促进作物健康生长及产量的含微生物的无土栽培介质及其制备方法
促进作物健康生长及产量的含微生物的无土栽培介质及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种栽培介质，尤其涉及一种促进作物健康生长及产量的含微生物的 无土栽培介质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 土壤，是位于地球陆地表面，具有一定肥力并能够生长植物的疏松层，更是生物赖 以生存的基础。但是，目前来看，由于人类的各种活动，诸如砍伐森林、耕种、放牧、开垦、采 矿、居住及生活等，已对其造成了严重的破坏和污染。仅就耕种或种植这方面来看，由于大 规模地机械化耕种、使用大量化学肥料及农药等行为，使得众多土壤发生劣化，甚至带来土 壤沙漠化、地下水污染、生态循环破坏及温室效应等后果。
[0003] 据统计，在我国，农药的施用总量，以单位面积计算，已是国际平均值的一倍以上， 但事实上，这些所施用的农药仅有1/3的量可被作物所吸收，并可以表现出病虫害防治等 效果，而其它2/3的量则是进入到土壤、地下水及生存在环境中的各类生物中，例如，在中 国至今已有超过20%的河流以及超过50%的地下水的污染程度已超标；而大量使用化学 肥料，则会促使土壤中的微生物大量增殖，从而减少土壤中有机质的含量，进而使得作物由 于缺少营养而产量降低，这样一来，人们就不得不再次增加化学肥料的使用量，于是土壤中 的有机质进一步流失，如此形成一种极难挽回的恶性循环，不仅如此，未被微生物分解的化 学肥料，其组分元素，包括氮、磷等，会渗入地下水中，从而造成地下水、河流、湖泊、生活用 水的严重污染，更严重的是，化学肥料的滥用还会间接导致二氧化碳的排放量增大，例如， 在美国，每亩田中每年会排放300镑二氧化碳；至于大规模地机械化耕种，则会造成许多耕 地的逐渐沙漠化，例如，1949年时，全中国沙漠化的土地面积为66. 7万平方公里，1990年 时增加为168. 9万平方公里，至2003年时，又增加成为262. 2万平方公里，占全国土地的 27. 3%，如此大的沙漠化土地面积自然就冲击到了人类生活环境、生态条件及农业生产结 果。
[0004] 总之，目前来看，我国已有62万平方公里的土地受到明显的污染，另有19. 9万平 方公里的土地仅因施肥缘故而呈现土壤盐化现象，成为不适耕作的结果，由此带来的经济 损失是非常巨大的。另外，依据人口逐年增加的趋势，估计到2050年全球人口将达到92亿， 也就是说，到那时人类赖以为生的粮食数量必须较当今的全球生产总量增加很多，但事实 上，作为生产粮食的基质即土壤，却逐年减少或劣化至不适耕的程度。因此，与此相关可替 代被污染土地及生产安全农作物的方式便必须予以正视，并加强研发，以便推广和利用。
[0005] 近年来世界各国开始兴起无土栽培介质，无土栽培介质是指不用天然土壤，而使 用基质，不用传统的营养液灌溉植物根系，而使用有机固态肥并直接用清水来灌溉作物的 一种无土栽培技术。早期的无土栽培介质有利用化纤纺织废料加工成无土栽培介质，例如 中国专利CN1032839C，然而这种原料来源为化学产品，对环境不利，对植物持续保持生长的 介质环境也受限。中国专利CN102617239A提供了一种复合型植物栽培基质，包括泥炭、农 林废弃物堆肥发酵基质和杀菌剂，但由于包含农药，因此会引发食品安全及危害生态的顾 虑。
[0006] 以上中国专利的相关产品，其中均包含对环境及健康具有冲击性的人造合成物 质，即化纤及农药，故有开发与生态、环境、健康兼顾的栽培介质的必要。
【发明内容】
[0007] 为了应对目前土壤面积的急剧减少，避免化学肥料所造成土壤及生态环境的劣 化，并确保作物的安全原则，本发明提供了一种无土栽培介质，化学、物理及生物特性温和 无害，用于作物栽培中，可以大大提高其生长速度及产量，除此以外，所述无土栽培介质不 但可以直接用于作物生产中，而且可应用于家庭、办公场所、其他公共场地以及都市农业方 面，使得植物栽植的价值和意义更可涉及至绿美化、休闲、亲子教育、改善环境、提升工作效 率、丰富生活情趣以及达到都市农业所有衍生之附加价值，应用广泛，具有多项效益，值得 生产与推广。
[0008] 本发明的第一方面是提供一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其组分 及其体积配比包括：
[0009] 堆肥1-10份；例如2份、4份、6份、8份、10份，优选为2份；
[0010] 泥炭0-5份；例如0份、1份、3份、5份，优选为1份。
[0011] 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉（rock phosphate)或骨粉、 矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，其中天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石的质量比为（0.5-5): (0· 5-10) :(0· 5-10)，例如 1 :1 :2、1 :1 :4、1 :1 :6、1 :1 :8,更优选为 1 :1 :2。
[0012] 在本发明一个优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大 豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为 8. 5xl01(l-2. 3xl012 (CFU)，其中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系。
[0013] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥为植物秸杆和/ 或动物排泄物经发酵而成。
