一种蚓粪复配蔬菜育苗基质及其制备方法 【技术领域】
本专利属于固体有机废弃物生物消解与资源化利用技术领域，是畜禽养殖场清洁生产技术的有机组成部分，可以直接应用于蚯蚓生物消解畜禽粪便产物的资源化利用、蔬菜专用育苗基质生产等。
背景技术
蚯蚓粪是蚯蚓消解有机固体废弃物的产物，是近年来快速发展起来的一种优质有机营养物质，它是一种黑色、均一、有自然泥土味的细碎类物质，其物理性质由饵料的性质及蚯蚓消化的程度决定。具有很好的孔性、通气性、排水性和高的持水量，有很大的表面积，使得许多有益微生物得以生存并具有良好的吸收和保持营养物质的能力。蚯蚓粪具有很好的团粒结构，其外形是直径1mm的小圆球，由矿质元素和有机质均匀混合而成，有机质体积10-100μm3，有机质上通常由一层厚10-30μm的粘土包裹，对有机质起保护作用。蚯蚓粪与蚯蚓饵料(有机固体废弃物)相比，其可溶性盐的含量、阳离子交换性能和腐殖酸含量有明显增加，有机质转化为稳定的腐殖质类复合物质。有机废弃物一般呈碱性，而多数植物喜好的生长环境偏酸性(pH6.0-6.5)，通过蚯蚓的消化过程中分泌有机酸的使偏碱性的畜禽粪便经过处理而趋于中性。蚯蚓粪中富含放线菌和细菌。有研究发现在牛粪和蚯蚓粪这两种基质中，放线菌的数量都比果园土的要高。其中蚯蚓粪中的放线菌数量比果园土高240.5％，而牛粪则高211.1％。蚯蚓能减轻由病原真菌引起的病害，在通过蚯蚓消化道时，随食物进入体内的真菌营养体及大部分细菌被杀死，只有真菌的孢子和部分细菌仍可保持生活力。赤霉素、生长素、细胞分裂素等激素在植物的新陈代谢中发挥着重要作用，能影响植物生长和作物品质，蚯蚓粪不仅具有丰富的营养物质，还含有较高含量的促进生根的GA、IAA等多种植物激素。蚯蚓粪同时富含腐殖酸类物质，而腐殖酸能影响植物营养吸收和蛋白合成。
蚯蚓粪能不同程度地提高多种作物包括谷物、豆科植物、花卉、蔬菜及其他大田作物的种子发芽率，促进其生长，提高产量，改善品质。薛进军等在果园覆盖有机物料接种蚯蚓的试验中发现，有机物料被蚯蚓吞食、转化为蚯蚓粪后，蚯蚓粪内生长有大量新根。用蚯蚓粪配制成的长效肥施到果树根际，诱导了大量新根在蚯蚓粪上生长，并明显减轻了缺素症的发生。施用蚯蚓粪可以改善甘蓝品质，降低甘蓝硝酸盐含量，提高维生素C含量。Atiyeh等在温室西红柿栽培中添加蚯蚓粪发现，添加10％、20％和40％(体积比)蚯蚓粪后西红柿的商品率显著升高，畸形果显著减少，且20％添加量下西红柿的产量最高，达5.1kg/株，单果重比对照高12.4％。施用蚯蚓粪还可提高土壤中性磷酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖等的活性，增强土壤供肥性能。Arancon等的研究证明蚯蚓粪可以通过增加微生物的数量和活性来影响氮循环速度和分泌植物生长激素，对草莓的生长发育、产量有显著的促进作用。栽培基质中加入蚯蚓粪促进了生菜植株的生长，并且提高了品质。基质中蚯蚓粪比例为30％最有利于植株根生长，比例为50％时生菜地上部生物量最大；蚯蚓粪比例为30％-50％时，生菜植株茎、叶中Pr、Vc、可溶性糖含量明显增加，而NO3-含量降低。
