一种耐久性作物栽培通用基质及其制备方法

本发明属于植物生长基质，尤其涉及一种耐久性的作物栽培通用基质及其制备方法。背景技术：1、第一代基质为配合型基质，以两种以上的原料按不同比例混合，调节孔径分布，制成相对适宜的水气构型以满足植物对水、气、肥的需求。弊病是由于原料来源的生产厂家不同，原料质量不同，大、小颗粒粉碎程度不同，造成同一个配方，混合出的基质质量不同，进而造成粒径分布不同，孔径分布不同，基质水气构型自然不会相同，育苗效果差异明显。50年代以后的20余年又开始研发了按工业标准生产基质，开发多种物料组合，形成专业配方——产品配方。产品统一生产，统一标准化检测——基质生产进入标准化阶段—“标准化基质”即第二代基质。从上世纪70年代中期开始了基质的理论研究和机械组成的分析，使基质商品化生产进入了一个暂新时代---通过对基质的颗粒分级、重组，构建适宜不同作物生长的水气构型，满足多种作物不同个性化需求—“定制型基质”。最近20年已经开始从基质的物理学、化学以及生物学的综合开发研究，从控制粒径分布近而控制孔径分布。不同作物需要不同的水气构型，加之个性化活性物质、生物制剂控制，满足不同作物水、气及其生理发育的各种需求即“功能型基质”第四代基质。2、目前，在我国的基质市场上，基质生产商还是通过采用“配合型基质”手段生产基质。这种通过几种原料占比不同体积的混合，构建不同水气构型的手段的研发，在我国一直沿用几十年。也有许多企业注意到国家和地方标准的要求，有针对性地，按统一达标制备，但是因为原料本身复杂多变，产地不同，原材料不同，加工程序不同，同一种原料粒径大小不一，造成了许多基质配方虽能一致，但水气构型变化多端。即使是成品，还会因基质配料粒级分解时段不同，生产场地不同，同一个配方生产出来的基质水气构型不稳定，即商品基质不标准。难于按技术规程标准化管理，统一水肥管理技术效果不佳。现在市场上急需一系列的适合水肥一体化管理、智能化管理的标准且稳定的基质，超脱于不同物料配比之上的粒级分布控制孔径分布的新型基质，“定制型基质”或“功能型基质”调节水气构型的技术手段，可以满足现代化设施农业需要。然而，这种通过对基质水气构型的调节手段，在国内刚刚起步，还需要很多深入细致的研究开发，原因在于一个科学的基质配方首先建立在科学合理的基质水气构型上，最大限度满足植物的水分、氧气、营养供应，研究人员需要根据目标作物发芽、发育、生长不同阶段对基质水气构型的需求，来控制合适的粒级分布。3、不同粒级划分不是随机的，需要大量的试验于数据分析，粒级内部基本理化性质相似，粒级之间理化性质则有明显区别。粒级重组是根据不同作物的水气构型需求，通过各个粒级不同占比达到孔径的合理分配即为“重组”，形成新的“基质机械组成”。这种粒级划分和重组需要对不同作物发芽、发育进行水气构型试验并统计分析，依据不同作物的不同需求，组建新的基质水气构型---满足不同作物不同发育阶段的个性化需求。对于作物(如蔬菜作物、水果作物等)的基质来说，目前的“定制型基质”或“功能型基质”的栽培基质的基质配方均为小粒径控制(＜8mm)，育苗基质最大粒级多在5mm以下，虽然可以满足目前设施农业的水分一体化管理问题，成本也相对低，效果比较好，但是许多瓜、果类园艺作物生长周期长，如一些西红柿品种生长季一年左右，栽培过程中，现有的栽培基质易腐烂，多数在半年时间就需更换基质，存在使用寿命短等问题。而随着现代化设施与技术的完善，智能化栽培管理要求栽培基质至少具有一年以上的使用周期，所以栽培基质的耐久性极其重要。如何通过调节基质的大、中、小孔径的合理分布，延长基质使用周期，同时使基质水气分布稳定，促进作物根系发育及健壮生长，以满足现代化管理，是当前亟需解决的技术问题。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种耐久性作物栽培通用基质及其制备方法，本发明通过大粒径为主的基质原料，调节基质的大、中、小孔径的合理分布，组建新的基质水气构型，可满足目标作物(如黄瓜、甜瓜、西瓜、西红柿等作物)发育、生长的个性化需要，大粒径控制，一方面可提高基质通透性，孔径分布更加稳定，耐腐蚀，其可延长基质使用时间，使用周期一年以上；另一方面，采用大粒径构建的水气构型，耐腐蚀基质理化性状相对稳定，更有利于基质的水气分布稳定，也有利于作物根系粗壮庞大发育，健壮生长。