[0014] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥中，水份 含量为20. 5+-1. Owt %，有机物为49. 3+-0. 2wt %，总碳为28. 6+-0.1 wt %，总氮为 1.98+-0.04￥七％，碳/氮比为14.5+-0.3，总磷为0.73+-0.0^^%，总钾为3.04+-0.03￥七％， 总钙为2. 83+-0. 08wt%，总镁为I. 30+-0. 05wt%;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别 为I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百 分比分别为2.37?七％、0.123￥七％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5￥七％。
[0015] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述矿物元素是火山爆发 沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化硅、三氧化二铝以 及镧系、锕系稀土元素，更优选为商品名为azomite的综合矿物元素。
[0016] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的pH值 不超过7. 5。
[0017] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述天然磷酸盐矿石粉中 五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为25-35%。
[0018] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的理化 性质包括：总孔隙度（％ ) :57· 0-65. 0 ;通气孔（％ ) :12· 5-23. 4 ;持水孔（％ ) :42· 5-56. 5 ; EC( μs/cm) :2430-4780。
[0019] 本发明的第二方面是提供一种上述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包 括：
[0020] 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥；
[0021] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷 酸盐矿 石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉 (Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0022] 在上述方法中，优选地，所述云母石的添加量以混合物的pH值不超过7. 5为准。
[0023] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0024] 本发明的第三个方面是提供一种栽种农作物的方法，用上述所述的无土栽培介质 栽种农作物，栽培方式包括盆栽、篮栽、槽穴栽种、袋栽等。
[0025] 在上述栽种农作物的方法中，优选地，所述农作物包括蔬菜、果实，例如但不限于 番茄、甜椒、辣椒、茄子、花椰菜、青花菜、结球白菜、甘蓝、萝卜、青梗菜、小胡瓜、西瓜、甜瓜、 叶莴苣（生菜）菜、结球莴苣、莴笋、油麦菜、蕹菜（空心菜）、红萝卜、芹菜、菠菜、甜菜、苋 菜；经初步测试，所述无土栽培介质亦适合栽培花丼如十字花科之叶牡丹、苋科之鸡冠花、 凤仙花科之非洲凤仙花、唇形花科之一串红、茄科之观赏辣椒、及菊科之瓜叶菊、孔雀菊、百 日草、波斯菊、及向日葵等；以及香草植物如薄荷、鼠尾草、罗勒、及迷迭香等，均生长茂盛， 花色鲜艳，故本发明所述无土栽培介质除适合栽种一般蔬果外，还可应用于栽培一般花丼 及香草植物。
[0026] 本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0027] 1)本发明提供的无土栽培介质的配方具有可促进作物健康快速正常地生长、以及 增进产量及品质的功效；
[0028] 2)上述功效是因为本发明提供的无土栽培介质质地松软、透气性好、保水能 力强、植物生长所需营养齐备，并且含有可促进植物生长的有益微生物，即枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)；
[0029] 3)上述两种微生物可以代谢产生植物生长所需的维生素、生长激素及抗生物质， 并且对植物有害微生物产生抗生、寄生及竞争的作用，所以可以保护植物健康地生长，克服 现有技术中的缺陷，尤其对抑制土媒病原危害植物根部及地基部的效果明显；
[0030] 4)本发明提供的无土栽培介质适用的植物广泛，已测试的包括8科、13属、23种作 物，但可应用的植物范围不受此限制；
[0031] 5)本发明提供的无土栽培介质可适用于盆栽、篮栽、槽穴栽种及袋栽等方式，故适 合利用各种栽种方式培育各种作物，以为美化环境、清新空气、休闲养生、促进健康、提升工 作效率及实际作物生产之用；
[0032] 6)本发明提供的无土栽培介质的成分来源均是天然产物，不具污染环境的作用， 对食品安全、人体健康、生态维护均提供正面效益；中国每年的动物排泄物共约计38亿吨， 但使用率仅约42%;植物秸杆共约计7亿吨，使用率少于50%，因而是本发明对自然资源的 再生利用也表现出具体成效；
