一种绿色保墒缓释复合有机栽培基质及其制备方法

摘要

本发明属于有机栽培基质技术领域，具体为一种绿色保墒缓释复合有机栽培基质及其制备方法。本发明将食用菌发酵菌糠、凹凸棒石粘土和腐殖酸钾等原料，通过化学聚合、物理交联、混合复配的方式，得到兼具保墒缓释功能的有机栽培基质。本发明方法工艺简单、成本较低，制备的有机栽培基质，具有较高的吸水、缓释养分功效，克服了传统高分子吸水树脂功能单一、凝胶性差、不易降解、制备成本较高的缺点。本发明还解决了有机/无机复配型有机栽培基质堆沤发酵周期长、养分易流失等问题。适合于农林土壤的吸水、保水和持肥、释肥，使用后能够改善土壤结构，提高作物抗旱、抗盐碱能力，增强土壤吸水保墒能力，减少化肥流失和环境污染，显著提高作物产量。

权利要求

1.一种绿色保墒缓释复合有机栽培基质的制备方法，其特征在于，将凹凸棒石粘土、食用菌发酵菌糠以及腐殖酸钾有效结合，通过化学聚合、物理交联和共混复配，得到新型的有机栽培基质，具体步骤为：

（1）凹凸棒石粘土的纯化：先将凹凸棒石原土粉碎成150 200目的粘土粉末；然后加入~

到质量浓度为0.5 2.5%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至30 50℃，继~ ~

续搅拌0.5~2h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4至反应无气泡逸出；再超声分散

15 45min后，剧烈搅拌2.5 5h，室温陈化24 48h，离心分离弃去上层清液，收集下层固体在~ ~ ~

80 100℃烘干，得到纯化凹凸棒石粘土，研细，过200目筛网，备用；

~

（2）食用菌发酵菌糠的预处理：用蒸馏水反复洗涤食用菌发酵菌糠至无残留物；40 60~

℃烘干后放入球磨机研磨5 10min，按照质量分数计，分别取10 20份发酵菌糠粉末、50 60~ ~ ~

份去离子水，在搅拌条件下超声糊化；

（3）按重量份数计，分别称量40 60份去离子水、5 10份凹凸棒石粘土，置于三口烧瓶~ ~

中，再加入10 20份超声糊化的发酵菌糠、1 2份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0 10.0，搅拌混~ ~ ~

合，并超声分散至均匀，得基体分散液；

（4）按重量份数计，分别取40 50份去离子水和20 30份丙烯酸，在冷水浴中充分搅拌，~ ~

再加入氢氧化钠溶液调节中和度为60 70%；然后加入4 5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，~ ~ ~

搅拌至均匀得到聚合单体溶液；

（5）将40 50份基体分散液和10 20份聚合单体溶液置于三口烧瓶中，滴加4 5份过硫酸~ ~ ~

钾溶液，调节温度，先于40 45℃保温反应20 30min，后升温至70 75℃，反应2 3h；反应结束~ ~ ~ ~

后取出产物进行冷却，用乙醇溶液浸泡抽提6 8h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，得到保水~

缓释助剂；

（6）将20 30份纯化得到的凹凸棒石粘土、40 55份发酵菌糠粉末、10 20份保水缓释助~ ~ ~

剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

（7）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5 10份造粒助剂，然后均匀喷淋1 2份润湿~ ~

剂后送入造粒机中进行造粒；

（8）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒石粘土为天然棒状结构硅2

铝酸盐矿物粘土，其比表面积为90 200 cm·g。

~

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发酵菌糠为姬菇菌糠、平菇菌糠、双孢菇菌糠、杏鲍菇菌糠、茶树菇菌糠、金针菇菌糠、榆黄菇菌糠、黑木耳菌糠和荷叶离褶伞菌糠发酵后的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述腐殖酸钾作为有机肥料，用量为保水缓释功能助剂总质量的3 5%。

~

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述调节pH，采用0.05~

0.1mol/L的碳酸钠溶液；步骤（4）中，所述氢氧化钠溶液浓度 为0.5 1.0 mol/L。

~

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（7）中所述造粒助剂包括以下组份：凹凸棒石粘土、生物炭、生石灰、泥炭、腐植酸溶液、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸镁、碳酸钙、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠中的任意一种或几种组合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（7）中所述润湿剂包含去离子水、乙醇、Span、Tween中的任意一种或几种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（8）中所述烘干温度为80 105℃。

