本發明涉及水稻栽培領域，尤其是涉及一種水稻機插秧的育秧基質及其制備方法。
背景技術：
水稻機械化育插秧是發展現代農業、提高水稻生產機械化水平的重要內容，而機插秧成功與否的關鍵技術環節在于育秧。隨著機插秧面積越來越大，育秧中一個突出的矛盾日益顯現出來，那就是營養土的獲取。以江蘇省為例，2012年2000萬畝的機插秧面積，大約需要200萬立方的營養土，不僅取土工作量巨大，而且越來越面臨無土可取的問題，針對這一問題，利用人工作制備育秧基質取代傳統營養土進行水稻育秧，尤其是機插秧的培育已經越來越被廣泛應用。
水稻機插秧育秧基質既是一種育苗基質，又與其它作物如某些蔬菜、苗木育苗基質有所差別，有其自身一些特殊性能要求。首先，作為水稻育苗基質，應具備較好通氣性和保水性，豐富而全面營養，微酸性，較低鹽分含量，符合水稻秧苗生長要求，以利于秧苗根系發育與生長，整齊出秧。其次，作為機插秧基質，基質材料對根系生長無抑制作用，培育的秧苗根系活力要高，盤結性好，以便機械化成塊整齊切割和栽插。為了探索適宜用于機插秧的育秧基質及其制備方法，以替代傳統營養土，提高秧苗素質和機插秧效果，近幾年來相關領域專家進行了大量研究：公開號為CN105000972A的中國專利文獻提供了一種機插秧水稻育秧基質及其制備方法，將牛糞、谷殼粉厭氧發酵后，擠壓脫鹽、脫水至含水率為60％-65％，鹽分0.5－0.15升/毫克，之后將沼渣與草炭混合攪拌進行二次好氧發酵，之后添加蛭石、珍珠巖、草炭和谷殼粉，制得所述機插秧水稻育秧基質；公開號為CN104926440A的文獻公開了一種適用于機插秧水稻的育秧基質及其制備方法，其以小麥加工面粉的副產品麥麩為主要原料，加入酒糟，采用高溫腐熟劑進行堆置發酵腐熟處理15-20天，干燥粉碎后再按比例混合蚯蚓糞、蛭石、硅酸鈉配制成復合型水稻育秧基質；公開號為CN103449930A的專利文獻則公開了一種適于機插秧的水稻育秧基質的配制方法，其將細醋糟、蛭石和草炭依次按體積比66.7％：16.65％：16.65％充分混合拌勻后，配制成水稻育秧基質；公開號為CN102204495A的專利文獻公開一種利用金針菇廢棄培養料生產水稻育秧基質的方法，以金針菇工廠化栽培結束后的廢棄培養料為主要原料進行發酵，在發酵中期翻堆時再加入食品級硫磺粉降低pH，發酵結束后再按比例混合泥炭、蛭石等配制成pH值在6.0左右，養分總量3％左右，氮磷鉀比例合適的營養型水稻育秧基質。
以上文獻公開的機插秧育秧基質制備過程，其原料為稻殼粉、麥麩、酒糟或/和食用菌廢棄物培養料等，通過堆肥發酵后再添加一定比例的泥炭、蛭石等原料制成，均未涉及利用農作物秸稈為主要原料制備育秧基質技術方法。有關利用農作物秸稈制作水稻育秧基質，迄今也一些專利成果報道。如公開號為CN101828491A的中國專利文獻公開了一種水稻育秧基質及其生產方法，將粉碎至40-60目的玉米秸稈接種酵母菌和乳酸菌堆肥發酵后，再將堆肥發酵的產物與工業加工紙漿廢渣液、工業沸騰爐渣粉按60-80％、15-25％和5-15％比例配制而成；此外，公開號為CN105660236A、CN105294318A、CN104774100A等相關利用農作物秸稈作為水稻育秧基質的專利，其秸稈用量均不超過總原料量的30％。