[0033] 7)因为国内土壤除前述遭受破坏（如盐化、沙漠化、污染）情形外，尚因国内农 民经常连续栽种相同或类似的作物，因而致使作物的生长过程频遭病虫害肆虐，植物常呈 现营养缺乏症状，而形成连作障碍，其中所涉及病虫害的发生，均是因为作物的生态环境产 生了生物不平衡的现象，所以本发明在无土栽培介质中添加有益微生物，不但可促进作物 正常健康的生长，而且还可抑制各种病原体对作物的侵害，并且增强作物的抗性，是本发明 无土栽培介质的重点考量项目；又为顾及自然资源的再生利用、减少对生态环境构成的污 染、及减少生产成本，所以本发明无土栽培介质的组成中采用可舒解对环境造成各种逆境 (stresses)、及低成本的植物秸杆和动物排泄物发酵而成的堆肥。
【附图说明】
[0034] 图Ia为用本发明无土栽培介质（全量）、混合介质（无土栽培介质及田土均各半 量）、田间土壤（田土）在花盆中栽种的茄子的生长情况图片；
[0035] 图Ib为用本发明无土栽培介质（全量）、混合介质（无土栽培介质及田土均各半 量）、田间土壤（田土）在花盆中栽种的辣椒的生长情况图片；
[0036] 图2a为用本发明无土栽培介质（全量）在塑料篮中栽种的生菜的生长情况图片；
[0037] 图2b为用本发明无土栽培介质（全量）在塑料篮中栽种的小番茄的生长情况图 片；
[0038] 图3a为用本发明无土栽培介质（全量）在日光大棚中以砖堆砌的槽穴中栽种甘 蓝的生长情况图片；
[0039] 图3b为用本发明无土栽培介质（全量）在槽穴中栽种莴苣的生长情况图片；
[0040] 图4a为用本发明无土栽培介质（全量）袋栽甜瓜的生长情况图片；
[0041] 图4b为用本发明无土栽培介质（全量）袋栽西瓜的生长情况图片；
[0042] 图5为各种测试作物在本发明无土栽培介质（有机介质）、无土栽培介质及田土均 各半量（土壤+有机介质）、田间土壤（土壤）中的生长状态；其中，
[0043] 图5a为四季青菜；
[0044] 图5b为生菜；
[0045] 图5c为结球莴苣；
[0046] 图5d为芹菜；
[0047] 图5e为空心菜；
[0048] 图5f为茄子；
[0049] 图5g为甜椒；
[0050] 图5h为迷你番茄。
【具体实施方式】
[0051] 本发明的第一方面是提供一种促进作物生长及产量的无土栽培介质，其组分及其 体积配比包括：
[0052] 堆肥1-10份；例如2份、4份、6份、8份，优选为2份；
[0053] 泥炭0-5份；例如0份、1份、3份、5份，优选为1份。
[0054] 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯 草芽抱杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianuml36)，其中天然 磷酸盐矿石粉、矿物元素、云母石的质量比为（〇. 5-5) : (0. 5-10) : (0. 5-10)，例如1 :1 :2、 1 :1 :4、1 :1 :6、1 :1 :8,更优选为 1 :1 :2。
[0055] 在本发明一个优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大 豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为 8. 5xl01(l~2. 3x10 12 (CFU)，其中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系。
[0056] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥为植物秸杆和/ 或动物排泄物经发酵而成。
[0057] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥中，水份 含量为20. 5+-1. Owt %，有机物为49. 3+-0. 2wt %，总碳为28. 6+-0.1 wt %，总氮为 1.98+-0.04￥七％，碳/氮比为14.5+-0.3，总磷为0.73+-0.0^^%，总钾为3.04+-0.03￥七％， 总钙为2. 83+-0. 08wt%，总镁为I. 30+-0. 05wt%;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别 为I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百 分比分别为2.37?七％、0.123￥七％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5 ￥七％。
[0058] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述矿物元素是火山爆发 沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化硅、三氧化二铝以 及镧系、锕系稀土元素，更优选为商品名为azomite的综合矿物元素。
[0059] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的pH值 不超过7. 5。
[0060] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述天然磷酸盐矿石粉中 五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为25-35%。
[0061] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的理化 性质包括：总孔隙度（％ ) :57· 0-65. 0 ;通气孔（％ ) :12· 5-23. 4 ;持水孔（％ ) :42· 5-56. 5 ; EC( μs/cm) :2430-4780。