~

9.由根据权利要求1‑8之一所述制备方法得到的绿色保墒缓释复合有机栽培基质。

10.如权利要求9所述的绿色保墒缓释复合有机栽培基质在农业栽培以及开展荒漠化治理方面的应用。

说明书

一种绿色保墒缓释复合有机栽培基质及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于有机栽培基质技术领域，具体涉及一种有机栽培基质及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，我国食用菌栽培规模不断扩大，食用菌栽培技术也由原来的段木栽培转变为菌糠栽培。但是传统食用菌菌糠（FC）除极少部分被用作畜禽饲料外，绝大多数在使用
后被废弃或燃烧，不仅浪费资源，而且容易造成环境污染。经发酵处理后的菌糠粗蛋白和粗
脂肪含量高，同时还含有氨基酸、多糖及多种矿物质元素，其化学组成与理化特性可以有效
改变土壤中的团粒结构，增加土壤中有机物质的含量，提高土壤肥力。因此，可以利用发酵
菌糠作为原料，开发低成本、多功能的新型有机栽培基质。

[0003] 目前利用菌糠制备有机栽培基质的方法大多是通过发酵堆肥方式生产，其制备周期长，效率不高，且功能单一，不具备保水、缓释功能，而且发酵沤肥过程极易造成新的环境
污染。但是利用发酵菌糠制备多功能有机栽培基质的专利并不多见。其中专利“用发酵菌糠
制备高吸水性树脂材料的方法”（申请号：201110323825 .3），涉及木屑基质的木耳发酵菌
糠、滑子蘑发酵菌糠、平菇发酵菌糠或香菇发酵菌糠等作为原料，采用微波法制备吸水材
料，但只限定在以木屑为基质的发酵菌糠。专利“药渣食用菌发酵菌糠制备复合高吸水材料
的方法及其应用”（申请号：201910509746.8）涉及一种药渣栽培食用菌发酵菌糠制备复合
高吸水材料的方法及其应用，主要是将药渣栽培食用菌产生的副产物菌糠发酵，再利用化
学交联反应形成胶稠状吸水树脂。但是该方法所制备的吸水树脂在使用过程中凝胶强度
差，吸水后结构极易松散，导致吸水性和保水性降低，此外该树脂还不具备养分缓释的能
力。

[0004] 凹凸棒石粘土（ATP）是一种天然形成的具有特殊纤维状晶体结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，具有独特的一维纤维状结构和发育的微孔结构，因此其内、外表面积很大，且
表面分布大量亲水羟基，表现出独特的分散性、可塑性、粘结力和物理吸附特性，因此被广
泛应用于环境和农业领域。

[0005] 目前以凹凸棒石为原材料制备的农用高分子材料大多是以丙烯酸或丙烯酰胺为单体接枝聚合制备的有机/无机杂化保水剂，绝大多数功能单一，只起到吸水和保水作用，
并不具有肥料缓释功效。如：现有发明专利“丙烯酰胺与凹凸棒土制备保水剂的方法”（申请
号：CN200710015031.4）主要采用水溶液聚合法，以凹凸棒粘土和丙烯酰胺为共聚单体，在
引发剂作用下，发生共聚反应得到高吸水树脂；但是该发明吸水树脂主要应用于油田生产，
不具有肥料缓释功能，不涉及农业种植领域。现有专利“一种具有肥料缓释功能的有机 无
~
机复合保水剂及其制备方法（申请号：CN200410100907.1），采用廉价的凹凸棒土和腐殖酸
以及丙烯酸、丙烯酰胺作为复合保水剂的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经接
枝共聚、交联、洗涤、干燥、粉碎制成缓释型保水剂，具有吸水保水和肥料缓释功能，能够在
农业、林业和其他节水领域得到了应用。但从使用效果来看大量使用丙烯酸等原料致使保
水剂生物降解性较变差，难以自然降解，长期使用会造成严重环境污染。

[0006] 腐殖酸是一种以脂肪和芳香族化合物为主的功能有机化合物，是土壤中重要的营养物质，能够显著提升作物的生长和发育水平。此外腐殖酸富含羧基、羟基、烯醇基等亲水
基团，能够与土壤中的无机离子络合形成团聚体，稳定和改善土壤微结构，而且上述亲水性
基团易与发酵菌糠、凹凸棒粘土发生化学交联和静电吸附作用，具备作为复合型保水缓释
材料的潜质。因此，本方法将发酵菌糠、凹凸棒粘土和腐殖酸钾（SH）结合，制备一种绿色环
保，无污染、易降解，同时具有吸水保水、持肥缓释作用的多功能新型有机栽培基质，具有良
好的生态环境效应和生产应用价值。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种绿色环保，无污染、易降解，同时具有吸水保水、持肥缓释作用的多功能新型复合有机栽培基质及其制备方法。

