经过一定的加工处理后可作为良好的无土栽培基质。

 

产业材料：

木材工业：树皮、木屑 纺织工业 亚麻、残余羊毛、废棉花

 

食品工业：豆渣、油粕、酒渣、醋渣、果渣、甘蔗渣

 

养殖业：鸡粪、猪粪、牛粪等畜禽排泄物

 

种植业：椰子壳、稻壳、菇渣、玉米芯、秸秆、棉籽壳

 

烟草业： 烟屑、烟草渣

 

造纸业：树皮、芦苇末、废纸浆

能源业： 沼渣

 

其它：中药厂药渣、城市垃圾（废纸等）

 

具有开发前景的几种有机废弃物栽培基质

 

长纤维素

 

松泡多孔，保水和通气性能良好。椰子纤维基质容重约，松泡多孔，保水和通气性能良好。椰子纤维基质容重约0.08可美立方厘米，总孔隙度高达94%； ph值为4.5~5.5，偏酸；EC值32~95，C/N比平均为117； 与泥炭相比，椰子纤维含有更多的木质素和纤 维素，半纤维素含量却很低，其本身所 含可供植物利用的矿质元素含量很低，尤其是N Ca Mg，但 P 和 K 的含量却高。与泥炭相比，用椰子纤维作为基质时必须额外补充N素，而K的施用量则可适当降低。我国海南等地具有丰富的椰子纤维资源，有待很好地开发利用。基于椰子纤维的良好性能，应以生产模制基质等高档成型产品为主才能 创造更好的效益。

 

堆制树皮

 

不同的树种差异很大，最常用的树皮是松树皮和杉树皮，但树皮保水性能差，容易造成N素缺乏，含有较多的树脂、单宁、酚类 等抑制物质，这些有害物质必须经充分堆制发酵使之降解。另外，树皮中Mn的含量通常过高。

 

经堆制的栗树皮混合50%泥炭，栽培仙客来取得了很好的效果，但当树皮的含量超过50%时就会产生ph值过高、 缓冲性能和保水能力降低、通气孔隙不足等问题，但不存在植物毒素的问题。松树皮和煤渣混合的基质 栽培万寿菊的试验发现，松树皮的降解增加了基质中P、K、Ca、Mg的溶解度和含量。

 

锯末屑

 

锯末屑添加一定量的粘土、硝酸铵和有机肥后可以成为一种很好的栽培基质。 但各种树木的锯末屑成分差别很大，一般锯末屑碳素含量较高、C/N 比值很大，作为栽培基质的锯末屑颗粒不宜太细，使用过程中消耗速度慢、结构良好，一般可连续使用2~6茬，以松木和泡桐树为主的未腐熟锯末C/N值138.83。发酵后C/N比可下降到13.64，容重 上升为2.25左右，腐熟后的锯末EC值均在0.5~1.3范围内，总孔隙度在80%以上，符合栽培基质的要 求，栽培辣椒幼苗生长良好。

 

蔗糠

 

制糖业的副产品，100吨甘蔗可产甘蔗渣32吨。我国两广一带资源 丰富，如广东年产1800000吨甘蔗渣， 除少量用于造纸和制造糠醛外，大部分作为燃料烧掉，甘蔗渣 C/N比高达169，经过添加氮肥并堆沤处理后，可成为与泥炭种植效果相当的良好栽培基质。

 

60%的木糖渣与30%的煤灰、10%的煤渣混合，添加尿素、鸡粪等，可成为与泥炭相当的番茄育苗基质。

 

炭化稻壳

 

稻壳是水稻产区加工时的副产物，通过暗火闷烧将其炭化，通透性好，不易腐烂，容重0.15克每立方厘米，总孔隙度82.5%，大小孔隙比约2:3:1，ph值6.5，持水能力一般，可与其它基质材料配合使用。

 

菇渣

 

食用菌下脚料，堆沤3、4个月后取出风干、打碎、过筛。由于含氮、磷较高，不宜直接作为基质使 用，应与泥炭、甘蔗渣、沙等混合使用，一般菇渣比例不应超过40%，不同种类的菇渣差异较大。菇渣与泥炭、树皮等混合后在栽培观赏灌木时亦取得了很好的效果。

 

芦苇末基质

 

南京农业大学和江苏大学利用造纸厂废弃的芦苇末短纤维下脚料作原材料，加入一定配方的辅料，添 加特定的微生物经过堆制发酵，研制合成一种环保型优质无土栽培有机基质。

 

