一种提高草莓基质中养分含量的方法
阅读说明：本技术 一种提高草莓基质中养分含量的方法 (Method for improving nutrient content in strawberry matrix ) 是由 张继宁 周胜 高清华 孙会峰 张鲜鲜 王从 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种提高草莓基质中养分含量的方法,属于草莓种植技术领域,所述提高草莓基质中养分含量的方法包括：在草莓基质中添加5wt％～15wt％的生物质炭,在草莓基质中添加生物质炭后,草莓基质中的养分增加：基质的平均电导率EC(us/cm)增加了5.2-9.9％,基质的速效钾(mg/kg)含量增加了5.5-22.0％,基质的速效磷(mg/kg)含量增加了8.8-19.1％,基质的NO<Sub>3</Sub><Sup>-</Sup>(mg/kg)含量增加了4.0-16.5％,基质中的水溶性有机碳DOC(mg/kg)含量增加了14.3-22.9％,草莓的产量增加,草莓株高增加。(The invention discloses a method for improving nutrient content in a strawberry matrix, belonging to the technical field of strawberry planting, and the method for improving the nutrient content in the strawberry matrix comprises the following steps: adding 5-15 wt% of biomass carbon into a strawberry matrix, and after adding the biomass carbon into the strawberry matrix, increasing nutrients in the strawberry matrix: the average conductivity EC (us/cm) of the matrix is increased by 5.2-9.9%, the quick-acting potassium (mg/kg) content of the matrix is increased by 5.5-22.0%, the quick-acting phosphorus (mg/kg) content of the matrix is increased by 8.8-19.1%, and NO of the matrix is increased by 3 ‑ The (mg/kg) content is increased by 4.0-16.5%, the water-soluble organic carbon DOC (mg/kg) content in the matrix is increased by 14.3-22.9%, the yield of the strawberries is increased, and the plant height of the strawberries is increased.)
技术领域
本发明涉及草莓种植技术领域，特别是涉及一种提高草莓基质养分含量的方法。
背景技术
草莓是多年生宿根性草本植物，属于浆果类作物，在世界小浆果生产中产量位居首位。草莓也是中国的重要经济作物，据***粮食及农业组织统计，2016年我国的草莓播种面积为13.0万公顷，占世界草莓播种面积的42％；草莓总产量为342万吨，占世界总产量的61％。因此，草莓种植在中国经济作物种植中扮演着相当重要的角色。
草莓生产过程中却存在着诸多问题。育苗阶段，常用的露地育苗方式养分投入不合理，移栽后缓苗慢、死亡率高、开花结果晚，地栽育苗日常管理费时费工的现象突出。移栽定植后养分投入配比、投入量、投入时期也不符合草莓的需肥规律，控释肥基质育苗能在减少养分投入量的基础上实现种苗的带肥移栽，提早开花结果；移栽后基于水肥一体化的养分调控能实现水、肥的高效利用。
此外，在现有草莓种植技术中，草莓种苗生产多常用露地育苗模式，容易出现缓苗慢、死亡率高等诸多问题，并且草莓育苗过程中养分投入不合理的现象较为严重，养分投入数量和养分投入时期都存在较大的问题。现有草莓栽培过程中基质中的养分易流失，因此使得草莓的植株矮小、草莓产量低。