[0008] 本发明提供的复合有机栽培基质，将凹凸棒石粘土、食用发酵菌糠以及腐殖酸钾等原料有效结合，通过化学聚合、物理交联和共混复配，得到一种新型的复合有机栽培基
质，记为凹凸棒石粘土/食用发酵菌糠/腐殖酸钾复合有机栽培基质；该复合有机栽培基质
兼具吸水保墒、持肥缓释功能，而且发酵菌糠疏松多孔、易于降解，在维持凝胶良好吸水保
水性能的同时，减少了丙烯酸等化学原料的大量使用，降低了环境污染风险，是一种绿色环
保的多功能有机栽培基质。

[0009] 本发明利用凹凸棒粘土表面分布的大量羟基与发酵菌糠发生化学交联形成有机/无机复合凝胶，由于凹凸棒粘土固有粘结特性，赋予复合凝胶良好的力学性能，解决了目前
基于发酵菌糠制备的保水剂结构松散、凝胶能力较差的问题。此外腐殖酸钾自身富含带有
不同电荷的阴、阳离子，适量添加能与凹凸棒粘土及发酵菌糠分子之间通过化学键合和静
电吸引作用，进一步增强复合凝胶的力学性能，同时在腐殖酸钾在使用过程中会被缓慢释
放，提供农作物生长所必需的养分。因此也克服了目前腐殖酸类肥料发酵周期长、且不具备
缓释功能的缺点。

[0010] 本发明提供的有机栽培基质的制备方法，具体步骤为：

[0011] （1）凹凸棒石粘土的纯化：先将凹凸棒石原土粉碎成150 200目的粘土粉末；然后~
加入到质量浓度为0.5 2.5%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至30 50
~ ~
℃，继续搅拌0.5~2h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4至反应无气泡逸出；再超
声分散15 45min后，剧烈搅拌2.5 5h，室温陈化24 48h，离心分离弃去上层清液，收集下层
~ ~ ~
固体在80 100℃烘干，得到纯化凹凸棒粘土，研细，过200目筛网，备用；
~

[0012] （2）食用菌发酵菌糠的预处理：用蒸馏水反复洗涤食用菌发酵菌糠至无残留物；4060℃烘干后放入球磨机研磨5 10min，按照质量分数计，分别取10 20份发酵菌糠粉末、50
~ ~ ~ ~
60份去离子水，在搅拌条件下超声糊化；

[0013] （3）按重量份数计，分别称量40 60份去离子水、5 10份凹凸棒粘土，置于三口烧瓶~ ~
中，再加入10 20份超声糊化的发酵菌糠、1 2份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0 10.0，搅拌混
~ ~ ~
合，并超声分散至均匀，得基体分散液；

[0014] （4）按重量份数计，分别取40 50份去离子水和20 30份丙烯酸，在冷水浴中充分搅~ ~
拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为60 70%；然后加入4 5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶
~ ~ ~
液，搅拌至均匀得到聚合单体溶液；

[0015] （5）将40 50份基体分散液和10 20份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加4 5份过硫酸~ ~ ~
钾溶液，调节温度，先于40 45℃保温反应20 30min，后升温至70 75℃，反应2 3h；反应结束
~ ~ ~ ~
后取出产物进行冷却，用乙醇溶液浸泡抽提６8h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，得到保水
~
缓释助剂；

[0016] （6）将20 30份纯化得到的凹凸棒粘土、40 55份发酵菌糠粉末、10 20份保水缓释~ ~ ~
助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0017] （7）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5 10份造粒助剂，然后均匀喷淋1 2份~ ~
润湿剂后送入造粒机中进行造粒；

[0018] （8）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装。

[0019] 本发明中，所述凹凸棒石为天然棒状结构硅铝酸盐矿物粘土，具有吸附水分子、离2
子交换以及粘结性等特征，其比表面积约为90 200 cm·g。
~

[0020] 本发明中，所述发酵菌糠为姬菇、平菇、双孢菇、杏鲍菇、茶树菇、金针、榆黄菇、黑木耳和荷叶离褶伞等食用菌菌糠发酵后的至少一种；或由两种以上混合组成。

[0021] 本发明中，以凹凸棒石粘土（ATP）、食用菌发酵菌糠（FC）、腐殖酸钾（SH）、丙烯酸（AA）、N, N 亚甲基双丙烯酰胺（MBA）、过硫酸钾溶液（KPS）为原料，采用水溶液聚合法制备
~
具有保水缓释功能的助剂。其中，凹凸棒石粘土和食用菌发酵菌糠基体分散液用量为40 50
~
份；丙烯酸和N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液的用量为10 20份，过硫酸钾溶液的用量为4 5
~ ~ ~
份；腐殖酸钾作为有机肥料，用量为保水缓释功能助剂总质量的3 5%。
~

