水稻炭基全營養秸稈基質板育秧技術研究

韓休海

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

黑龍江省常年水稻種植面積超過400萬hm2，近年省委省政府高度重視水稻工廠化育秧等水稻生產新技術的推廣應用，并通過政府引領、技術示范和項目輻射等措施，逐步推廣使用新基質育秧技術，按照未來3～5年內，其中67萬hm2使用基質育秧，需要基質育秧板450個·hm-2計算,共存在3億個水稻基質育秧板的市場空間。而且，隨著黑龍江省水稻種植面積的不斷擴大，水稻集中育秧生產方式的擴大推廣，加上秸稈、牛糞和淀粉渣、菌渣等廢棄物資源化利用生產育秧基質技術的創新發展，將具備極廣闊的市場空間和發展前景[1]。

1 國內外現狀和技術發展趨勢

在國外，日、韓等國水稻基質化育秧技術已經廣泛普及和推廣，技術處于較高水平。近年來，國內許多科研院所和企業對新基質育秧技術開展相關研究，已經取得了一定的科技成果，但我國育苗基質一直存在質量不穩定，不同批次差異較大的問題。由于基質含水量、透氣性、pH、EC很容易在短期內發生較大的變化，基質配制不好常常導致爛種、出苗率降低、幼苗營養缺乏、爛根、徒長等問題發生[2]。生產上高價值秧苗多使用國外進口基質，但是進口基質價格高，增大了育苗成本。國內多采用草炭、珍珠巖、蛭石等復配作為育苗基質，由于原料多為不可再生資源，應用前景極為有限。而利用可再生物質(如作物秸稈等)和農產品加工廢棄物(如食用菌渣、薯渣)和畜禽糞便替代育苗盤土的研究意義更為重大。不僅解決了土育苗帶來的一系列問題，同時會避免秸稈焚燒對環境的污染和資源的浪費，有利于水稻育秧技術朝向標準化、輕簡化、基質化、規模化發展。

2 基質板育秧技術

2.1 主要技術特點

水稻炭基全營養基質板育秧技術，是集工業化、規模化、市場化以及生態化于一體的水稻育秧新技術。利用秸稈炭生產水稻育秧基質板實現生物炭還田的生態農業生產方式，可以有效改善修復土壤，實現秸稈資源的全循環利用，能夠形成高附加值的秸稈收集、加工、還田的完整產業鏈，具有很好的社會效益、生態效益。該技術是目前秸稈資源化利用最徹底、工業化程度最高、功能效益最協調的解決方案[3]。

2.2 主要研究內容

針對黑龍江省水稻集中育秧“取土難”，農作物秸稈禁燒后“出路難”，規模化畜禽養殖場糞便和農產品加工剩余物“處理難”等問題，研究利用秸稈、畜禽糞便、薯渣等農業廢棄物生產新型水稻育秧基質板關鍵技術和裝備，基于基質育壯秧肥料、水分的需求規律，研究水稻苗期營養全組分析和優化組合利用技術，優化有機物料和生物炭等基質成分比例參數以及基質理化指標，研究基質粉劑、基質顆粒不同狀態水稻育秧基質的理化性質，滿足苗期充足營養和營養均衡要求[4]。研究濕法和干法水稻育秧板成型工藝，優化工藝路線和參數，形成全套炭基全營養育秧基質板規模化、標準化生產工藝技術和成套裝備。滿足水稻集中育秧、土壤保護改良和育苗基質化的需要,解決水稻育秧基質板保水性差和全營養基質板規模化成型難等生產性問題，提高水稻基質板育秧標準化程度。實現農業廢棄物的基料、肥料化綜合利用，農業綠色發展、循環發展和可持續發展。

3 基質板育秧方法與生產加工

3.1 基質板育秧方法

秸稈粉碎或廢棄菌包粉碎后與經過處理的畜禽糞污等農業廢棄物快速發酵、過篩、加入秸稈炭調配，形成粉狀炭基育秧基質，高效模壓成型后烘干制成基質板。基質板擺在育秧塑料盤里，平整擺放在苗床上，澆透底水，播上芽種，覆蓋表土，然后澆水覆保溫保濕膜，完成育秧播種環節，出苗后按照苗期水分和溫度農藝要求進行管理。

