專利名稱：：一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于空間永久基地秸稈等有機廢物生物處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，主要應(yīng)用于空間永久基地(如月球、火星基地)生物再生式生命保障系統(tǒng)(BioregenerativeLife-SupportSystems,BLSS)中植物不可食生物量(主要為稻稈和麥秸)的生物轉(zhuǎn)化處理。
背景技術(shù)：
：生物再生生命保障系統(tǒng)是實現(xiàn)人類遠距離、長期飛行的必然選擇。高等植物能為系統(tǒng)提供水分、氧氣和食物，但高等植物的不可食部分處理卻成為限制系統(tǒng)閉合性的一個關(guān)鍵問題。目前世界上主要采用化學(xué)處理、焚燒、微生物處理和類土壤基質(zhì)方法，其中化學(xué)處理和焚燒方法容易產(chǎn)生NOx，SOx等氣體污染，微生物處理僅能回收約50%的營養(yǎng)元素，而類土壤基質(zhì)方法因很難產(chǎn)生有害氣體，并且能實現(xiàn)營養(yǎng)元素的100%回收，因此被認為是最有前途的技術(shù)。由俄羅斯提出的類土壤基質(zhì)方法的工藝流程為麥稈在經(jīng)過高溫滅菌后，用來培養(yǎng)蘑菇，收獲蘑菇后的剩余菇渣進行蚯蚓處理而轉(zhuǎn)化為可用來種植植物的類土壤基質(zhì)。但是該工藝由于經(jīng)過蘑菇處理，而使處理周期增長了約50天，同時收獲的蘑菇帶走了大量的營養(yǎng)元素，而使菇渣在蚯蚓處理階段的時間延長，所以存在工藝流程復(fù)雜、制作周期過長、技術(shù)要求過高等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種植物栽培基質(zhì)制作方法，目的是為了解決生命保障系統(tǒng)中傳統(tǒng)類土壤基質(zhì)方法中存在的工藝流程復(fù)雜、制作周期過長、技術(shù)要求程度高等缺點。為了達到上述目的，所采用的技術(shù)方案是一種植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于秸稈粉碎后添加復(fù)合菌進行厭氧發(fā)酵預(yù)處理，發(fā)酵后的秸稈再經(jīng)過蚯蚓的后處理，使其轉(zhuǎn)化為可種植植物的栽培基質(zhì)。所述的秸稈為稻稈和麥稈，秸稈粉碎程度為0.5cm1.5cm，其發(fā)酵組成質(zhì)量比例為復(fù)合菌水秸稈=U10):(80120):1000。所述的復(fù)合菌主要由光合細菌、酵母菌、乳酸菌和放線菌組成。所述厭氧發(fā)酵預(yù)處理時間為48120h，溫度為2040"C，氧化還原電位-50-400ev，密閉厭氧是發(fā)酵處理的關(guān)鍵，發(fā)酵后pH將降低13。所述蚯躬l后處理階段采用的蚯躬l品種為大平二號CE"em'aSaWgmm力，蚯蚓密度為50300條/kg，蚯蟲引處理周期為36月。所述的類土壤基質(zhì)營養(yǎng)豐富，C的含量20%40%,H的含量2%5%，O的含量20%30%,N的含量P/。3M，pH為68，種子發(fā)芽系數(shù)為80%95%，具有良好的植物種植能力，其肥力高于普通土壤。秸稈經(jīng)過粉碎后成碎末狀，比表面積增大，更有利于與微生物接觸，添加復(fù)合菌可使秸稈中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等難降解物質(zhì)在微生物的作用下使其不斷分解轉(zhuǎn)化，經(jīng)過降解后有效元素含量得到升高，基質(zhì)內(nèi)形成有益微生物群落，更有利于植物對營養(yǎng)元素的吸收和植物生長。所產(chǎn)生的有益效果簡化工藝流程，縮短工藝周期，且制備的基質(zhì)肥力高，實現(xiàn)了秸稈等有機廢物在閉合系統(tǒng)內(nèi)的資源化處理，提高系統(tǒng)的閉合性。圖l:本發(fā)明專利的流程示意圖具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利的具體實施方案加以說明。如圖所示1為稻稈和麥稈，2為厭氧發(fā)酵預(yù)處理，3為蚯蚓后處理，4為植物栽培基質(zhì)，5為植物種植。首先、將稻稈和麥稈在植物粉碎機的作用下，將秸稈粉碎至lcm，由于稻糠和麥麩也是不可食部分，在發(fā)酵前按其比例稻稈:麥稈稻糠麥麩=100:80:10:8混合。其次、復(fù)合菌在30'C條件下用水稀釋并和原料充分混勻，調(diào)節(jié)含水率為65%，裝進塑料反應(yīng)盒中，嚴(yán)格密封后在3(TC條件下恒溫厭氧發(fā)酵72h。其中發(fā)酵混合物比例為復(fù)合菌水秸稈=1:65:35。厭氧發(fā)酵后打開密閉反應(yīng)盒，將秸稈常溫冷卻2h后進入蚯蚓處理階段。