[科普中国]-秸秆基料化利用技术（2）

针对植物栽培基质，对它的物理与化学性质有什么要求？

良好的无土栽培基质的理化性质应具有以下特点：

可满足种类较多的植物栽培，且满足植物各个时期生长需求；有较轻的容重，操作方便，有利于基质的运输；有较大的总孔隙度，吸水饱和后仍保持较大的通气孔隙度，可为根系提供足够的氧气；绝热性能良好，不会因夏季过热、冬季过冷而损伤植物根系；吸水量大、持水力强；本身不带土传病虫害。秸秆堆腐工艺有哪几种？

前面提到植物栽培基质生产完整工艺需要经历堆腐、复配与调配等三阶段。其中复配与调配主要通过将各种原料进行称重，按一定比例进行充分混合，相对较为简单，而秸秆堆腐过程、质量控制则较为复杂。秸秆堆腐主要工艺主要有条垛式与槽式堆肥两种，其它还有仓式、塔式、隧道式等。

条垛式堆肥翻料设备有哪几种基本形态？

槽式堆肥是将物料堆制长条形的堆或条垛，在好氧条件下进行分解，是一种常见好氧堆肥工艺。条垛的横断面一般呈梯形、三角形或不规则的四边形。

条垛式堆肥为自然通风或强制通风或人工或机械翻堆的被动式通风，自然通风或强制通风或通风速率与效果好坏，主要取决于堆肥物料的孔隙度、含水量以及条垛高度等因素，在孔隙度太小或含水量过高或条垛过高均影响通风，会造成堆体中间处于厌氧状态而延长腐熟时间且会产生恶臭气体。当以稻麦秸秆为主要原料进行堆肥时，采用自然或强制通风均因其物料孔隙度小而难以达到预期效果，需要采用翻堆方法以增加堆体物料中氧浓度。为提高堆肥效率，越来越多地采用机械翻料的方式，以代替人工翻堆。

目前，条垛式堆肥翻料设备主要有转鼓式、链板式、螺旋式三种基本形态。随着堆肥厂生产规模扩大，堆肥原料种类的拓展和市场对高质量堆肥的需求增长，现代堆肥业迫切需求攫取性能强、处理量大、曝气均匀稳定的“全能选手”，近年出现了综合三种基本形翻抛机优势的新机型，即：螺旋转鼓式翻堆机（跨骑式翻抛机）、纵向横向输送带式翻堆机、立辊式翻堆机以及双转鼓式翻堆机。

中国农业机械化科学研究院畜禽机械研究所，针对以细长草杆为主要原料的特征，为防止缠草，设计了大直径转鼓，并在后方装配转速较快的小转鼓，它将物料从大转鼓上取出并抛出较远距离，增加了曝气，该设备不但能处理麦草堆垛，还成功应用于棉秆等多种原料的处理上，可较好完成堆腐的起堆、翻堆作业。

目前，国内已有众多企业生产用于条垛式堆肥的翻抛或翻料设备，其型号不同，作业效率与要求不同，应用依据生产规模与能力选择适合的翻抛设备，详细设备参数可查找企业产品介绍或电话咨询

槽式堆肥及翻料设备有哪些特点呢？

槽式堆肥是将物料堆积在具一定形状槽中进行堆腐，其槽的形状及大小、深度等参数，依据所采用的翻料设备不同而不同，一般为长条状、深度在1.5-3米、长度50-150米。槽式堆肥系统的动态过程一般为7-10d，温度的控制取决于环境温度和翻堆频率。和强制通风堆肥系统相比，自然通风的槽式堆肥系统能保证堆体内部的堆料温度均匀分布，与塔式、仓式和隧道式等堆肥方式，槽式堆肥又是一种半开放式堆肥，堆肥过程的可视性，使得操作者可以随时对搅拌、通气和调湿过程进行调节控制，因此物料发酵相对较快而均匀。而相对于条垛堆肥，它也可以进行封闭，进行自动化控制操作，并可对堆肥尾气收集处理与集中排放，减少堆肥尾气对周边环境影响，改善翻堆作业的工况条件。目前现代化堆肥工厂中，槽式堆肥工艺是应用最多的一种设施堆肥方式，尤其适用于人口密集地区或温度较低的北方地区。目前用于槽式翻堆机主要有滚筒式、螺旋式、链板式和翻倒轮。

