[发明专利]一种空间基地植物栽培基质制作方法

说明书

技术领域

本发明属于空间永久基地秸秆等有机废物生物处理技术领域，主要应用于空间永久基地(如月球、火星基地)生物再生式生命保障系统(Bioregenerative Life-Support Systems，BLSS)中植物不可食生物量(主要为稻秆和麦秸)的生物转化处理。

背景技术

生物再生生命保障系统是实现人类远距离、长期飞行的必然选择。高等植物能为系统提供水分、氧气和食物，但高等植物的不可食部分处理却成为限制系统闭合性的一个关键问题。

目前世界上主要采用化学处理、焚烧、微生物处理和类土壤基质方法，其中化学处理和焚烧方法容易产生NO_X，SO_X等气体污染，微生物处理仅能回收约50％的营养元素，而类土壤基质方法因很难产生有害气体，并且能实现营养元素的100％回收，因此被认为是最有前途的技术。

由俄罗斯提出的类土壤基质方法的工艺流程为：麦秆在经过高温灭菌后，用来培养蘑菇，收获蘑菇后的剩余菇渣进行蚯蚓处理而转化为可用来种植植物的类土壤基质。但是该工艺由于经过蘑菇处理，而使处理周期增长了约50天，同时收获的蘑菇带走了大量的营养元素，而使菇渣在蚯蚓处理阶段的时间延长，所以存在工艺流程复杂、制作周期过长、技术要求过高等缺点。

发明内容

本发明提供了一种植物栽培基质制作方法，目的是为了解决生命保障系统中传统类土壤基质方法中存在的工艺流程复杂、制作周期过长、技术要求程度高等缺点。

为了达到上述目的，所采用的技术方案是：

一种植物栽培基质制作方法，其特征在于：秸秆粉碎后添加复合菌进行厌氧发酵预处理，发酵后的秸秆再经过蚯蚓的后处理，使其转化为可种植植物的栽培基质。

所述的秸秆为稻秆和麦秆，秸秆粉碎程度为0.5cm～1.5cm，其发酵组成质量比例为复合菌∶水∶秸秆＝(1～10)∶(80～120)∶1000。

所述的复合菌主要由光合细菌、酵母菌、乳酸菌和放线菌组成。

所述厌氧发酵预处理时间为48～120h，温度为20～40℃，氧化还原电位-50～-400ev，密闭厌氧是发酵处理的关键，发酵后pH将降低1～3。

所述蚯蚓后处理阶段采用的蚯蚓品种为大平二号(Eisenia foetida Savignnny)，蚯蚓密度为50～300条/kg，蚯蚓处理周期为3～6月。

所述的类土壤基质营养丰富，C的含量20％～40％，H的含量2％～5％，O的含量20％～30％，N的含量1％～3％，pH为6～8，种子发芽系数为80％～95％，具有良好的植物种植能力，其肥力高于普通土壤。

秸秆经过粉碎后成碎末状，比表面积增大，更有利于与微生物接触，添加复合菌可使秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素等难降解物质在微生物的作用下使其不断分解转化，经过降解后有效元素含量得到升高，基质内形成有益微生物群落，更有利于植物对营养元素的吸收和植物生长。

所产生的有益效果：简化工艺流程，缩短工艺周期，且制备的基质肥力高，实现了秸秆等有机废物在闭合系统内的资源化处理，提高系统的闭合性。

附图说明

图1：本发明专利的流程示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利的具体实施方案加以说明。

如图所示：1为稻秆和麦秆，2为厌氧发酵预处理，3为蚯蚓后处理，4为植物栽培基质，5为植物种植。

首先、将稻秆和麦秆在植物粉碎机的作用下，将秸秆粉碎至1cm，由于稻糠和麦麸也是不可食部分，在发酵前按其比例稻秆∶麦秆∶稻糠∶麦麸＝100∶80∶10∶8混合。

其次、复合菌在30℃条件下用水稀释并和原料充分混匀，调节含水率为65％，装进塑料反应盒中，严格密封后在30℃条件下恒温厌氧发酵72h。其中发酵混合物比例为复合菌∶水∶秸秆＝1∶65∶35。厌氧发酵后打开密闭反应盒，将秸秆常温冷却2h后进入蚯蚓处理阶段。

最后、将发酵后的秸秆放入蚯蚓反应器中，蚯蚓反应器大小为40cm*25cm*15cm，底部均分有20条宽为1mm的缝隙，便于通风和水分渗出。环境条件为温度20～25℃，基质湿度75％-80％，1000g基质中蚯蚓密度为200±10条，环境为黑暗无光。反应器中的秸秆在蚯蚓和微生物的复合作用下，3个月后形成黑色的类土壤基质，对基质取样测试分析后进行莴苣(Lactuca sativa L.)培养。