一种有机无土栽培基质和有机固态肥及无土栽培方法 【技术领域】
本发明属于无土栽培领域，具体地说涉及一种有机无土栽培基质和有机固态肥及无土栽培方法
背景技术
植物维持正常生长需要16种元素，大量元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量元素有铁、硼、锰、锌、铜、钼和氯。其中碳、氢、氧主要从空气和水中获得，在适宜的环境条件下，如果我们能够足量有效提供其它13种元素，就能够保证植物的旺盛生命活动，最大限度的发挥作物的增产潜力。无土栽培是一种不用土壤而在其它介质中进行蔬菜等工厂化生产的栽培方法，通常是以水为介质然后加入所需化学营养液组成无土栽培基质，营养液由化学肥料和化学试剂配制而成，但是这种无土栽培方法存在如下问题：(1)、成本高：营养液无土栽培方法需要一些与营养液相配套使用的相对复杂的工业设备及仪器仪表，如营养液配制设备、营养液控制系统、营养液检测系统、供电系统、用料严格的栽培容器等。因此，一次性投资成本比较高，每亩投资少则需要几万元，多则需要几十万元。运转费用也较高，不仅系统设备等需要经常性维护、保养及修理，单是配制营养液所需的化学原料就比较昂贵，用纯度稍高的肥料和试剂，每亩年耗费资金需万元以上；用低纯度肥料配制营养液每亩每年需费用要超过3000元；(2)、技术难度大：营养液无土栽培系统涉及生物技术、检测技术、栽培技术、控制技术、电力、化学、植物保护等多方面，技术内容广泛，操作管理复杂，并非任何人都能轻易掌握，因此推广难度较大；(3)、容易对环境造成污染：营养液的配制完全靠化学合成肥料，并且需要大量使用硝酸盐。使用过程中，会因多余的营养液最终排出到外界环境中，而对环境造成污染，据检测，岩棉栽培排出液中硝酸盐的含量高达212mg/kg(1996年)，这会对土壤和地下水造成严重的污染；同时生产出的产品，也会受到硝酸盐的严重污染，据检测，水培小白菜的硝酸盐含量达4245mg/kg(1996年)，远超过保护地叶菜的无公害安全标准。因此，需要寻找成本低、技术难度小、对环境污染小的无土栽培方法。
本发明目的之一是提供一种由自然的有机物质组成的有机固态无土栽培基质。
本发明的另一目的是提供一种适于固态基质无土栽培应用的有机固态肥。
本发明的再一目的是提供一种利用固态基质和固态肥、投资小、成本低、容易操作、对环境没有污染地有机无土栽培方法。
【发明内容】
一种有机固态无土栽培基质，由有机基质原料和惰性基质原料组成。
上述基质，由有机基质原料30-80％(体积百分比，下同)和惰性基质原料20-70％组成。
上述基质中所述的有机基质原料可以是粉碎的农业废弃有机物、林业废弃有机物、工业废弃有机物及天然有机物草炭中一种至三种的组合。
上述基质中所述的农业废弃有机物是指各种农作物的秸秆玉米秸、高粱秸、油菜秸、葵花秸、麦秸中一种至三种的组合或/和各种农产品的副产物椰子壳、玉米芯、花生壳、麦壳、稻壳中一种至三种的组合。
上述基质中所述的林业废弃有机物是指各种林木的锯末、刨花、树皮、树叶中一种至三种的组合。
上述基质中所述的工业废弃有机物可以是制糖厂榨糖后的甘蔗渣、生产食用菌后的蘑菇渣、制药厂的中草药渣、还有糠醛渣、酒渣中的一种至三种的组合。
上述基质所述的的惰性基质原料可以是河砂、石英砂、蛭石、珍珠岩、火山灰、石砾、陶粒、炉渣以及煤矿开采出的废弃物如煤矸石、风化煤中一种至三种的组合。
上述固态无土栽培基质的生产方法，包括如下步骤：
(1)水洗基质原料：基质原料中可能含有酒精、药物等有害物质、酸碱性过强或含有泥土等，影响作物的栽培，通过水洗方式尽可能充分去除上述物质，这些原料主要包括各种药渣、糠醛渣、酒渣、花生壳以及其它被污染的基质原料；
(2)将基质原料粉碎：农作物秸秆、玉米芯、花生壳、椰子壳、树皮、煤矸石等材料形状大小不符合配制要求，需要进行粉碎处理；农作物秸秆粉碎物的纤维长度应小于3厘米，宽度小于0.5厘米，粉末含量小于10％，玉米芯、花生壳、椰子壳、树皮、煤矸石等材料的粉碎粒径小于0.5厘米，粉末含量小于10％；