目前已进入工厂化生产，月 生产能力达2500平方米。大小孔隙比0.5~1.0，EC值1.2~1.7，其中用于育苗的芦苇末基质以加入 30%的蛭石或珍珠岩为好； 在栽培时，每1立方米芦苇末基质添加0.2立方米泥炭、0.5立方米炉渣、0.3立方米 珍珠岩和适当有机颗粒肥，可以满足 蔬菜作物生长发育的需要。该产品的开发既解决了造纸厂废物处理的难题，又为无土栽培提供了良好基质，具有广阔的发展前景。

 

另外，芦苇末经栽培食用菌后的菇渣再混合蛭石或珍珠岩也是良好的蔬菜 栽培基质-#%.。生产含有根际促生性细菌、抗根系病虫害的功能型基质是今后进一步研究的方向。

 

除了这些常用的基质外，秸秆、淤泥、废纸、城市固体废弃物，甚至经粉碎的废旧橡胶轮胎都可作为 泥炭的替代物进行了一定的研究和应用。通常这些有机基质都是与砂、蛭石、珍珠岩等无机基质或泥炭等 其它有机基质按一定比例混合使用才能取得较好的效果。

利用有机废弃物生产无土栽培基质应注意的问题

有机废弃物是较好的合成栽培基质的原料，但有机废弃物中含有的一些有害物质必须经过特定的工艺 处理后，才能用于作物栽培。目前<有机废弃物的处理方法以堆制发酵为主<堆制化的本质是固体废弃物分 解为相对稳定的腐殖质物质的过程。

 

细菌、放线菌和真菌等在好气或厌氧条件下完成的，作为栽培基 质应达到三项标准：

 

1、易分解的有机物大部分分解；

2,、栽培使用中不产生氮的生物固定；

3、通过降解除去酚类等 有害物质，消灭病原菌、害虫卵和杂草种籽。

 

由于有些堆制基质仍含有许多对植物生长不利的物质，因此，这些基质必须与其它基质，尤其是砂、蛭石、珍珠岩等理化性状稳定的无机基质混合使用，并且不能超过一定的比例。

 

另外，重金属含量必须控制在规定的范围，由于有机废弃物来源不一，也没有标准化的生产工艺，质量缺乏稳定性，各批量间质量存在一定差 异；基质的颗粒大小、形状、容重、总孔隙度、大小孔隙比、ph值、EC值、CEC 值等是比较重要的理 化性状，但尚没有提出主要作物栽培基质的标准化性状参数。

 

因此，基质的使用还存在经验性甚至盲目性。 为适应标准化、规模化、工厂化生产的需要，制定作物栽培基质的标准参数，并按标准参数要求生产基 质，形成标准化成型技术是当前有待解决的问题。

 

从目前的情况看， 利用有机废弃物生产栽培基质的成 本尚高，因此，采用新技术、新工艺降低成本是有机基质推广应用的关键。栽培基质作为一种市场上流通的商品，必须具有固定的配方、稳定的成分和可靠的性能，要适于包装 运输，质轻易用，无毒、无害、无臭，具有很好的生物稳定性。

利用工农业有机废弃物生产无土栽培基质的发展前景

人们对环境保护的意识增强，岩棉使用后难以处理，对环境造成严重污染； 而天然泥炭资源有限，短期内不可再生，迫切需要开发泥炭的替代品，这些问题都已经受到人们的广泛关注.，英国已经制订了一个十年计划，要在年完全排除泥炭的商业性应用，而以其它替代物取代.。

 

再加上我国农用岩棉生产缺乏，大部分依靠进口，价格昂贵；泥炭则资源有限，且大部分集中在东北，因运 输成本等问题限制了我国广大地区的使用。 另一方面，我国目前经济迅速发展，工农业生产力大大提高，各种固体有机废物急剧增加，废弃物的 处理增加了环保的压力。近年食用菌产业 发展迅猛，各种菇渣急剧增加，这些有机废弃物利用率不到30%。

 

利用这些工农业有机废弃物可以合成优质无土栽培有机基质。随着我国农业结构的合理化调整和加入WTO，设施园艺发展迅猛，已达1500000hm，大型现代化温室已超过600hm。实践证明，有机基质栽培技术为设施园艺尤其是 日光温室、塑料大棚优质、高效、稳产提供了有效的途径，随着该项技术的推广应用，有机栽培基质需求 量迅速增加，近年来呈现出明显的供不应求状况，导致售价高昂。

 

因此，因地制宜，就地取材，充分利用 各种有机废弃物生产出价廉物美的本土化环保型无土栽培有机基质，具有广阔的前景。目前国内的无土基 质产品十分粗放，市场上还没有国产的可以脱离栽培容器的模制基质等高档次基质产品，应积极利用椰子 纤维、芦苇末等有机废弃物生产这类高档次产品。

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