[发明专利]一种可用作植物种植基质的新型材料、其制备方法及应用

说明书

本发明属于河流湖泊污染治理领域，更具体地说，涉及一种可用作植物种植基质的新型材料、其制备方法及应用。本发明将蓝藻和底泥按照一定比例混合后进行发酵，再将发酵产物作为制备新型材料的原料，所制备的材料C/N低，可以作为细基质层的填料或混合土壤后作为土壤植物的种植基质。本发明有利于人工湿地中的微生物生长，微生物能矿化复杂的含氮有机物，将其转化成可供植物和微生物直接利用的无机氮化合物，进而促进植物生长，本发明还能最高效率地从蓝藻中回收大量的生物质能，同时还能最大量地对底泥进行无害化处理。

技术领域

本发明属于河流湖泊污染治理领域，更具体地说，涉及一种可用作植物种植基质的新型材料、其制备方法及应用。

背景技术

基质栽培技术由于具有安全卫生、产品质量高、植物生长可控等优点，已成为应用最广的一种无土栽培技术。在选择植物栽培基质时，首先要求取材容易，价格低廉，有良好的化学性状，营养全面，具有较强的保水保肥能力，能较长时间满足栽培植物生长发育的需要；其次要求基质有良好的物理性状，密度较低，结构和通透性要好；再次基质的pH要适中，多数植物栽培基质的最适pH值应调制到5.5-7.5范围；此外还要求基质不含杂质，不带虫害，不带病菌，没有异味和臭味。

当前国内外应用较多的植物栽培基质主要是泥炭产品。但是由于泥炭地是大气二氧化碳的聚集系统，其对减低大气二氧化碳浓度、降低温室效应作用巨大，过度开采泥炭必然影响全球的气候变化。此外泥炭沼泽是重要的生态湿地，泥炭的开采势必对生物物种的赖以生存的生态环境造成破坏。为避免整个生态的恶化，许多国家已开始限制泥炭开发的使用，泥炭类植物栽培基质的价格也因此居高不下，发展泥炭的替代物或直接利用其他有机物作为栽培基质已成其今后的发展方向。

生物炭是由生物质材料在完全或部分缺氧的条件下经热解炭化产生的一类高度芳香化难熔性固态物质，具有超强的肥料持留能力，可以降低养分的流失；还含有植物生长所需的一些营养元素，对植物生长也具有促进作用。此外，将生物炭作为植物种植基质的同时其在去除水中氮磷、有机污染物以及美化环境等方面发挥着重要作用。因此，生物炭作为基质在无土栽培农业中具有很好的应用前景和意义。

申请号CN 106630156 A、公开日2017年5月10日的发明专利公开了一种强化人工湿地污水处理效果的系统，包括进水系统、进水口生物炭过滤池、湿地基质、湿地植物及出水系统，生物炭过滤池内填充有活化生物炭，湿地植物种植在湿地基质上，湿地基质由人工湿地基质和活化生物炭组成；活化生物炭的制备过程为：1)将收割后的湿地植物依次干燥和粉碎；2)将人工湿地基质依次干燥和粉碎；3)将粉碎后的湿地植物和人工湿地基质按质量比3-5:1的比例充分混合，得到混合物；4)将混合物在缺氧条件下高温热解得到生物炭；5)将生物炭经过酸活化得到活化生物炭。现有技术所得到的生物炭作为一种性能良好的吸附剂，会固定环境中的重金属，当生物炭中的重金属含量过高时，会影响到植物生长。同时，生物炭的制备成本较高，产业化后经济效益不佳，应用范围窄。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术的植物种植基质种植效果不佳的问题，本发明提供一种可用作植物种植基质的新型材料，该新型材料的C/N低，有利于人工湿地中的微生物生长，微生物能矿化复杂的含氮有机物，将其转化成可供植物和微生物直接利用的无机氮化合物，进而促进植物生长，解决了现有技术中的种植基质种植效果不佳的问题。

进一步地，本发明提供一种利用蓝藻和底泥制备植物种植基质的方法，将蓝藻和底泥按照一定比例混合后进行发酵，再将发酵产物作为制备新型材料的原料，不仅能最高效率地从蓝藻中回收大量的生物质能，同时还能最大量的对底泥进行无害化处理，所制备的新型材料的得率高。

进一步地，本发明还提供一种人工湿地植物种植单元，使用了本发明的新型材料作为细基质层的填料，既可以发挥传统填料吸附污染物的能力，同时又可以作为磷酸盐的缓释体系，在水体高磷含量时吸附磷酸盐，在沉水植物生长并需要磷酸盐的时候缓慢释放磷，极大程度保证水生态的稳定性。