最后、將發(fā)酵后的秸稈放入蚯蚓反應(yīng)器中，蚯蚓反應(yīng)器大小為40咖*25咖*15cm,底部均分有20條寬為lmm的縫隙，便于通風(fēng)和水分滲出。環(huán)境條件為溫度2025。C，基質(zhì)濕度75%-80%，1000g基質(zhì)中蚯蚓密度為200±10條，環(huán)境為黑暗無光。反應(yīng)器中的秸稈在蚯蟲引和微生物的復(fù)合作用下，3個月后形成黑色的類土壤基質(zhì)，對基質(zhì)取樣測試分析后進行萵苣(丄a"wcas加'vaL.)培養(yǎng)。對得到的類土壤基質(zhì)進行測試得知，基質(zhì)顏色為黑褐色，容重為0.40，孔隙度為0.81，相對普通土壤而言更加疏松多孔，有利于微生物群落生長和植物培養(yǎng)。對基質(zhì)滲出液進行發(fā)芽率測試為80%，高于對照組的清水發(fā)芽率70%，表明其具備良好的植物種植能力。對基質(zhì)的有效元素分析如下表(mg/1):元素<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在光強300"0/.附-2j—',溫度25±2°c，濕度75%，種植密度130株/m2的條件下利用制備的基質(zhì)進行萵苣種植實驗。實驗結(jié)果表明，制備的基質(zhì)生產(chǎn)力達13.7g.w—^cfoy一1,高于傳統(tǒng)類土壤基質(zhì)的生產(chǎn)力9.0g.W-2J砂—'。針對空間永久基地的秸稈等有機廢物處理，使其無害化、減量化、資源化,本技術(shù)具有工藝流程簡單，工藝周期縮短，且制備的基質(zhì)肥力高的特點，實現(xiàn)了秸稈等有機廢物在閉合系統(tǒng)內(nèi)的資源化處理，提高系統(tǒng)的閉合性。本發(fā)明還可應(yīng)用于空間永久基地、地面極地密閉系統(tǒng)以及地面農(nóng)業(yè)有機廢物的處理領(lǐng)域。權(quán)利要求1、一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于秸稈粉碎后添加復(fù)合菌進行厭氧發(fā)酵預(yù)處理，發(fā)酵后的秸稈再經(jīng)過蚯蚓的后處理，使其轉(zhuǎn)化為可種植植物的栽培基質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于秸稈為稻稈和麥稈，秸稈粉碎程度為0.5cm1.5cm，其發(fā)酵組成質(zhì)量比例為復(fù)合菌水秸稈=(110):(80120):1000。3、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于復(fù)合菌主要由光合細菌、酵母菌、乳酸菌和放線菌組成。4、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于厭氧發(fā)酵預(yù)處理時間為48120h，溫度為2040"C，氧化還原電位-50-400ev，發(fā)酵后pH降低l3.5、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于采用的蚯蚓品種為大平二號(E/sen/afoe"c/aSav/gm7A7y)，蚯蚓密度為50300條/kg,蚯蚓處理周期為36個月。6、根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種空間基地植物栽培基質(zhì)制作方法，其特征在于所制備的栽培基質(zhì)營養(yǎng)元素豐富，<:的含量20%40%，1"1的含量2%5%，0的含量20%30%，N的含量1M3。/。，pH為68，種子發(fā)芽系數(shù)為65%95%，具有良好的植物種植能力。全文摘要本發(fā)明涉及了一種植物栽培基質(zhì)制作方法，目的是為了解決生命保障系統(tǒng)中傳統(tǒng)類土壤基質(zhì)方法中存在的工藝流程復(fù)雜、制作周期過長、技術(shù)要求程度高等缺點。技術(shù)方案為秸稈粉碎后添加復(fù)合菌進行厭氧發(fā)酵預(yù)處理，發(fā)酵后的秸稈再經(jīng)過蚯蚓的后處理，使其轉(zhuǎn)化為可種植植物的栽培基質(zhì)。所產(chǎn)生的有益效果簡化工藝流程，縮短工藝周期，且制備的基質(zhì)肥力高，實現(xiàn)了秸稈等有機廢物在閉合系統(tǒng)內(nèi)的資源化處理，提高系統(tǒng)的閉合性。本發(fā)明還可應(yīng)用于空間永久基地、地面極地密閉系統(tǒng)以及地面農(nóng)業(yè)有機廢物的處理領(lǐng)域。文檔編號C05F11/10GK101311146SQ200810115520公開日2008年11月26日申請日期2008年6月25日優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日發(fā)明者付文婷,紅劉,邢一東,敏閆申請人:北京航空航天大學(xué)