其制備方法，均為秸稈與其它主要原料如牛糞、脫水生活污泥、醋渣、木薯渣、釀酒工業污泥等共同發酵制得，或者秸稈通過炭化后加入其它原料發酵制得；公開號CN105801286A的中國專利文獻則公開了一種水稻盤式育秧基質及其制備方法，其將秸稈炭化后，按照重量比將炭化秸稈、稻田干土、復合肥及土壤消毒劑混合，其中炭化秸稈的重量比為60％，稻田干土的重量比為39％，復合肥N：P：K＝15：15：15的比例為0.05％～0.5％，其余部分為土壤消毒劑，然而其炭化秸稈制備過程實際是一種堆肥發酵過程，非缺氧熱解物理炭化。
從上述育秧基質制備專利技術看，從原料角度涉及以農作物秸稈為主要原料的專利極少，多以用量在30％以下的作物秸稈或者完全不用作物秸稈，選擇使用其它有機廢棄物原料生產水稻育秧基質；制作工藝角度多以多物料聯合堆肥發酵為主，發酵產物直接作為育秧基質或者添加某些添加劑制作成育秧基質。這些制作工藝，常常由于發酵不充分，腐熟度不夠，物料接觸水后產生強烈的二次發酵，從而導致因缺氧、微生物與根系爭奪養分、產生有害氣體等影響秧苗生長。
技術實現要素：
針對現有育秧基質普遍存在吸水保水能力差、生物穩定性差、營養成分不平衡等問題，本發明提供一種水稻機插秧育秧基質及其制備方法，以保證較好的育苗效果，有利于培育根系發達、盤結能力強的壯苗，同時解決大量秸稈和畜禽糞便無害化利用的問題，本發明是這樣實現的：
一種水稻機插秧育秧基質，包括堆肥產物、泥炭土、蛭石，其特征在于，所述水稻機插秧育秧基質的有效成分是由堆肥產物、泥炭土和蛭石按照干物質7:2:1的質量比混合后獲得；
其中，所述堆肥產物是這樣獲得的：將農作物秸稈與畜禽糞便按照干物質6﹕3～4的質量比例混合后，接種占農作物秸稈和畜禽糞便總質量0.5～1％的有機物料腐熟劑，調節含水率為65～75％，再堆肥發酵45～60天。
進一步，本發明所述的水稻機插秧育秧基質中，農作物秸稈是指破碎至長度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或者幾種。
進一步，本發明所述的水稻機插秧育秧基質中還包括占水稻機插秧育秧基質的有效成分質量0.1％的保水劑。
進一步，本發明所述的水稻機插秧育秧基質中，所述保水劑為聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或任一組合。
一種本發明所述水稻機插秧育秧基質的制備方法，具體步驟如下：
A)將農作物秸稈與畜禽糞便按干物質6﹕3～4的質量比混合，接種質量百分數為0.5～1％的有機物料腐熟劑，調節物料含水率為65～75％，進行堆肥發酵，45-60天后即獲得堆肥產物；
B)將堆肥產物、泥炭土、蛭石按照質量比7:2:1混合，調節含水率55～60％，再次進行堆肥發酵，7-10天后即獲得水稻機插秧育秧基質的有效成分；
C)將水稻機插秧育秧基質的有效成分及保水劑(占水稻機插秧育秧基質有效成分質量1％)置于85～90℃處理5～6小時，期間對物料進行攪拌和換氣；
D)將步驟C)處理后的物料干燥至含水率為30～40％，破碎并過20mm篩即獲得所述水稻機插秧育秧基質。
進一步，本發明所述水稻機插秧育秧基質的制備方法中，步驟A)所述農作物秸稈是指破碎至長度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或任一組合。