[0062] 本发明的第二方面是提供一种上述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包 括：
[0063] 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆 肥；
[0064] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿 石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉 (Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0065] 在上述方法中，优选地，所述云母石的添加量以混合物的pH值不超过7. 5为准。
[0066] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0067] 本发明的第三个方面是提供一种栽种农作物的方法，用上述所述的无土栽培介质 栽种农作物，栽培方式包括盆栽、篮栽、槽穴栽种、袋栽等。
[0068] 在上述栽种农作物的方法中，优选地，所述农作物包括蔬菜、果实、花草，例如但不 限于如表1所述的作物种类。
[0069] 表1 :测试作物的种类
[0070]
[0072] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0073] 其中，所述测试作物的种植及生长时期不一，一般叶菜类作物生长时期较短，如青 梗菜、叶莴苣、蕹菜、菠菜、苋菜等，于定植1~2个月即可采收；萝卜、花椰菜、青花菜、甘蓝、 红萝卜等，则从定植后2~3个月可采收。采收后测地上、地下部组织长度、重量；瓜果类则 测果实重量。
[0074] 其中，种植测试作物时，每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作 物的相同测试皆重复至少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，至少測試96株。
[0075] 实施例1
[0076] 1、测试作物的准备
[0077] 将表1中所述测试作物的种子播种于含育苗介质的128格的育苗盘中，每格播种 两粒种子，待幼苗出土长出3-4片真叶时，拔除生长势较弱的幼苗，移植生长势强的幼苗于 温室中，待用。
[0078] 2、所述无土栽培介质的制备
[0079] 步骤1 :堆肥的制备：将玉米杆与牛粪混合，发酵二个月后，得到所述堆肥；
[0080] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥2份与泥炭1份混合，并加入lg/L的天 然磷酸盐矿石粉、lg/L的综合矿物元素 az〇mite、2g/L的天然云母石和0. 1% (V/V)的以玉 米及糖蜜培养得到的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0081] 其中，所述堆肥经西北农林科技大学进行成分分析，得到数据见表2。
[0082] 表2 :堆肥的成分分析结果
[0083]
[0084] 所述步骤2中，所述泥炭由万喜泥炭开发有限公司提供，所述泥炭中，氮、磷、钾 的风干百分比分别为I. 〇2wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%， 氮、磷、钾的烘干百分比分别为2. 37wt%、0. 123wt%、0. 371wt%，有机物的烘干总含量为 61. 5wt % 〇
[0085] 所述云母石优选为天然云母石，添加量优选为2g/L，更优选为，添加并混合均匀后 的pH值不超过7. 5。
[0086] 所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大豆粉及糖蜜的基质培养发酵， 然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为8. 5xl01(l~2. 3x10 12 (CFU)，其 中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系；其添加量为〇. 1% (V/V)。
[0087] 3、测试作物的种植
[0088] 将所述无土栽培介质、田间土壤、所述混合介质分别添加至相同容量的花盆、塑料 篮、槽穴及布袋中，然后将所述幼苗移植其中，进行培养。
[0089] 4、测试
[0090] 每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作物的相同测试皆重复至 少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，均至少測試96株。
[0091] 实施例2
[0092] 1、测试作物的准备
[0093] 将表4中所述测试作物的种子播种于含育苗介质的128格的育苗盘中，每格播种 两粒种子，待幼苗出土长出3-4片真叶时，拔除生长势较弱的幼苗，移植生长势强的幼苗于 温室中，待用。
[0094] 2、所述无土栽培介质的制备
[0095] 步骤1 :堆肥的制备：将玉米杆与牛粪混合，发酵二个月后，得到所述堆肥；
[0096] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥4份与泥炭1份混合，并加入lg/L的 骨粉、lg/L的综合矿物元素 az〇mite、2g/L的天然云母石和0. 1% (V/V)的以玉米及糖蜜 培养得到的枯草芽抱杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，混合均匀，得到所述无土栽培介质。