[0022] 本发明步骤（3）中，调节pH，采用0.05 0.1mol/L的碳酸钠溶液。~

[0023] 本发明步骤（4）中，所述的中和丙烯酸单体溶液采用0.5 1.0 mol/L的氢氧化钠溶~
液。

[0024] 本发明步骤（7）中，所述造粒助剂包括以下组份：凹凸棒粘土、生物炭、生石灰、泥炭、腐植酸溶液、黄腐酸溶液、棕腐酸溶液、黑腐酸溶液、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸
镁、碳酸钙、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠中的任意一种
或几种组合。

[0025] 本发明步骤（7）中，所述润湿剂包含去离子水、乙醇、Span、Tween中的任意一种或几种组合。

[0026] 本发明步骤（8）中，所述烘干温度恒定在80 105℃范围。~

[0027] 本发明制备的绿色保墒缓释功能有机栽培基质，在农业栽培、果菜种植、花卉育苗方面，特别是在水资源短缺的地区发展节水农业，开展荒漠化治理方面具有极大的应用价
值。

[0028] 本发明制备的栽培基质，其吸液倍率的测定方法为：

[0029] 准确称取质量m1的栽培基质，加入适量蒸馏水或1%的NaCl溶液，磁力搅拌30min，使其充分溶胀后，缓慢倒入70μm的尼龙网袋，悬挂静置，直至无液滴，称量溶胀平衡时凝胶
的质量m2其差值与m1之比即为吸液倍率。

[0030] 其保水率的测定方法为：准确称取1.0g栽培基质与100g干土（＜30 目）均匀混合，然后置于底部用尼龙网（70 μm）封口的PVC管中（20 cm×5 cm），称重，总重量记为M0。将自
来水从土柱管上端缓慢注入，直到底部开始有水渗出。静置直到土柱管底部不再渗出水时，
再次称重，总重量记为M1。室温下放置，每3天对土柱管进行称重，记为Mi，连续称重30天。样
品保水率为(Mi‑M0)/(M1‑M0)×100%。

[0031] 栽培基质中腐殖酸缓释性能测定方法，采用标准方法：DB21/T 1322‑2004测定，钾肥缓释性能采用标准方法：GBT 8574‑2010测定。

[0032] 本发明方法，绿色环保，工艺简单，成本较低；产物具有较高的吸水、缓释养分的功效，同时易于降解，克服了传统的高分子吸水树脂功能单一、凝胶性差、不易降解、制备成本
较高的缺点。本发明还解决了目前市面上常见的有机/无机复配型有机栽培基质堆沤发酵
周期长、养分易流失，不能满足作物在整个生长周期的营养需求，吸水、保水性能差等问题。
通过试验证实本发明产品蒸馏水吸水倍率可达到350g/g，吸盐水倍率达到68g/g，树脂的释
水率达到72.0%；而且树脂中的腐殖酸钾在蒸馏水中可持续缓释30天，具有良好的肥料缓释
能力。因此适合农林土壤的吸水、保水和持肥、释肥，使用后不仅能够改善土壤结构，提高作
物的抗旱、抗盐碱能力，而且能够增强土壤吸水保墒能力，减少化肥流失和环境污染问题，
从而保持土壤水肥平衡，显著提高作物产量。因此是一种绿色、保墒、缓释的多功能新型有
机栽培基质，在农业栽培、果菜种植方面，特别是在水资源短缺的地区开展荒漠化治理，发
展节水农业方面具有极大的应用价值。

附图说明

[0033] 图1 为本发明复合有机栽培基质保水助剂的扫描电镜（SEM）照片。

[0034] 图2为本发明复合有机栽培基质保水助剂的红外光谱图。

[0035] 图3为本发明复合有机栽培基质保水助剂溶胀前后实物对比照片。

[0036] 图4为本发明复合有机栽培基质的吸水倍率曲线图。

[0037] 图5为本发明复合有机栽培基质的保水性能曲线。

[0038] 图6为本发明复合有机栽培基质的腐殖酸钾释放量与时间的关系曲线图。

具体实施方式

[0039] 为对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施案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。