進一步，本發明所述水稻機插秧育秧基質的制備方法中，步驟C)所述對物料進行攪拌和換氣是指：攪拌速率為4-20rpm，每小時換氣量為物料體積的40～50倍。
本發明所述的有機物料腐熟劑是指技術指標符合《農用微生物菌劑》(GB20287-2006)要求的腐熟劑。
本發明以水稻、小麥、玉米、油菜等農作物秸稈為主要原料，以畜禽糞便為輔助原料，接種有機物料腐熟劑進行堆肥發酵，與現有技術相比，其有益效果體現在：
1)本發明采用了兩次堆肥發酵外加一次濕熱處理，并在基質制作過程中添加性能穩定性好的泥炭土和蛭石，確保了秸稈物料腐熟程度和物料性狀的穩定性，育秧過程中不會因為采用大量秸稈類易生物降解材料作為基質生產原料而產生二次發酵燒苗現象。
2)以適量畜禽糞便作為養分調理劑，生產的基質產品營養豐富、全面均衡且含量適中。
3)采用高溫濕熱法對二次發酵物料進行處理，不僅可以完全滅活作物秸稈、畜禽糞便原料殘存的病原微生物、雜草種子等有害生物，而且還可以在此過程中通過通風換氣去除堆肥發酵過程中局部厭氧積存的硫化氫等影響秧苗生長的有害物質，并產生大量小分子有機酸，降低基質產品酸堿度，有利秧苗的生長。
附圖說明
圖1為水稻機插秧育秧基質生產流程圖
具體實施方式
實施例中有機物料腐熟菌劑購自南京寧糧生物工程有限公司，其技術指標符合《農用微生物菌劑》(GB20287-2006)要求。
實施例1
1、取水稻秸稈(干基)20噸，機械破碎至秸稈長度為5cm以下，加入畜禽糞便(本實施例中使用牛糞，具體操作過程中也可以使用其他畜禽糞便)13.3噸(干基)，接種(水稻秸稈和牛糞)總質量0.5％(W/W)有機物料腐熟菌劑具體實施過程中，有機物料腐熟劑的接種劑量可以控制在0.5％-1％之間)，用大型攪拌機攪拌均勻，并加水調節物料含水率至75％(一般含水率控制在65～75％即可)，堆成堆垛進行發酵；每隔3～5天翻堆一次，發酵45～60天即獲得堆肥產物；具體操作中，一般冬天堆制60d，夏天堆制45d；
本實施例中使用的農作物秸稈為水稻秸稈，具體實施中，可以使用破碎至長度5cm以下的水稻、小麥、玉米、油菜秸稈中的一種或任一組合；
農作物秸稈與畜禽糞便的比例可以控制在干物質6﹕3～4的質量比之間。
2、第一次堆肥發酵結束后，取堆肥產物、泥炭土和蛭石按照質量比7:2:1混合，并加水調節混合物含水率60％(一般含水率控制在55-60％即可)，攪拌均勻后進行二次堆肥發酵，7-10天后即獲得水稻機插秧育秧基質的有效成分；具體操作過程中，一般冬天堆肥10d，夏天堆肥7d，堆肥期間翻堆2～3次。
3、第二次堆肥結束后，將水稻機插秧育秧基質的有效成分20m3輸送至容積為30m3高溫濕熱反應釜中，加入物料干重0.1％的保水劑聚丙烯酰胺，于85～90℃高溫濕熱處理5-6小時，期間對物料進行攪拌和換氣；攪拌速率為4-20rpm，每小時換氣量為物料體積的40～50倍(本實施例中反應釜換氣量為1000m3/h)；
具體操作過程中，保水劑可以使用丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或任一組合。
4、將高溫濕熱處理后的物料，從反應釜中移出風干或烘干至含水率30-35％，再由鏈條式破碎機破碎，過篩20mm篩，即可包裝成為水稻機插秧育秧基質成品。
實施例2