近年来国内外不同的研究均发现，蚯蚓粪在大棚蔬菜园艺作物等的育苗方面有一定的利用价值。美国俄亥俄州立大学研究者等在温室育苗基质中添加不同量蚯蚓粪，研究西红柿苗的生长状况，发现25％-50％添加量(体积比)处理的西红柿苗的生长量显著高于其他处理。有研究者在法国万寿菊的育苗试验研究中发现添加蚯蚓粪后除100％(体积比)蚯蚓粪处理外，万寿菊的根系都显著多于对照，而40％蚯蚓粪添加量处理万寿菊的生长和生产力都显著高于对照。由此可见适量添加蚯蚓粪可以缩短育苗时间，对于工厂化育苗具有极大的经济价值。国内研究者认为在黄土里加入适当的蚯蚓粪作基质培育豌豆苗菜，对豌豆苗菜有明显的增产作用，其中，以含15％-30％蚯蚓粪的基质总体效果最好；蚯蚓粪基质中加入秸秆与蘑菇渣后降低了观赏番茄株高增长速度，提高了叶面积的增长速度；蚯蚓粪复合基质不同处理对观赏番茄开花数、结果数、最大单果重和糖/酸比有明显影响。尚庆茂等将蚯蚓粪和蛭石按2∶1(v/v)的比例组成复合基质，然后添加不同数量的CO(NH2)2和KNO3，用于茄子和辣椒穴盘育苗。结果表明通过添加适量的无机肥料，可以明显提高复合基质地EC值，改善幼苗的出苗率、幼苗叶片叶绿素含量和净光合速率，显著促进幼苗植株的生长发育。尚庆茂等同时对蚯蚓粪基质西瓜穴盘苗进行不同浓度的N、K肥料播后喷施，结果表明播后喷施肥料可明显提高基质的EC值，显著增加西瓜幼苗叶片叶绿素a、b及叶绿素总量，进而有效促进西瓜幼苗的生长发育。卓少明等以不同存放期蚯蚓粪按不同比例混合塘泥作为基质进行黄瓜育苗，探讨不同存放期蚯蚓粪对黄瓜育苗效果的影响，结果表明各比例新鲜蚓粪混合塘泥育黄瓜苗的效果均极显著优于旧蚓粪混合塘泥的效果。张志刚等的研究证明蚯蚓粪作育苗基质时对茄果类蔬菜穴盘苗的耐热性有一定影响，蚯蚓粪基质通过对茄果类蔬菜穴盘苗抗氧化体系的保护或提高相关抗氧化酶活性，可以提高茄果类蔬菜穴盘苗的耐热性。薛进军等发现蚯蚓粪和牛粪诱导龙眼的新根生长的量分别提高了342.3％和231.6％。
综上表明，蚯蚓粪具有很强的吸附和缓释性能，能有效的控制养分的释放，利用蚯蚓粪作为育苗基质进行育苗，不但可以资源化利用蚓粪，促进蚯蚓处理有机固废的产业发展，还可以显著提高秧苗质量，增强抗逆性，缩短育苗时间，有利于培育壮苗及工厂化育苗。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种蚓粪复配蔬菜育苗基质及其制备方法。
传统的蚓粪利用一般都需要将蚓粪干燥，这样会导致蚓粪中部分有益微生物丧失活性，蚓粪中一些有益的有机物也会发生分解而导致蚓粪失去部分有益效果。本发明提出新鲜蚯蚓粪直接复配基质，可以克服这一问题。
本发明所说的新鲜蚯蚓粪是指从蚯蚓消解池上收集到的，未经发酵、干燥处理，直接用于复配基质的蚯蚓粪。
本发明所说的蚓粪复配蔬菜育苗基质，主要成分为蚓粪和蛭石，蚓粪的含水率小于50％，在蚓粪和蛭石混合体中添加全N 0.23-0.46kg/m3，P2O5 1.28-1.92kg/m3，K2O 0.43-0.65kg/m3。
大量实验发现，蚓粪中添加1/3-1/5体积的蛭石，更有利于形成壮苗，蚓粪和蛭石的体积比为4∶1左右较为合适。在蚓粪和蛭石混合体中再添加全N 0.23-0.46kg/m3，P2O5 1.28-1.92kg/m3，K2O 0.43-0.65kg/m3，优选全N 0.46kg/m3，P2O51.60kg/m3，K2O 0.54kg/m3，对蔬菜幼苗的总体有益作用最明显。无机N源采用尿素、P源采用过磷酸钙、K源采用硫酸钾。
不同性质的肥料相互复配会产生不同的效果，如果选择不当会降低营养物质的生物有效性，甚至造成营养物质的损失，破坏基质良好的物理形状。本配方的无机N源采用尿素、P源采用过磷酸钙、K源采用硫酸钾。在保证N、P、K养分含量的同时可以显著减少N的挥发和淋洗损失，同时提高P和K的生物有效性，确保外源无机养分的加入不会对蔬菜发芽率和幼苗产生不利影响。