植物栽培基质的操作过程中有哪些要点？

（1）用于制备秸秆栽培基质原料应符合下列指标要求：含水量为55-65％，有机质含量为>50％，碳氮比(C／N)为25：1～35：1，碳磷比（C／P）为100：1～400：1，重金属含量应符合NY525-2012 中规定，原料pH值为6.0-8.0，原料不能混入其它异物，农作物秸秆事先要进行破碎，破碎长度小10cm，与畜禽粪便混合比例1: 0.2-0.5(W/W)。

（2）条垛式发酵物料堆成梯形，底部宽2.5-3.0m，顶部宽1.0-1.5m，高度1.2m，长度根据场地确定，可选用跨骑式翻抛机进行翻堆设备；槽式发酵两侧墙体采用砖墙或混凝土墙，墙体强度应能支撑槽式翻堆机。槽宽6-10m，墙体高度1.6-1.8m，物料堆积高度1.2m，长度根据场地确定。槽式翻堆机横跨安装在两侧墙体上的轨道内，应采用槽式自动行走螺旋式或提升式翻料机；

（3）堆肥发酵过程，将原料接种有机物料腐熟菌剂，以加快发酵进程，接种量可根据商品秸秆有机物料腐熟菌剂产品说明。将接种调制好的原料转至槽式发酵槽中，或在场地中堆成条垛状，进行一次高温发酵，堆层高度1.2-2.0m，发酵过程中，应定时测定堆层温度的变化情况，当堆温达到55℃后进行翻堆，每3-4天翻堆一次，堆层各测试点温度均应保持在55℃以上且持续时间不得少于5d，发酵温度不宜大于75℃。翻堆3-4次后将物料转入二次堆肥场进行二次静态发酵，不再翻堆。

对于条垛式堆腐，为使物料堆腐腐熟度均匀，经历高温堆肥后，应将物料进行混合，再进行二次静态堆肥。

发酵周期应符合《畜禽粪便无害化处理技术规范》（NY/T 1168-2006）规定，各季节堆肥发酵周期的最少持续天数通过发芽指数试验确定。一次高温堆肥发酵不得少于10d，二次后熟发酵不得少于30d。

在植物栽培基质生产过程中注意哪些事项？对一些物理指标还有污染特性等我们应该注意什么？

（1） 秸秆复合基质作为一种轻型基质，其容重、密度和总孔隙度应适中，但应控制复配材料珍珠岩等的比例。珍珠岩的密度比水轻，在大量灌水时会浮在水面致使下层珍珠岩颗粒与根系脱离，造成伤根，植株也容易倒伏，因此切忌复配时为了降低容重而添加过量的珍珠岩和蛭石。经验表明，通常珍珠岩的比例不超过30%。

（2） 要通过栽培基质的理化性质检测和生长性试验等两个标准，来能确定最佳基质。秸秆基质复配后各项理化指标往往不能同时达到理想的标准范围，各项物料的添加在改善一部分性状的同时，往往对其他指标产生一定程度的负面作用，因此最佳配方的选择还应通过基质栽培实验验证，以作物生长状况优劣作为重要参考标准。

（3）秸秆堆肥发酵过程中应严格监测其各理化性状动态变化，以腐熟度作为综合评价指标衡量堆腐产品的质量标准。物理指标，如温度、气味、颜色等随堆肥过程的变化比较直观,可以用作定性的判断标准；化学指标如C/N、氨化合物、有机化合物、阳离子交换量、腐殖质含量等；生物学指标如微生物种群和数量、酶种类及活性、植物毒性指示以及一些卫生指标。单一指标无法全面反映实际堆肥过程的腐熟特征，且各项指标的检测都具有一定的局限性，应采取综合指标进行评判。

（4）基质安全性。由于许多养殖企业畜禽饲料添加剂质量标准和管理不够严格，造成许多地方在饲料添加剂中大量使用铜、锌、锰、钴、硒、碘、砷等中微量元素，畜禽粪便中重金属和有机污染物超标率高，因此，秸秆基质添加畜禽粪便时应严格测定其重金属等有害物质含量，对于其含量较高的基质不能用于可食作物栽培，而应多用于观赏性植被的栽培。

作者：江苏省农业科学院的常志州