[0040] 实施例1：

[0041] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得150目的粘土粉末；

[0042] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为1.0%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至40℃，继续搅拌1.0h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4
反应至无气泡逸出；

[0043] （3）将上述悬浊液超声分散20min后，强力搅拌2.5h后室温陈化24h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱80℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0044] （4）用蒸馏水反复洗涤平菇发酵菌糠至无残留物；40℃烘干后放入球磨机研磨5min，按照质量分数计，分别取10份平菇发酵菌糠粉末、50份去离子水，在搅拌条件下超声
糊化后备用；

[0045] （5）按重量份数计，分别称量40份去离子水、5份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入10份超声糊化的平菇发酵菌糠、1份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0，搅拌混合，并超声分散
至均匀，得基体分散液；

[0046] （6）按重量份数计，分别取40份去离子水、和20份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为60%；然后加入4份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0047] （7）将50份基体分散液和20份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加5份过硫酸钾溶液，调节温度先40℃保温反应20min，后升温至75℃反应3h；反应结束后取出产物进行冷却，用
乙醇溶液浸泡抽提６h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0048] （8）将25份纯化得到的凹凸棒粘土、50份发酵平菇菌糠粉末、15份保水缓释助剂充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0049] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入10份造粒助剂（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土60%、生石灰20%、泥炭10%、腐植酸溶液5%、碳酸钠4%、十二烷基硫酸钠1%）、
然后均匀喷淋2份润湿剂（其组成和质量分数分别为：水60%，乙醇30%，Span10%）后送入造粒
机中进行造粒；

[0050] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0051] （11）利用扫描电子显微镜（SEM）对合成的保水缓释功能助剂微观形貌进行表征；将所制备的保水功能助剂表面喷金，用场发射扫描电子显微镜观察其形貌，如附图1所示，
通过接枝聚合反应，发酵菌糠、凹凸棒粘土与丙烯酸发生化学交联，形成三维互穿网络结
构，溶胀后表面出现大量孔道，孔径在几十到几个微米范围均有分布，而且内部互相联通均
匀分布在高分子网络中，使得保水助剂比表面积增大，提高了其溶胀能力；

[0052] （12）采用红外吸收光谱表征合成的保水缓释功能助剂的化学结构，首先各取发酵菌糠粉末、凹凸棒石粘土、腐殖酸钾、合成的保水助剂取1mg，分别与100mg溴化钾在玛瑙研
钵中混合，研磨至粒径<0. 071mm 后压片制样，在傅里叶变换红外光谱仪上进行测试，扫描
‑1
范围500 4000 cm ，具体结果如图2所示；从图2中可以看出，凹凸棒粘土（ATP）的红外光谱
~ ‑1 ‑1
图中3400 3550cm 处的宽峰是O‑H伸缩振动峰1667 cm 处为凹凸棒石特征振动峰、989 cm
~
‑1 ‑1
处出现了‑O‑Si‑O‑伸缩振动峰、669 cm 为凹凸棒石的‑O‑Mg‑O‑特征吸收峰；发酵菌糠
‑1 ‑1
（FC）的红外光谱图中，位于3400cm 处的宽峰是O‑H伸缩振动峰，2919 cm 处出现‑CH3和‑
‑1 ‑1
CH2‑中的C‑H伸缩振动吸收峰，此外在1067cm 和1398cm 处出现的属于菌糠纤维素发酵所
后所得糖单元结构中的‑C‑O‑C‑的伸缩振动，上述吸收峰均为半纤维素结构的特征吸收峰；
‑1 ‑1
此外在1620cm 附近出现的特征吸收峰对应氨基酸中的N‑H伸缩振动峰，990 1020 cm 范
~
围出现的特征谱带为低聚糖的典型吸收峰，表明菌糠中的半纤维素经发酵水解转化为低聚
‑1
糖；对于腐植酸钾的红外光谱；在3300 3400cm 范围出现羟基中的O‑H伸缩振动峰；1700cm
~
‑1 ‑1
出现羧酸根离子中‑C=O‑的伸缩振动吸收峰；1550 1480cm 范围的吸收峰对应苯环中的
~ ‑1
骨架振动表明腐植酸中存在芳香族化合物；此外在1100 1030cm 范围吸收峰对应为糖类、
~
‑1
醇类、脂环和脂肪中的~C~O 伸缩振动；730cm 附近出现了（CH2）n的断片摆动（n≥4），表明
腐植酸结构中还存在脂肪族类化合物；从FC/ATP/SH聚合物的红外光谱可以看出发酵菌糠、
凹凸棒粘土和腐植酸所对应的羟基吸收峰在聚合后明显削弱甚至消失，表明羟基发生接枝
反应，此外发酵菌糠、凹凸棒粘土和腐植酸三种组分的特征吸收峰均在聚合物的红外光谱
中出现，但各吸收峰都发生了不同程度的偏移，说明三种组分已经交联并穿插在高分子网
络并形成了聚合物；