[0097] 3、测试作物的种植
[0098] 将所述无土栽培介质、田间土壤、所述混合介质、及市售之商品介质分别添加至相 同容量的花盆和塑胶篮中，然后将所述幼苗移植其中，进行培养。
[0099] 4、测试
[0100] 每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作物的相同测试皆重复至 少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，均至少測試96株。
[0101] 现将测试表1及表4所示作物分别栽種于本发明实施例中的无土栽培介质、田间 土壤、田间土壤与所述无土栽培介质容量各半的混合介质、或商品介质中，并比较各种测试 作物在不同培养介质中的生长速率、地上部及地下根部组织的长度及重量、作物采收部组 织的单位重量，最后将所得结果经ANOVA的方法统计分析，比较种植在所述无土栽培介质、 田间土壤、混合介质、及商品介质中的作物性状。
[0102] 测试结果分析：
[0103] 1、所述测试作物生长在所述无土栽培介质中的产量，均显著性地（P = 0. 05)比田 间土壤中的高；栽种在所述无土栽培介质者与长在所述混合介质者，仅结球莴苣与蕹菜的 生长表现彼此之间无显 著性的差异；小番茄、辣椒、青花菜、甘蓝、油麦菜、小黄瓜、小西瓜、 莴笋、芹菜等栽培在所述混合介质中，与栽种于田间土壤者的产量无显著性差异，具体见表 3 ；
[0104] 作物生长状况图片请见图1、2、3、4、5所示。
[0105] 表3 :测试作物于各种栽培方式下，在无土栽培介质、田间土壤及混合介质（无土 栽培介质：田间土壤=I :l(v/v))中的平均产量比较
[0106]
[0107]
[0108] 注：每种测试作物横列3个数据后的英文字母相同者，表示无显著性（P = 0. 05) 差异。
[0109] 2、无土栽培介质可以使各种测试作物生长健旺，所以地上及地下部组织的生长情 形，明显（P = 0. 05)比作物生长在混合介质、田间土壤中的好；仅叶莴苣、小番茄、蕹菜、甜 菜之地下部组织的长度，不论在何种介质中，彼此之间无显著的差异，但其重量在栽培介质 是商品介质与田间土壤介质中者仍然呈现显著性（P = 0.05)低于种植在所述无土栽培介 质或混合介质者，具体见表4。
[0110] 表4 :测试作物的生长性状比较
[0111]
[0112] 注：每种测试作物于每种状况下的纵列4个数据后的英文字母相同者，表示显著 性（P = 0.05)差异。
[0113] 3、总结：23种测试作物，在无土栽培介质中的生长速率均较生长在混合介质及 田间土壤中快速，而且生长势健旺、茂盛。这种现象应该和本发明产品中含有多种作物生 长所需元素、质地松软，通气性良好，以及与有经证实可促进作物生长的有益微生物等特 性有关，所以测试的植物其根系发育亦较其他处理者健壮。如叶莴苣的根系重量，在全 量栽培介质中者为种在田土中的1.7倍（6.83:4.05);青梗菜为1.2倍（4. 26:3. 57);番 茄为2倍（7. 25:3. 72);若与种在商品介质中者比较，也呈现较健壮的结果，依序为1.2倍 (6. 83:5. 64)、I. 2倍（4. 26:3. 6)、I. 8倍（7. 25:4. 01)。因此之故，相关测试作物的单一果 实或植株体的重量明显的高，所以单位面积中的产量也高，如小番茄平均每株可生产8公 斤果实，以一亩地计，贝1J可收获64000公斤以上之果实；而一亩地的小黄瓜也至少可收获 32000公斤。除此之外，在无土栽培介质和混合介质中栽种的测试作物，如蕃茄、黃瓜、西瓜、 甜瓜等作物，其食用口感也明显地优于产自其他介质及市售之同种产品。再者，本发明得到 的所述无土栽培介质可以应用于各种栽培方式，如盆栽、蓝栽、槽穴栽植、袋栽等，而且可以 适合于各种作物、环境和习惯。
[0114] 由于本发明产品的化学、物理及生物特性，其适合应用的对象或范围很广，而且所 呈现出来的结果也应该和已测试的23中作物的反应相似。因此所述无土栽培介质不但直 接可以用在作物生产、而且可应用于家庭、办公场所、其他公共场地以及都市农业方面，使 得植物栽植的价值和意义更可涉及至绿美化、休闲、亲子教育、改善环境、提升工作效率、丰 富生活情趣以及达到都市农业所有衍生之附加价值，具有多项效益，值得生产与推广。
[0115] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限 制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和 替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和 修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，其组分及其体积配比 包括： 堆肥 1-10份； 泥炭 0-5份； 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽 孢杆菌、哈茨木霉，其中天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石的质量比为（0.5-5): (0? 5-10) :(0? 5-10)〇2. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述堆肥 为植物秸杆和/或动物排泄物经发酵而成。3. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述堆 肥中，水份含量为20. 5+1. Owt %，有机物为49. 3+0. 2wt %，总碳为28. 6+0.1 wt %，总氮为 L 98+0. 