3.2 基質板加工工藝流程

將經過處理的畜禽糞污、廢棄菌渣(或粉碎后的秸稈)和薯渣等農業廢棄物進行混合高溫快速發酵，過篩后與稻殼或秸稈制成的生物炭和調酸劑、營養藥劑按照一定比例調配，形成水稻育秧基質，再經過高效成型后，烘干定型制成水稻育秧板。

3.3 核心技術

3.3.1 農業廢棄物快速發酵技術

將預處理過的玉米秸稈、畜禽糞便和薯渣等農業有機廢棄物混拌均勻后，加入耐高溫發酵菌劑，在高溫發酵設備內進行3～5天的主體發酵，出料堆放后熟。該技術解決了傳統堆肥發酵占地面積大、原料混合不均勻、微生物殘留、發酵時間長、發生二次污染、發酵設備發酵不徹底、設備效率不易放大和寒區均衡生產等問題。

3.3.2 基質原料高效成型技術

將發酵好的物料篩分后，與秸稈炭和營養調節劑等調配成粉狀育秧基質，進行pH、EC、含水率檢測，確保基質理化和營養各項指標滿足水稻苗期生長需要；對粉狀育秧基質進行稱重，送至高效秧盤成型機進行連續高效成型，解決育秧盤成型、脫模和營養一致性問題。

3.3.3 復用供熱節能烘干技術

集成秸稈炭化發酵、烘干復用供熱及秸稈炭原料綜合利用技術，低溫型空氣源熱泵節能烘干基質盤技術。利用逆卡諾原理，熱泵工質經壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，進入換熱器(冷凝器)，冷凝液化放熱，加熱烘干機或烘干房中空氣，提高烘干機中空氣溫度，通過熱風使基質盤中的水分氣化蒸發，水蒸氣由排濕系統排走，使基質盤脫水烘干。通過熱回收裝置回收熱量加熱新風，實現節能烘干目的。將基質盤送入專用空氣源熱泵烘干機進行烘干，達標后出箱，包裝入庫。非基質盤生產季節進行木耳等農林特產品烘干加工，提高烘干設備利用率。

4 結論

全營養炭基基質板水稻育秧技術采用基質板取代苗床營養土，播種并覆蓋散狀基質，進行水稻無土育秧，實現了基質和營養的有機結合。簡化了水稻育秧生產程序，減少了取土、篩土、調酸、拌肥、拌藥等育苗生產環節，進一步提高秧苗質量和育秧效率，實現水稻育秧技術的“輕簡化”、“ 傻瓜化”，進一步提高黑龍江省水稻生產標準化、規模化和設施化水平，推動水稻基質化技術的進步和發展。

玉米秸稈和畜禽糞污等農業廢棄物發酵制成的水稻育秧基質富含稻苗所需的營養、微量元素及活性菌，為水稻苗期生長提供足夠的營養，在秧苗移插大田后繼續分解為腐殖質，改良土壤結構，增加土壤肥力，提高土壤有機質含量，對提升耕地質量和保護黑土地具有重要意義。因不使用苗床土，無雜草源和病菌源，無需苗床封閉除草用藥，減少苗床立枯病防治用藥，減少苗期和水稻生長期農藥使用量，可實現水稻無公害生產，促進稻米產業綠色發展。

該技術有效解決了農作物秸稈、畜禽糞便和農產品精深加工副產物等的綜合利用難題，實現了農業廢棄物的高質高效利用，延伸了秸稈加工產業鏈，為種養循環農業發展產生積極促進作用。另外，也可利用發酵好的基質添加不同蔬菜所需營養加工成蔬菜專用育秧盤進行蔬菜育苗和立體栽培，解決蔬菜育苗、立體栽培營養土和營養液的替代問題，提高設施蔬菜和綠色蔬菜的標準化、規模化育苗和生產水平。