[0053] （13）按照下述方法测定有机功能栽培基质的吸水倍率：

[0054] 准确称取质量m1的栽培基质，加入适量蒸馏水或1%的NaCl溶液，磁力搅拌30min，使其充分溶胀后，缓慢倒入70 μm的尼龙网袋，悬挂静置，直至无液滴，称量溶胀平衡时凝胶
的质量m2；样品吸液倍率为(m2‑m1)/m1×100%；测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对
蒸馏水的吸水倍率为327g/g；对盐水吸水倍率为56g/g；

[0055] （14）按照下述方法测定有机功能栽培基质的保水率：

[0056] 保水率的测定；样品的保水率测定：准确称取1.0g栽培基质与100g干土（＜30 目）均匀混合，然后置于底部用尼龙网（70μm）封口的PVC管中（20 cm×5 cm），称重，总重量记为
M0；将自来水从土柱管上端缓慢注入，直到底部开始有水渗出；静置直到土柱管底部不再渗
出水时，再次称重，总重量记为M1；室温下放置，每3天对土柱管进行称重，记为Mi，连续称重
30天；样品保水率为(Mi‑M0)/(M1‑M0)×100%；测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内
对自来水的保水率约为26%；

[0057] （15）按照标准方法：DB21/T 1322 2004测定有机功能栽培基质中腐殖酸缓释性~
能；按照标准方法：GBT 8574 2010测定有机功能栽培基质中钾肥的缓释性能；测定结果表
~
明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为75%和48%。

[0058] 实施例2：

[0059] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得200目的粘土粉末；

[0060] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为2.0%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至40℃，继续搅拌1.5h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入适量
H3PO4，反应至无气泡逸出；

[0061] （3）将上述悬浊液超声分散30min后，强力搅拌5h后室温陈化24h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱100℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0062] （4）用蒸馏水反复洗涤双孢菇发酵菌糠至无残留物；低温烘干后放入球磨机研磨10min，按照质量分数计，分别取15份双孢菇发酵菌糠粉末、55份去离子水，在搅拌条件下超
声糊化后备用；

[0063] （5）按重量份数计，分别称量50份去离子水、10份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入20份超声糊化的双孢菇发酵菌糠、2份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0，搅拌混合，并超声分
散至均匀，得基体分散液；

[0064] （6）按重量份数计，分别取50份去离子水、和30份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为70%；然后加入5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0065] （7）将45份基体分散液和15份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加4份过硫酸钾溶液，调节温度先保温反应30min，后升温升温至70℃反应2h；反应结束后取出产物进行冷却，用
乙醇溶液浸泡抽提6h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0066] （8）将30份纯化得到的凹凸棒粘土、55份双孢菇发酵菌糠粉末、20份保水缓释助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0067] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5份造粒助剂（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土50%、泥炭20%、生物炭5%、腐植酸溶液3%、黄腐酸溶液2%、碳酸钠10%、碳酸氢
钠8%、十二烷基硫酸钠1%、十二烷基苯磺酸钠1%）、然后均匀喷淋1份润湿剂（其组成和质量
分数分别为：水70%，乙醇20%， Span5%、Tween5%）后送入造粒机中进行造粒；

[0068] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0069] （11）同实施例1步骤（11）；

[0070] （12）同实施例1步骤（12）；

[0071] （13）同实施例1步骤（13），测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对蒸馏水的吸水倍率为350g/g；对盐水吸水倍率为68g/g；

[0072] （14）同实施例1步骤（14），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对自来水的保水率约为31%；

[0073] （15）同实施例1步骤（15），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为85%和56%。

[0074] 实施例3：

[0075] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得200目的粘土粉末；

[0076] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为2.5%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至45℃，继续搅拌1.5h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4
反应至无气泡逸出；

[0077] （3）将上述悬浊液超声分散40min后，强力搅拌4.5h后室温陈化36h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱95℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0078] （4）用蒸馏水反复洗涤姬菇发酵菌糠至无残留物；60℃烘干后放入球磨机研磨10min，按照质量分数计，分别取20份发酵菌糠粉末、60份去离子水，在搅拌条件下超声糊化
后备用；

