[发明专利]钢渣型无土栽培基质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无土栽培技术领域，涉及一种固体栽培基质及其制备方法，具体涉及一种利用冶金废弃物—钢渣生产的栽培基质及其制备方法。

背景技术

无土栽培目前已成为设施农业的重要内容，也是农业作物工厂化生产的重要形式，是发展高效农业的新途径。无土栽培主要有基质培和水培两种方式，基质培的主要栽培介质为固体基质，然而在水培中固体栽培基质在育苗阶段和定植时固定和支持作物中也得到了应用，这说明了固体栽培基质的使用是非常普遍的。我国无土栽培起步较晚，但现在处于蓬勃发展时期。自20世纪70年代以来，随着世界各国无土栽培技术与穴盘育苗技术的发展，基质市场迅速壮大，栽培基质成为重要的研究领域。

我国是钢铁生产和消费大国，同时也是钢渣产生大国。每年持续产生的巨量钢渣废弃物占据着大量土地，并对生态环境和人类健康产生着巨大威胁。据统计，仅2010年全国的钢产量就为6.2亿吨，由此产生的钢渣废弃物约为8500 万吨，占钢铁产量的10-15%。虽然我国的钢渣在冶金、建材、交通、农业等多方面有广泛的利用价值，但我国钢渣总体利用率仅为20％，而农业资源化利用率则不到1%，远远低于发达国家，早在上个世纪70年代初美国的钢渣就已经达到排用平衡。因此，如何实现钢渣的综合利用是目前需要研究的课题之一。

现有一些无土栽培基质多数都需要添加大量的草炭，然而草炭成本昂贵且属于不可再生的自然资源，长期使用会导致资源枯竭，破坏生态环境，当前已限制开采使用。目前随着基质用量的增加，为了实现可持续发展，保护环境，必须重复利用和无害化处理栽培基质。钢渣由于含有硅、钙和其它营养元素，可以用作栽培基质，但同时也含有对植物生长有害的重金属铅、铬、镉、汞和砷，如果不合理利用，搭配不合理，将严重影响植物的生长，严重时会导致死亡。

发明内容

本发明的目的是提供一种以冶金废弃物—钢渣为基质的无土栽培方法，解决我国钢渣利用率低和现有无土栽培基质存在的成本高、营养成分不全面的问题，实现钢渣的资源化利用的同时，科学设计、合理配比，避免钢渣的毒副作用，带来巨大的社会、经济和生态效益。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

设计一种钢渣型无土栽培基质，由以下体积比的原料制备而成：钢渣0.2-0.4份、草炭1-2份，以及珍珠岩0.6-1份和/或蛭石0.6-0.8份；所述钢渣中SiO₂含量不小于15 wt%、Cd含量不大于0.30 mg/kg、Cr含量不大于120 mg/kg、pb含量不大于50 mg/kg、Hg含量不大于0.30 mg/kg、As含量不大于20 mg/kg。

对于上述的钢渣型无土栽培基质，所述钢渣的粒度为3-6 mm，珍珠岩粒度为3-7 mm，蛭石粒度为2-4 mm。

对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭2份、蛭石0.6-0.8份和钢渣0.2-0.4份。

对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭1份，珍珠岩0.6-0.8份，钢渣0.2-0.4份。

对于上述的钢渣型无土栽培基质，可以由以下体积比的原料制备而成：草炭1份，蛭石0.6-0.8份，钢渣0.2-0.4份，珍珠岩1份。

设计一种上述钢渣型无土栽培基质的制备方法，包括以下步骤：

（1）选择重金属含量在所述安全限值以内的钢渣；

（2）测定步骤（1）选定钢渣的硅含量，选择SiO₂含量为15%以上的钢渣；

（3）将所选钢渣过3-6 mm×3-6 mm的网孔筛，然后再进行淋洗脱盐处理；

（4）将所得钢渣与草炭、蛭石和/或珍珠岩进行复配，混合均匀后得到钢渣型无土栽培基质。

其中步骤（3）中钢渣过4 mm×4 mm的网孔筛。

其中步骤（2）采用硅钼蓝比色法测定钢渣的硅含量。

本发明的积极有益效果：

（1）本发明栽培基质颗粒度适中、各原料种类及级配搭配合理，疏松透气，生物性能稳定且形成团聚结构，结构稳定、透气性及持水性好、酸碱度适宜，阳离子交换量大，以其培育的作物根系发达，根系活力高，无不良根际效应，而且还能充分利用钢渣，又能有效避免钢渣的不良影响，可以提高基质中有效硅浓度、改变基质中硅的形态，改善植物硅营养，还可以增强物理屏障，减少土传病害的发病机会，提高植物抵抗冷害、干旱、重金属等多种非生物胁迫的能力。