因此，现有技术中需要一种能够提高草莓基质养分含量的方法，根据草莓子苗的生长过程严格控制其营养需求和供给的草莓子苗用栽培基质，从而大大地减少肥料投入量以及提高肥料利用率，并且为草莓生长提供良好的营养保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高草莓基质养分含量的方法，以解决上述现有的草莓基质中存在的肥料利用率低和草莓植株矮小的问题，提供一种环境更加友好的草莓子苗的栽培模式。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种提高草莓基质中养分含量的方法，在草莓基质中添加5wt％～15wt％的生物质炭。
作为本发明的进一步改进，所述生物质炭占草莓基质的5wt％或15wt％。
作为本发明的进一步改进，所述生物质炭为秸秆生物质炭、木料生物质炭、稻壳生物质炭或麦壳生物炭中的一种。
作为本发明的进一步改进，所述生物质炭为秸秆生物质炭。
本发明的另一目的是提供一种生物质炭的制备方法，所述生物质炭的制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物质炭、硝酸和氨水进行反应，获得改性的生物质炭；其中，生物质炭先与硝酸进行反应，然后再与氨水进行反应，获得反应混合物；所述生物质炭、硝酸和氨水的配比为90～130重量份生物质炭；40～65重量份硝酸；12～30重量份氨水；
(2)将改性的生物质炭置入绝氧并通保护气体且密封的处理器中，进行三个阶段的升温处理，第一阶段的升温处理为从常温以7℃/min～10℃/min的速率快速升温至180℃～220℃，第二阶段的升温处理为从第一阶段的终温以2℃/min～4℃/min的速率慢速升至300℃～350℃，继续隔氧裂解1～3小时；第三阶段的升温为从第三阶段的终温以5℃/min的速率匀速升温至400℃～500℃，处理2小时。
本发明公开了以下技术效果：
生物质炭是生物质在限氧或者缺氧的条件下经高温热解炭化而成的黑色固体形态物质，对土壤的理化性质具有较好的调控和改良作用。由于秸秆生物质炭质量轻、孔隙率高、吸附性强，保证基质通透性良好，可帮助草莓子苗吸附水分，使植叶较厚且健全。由于秸秆生物质炭富含表面官能团(羟基、羧基等)，促进物料中水溶性有机碳向腐殖质转化，从而提高基质的腐殖化程度；再者由于秸秆生物质炭电导率高、水溶性氮磷丰富，所以适宜比例秸秆生物质炭的添加可增加草莓基质养分含量。
本发明利用了生物质炭的可反应化学基团(如羧基，羟基)及可成氢键原子(如氢、氧)的特征，利用硝酸，或氨水与生物质炭反应制造了具有不同吸持强度或者缓释特征的生物质炭。
本发明经过改性的生物质炭因经过高温炭化，营养含量丰富，价格低廉，通透性良好，可帮助草莓子苗吸附水分，使植叶较厚且健全。添加量虽不多，但会提高基质中P、K、NO3 -、水溶性有机碳的含量，吸附力大，有吸收毒素和增加草莓基质养分含量的作用。
本发明的生物质炭添加到草莓基质中，能够促进草莓幼苗健壮生长以及移栽后生长前期的根际氮素的供应，在提高草莓产量和增加草莓株高的同时，提高草莓基质中的养分含量，提高养分利用率，具有较高的经济、社会和生态效益。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例和对比例所述的常规草莓基质如无特殊说明为泥炭土：珍珠岩：椰糠的体积比为3:1:1组成的草莓基质。
实施例1
在泥炭土：珍珠岩：椰糠的体积比为3:1:1组成的常规草莓基质中添加5wt％的秸秆生物质炭，记为C5处理，之后进行常规管理。
所述秸秆生物质炭的制备方法如下：
(1)将生物质炭、硝酸和氨水进行反应，获得改性的生物质炭；其中，生物质炭先与硝酸进行反应，然后再与氨水进行反应，获得反应混合物；所述生物质炭、硝酸和氨水的配比为90重量份生物质炭；40重量份硝酸；12重量份氨水；
(2)将改性的生物质炭置入绝氧并通保护气体且密封的处理器中，进行三个阶段的升温处理，第一阶段的升温处理为从常温以7℃/min的速率快速升温至180℃，第二阶段的升温处理为从第一阶段的终温以2℃/min的速率慢速升至300℃，继续隔氧裂解2小时；第三阶段的升温为从第三阶段的终温以5℃/min的速率匀速升温至400℃，处理2小时。