2、第一方面，本发明提供一种耐久性作物栽培通用基质，包括无机颗粒和有机颗粒；3、以颗粒总体积含量为100％计，各粒级占比如下：4、粒径为15mm～30mm但不含30mm的颗粒的体积百分比为5％～20％；5、粒径为10mm～15mm但不含15mm的颗粒的体积百分比为10％～25％；6、粒径为5mm～10mm但不含10mm的颗粒的体积百分比为15％～30％；7、粒径为1mm～5mm但不含5mm的颗粒的体积百分比为10％～25％；8、粒径小于1mm的颗粒的体积百分比为10％～50％；9、所述有机颗粒在所述耐久性作物栽培通用基质中的重量百分含量为≥80％；10、所述无机颗粒在所述耐久性作物栽培通用基质中的重量百分含量为≤20％。11、上述的耐久性作物栽培通用基质中，所述有机颗粒由有机物料制成，所述有机物料包括第一有机物料和第二有机物料，所述第一有机物料在所述有机物料中的重量百分含量≥50％，所述第一有机物料为草炭，所述第二有机物料在所述有机物料中的重量百分含量≤50％，所述第二有机物料为泥炭、椰糠、椰纤维加工产物、农林废弃物的无害化发酵产物中的至少一种；优选地，所述农林废弃物选自菇渣、秸秆、玉米芯、枯枝落叶中的至少一种；12、所述无机颗粒由无机物料制成，所述无机物料选自珍珠岩、蛭石、沸石、炉渣、粉煤灰、粉沙土、黏土、火山岩中的至少一种。13、上述的耐久性作物栽培通用基质中，所述作物为黄瓜，以颗粒总体积含量为100％计，各粒级占比如下：14、粒径为15mm～30mm但不含30mm的颗粒的体积百分比为5％～20％；15、粒径为10mm～15mm但不含15mm的颗粒的体积百分比为15％～25％；16、粒径为5mm～10mm但不含10mm的颗粒的体积百分比为15％～25％；17、粒径为1mm～5mm但不含5mm的颗粒的体积百分比为10％～20％；18、粒径小于1mm的颗粒的体积百分比为10％～50％。19、上述的耐久性作物栽培通用基质中，所述作物为西红柿，以颗粒总体积含量为100％计，各粒级占比如下：20、粒径为15mm～30mm但不含30mm的颗粒的体积百分比为5％～15％；21、粒径为10mm～15mm但不含15mm的颗粒的体积百分比为10％～20％；22、粒径为5mm～10mm但不含10mm的颗粒的体积百分比为15％～25％；23、粒径为1mm～5mm但不含5mm的颗粒的体积百分比为15％～25％；24、粒径小于1mm的颗粒的体积百分比为30％～50％。25、上述的耐久性作物栽培通用基质中，所述作物为西瓜或甜瓜，以颗粒总体积含量为100％计，各粒级占比如下：26、粒径为15mm～30mm但不含30mm的颗粒的体积百分比为5％～20％；27、粒径为10mm～15mm但不含15mm的颗粒的体积百分比为10％～20％；28、粒径为5mm～10mm但不含10mm的颗粒的体积百分比为20％～30％；29、粒径为1mm～5mm但不含5mm的颗粒的体积百分比为15％～25％；30、粒径小于1mm的颗粒的体积百分比为10％～40％。31、上述的耐久性作物栽培通用基质中，所述耐久性作物栽培基质还包括硝酸铵钙、氮磷钾复合肥和/或活性物质；32、优选地，所述硝酸铵钙在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为2～6‰；33、优选地，所述氮磷钾复合肥为氮磷钾质量比为15：15：15的复合肥，在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为3～7‰；34、优选地，所述活性物质为活力素，在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为0.1％～1.5％。35、第二方面，本发明提供一种耐久性作物栽培通用基质的制备方法，包括如下步骤：36、s1、将有机物料和无机物料分别进行分级过筛，获得有机颗粒和无机颗粒，控制所述有机颗粒和所述无机颗粒中各粒级占比如下：37、粒径为15mm～30mm但不含30mm的颗粒的体积百分比为5％～20％；38、粒径为10mm～15mm但不含15mm的颗粒的体积百分比为10％～25％；39、粒径为5mm～10mm但不含10mm的颗粒的体积百分比为15％～30％；40、粒径为1mm～5mm但不含5mm的颗粒的体积百分比为10％～25％；41、粒径小于1mm的颗粒的体积百分比为10％～50％；42、s2、将所述有机颗粒和所述无机颗粒按比例混合，得到所述耐久性作物栽培通用基质；其中，所述有机颗粒在所述耐久性作物栽培通用基质中的重量百分含量为≥80％；所述无机颗粒在所述耐久性作物栽培通用基质中的重量百分含量为≤20％。