上述所说的蚓粪复配蔬菜育苗基质通过下述方法得到：将新鲜蚓粪和蛭石按比例搅拌均匀，然后将无机营养物质(N源、P源、K源)粉碎后按用量直接加到搅拌器中，各种物料充分搅拌均匀即可。
本发明中所使用的新鲜蚓粪可以是通过常规的蚯蚓生物处理畜禽粪便过程中获得。这样既实现了畜禽粪便的生物处理，又为本发明提供了原料。
优选的蚓粪获得步骤是：(1)选择商品性好、耐高水分的蚯蚓品种，通过饵料胁迫诱导法驯化成工作蚓，采用条垛蚓粪薄层覆盖技术将工作蚓接种到畜禽粪便上，通过低温薄膜覆盖，高温遮荫的方式，控制蚯蚓工作环境的温度在5℃-30℃，通过人工补水和自然晾晒的方式控制水分在60％-70％，畜禽粪便经过蚯蚓15天左右的消解即可得到灰褐色，有泥土气息的物质即是蚯蚓粪。
(2)蚓粪收集：蚓粪收集前20天内停止投喂畜禽粪便，收集前5天停止浇水，保证蚓粪含水率低于50％。
本发明的有益效果体现在：传统的蔬菜育苗基质养分含量低，缓冲性能差。如果在基质生产过程中复配植物营养物质，特别是N素，常常造成种子不萌发或烧苗；但在基质生产过程中不复配植物营养物质，也会造成蔬菜幼苗生长中后期，甚至生长前期发生养分亏缺，致使育苗时间延长，降低了幼苗质量。本发明利用蚯蚓粪高吸附性能和养分复配技术有效的解决了制约提升蔬菜育苗基质质量的这一技术瓶颈，促进壮苗形成，缩短育苗周期。
【附图说明】
图1是实施例1的制备流程图
【具体实施方式】
在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体的制备实施例和应用实施例，并参照数据进一步详细地描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下的实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明，其后所用相同试剂如无特殊说明，均以首次标明的内容相同。
实施例1本发明复配基质的制备
制备步骤如图1所示，分为(1)蚯蚓处理畜禽粪便获得蚓粪；(2)蚓粪收集；(3)确定N、P、K养分配比和复配养分的物料配方；(4)基质复配；(5)成品包装。
(1)蚯蚓生物处理畜禽粪便获得蚓粪；
选择商品性好、耐高水分的蚯蚓品种(如：大平二号)，选取生长健壮，活力强，表皮光亮的蚯蚓，通过饵料胁迫诱导法驯化成工作蚓。采用条垛蚓粪薄层覆盖技术将工作蚓接种到畜禽粪便上。通过低温薄膜覆盖，高温遮荫的方式，控制蚯蚓工作环境的温度在5℃-30℃，通过人工补水和自然晾晒的方式控制水分在60％-70％。畜禽粪便经过蚯蚓15天左右的消解即可得到灰褐色，有泥土气息的物质即是蚯蚓粪。
(2)蚓粪收集；
蚓粪收集前20天内停止投喂畜禽粪便，促使蚯蚓充分消解饵料，得到高质量的蚓粪，同时提前5天停止浇水，保证蚓粪含水率低于50％。收集蚓粪应选择晴好的天气，首先将蚯蚓消解池上的表层覆盖物除去，然后用钉耙(齿长8cm，齿距3-4cm)将消解池表层均匀翻耙一遍，利用蚯蚓怕光的生理特性，促使蚯蚓向底层迁移，20分钟后表层翻耙过的蚯蚓粪中已基本没有蚯蚓，此时用安装在手柄上的长方形收集器(长40cm，宽8cm的铁片)将表层蚓粪耙到消解池边上，装袋即可。
(3)确定N、P、K养分配比和复配养分的物料配方；
干燥过程会使蚓粪中某些有益微生物丧失活性，以及一些有益的有机物发生分解而导致蚓粪失去部分有益效果，因此本专利直接利用收集到的新鲜蚓粪复配基质。复配时在蚓粪中添加粗粒径的蛭石(蚓粪和蛭石的体积比为3-5∶1)提升基质的疏松度。在蚓粪和蛭石混合体中再添加全N 0.23-0.46kg/m3，P2O51.28-1.92kg/m3，K2O 0.43-0.65kg/m3，无机N源采用尿素、P源采用过磷酸钙、K源采用硫酸钾，解决基质中无机养分总量不够和大量营养元素之间比例不协调的问题。