本发明的生物质炭经过处理在酸性和碱性介质中都具有非常稳定和表面性质可调的特点，而且改性的生物质炭表面具有惰性，没有很强的酸碱性，适合添加至草莓基质中提高草莓基质中养分的含量。在第一阶段的快速升温过程中，去除表面氧，生成稳定的C-H键，稳定表面活性位，还使得生物质炭表面的不饱和碳原子气化。第二阶段的慢速升温过程去除了生物质炭表面的酸性含氧官能团，去掉了活泼的吸电子基团，增加了生物质炭的稳定性，把生物质炭添加至草莓基质中后，有利于稳定草莓基质中的养分含量，并将养分保持在一个较高的范围内。第三阶段恒温炭化的过程，增加生物质炭的微孔数量，减少中孔数量，生物质炭的孔径统一，有利于草莓基质中高养分的保持。
实施例2
在常规草莓基质中添加10wt％的秸秆生物质炭，记为C10处理，之后进行常规管理。
所述秸秆生物质炭的制备方法如下：
(1)将生物质炭、硝酸和氨水进行反应，获得改性的生物质炭；其中，生物质炭先与硝酸进行反应，然后再与氨水进行反应，获得反应混合物；所述生物质炭、硝酸和氨水的配比为130重量份生物质炭；65重量份硝酸；30重量份氨水；
(2)将改性的生物质炭置入绝氧并通保护气体且密封的处理器中，进行三个阶段的升温处理，第一阶段的升温处理为从常温以10℃/min的速率快速升温至220℃，第二阶段的升温处理为从第一阶段的终温以4℃/min的速率慢速升至350℃，继续隔氧裂解3小时；第三阶段的升温为从第三阶段的终温以5℃/min的速率匀速升温至500℃，处理2小时。
实施例3
在常规草莓基质中添加15wt％的秸秆生物质炭，记为C15处理，之后进行常规管理。
所述秸秆生物质炭的制备方法如下：
(1)将生物质炭、硝酸和氨水进行反应，获得改性的生物质炭；其中，生物质炭先与硝酸进行反应，然后再与氨水进行反应，获得反应混合物；所述生物质炭、硝酸和氨水的配比为120重量份生物质炭；55重量份硝酸；25重量份氨水；
(2)将改性的生物质炭置入绝氧并通保护气体且密封的处理器中，进行三个阶段的升温处理，第一阶段的升温处理为从常温以8℃/min的速率快速升温至220℃，第二阶段的升温处理为从第一阶段的终温以3℃/min的速率慢速升至350℃，继续隔氧裂解2小时；第三阶段的升温为从第三阶段的终温以5℃/min的速率匀速升温至500℃，处理2小时。
对比例1
本对比例中的常规草莓基质不添加任何的生物质炭，草莓基质的成分除生物质炭外与实施例1相同。
对比例2
本对比例中常规草莓基质中添加5wt％的秸秆生物质炭，之后进行常规管理。
本对比例中的秸秆生物质炭采用常规方法制备得到。
效果试验
实施例和对比例中的草莓于2018年9月底在槽床上种植，2019年3月采收结束，共持续180天。草莓栽培期间第0、30、60、90、120、150天和采收结束(180天)采取基质样品，共采集样品7次，分别测定基质中的养分含量。
采收陆续进行，最后的草莓产量为数次计产汇总。草莓的株高为最终的株高。
草莓的产量和草莓株高的变化见表1。
表1
草莓产量(kg/亩)
草莓株高(cm)
实施例1
1400
24.6
实施例2
1300
24.5
实施例3
1500
24.8
对比例1
1200
23.1
对比例2
1210
23.3
从表1可以看出，在草莓基质中添加5wt％和15wt％的秸秆生物质量炭后，草莓的产量明显提高，草莓株高也得以增加，其中草莓产量增产8.3％-25.0％，草莓株高增加6.0％-7.4％。
草莓基质中的电导率EC(us/cm)见表2。
表2
基质取样时间
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
第0天
321.3
275.6
264.6
261.0
265.4
第30天
420.3
425.3
439.9
402.3
402.5
第60天
376.3
385.4
417.2
349.7
348.1
第90天
339.0
345.2
322.0
350.7
348.2
第120天
296.5
305.8
318.9
324.8
318.7
第150天
254.0
281.5
315.7
299.0
299.7
第180天
340.5
364.8
374.9
244.8
255.4
平均值
335.0
340.5
350.5
318.9
319.7
从表2可以看出，在草莓基质中添加5wt％-15wt％的秸秆生物质炭后，基质的平均EC(us/cm)增加了5.2％-9.9％。
草莓基质中速效钾的含量(mg/kg)变化见表3。
表3
基质取样时间
