水稻炭基全营养秸秆基质板育秧技术研究

韩休海

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

黑龙江省常年水稻种植面积超过400万hm2，近年省委省政府高度重视水稻工厂化育秧等水稻生产新技术的推广应用，并通过政府引领、技术示范和项目辐射等措施，逐步推广使用新基质育秧技术，按照未来3～5年内，其中67万hm2使用基质育秧，需要基质育秧板450个·hm-2计算,共存在3亿个水稻基质育秧板的市场空间。而且，随着黑龙江省水稻种植面积的不断扩大，水稻集中育秧生产方式的扩大推广，加上秸秆、牛粪和淀粉渣、菌渣等废弃物资源化利用生产育秧基质技术的创新发展，将具备极广阔的市场空间和发展前景[1]。

1 国内外现状和技术发展趋势

在国外，日、韩等国水稻基质化育秧技术已经广泛普及和推广，技术处于较高水平。近年来，国内许多科研院所和企业对新基质育秧技术开展相关研究，已经取得了一定的科技成果，但我国育苗基质一直存在质量不稳定，不同批次差异较大的问题。由于基质含水量、透气性、pH、EC很容易在短期内发生较大的变化，基质配制不好常常导致烂种、出苗率降低、幼苗营养缺乏、烂根、徒长等问题发生[2]。生产上高价值秧苗多使用国外进口基质，但是进口基质价格高，增大了育苗成本。国内多采用草炭、珍珠岩、蛭石等复配作为育苗基质，由于原料多为不可再生资源，应用前景极为有限。而利用可再生物质(如作物秸秆等)和农产品加工废弃物(如食用菌渣、薯渣)和畜禽粪便替代育苗盘土的研究意义更为重大。不仅解决了土育苗带来的一系列问题，同时会避免秸秆焚烧对环境的污染和资源的浪费，有利于水稻育秧技术朝向标准化、轻简化、基质化、规模化发展。

2 基质板育秧技术

2.1 主要技术特点

水稻炭基全营养基质板育秧技术，是集工业化、规模化、市场化以及生态化于一体的水稻育秧新技术。利用秸秆炭生产水稻育秧基质板实现生物炭还田的生态农业生产方式，可以有效改善修复土壤，实现秸秆资源的全循环利用，能够形成高附加值的秸秆收集、加工、还田的完整产业链，具有很好的社会效益、生态效益。该技术是目前秸秆资源化利用最彻底、工业化程度最高、功能效益最协调的解决方案[3]。

2.2 主要研究内容

针对黑龙江省水稻集中育秧“取土难”，农作物秸秆禁烧后“出路难”，规模化畜禽养殖场粪便和农产品加工剩余物“处理难”等问题，研究利用秸秆、畜禽粪便、薯渣等农业废弃物生产新型水稻育秧基质板关键技术和装备，基于基质育壮秧肥料、水分的需求规律，研究水稻苗期营养全组分析和优化组合利用技术，优化有机物料和生物炭等基质成分比例参数以及基质理化指标，研究基质粉剂、基质颗粒不同状态水稻育秧基质的理化性质，满足苗期充足营养和营养均衡要求[4]。研究湿法和干法水稻育秧板成型工艺，优化工艺路线和参数，形成全套炭基全营养育秧基质板规模化、标准化生产工艺技术和成套装备。满足水稻集中育秧、土壤保护改良和育苗基质化的需要,解决水稻育秧基质板保水性差和全营养基质板规模化成型难等生产性问题，提高水稻基质板育秧标准化程度。实现农业废弃物的基料、肥料化综合利用，农业绿色发展、循环发展和可持续发展。

3 基质板育秧方法与生产加工

3.1 基质板育秧方法

秸秆粉碎或废弃菌包粉碎后与经过处理的畜禽粪污等农业废弃物快速发酵、过筛、加入秸秆炭调配，形成粉状炭基育秧基质，高效模压成型后烘干制成基质板。基质板摆在育秧塑料盘里，平整摆放在苗床上，浇透底水，播上芽种，覆盖表土，然后浇水覆保温保湿膜，完成育秧播种环节，出苗后按照苗期水分和温度农艺要求进行管理。