取小麥秸稈(干基)30噸，破碎至秸稈長度為5cm以下，加入豬糞16.2噸(干基)，接種(小麥秸稈和豬糞總質量)0.75％(W/W)有機物料腐熟菌劑，用大型攪拌機攪拌均勻，并加水調節物料含水率至65％，堆成堆垛進行發酵45-60天，獲得堆肥產物，期間每隔3～5天翻堆一次；
第一次發酵結束后，取堆肥產物、泥炭土和蛭石按質量比7:2:1混合后，加水調節混合物含水率55％，攪拌均勻后進行二次堆肥發酵，7-10天后即獲得水稻機插秧育秧基質的有效成分；二次堆肥結束后，將二次堆肥物料30m3輸送至容積為45m3高溫濕熱反應釜，加入物料干重0.1％的聚乙烯醇，于90℃高溫濕熱處理5小時,攪拌速率為4-20rpm，反應釜換氣量為1500m3/h；
高溫濕熱處理后的物料，從反應釜中移出風干至含水率30-35％，鏈條式破碎機破碎，過篩20mm篩，篩上分可以返回二次堆肥，篩下分即可包裝成為水稻機插秧育秧基質成品。
實施例3
取玉米秸稈(干基)50噸，破碎至10cm以下，加入雞糞21.4噸(干基)，接種(玉米秸稈和雞糞總質量)1.0％(W/W)有機物料腐熟菌劑，用大型攪拌機攪拌機攪拌均勻，并加水調節物料含水率至70％，堆成堆垛進行發酵45-60天，即獲得堆肥產物，期間每隔3～5天翻堆一次；
第一次堆肥發酵結束后，取堆肥產物、泥炭土和蛭石按質量比7:2:1重新加水調節混合物含水率55％，攪拌均勻后進行二次堆肥，7-10天后即獲得水稻機插秧育秧基質的有效成分；
第二次堆肥發酵結束后，將水稻機插秧育秧基質的有效成分42m3輸送至容積為60m3高溫濕熱反應釜，加入物料干重0.05％的聚丙烯酰胺和0.05％的聚乙烯醇，進行80～85℃高溫濕熱處理6小時，攪拌速率為4-20rpm，反應釜換氣量為2100m3/h；
高溫濕熱處理后的物料，從反應釜中移出風干至水分30-35％，鏈條式破碎機破碎，過篩20mm篩，篩上分返回二次堆肥，篩下分即可包裝成為水稻機插秧育秧基質成品。
實施例4
將實施例1-3獲得的水稻機插秧育秧基質與傳統方法制備的基質進行育秧及田間栽培對比試驗。
傳統基質的制備方法：秸稈、糞便及泥炭土、蛭石四種原料來源及用量同實施例1；秸稈和糞便堆肥發酵70天，堆肥過程中不添加有機物料腐熟菌劑；堆肥結束后，將堆肥產物與泥炭土、蛭石充分混合均勻即成傳統基質。不進行高溫濕熱處理，不添加保水劑。
取等量實施例1、2、3獲得的水稻機插秧育秧基質和傳統基質，分別依次編為A、B和C和D四種處理，以傳統方法各育水稻秧苗(武育粳3號)30盤。待25天育秧結束后，采用插秧機，進行機器(久保田spw-68c插秧機)栽插，每個處理栽插面積667m2。育秧及栽插后的水肥、用藥等田間管理措施按常規進行。試驗期間，對育成的秧苗、栽插后1個月的苗情及水稻產量進行監測，結果見表1：
表1不同育秧基質應用效果
從表1可以看出，與傳統方法相比，本發明方法制作的三種育苗基質，顯著提高了水稻秧苗素質。尤其是，本方法制作的基質可以顯著促進根系生長，根冠比由傳統基質0.65提高到了0.77～0.87。水稻秧苗根系發達，提高了根系在育苗期間的盤結能力，有利于機械分根插秧。采用本方法育成的秧苗，移栽后水稻容易立苗成活，緩苗期短，分蘗早，水稻營養期長勢顯著優于傳統對照，并有效提高了作物有效穗數和穗粒數，與傳統基質育秧相比增產效果達到5％左右。