[0079] （5）按重量份数计，分别称量40份去离子水、5份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入15份超声糊化的姬菇发酵菌糠、2份腐殖酸钾，然后调节pH=10.0，搅拌混合，并超声分
散至均匀，得基体分散液；

[0080] （6）按重量份数计，分别取45份去离子水、和25份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为65%；然后加入5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0081] （7）将40份基体分散液和10份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加4份过硫酸钾溶液，调节温度先45℃保温反应25min，后升温至70℃反应2h；反应结束后取出产物进行冷却，用
乙醇溶液浸泡抽提8h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0082] （8）将20份纯化得到的凹凸棒粘土、40份姬菇发酵菌糠粉末、10份保水缓释助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0083] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5份造粒助剂（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土60%、生石灰20%、生物炭10%、黄腐酸溶液5%、、碳酸钠3%、碳酸镁1%、十二烷基
苯磺酸钠1%）、然后均匀喷淋2份润湿剂（其组成和质量分数分别为：水70%，乙醇25%、
Tween5%）后送入造粒机中进行造粒；

[0084] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0085] （11）同实施例1步骤（11）；

[0086] （12）同实施例1步骤（12）；

[0087] （13）同实施例1步骤（13），测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对蒸馏水的吸水倍率为325g/g；对盐水吸水倍率为50g/g；

[0088] （14）同实施例1步骤（14），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对自来水的保水率约为30%；

[0089] （15）同实施例1步骤（15），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为75%和46%。

[0090] 实施例4：

[0091] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得180目的粘土粉末；

[0092] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为1.5%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至50℃，继续搅拌1.0h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4
反应至无气泡逸出；

[0093] （3）将上述悬浊液超声分散45min后，强力搅拌4h后室温陈化48h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱100℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0094] （4）用蒸馏水反复洗涤质量份数为1:1.5的平菇和姬菇混合发酵菌糠至无残留物；50℃烘干后放入球磨机研磨10min，按照质量分数计，分别取10份发酵菌糠粉末、60份去离
子水，在搅拌条件下超声糊化后备用；

[0095] （5）按重量份数计，分别称量55份去离子水、8份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入15份超声糊化的平菇和姬菇混合发酵菌糠、2份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0，搅拌混合，
并超声分散至均匀，得基体分散液；

[0096] （6）按重量份数计，分别取50份去离子水、和20份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为65%；然后加入5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0097] （7）将50份基体分散液和10份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加4份过硫酸钾溶液，调节温度先保温反应30min，后升温至75℃反应 2h；反应结束后取出产物进行冷却，用乙醇
溶液浸泡抽提7h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0098] （8）将20份纯化得到的凹凸棒粘土、55份平菇和姬菇混合发酵菌糠粉末、10份保水缓释助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0099] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入10份造粒助剂（（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土60%、生石灰10%、生物炭10%、泥炭10%、腐殖酸溶液4%、棕腐酸溶液1%、碳酸
钠3%、十二烷基苯磺酸钠1%、硬脂酸钠1%）、然后均匀喷淋1份润湿剂（其组成和质量分数分
别为：水70%，乙醇25%、Span 5%）后送入造粒机中进行造粒；

[0100] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0101] （11）同实施例1步骤（11）；

[0102] （12）同实施例1步骤（12）；

[0103] （13）同实施例1步骤（13），测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对蒸馏水的吸水倍率为342g/g；对盐水吸水倍率为61g/g；

[0104] （14）同实施例1步骤（14），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对自来水的保水率约为28%；

[0105] （15）同实施例1步骤（15），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为79%和50%。

[0106] 实施例5：

[0107] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得200目的粘土粉末；

[0108] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为2.0%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至45℃，继续搅拌2.0h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入H3PO4
反应至无气泡逸出；

[0109] （3）将上述悬浊液超声分散40min后，强力搅拌4h后室温陈化24h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱90℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0110] （4）用蒸馏水反复洗涤质量分数比为1:1.5:0.5的杏鲍菇、金针菇和荷叶离褶伞混合发酵菌糠粗品至无残留物；45℃烘干后放入球磨机研磨5min，按照质量分数计，分别取20
份发酵菌糠粉末、50份去离子水，在搅拌条件下超声糊化后备用；

[0111] （5）按重量份数计，分别称量60份去离子水、10份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入15份超声糊化的发酵菌糠、1份腐殖酸钾，然后调节pH=10.0，搅拌混合，并超声分散至
均匀，得基体分散液；