3.2 基质板加工工艺流程

将经过处理的畜禽粪污、废弃菌渣(或粉碎后的秸秆)和薯渣等农业废弃物进行混合高温快速发酵，过筛后与稻壳或秸秆制成的生物炭和调酸剂、营养药剂按照一定比例调配，形成水稻育秧基质，再经过高效成型后，烘干定型制成水稻育秧板。

3.3 核心技术

3.3.1 农业废弃物快速发酵技术

将预处理过的玉米秸秆、畜禽粪便和薯渣等农业有机废弃物混拌均匀后，加入耐高温发酵菌剂，在高温发酵设备内进行3～5天的主体发酵，出料堆放后熟。该技术解决了传统堆肥发酵占地面积大、原料混合不均匀、微生物残留、发酵时间长、发生二次污染、发酵设备发酵不彻底、设备效率不易放大和寒区均衡生产等问题。

3.3.2 基质原料高效成型技术

将发酵好的物料筛分后，与秸秆炭和营养调节剂等调配成粉状育秧基质，进行pH、EC、含水率检测，确保基质理化和营养各项指标满足水稻苗期生长需要；对粉状育秧基质进行称重，送至高效秧盘成型机进行连续高效成型，解决育秧盘成型、脱模和营养一致性问题。

3.3.3 复用供热节能烘干技术

集成秸秆炭化发酵、烘干复用供热及秸秆炭原料综合利用技术，低温型空气源热泵节能烘干基质盘技术。利用逆卡诺原理，热泵工质经压缩机压缩成高温高压气体，进入换热器(冷凝器)，冷凝液化放热，加热烘干机或烘干房中空气，提高烘干机中空气温度，通过热风使基质盘中的水分气化蒸发，水蒸气由排湿系统排走，使基质盘脱水烘干。通过热回收装置回收热量加热新风，实现节能烘干目的。将基质盘送入专用空气源热泵烘干机进行烘干，达标后出箱，包装入库。非基质盘生产季节进行木耳等农林特产品烘干加工，提高烘干设备利用率。

4 结论

全营养炭基基质板水稻育秧技术采用基质板取代苗床营养土，播种并覆盖散状基质，进行水稻无土育秧，实现了基质和营养的有机结合。简化了水稻育秧生产程序，减少了取土、筛土、调酸、拌肥、拌药等育苗生产环节，进一步提高秧苗质量和育秧效率，实现水稻育秧技术的“轻简化”、“ 傻瓜化”，进一步提高黑龙江省水稻生产标准化、规模化和设施化水平，推动水稻基质化技术的进步和发展。

玉米秸秆和畜禽粪污等农业废弃物发酵制成的水稻育秧基质富含稻苗所需的营养、微量元素及活性菌，为水稻苗期生长提供足够的营养，在秧苗移插大田后继续分解为腐殖质，改良土壤结构，增加土壤肥力，提高土壤有机质含量，对提升耕地质量和保护黑土地具有重要意义。因不使用苗床土，无杂草源和病菌源，无需苗床封闭除草用药，减少苗床立枯病防治用药，减少苗期和水稻生长期农药使用量，可实现水稻无公害生产，促进稻米产业绿色发展。

该技术有效解决了农作物秸秆、畜禽粪便和农产品精深加工副产物等的综合利用难题，实现了农业废弃物的高质高效利用，延伸了秸秆加工产业链，为种养循环农业发展产生积极促进作用。另外，也可利用发酵好的基质添加不同蔬菜所需营养加工成蔬菜专用育秧盘进行蔬菜育苗和立体栽培，解决蔬菜育苗、立体栽培营养土和营养液的替代问题，提高设施蔬菜和绿色蔬菜的标准化、规模化育苗和生产水平。