水稻植质钵育栽培技术是提高北方寒地水稻品质和产量的有效途径之一,但现有生物质秧盘存在需土量大、育秧效率低,成型工艺存在能耗高、模具寿命短等问题。本文以农垦总局科技攻关项目“寒地水稻提质增效技术集成推广”(JCTG17-03)和2017全国基层农技推广补助项目“水稻植质钵育机械化栽培技术试验与示范”(HNK135-03-02)为依托,以实现生态循环农业和可持续发展农业为出发点,以提高育秧质量、实现秸秆的资源化利用为目标,设计了水稻秸秆营养穴盘,并对气动成型机理、原料配比和成型工艺等方面进行了较为深入的研究,具体内容如下:(1)将穴育栽植理念和水稻秸秆增值利用技术相结合,提出水稻秸秆营养穴盘的思想。在满足水稻育秧和移栽农艺要求的前提下,从秧盘强度和适用性角度出发,通过理论分析和试验研究确定了水稻秸秆营养穴盘的主要结构及参数。水稻秸秆营养穴盘相比于塑料秧盘,具有不伤根、无缓苗等优点,相比于早期植质钵育秧盘,育秧效率得到了显著的提高。(2)在对气动成型机理进行研究的基础上,提出气动成型工艺,研制出水稻秸秆营养穴盘成型机。利用FLUENT软件对成型模具进行了结构优化,确定了模具最优结构尺寸参数,并通过试验验证仿真结果的准确性。在此基础上,结合智能控制技术搭建了穴盘气动成型试验台,为水稻秸秆营养穴盘原料配比和工艺参数的研究提供平台。(3)以穴盘气动成型试验台为平台,以浆液浓度、纸浆含量、胶粘剂质量和秸秆与牛粪质量比为变量,以钵孔成型率和育秧效果为评价指标,进行四因素五水平的正交旋转组合试验研究,并通过响应面分析法对结果进行优化,最终确定水稻秸秆营养穴盘的最优原料配比。(4)按照最优原料配比配置原浆,利用穴盘气动成型试验台进行穴盘生产试验。采用三元二次回归正交旋转组合试验结合响应面分析的方法,研究成型模具真空度、吸附时间、保压时间3个成型因素对穴盘的钵孔成型率、松弛密度和抗破坏强度3个成型技术指标的影响规律,最终明确最佳成型工艺。(5)在水稻秸秆营养穴盘成型机的基础上,搭建水稻秸秆营养穴盘生产线。依据穴盘最优原料配比和最佳成型工艺,制备水稻秸秆营养穴盘。以制得的水稻秸秆营养穴盘和常规塑料秧盘为育秧载体,以断根网和塑料薄膜为阻隔材料,从出苗率、秧苗素质、产量和效益四个方面进行田间对比试验研究,以对水稻秸秆营养穴盘的育秧效果进行验证。本研究在对水稻秸秆营养穴盘气动成型机理进行深入研究的基础上,创新提出了水稻秸秆营养穴盘气动成型工艺,并搭建相应成型设备,通过试验分析得到穴盘生产最优原料配比和最佳成型工艺,明确了水稻秸秆营养穴盘制备技术,并通过生产试验和田间试验进行了验证。研究结果为水稻秸秆营养穴盘的标准化生产提供了前提条件和理论基础。