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
第0天
1600
1700
1800
1400
1400
第30天
2250
2350
2625
1900
1850
第60天
2600
3060
4000
2800
2850
第90天
2650
2700
2775
2850
2900
第120天
2550
2600
2750
2575
2600
第150天
2450
2500
2650
2300
2500
第180天
2850
2900
3000
2250
2200
平均值
2593
2444
2800
2296
2329
从表3可以看出，在草莓基质中添加5wt％-15wt％的秸秆生物质炭后，基质的平均速效钾含量(mg/kg)增加了5.5％-22.0％。
草莓基质中速效磷的含量(mg/kg)变化见表4。
表4
基质取样时间
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
第0天
150.1
162.0
170.0
142.7
150.2
第30天
245.2
254.1
298.5
214.2
210.5
第60天
398.6
400.2
410.2
348.0
340.2
第90天
430.5
420.8
450.0
411.5
400.4
第120天
364.1
375.4
390.2
335.2
351.2
第150天
280.7
290.5
320.5
259.0
250.0
第180天
247.2
245.2
277.8
235.0
245.0
平均值
302.3
306.9
331.0
277.9
278.2
从表4可以看出，在草莓基质中添加5wt％-15wt％的秸秆生物质炭后，基质的平均速效磷含量(mg/kg)增加了8.8％-19.1％。
草莓基质中NO3 -的(mg/kg)含量变化见表5。
表5
基质取样时间
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
第0天
1509.6
1510.2
1524.6
648.1
1302.1
第30天
3110.6
3255.1
3612.9
3026.0
2851.2
第60天
2903.5
3045.7
3520.9
3531.0
2752.4
第90天
3630.3
3561.0
3972.7
3527.4
3550.1
第120天
4250.9
4199.5
4521.7
4059.7
3959.7
第150天
4700.0
4655.2
5071.0
4592.0
4391.4
第180天
1601.1
1885.2
2079.3
1480.2
1700.1
平均值
3100.9
3158.8
3471.9
2980.6
2929.6
从表5可以看出，在草莓基质中添加5wt％-15wt％的秸秆生物质炭后，基质的平均NO3 -含量(mg/kg)增加了4.0％-16.5％。
草莓基质中水溶性有机碳DOC(mg/kg)含量变化见表6。
表6
基质取样时间
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
对比例2
第0天
184.7
195.2
265.0
184.3
185.1
第30天
483.8
458.3
467.0
362.9
365.7
第60天
416.2
420.5
374.3
371.4
384.9
第90天
305.1
355.8
479.2
379.8
350.1
第120天
259.2
289.6
318.5
278.2
259.7
第150天
213.3
225.6
157.9
176.7
191.4
第180天
336.6
306.5
302.8
170.6
170.1
平均值
314.0
321.6
338.0
275.0
272.4
从表6可以看出，在草莓基质中添加5wt％-15wt％的秸秆生物质炭后，基质中平均DOC(mg/kg)含量增加了14.3％-22.9％。
采用本发明的方法，在提高草莓产量和株高的同时，提高基质中养分含量，具有较高的经济、社会和生态效益。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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