(3)调节碳氮比及消毒：除草炭外其它各种有机基质原料均需测定和调节碳氮比并消毒；将有机基质原料堆放在与土壤隔离的干净地面上，浇透水，并根据原料的碳氮比差异每立方米材料中均匀混入0.1～0.8公斤氮素，用塑料膜盖严后使之利用太阳能进行高温腐熟、发酵、消毒；处理时高温达到60℃以上，处理时间为20～90个晴日，处理过程中每15个晴日均匀翻动一次，处理结束后摊开晾干后作为有机基质原料备用；
(4)惰性基质的选择与处理：惰性基质选择河砂、石英砂、蛭石、珍珠岩、石砾、火山灰、陶粒、炉渣、煤矸石、风化煤等，过筛筛选，适宜基质粒径大小范围为0.01～1.0厘米，大小不等，作为惰性基质原料备用；
(5)栽培用基质的配制：选择1～3种有机基质及1～3种惰性基质按比例均匀混合后即配制成为栽培用无土基质；混合比例为：有机基质占30～80％(体积百分比，下同)，惰性基质占20～70％。
一种用于上述固态无土栽培基质的有机固态肥，由有机混合肥和无机混合肥组配而成。
上述有机固态肥由有机混合肥50～100％(重量百分比，下同)和无机混合肥0～50％组成。
上述有机固态肥中所述的有机混合肥由粪肥和饼肥组成。
上述有机固态肥中所述的粪肥可以是消毒的鸡粪、牛粪、马粪、猪粪、羊粪中的中的一种至三种的组合。
上述有机固态肥中所述的饼肥可以是大豆饼、棉籽饼、菜籽饼、芝麻饼、花生饼中的一种至三种的组合。
上述有机固态肥中所述的无机混合肥由多种无机化肥如铵态化肥、磷矿肥、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硫酸钾以及其它矿物肥料按照N(NH4+)∶P2O5∶K2O＝1∶0.2～0.5∶0.7～1.5比例配制而成。
上述有机固态肥的生产方法，包括如下步骤：
(1)按1∶0.25～1的比例取高温消毒的粪肥与饼肥混合均匀，得有机混合肥；
(2)按N(NH4+)∶P2O5∶K2O＝1∶0.2～0.5∶0.7～1.5的比例取各种无机化肥混合均匀，得无机混合肥。
(3)将步骤(1)的有机混合肥和步骤(2)无机混合肥按1∶0～0.5比例混合均匀即制得本发明无土栽培有机固态肥。
上述生产方法中所述的高温消毒的粪肥是将粪肥堆放在发酵池中，盖上塑料膜利用太阳能进行充分发酵和消毒；将发酵后鸡粪置于300℃的高温环境下消毒并烘干，得消毒粪肥；饼肥的制法为将饼肥粉碎后，放入发酵池，并浇透水，盖上塑料膜利用太阳能发酵15个晴天以上，然后晾干即可；
一种无土栽培方法，包括如下步骤：
(1)、建造栽培槽；
(2)、按照前述方法配制有机固态栽培基质，备用；
(3)、按照前述方法配制有机固态肥，备用；
(4)、将步骤(2)所配的基质装入栽培槽中；
(5)、向栽培槽中灌水，使栽培基质中含水量达到60～80％；
(6)、向基质中施入步骤(3)所配的有机固态肥作为基肥；
(7)、安装薄壁微管软管作为灌水系统；
(8)、定植幼苗；
(9)、定植3～10天后开始浇水，然后每3～5天浇水一次；
(10)、定植10～30天后开始使用步骤(3)所配的有机固态肥作为追肥，然后每10～15天后追肥一次；
(11)、收获产品。
栽培作物的田间水肥管理方法：
除正常的温、光、气、湿等环境方面的管理外，本发明提供一种简单易行的规范化水肥管理措施。灌溉系统配套使用简易薄壁滴灌带，成本较低；灌水用清水代替营养液，单株用水量每天控制在300～1000毫升的范围内，视该作物的生长环境和状态而定；每次追肥用量为每单株5～15克；果菜类每5～15天1次，西甜瓜全生育期共追肥1～2次，叶菜类共追肥0～1次。
本发明所涉及栽培系统结构包括栽培框架和供水系统。
栽培框架主要采用槽式结构，即栽培槽。栽培槽可采用砖、塑料泡沫板、水泥板、木板、竹片等材料制作；内径20～100厘米，净槽间距20～100厘米，视作物类型进行调整；栽培槽高度为10～30厘米，其中排水层厚5～10厘米，栽培层厚度5～25厘米；栽培槽与地面采用塑料膜等材料隔离，排水层与栽培层间采用编织布隔离。
供水系统采用简易节水微灌装置，供水水源可采用合适压力的自来水、箱底高度大于1米的温室水箱，功率为1100瓦、出水口直径为50毫米的水泵。水源压力为1～3米水柱，微灌管每米流量12～22升/时，每孔10分钟供水量为400～600毫升，出水方式为双上微喷。
本发明优点和有益效果：