(4)基质复配；
先将新鲜蚓粪和蛭石按比例放入旋转式搅拌器中均匀搅拌，然后将无机营养物质粉碎后按用量直接加到搅拌器中，各种物料充分搅拌均匀(整个过程约5分钟)即可。
(5)成品包装。
复配好的基质在常温条件下直接堆放着仓库中，稳定24小时，促使复配的无机营养物质转化、吸附完全。然后称量，用有塑料内胆的包装袋包装即可。
实施例2：复配基质用于西红柿育苗
按以下配比制得基质：蚓粪和蛭石的体积比为3∶1，在蚓粪和蛭石混合体中再添加全N 0.23kg/m3，P2O51.92kg/m3，K2O 0.43kg/m3。
以市售基质(淮安市绿园蔬菜工程技术有限公司生产的商标为淮蔬牌有机基质)为对照，于当年12月2日开展西红柿育苗实验，次年2月12日考苗。从表1-1和表1-2可以看出实验复配基质的多项指标明显优于对照市售基质：开展度增加14.47％，株高增加31.90％，叶片数增加17.65％，茎粗增加14.02％，叶绿素含量增加14.81％，总鲜重增加5.87％，地上鲜重增加5.00％，地下鲜重增加9.39％，总干重增加1.73％。处理与对照的成活率没有显著的变化，都为95％以上。复配基质明显缩短了西红柿的育苗周期。
表1-1：蚓粪复配基质对西红柿幼苗生长的影响
表1-2：蚓粪复配基质对西红柿幼苗生长的影响
实施例3：复配基质用于茄子育苗
按以下配比制得基质：蚓粪和蛭石的体积比为4∶1，在蚓粪和蛭石混合体中再添加全N 0.46kg/m3，P2O5 1.60kg/m3，K2O 0.54kg/m3。
以市售基质(淮安市绿园蔬菜工程技术有限公司生产的商标为淮蔬牌有机基质)为对照，于当年1月1日开展茄子育苗实验，4月1日考苗。从表2-1和表2-2可以看出实验复配基质的多项指标明显优于对照市售基质：开展度增加54.52％，株高增加50.50％，叶片数增加26.47％，茎粗增加29.89％，叶绿素含量增加23.81％，总鲜重增加102.04％，总干重增加97.54％，地上鲜重增加119.81％，地上干重增加106.00％，地下鲜重增加45.90％，地下干重增加71.30％。复配基质的幼苗成活率是对照市售基质的2.5倍。复配基质明显缩短了茄子的育苗周期。
表2-1：蚓粪复配基质对茄子幼苗生长的影响
表2-2：蚓粪复配基质对茄子幼苗生长的影响
实施例4：复配基质用于辣椒育苗
按以下配比制得基质：蚓粪和蛭石的体积比为5∶1，在蚓粪和蛭石混合体中再添加全N 0.35kg/m3，P2O51.28kg/m3，K2O 0.65kg/m3。
以市售基质(淮安市绿园蔬菜工程技术有限公司生产的商标为淮蔬牌有机基质)为对照，于当年1月1日开展辣椒育苗实验，4月1日考苗。从表3-1和表3-2可以看出实验复配基质的多项指标明显优于对照市售基质：开展度增加30.11％，株高增加23.07％，叶片数增加12.07％，茎粗增加19.51％，叶绿素含量增加20.50％总鲜重增加47.08％，总干重增加42.09％，地上鲜重增加40.36％，地上干重增加45.76％，地下鲜重增加67.57％，地下干重增加32.22％。处理与对照的成活率没有显著的变化，由于育苗环境问题，都在85％左右。复配基质明显缩短了辣椒的育苗周期。
表3-1：蚓粪复配基质对辣椒幼苗生长的影响
表3-2：蚓粪复配基质对辣椒幼苗生长的影响