43、上述的耐久性作物栽培通用基质的制备方法中，所述有机物料包括第一有机物料和第二有机物料，所述第一有机物料在所述有机物料中的重量百分含量≥50％，所述第一有机物料为草炭，所述第二有机物料在所述有机物料中的重量百分含量≤50％，所述第二有机物料为泥炭、椰糠、椰纤维加工产物、农林废弃物的无害化发酵产物中的至少一种；优选地，所述农林废弃物选自菇渣、秸秆、玉米芯、枯枝落叶中的至少一种；44、所述无机物料选自珍珠岩、蛭石、沸石、炉渣、粉煤灰、黏土粉沙土、黏土、火山岩中的至少一种。45、上述的耐久性作物栽培通用基质的制备方法中，所述分级过筛步骤包括：46、s101、将基质原料通过30mm筛孔的筛网进行第一次过筛，取未通过30mm筛孔的颗粒经粉碎后重复过筛；47、s102、将所述第一次过筛的筛下物通过15mm筛孔的筛网进行第二次过筛，收集所述第二次过筛的筛上物，记为第一粒级颗粒；48、s103、将所述第二次过筛的筛下物通过10mm筛孔的筛网进行第三次过筛，收集第三次过筛的筛上物，记为第二粒级颗粒；49、s104、将所述第三次过筛的筛下物通过5mm筛孔的筛网进行第四次过筛，收集第四次过筛的筛上物，记为第三粒级颗粒；50、s105、将所述第四次过筛的筛下物通过1mm筛孔的筛网进行第五次过筛，收集第五次过筛的筛上物，记为第四粒级颗粒；51、s106、收集所述第五次过筛的筛下物，记为第五粒级颗粒；52、s107、将所述第一粒级颗粒、所述第二粒级颗粒、所述第三粒级颗粒、所述第四粒级颗粒和所述第五粒级颗粒按所述占比混合，即可得到所述占比的有机颗粒和无机颗粒；53、和/或，所述方法在步骤(2)之后还包括在获得的混合颗粒中添加硝酸铵钙、氮磷钾复合肥和/或活性物质的步骤；54、优选地，所述硝酸铵钙在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为2～6‰；55、优选地，所述氮磷钾复合肥为氮磷钾质量比为15：15：15的复合肥，在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为3～7‰；56、优选地，所述活性物质为活力素，在所述耐久性作物栽培通用基质中的质量含量为0.1％～1.5％。57、第三方面，本发明提供一种作物种植方法，包括如下步骤：58、以上述任一项所述的耐久性作物栽培通用基质或上述任一项所述的制备方法制备得到的耐久性作物栽培通用基质为栽培基质，对作物种苗进行栽培和水肥管理，所述水肥管理中的灌溉方式为滴灌或喷灌。59、上述的作物种植方法中，示例性地，所述作物为西红柿、黄瓜或西瓜。60、本发明具有如下有益效果：61、(1)本发明通过调节基质的大、中、小孔径的合理分布使粒径为15mm～30mm的颗粒的体积百分比为5％～20％，粒径为10mm～15mm的颗粒的体积百分比为10％～25％，粒径为5mm～10mm的颗粒的体积百分比为15％～30％，大粒径的控制可提高基质通透性，孔径分布稳定，耐腐蚀，可进一步延长基质使用时间，使用周期一年以上。62、(2)本发明通过分析不同作物在发育、生长不同阶段对基质水气构型的需求，调节基质的大、中、小孔径的合理分布，组建新的基质水气构型，最大限度地满足植物的水分、氧气、营养供应，以满足目标作物生长发育的个性化需要。实践过程中，研究人员以黄瓜、甜瓜、西瓜、西红柿等作物为目标作物，发现该基质更有利于瓜果后期根系粗壮庞大发育。采用大粒径构建的水气构型，耐腐蚀基质理化性状相对稳定，更有利于基质的水气分布稳定，也有利于作物根系粗壮庞大发育，健壮生长。本发明基质具有通用性，适用于各种作物，如蔬菜作物、水果作物等。63、(2)本发明在基质材料中选择了有机物占比≥80％，农、林、工等废弃成分作为重要材料，在节约经济消耗的同时达到绿色环保的目的。64、(3)本发明在基质中控制无机颗粒和有机颗粒的重量百分比占比及机械组成即粒级分布合理，使孔径分布达到科学合理的状态，水肥管理中可采用滴灌或喷灌，以推动水肥一体化，标准化管理，可以满足现代化设施农业需要。