(1)、本发明成本低，与营养液栽培相比，本发明一次性投资每亩只需3000～5000元人民币，节省50～80％。每亩每年肥料用费低于1300元，至少可节省50～60％肥料费用；(2)、简单易行，本发明无需配制和管理营养液，大大降低技术难度，能够适用普通农民，可根据实际作物制定“傻瓜化”的管理技术规程，只需按照操作规程执行即可；(3)、可实现无土栽培技术和有机农业技术的有效结合，提高作物产量改善品质，与现行国内营养液无土栽培技术相比，可提高产量10～15％；(4)、适于生产绿色食品，灌溉时只需要浇清水，系统排出液硝酸盐含量只有1～4mg/kg(1996年)，生产的番茄硝酸盐含量仅为6.08mg/kg，黄瓜41.76mg/kg，油菜2532mg/kg(1996年)，均远远低于营养液无土栽培的含量，环境污染小或无污染。(5)、与土壤栽培技术相比，本技术可有效控制根际病害，彻底解决土壤病害及连作障碍等问题；可大大缩短定植缓苗时间，促进根系的快速生长发育，从而加快作物的生长，促进早熟；可充分满足作物对养分和水分的需求，有效协调作物的营养生长和生殖生长平衡，充分挖掘作物的增产潜力。
【具体实施方式】
实施例1 有机生态型无土栽培生产番茄试验
本试验于1999年7月～2000年7月在昌平小汤山中垦三菱友好示范农场温室中进行；栽培品种采用荷兰温室专用品种“卡鲁索”(Caruso)，小区试验面积为2.3平方米，4次重复，本试验包括如下步骤：
(1)、制作栽培槽：
栽培槽框架选用24×12×5厘米3的标准砖，内径为48厘米，高20厘米，长度40米，槽间距(内径间距)98厘米，延长方向倾斜度为7‰，隔离土壤的薄膜厚0.1毫米，宽80厘米，长度41米；
(2)、配制有机固态栽培基质：
a.水洗 将炉渣用水冲洗，降低炉渣的pH值，备用；
b.粉碎 将玉米秸粉碎，粉碎的纤维长度小于3厘米，宽度小于0.5厘米，粉末含量小于10％，备用；
c.调节碳氮比并消毒 将粉碎玉米秸15米3、蘑菇渣14米3各自堆放在与土壤隔离的干净地面上，浇透水，每立方米材料中均匀混入2.5千克硫酸铵，用塑料膜盖严后使之利用太阳能进行高温腐熟、发酵、消毒；处理时高温达到60℃以上，处理时间为30个晴日。处理过程中每15个晴日均匀翻动一次；处理结束后摊开晾干后备用；
d.炉渣的准备 将炉渣过1厘米筛，选取过筛后的较细炉渣备用；
e.配制栽培基质 将炉渣9米3、菇渣12米3、玉米秸9米3混合均匀即可；
(3)、配制有机固态肥：
a.有机肥料的准备 将鸡粪堆放在发酵池中，盖上塑料膜利用太阳能进行充分发酵和消毒；将发酵后鸡粪置于300℃的高温环境下消毒并烘干，备用；将豆饼粉碎后，放入发酵池，并浇透水，盖上塑料膜利用太阳能发酵15个晴天以上，然后晾干，备用；
b.有机配合料的混配 将消毒鸡粪533千克和豆饼267千克混合均匀，即配制成800千克有机配合料；
c.无机配合料的混配 将硫酸铵110千克、磷酸氢二铵30千克、硫酸钾60千克混合均匀，即配制成200千克无机配合料；
d.配制有机固态肥将上述混配好的800千克有机配合料和200千克无机配合料均匀混合，即配制成1000千克有机固态肥；
(4)、供水系统：水源压力为2米水柱，滴灌管每米流量15升/时，每孔10分钟供水量为500毫升，出水方式为双上微喷；
(5)、将0.103立方米基质有装入2.3平方米栽培槽中，然后将1.03千克有机固态肥均匀洒施在基质表面，并将基质和有机固态肥混合均匀；
(6)、定植：每小区定植10株番茄幼苗；
(7)、定植后水分管理：根据植株生长发育的需要来供给水分；开花坐果前维持基质湿度60％～65％；开花坐果后以促为主，保持基质湿度在70％～80％左右；冬季要求水温在10℃以上，定植后4天开始浇水，每5天一次，每次15分钟，在晴天的上午灌溉，阴天不浇水；8月底或9月上旬，开始开花坐果后，只要是晴天，温度等条件也合适，每天灌溉1～2次，每3天检查一次基质水分状况，如水分有过多表现，停1～2天后视情况给水；进入10月中下旬，阴天一般不浇水，但连阴数天后，视情况少量给水；2月后供水方式按1天1次、1天2次、1天3次逐渐增加，以满足其生长发育的需要；
(8)、定植后的养分管理：定植20天后开始追肥，用量为15克/株有机固态肥，此后每10天1次，进入秋冬季，植株开始缓慢生长时，调整为15天一次，春季恢复10天追肥1次；拉秧前1个月停止追肥。
(9)、收获，结果见表1：
表1 番茄产量统计分析表