[0112] （6）按重量份数计，分别取40份去离子水、和25份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为60%；然后加入4份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0113] （7）将40份基体分散液和20份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加5份过硫酸钾溶液，调节温度先45℃保温反应30min，后升温至75℃反应2.5h；反应结束后取出产物进行冷却，
用乙醇溶液浸泡抽提8h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0114] （8）将30份纯化得到的凹凸棒粘土、40份发酵菌糠粉末、20份保水缓释助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0115] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5份造粒助剂（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土70%、生石灰5%、生物炭5%、泥炭20%、腐殖酸溶液2%、黄腐酸溶液1%、棕腐酸溶
液1%、碳酸钠2%、碳酸氢钠1%、十二烷基苯磺酸钠1%、十二烷基硫酸钠1%）、然后均匀喷淋1份
润湿剂（其组成和质量分数分别为：水70%，乙醇25%、Span 3%、Tween 2%）后送入造粒机中进
行造粒；

[0116] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0117] （11）同实施例1步骤（11）；

[0118] （12）同实施例1步骤（12）；

[0119] （13）同实施例1步骤（13），测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对蒸馏水的吸水倍率为348g/g；对盐水吸水倍率为65g/g；

[0120] （14）同实施例1步骤（14），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对自来水的保水率约为30%；

[0121] （15）同实施例1步骤（15），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为81%和52%。

[0122] 实施例6：

[0123] （1）将凹凸棒石原土送入粉碎机进行粉碎，过筛制得180目的粘土粉末；

[0124] （2）将上述凹凸棒粘土粉末加入到质量浓度为2.0%的焦磷酸钠溶液中，高速搅拌至均匀混合；然后升温至40℃，继续搅拌1.5h，静置分层后，抽取上层悬浊液, 并加入适量
H3PO4，反应至无气泡逸出；

[0125] （3）将上述悬浊液超声分散30min后，强力搅拌5h后室温陈化24h，利用高速离心机离心分离弃去上层清液，收集下层固体；放入烘箱100℃烘干后研细，过200目筛网备用；

[0126] （4）用蒸馏水反复洗涤平菇发酵菌糠粗品至无残留物；低温烘干后放入球磨机研磨10min，按照质量分数计，分别取15份发酵菌糠粉末、50份去离子水，在搅拌条件下超声糊
化后备用；

[0127] （5）按重量份数计，分别称量55份去离子水、8份凹凸棒粘土、置于三口烧瓶中，再加入20份超声糊化的发酵菌糠、2份腐殖酸钾，然后调节pH=9.0，搅拌混合，并超声分散至均
匀，得基体分散液；

[0128] （6）按重量份数计，分别取45份去离子水、和25份丙烯酸在冷水浴中充分搅拌，再加入氢氧化钠溶液调节中和度为70%；然后加入5份N, N 亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌至均
~
匀得到聚合单体溶液；

[0129] （7）将45份基体分散液和10份单体溶液置于三口烧瓶中，滴加5份过硫酸钾溶液，调节温度先保温反应30min，后升温反应 2h；反应结束后取出产物进行冷却，用乙醇溶液浸
泡抽提６h，取出产物，真空干燥，粉碎过筛，即得到保水缓释功能助剂；

[0130] （8）将25份纯化得到的凹凸棒粘土、40份发酵菌糠粉末、15份保水缓释助剂进行充分搅拌后得到干性栽培基质；

[0131] （9）在上述混合均匀的干性栽培基质中加入5份造粒助剂（其组成和质量分数分别为：凹凸棒粘土70%、生石灰15%、泥炭5%、腐殖酸溶液1%、黄腐酸1%、棕腐酸溶液1%、黑腐酸
1%、碳酸钠2%、碳酸氢钠1%、碳酸氢铵1%、十二烷基硫酸钠1%、十二烷基苯磺酸钠0.5%、硬脂
酸钠0.5%）、然后均匀喷淋2份润湿剂（其组成和质量分数分别为：水70%，乙醇27%、Span 3%）
后送入造粒机中进行造粒；

[0132] （10）将上述所得颗粒状栽培基质烘干后进行筛分，将筛选合格的颗粒进行封装；

[0133] （11）同实施例1步骤（11）；

[0134] （12）同实施例1步骤（12）；

[0135] （13）同实施例1步骤（13），测定结果表明，所制备有机功能栽培基质对蒸馏水的吸水倍率为340g/g；对盐水吸水倍率为55g/g；

[0136] （14）同实施例1步骤（14），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对自来水的保水率约为31%；

[0137] （15）同实施例1步骤（15），测定结果表明，所制备有机功能栽培基30天内对腐殖酸和钾肥的缓释率分别为82%和53%。