04wt%，碳 / 氮比为 14. 5+0. 3,总磷为 0? 73+0.0 lwt%，总钾为 3. 04+0. 03wt%，总 钙为2. 83+0. 08wt%，总镁为I. 30+0. 05wt% ;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别为 I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百分比 分别为2.37￥丨％、0.123￥丨％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5￥七％。4. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述矿物 元素是火山爆发沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化 硅、三氧化二铝以及镧系、锕系稀土元素。5. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述枯草 芽抱杆菌和哈茨木霉为Bacillussubtilis501和Trichodermaharzianuml36,且是经过 包括玉米粉、大豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；其中，粉剂的 活菌浓度为8. 5xl01(l-2. 3xl012,其中，所述矿石粉选自包括高岭土、滑石粉体系。6. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述天然 磷酸盐矿石粉中五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为 25-35 % 〇7. -种如权利要求1所述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包括： 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥； 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿石粉或骨 粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉，混合均匀，得到所述无土栽培介质。8. 根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述云母石的添加量以混合物的pH值 不超过7. 5为准。9. 一种栽种农作物的方法，其特征在于，用权利要求1所述的无土栽培介质栽种农作 物。10. 根据权利要求9所述栽种农作物的方法，其特征在于，所述农作物包括蔬菜、蔬果、 花丼及香草植物。
【专利摘要】本发明提供了一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其组分及其体积配比包括1-10份堆肥和0-5份泥炭；其组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉。其制备方法包括：(1)堆肥的制备：将植物残体和/或动物固体排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥；(2)无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉，混合均匀，得到所述无土栽培介质。所述无土栽培介质，化学、物理及生物特性温和无害，均可促进测试作物健康生长和产量，由于可利用各种栽培方式种植植物，故应用广泛，具有多项效益，值得生产应用于推广。
【IPC分类】A01G31/00, C05G3/00
【公开号】CN104892088
【申请号】CN201510131249
【发明人】吴文希
【申请人】上海宇强贸易有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月24日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种栽培介质，尤其涉及一种促进作物健康生长及产量的含微生物的 无土栽培介质及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 土壤，是位于地球陆地表面，具有一定肥力并能够生长植物的疏松层，更是生物赖 以生存的基础。但是，目前来看，由于人类的各种活动，诸如砍伐森林、耕种、放牧、开垦、采 矿、居住及生活等，已对其造成了严重的破坏和污染。仅就耕种或种植这方面来看，由于大 规模地机械化耕种、使用大量化学肥料及农药等行为，使得众多土壤发生劣化，甚至带来土 壤沙漠化、地下水污染、生态循环破坏及温室效应等后果。
[0003] 据统计，在我国，农药的施用总量，以单位面积计算，已是国际平均值的一倍以上， 但事实上，这些所施用的农药仅有1/3的量可被作物所吸收，并可以表现出病虫害防治等 效果，而其它2/3的量则是进入到土壤、地下水及生存在环境中的各类生物中，例如，在中 国至今已有超过20%的河流以及超过50%的地下水的污染程度已超标；而大量使用化学 肥料，则会促使土壤中的微生物大量增殖，从而减少土壤中有机质的含量，进而使得作物由 于缺少营养而产量降低，这样一来，人们就不得不再次增加化学肥料的使用量，于是土壤中 的有机质进一步流失，如此形成一种极难挽回的恶性循环，不仅如此，未被微生物分解的化 学肥料，其组分元素，包括氮、磷等，会渗入地下水中，从而造成地下水、河流、湖泊、生活用 水的严重污染，更严重的是，化学肥料的滥用还会间接导致二氧化碳的排放量增大，例如， 在美国，每亩田中每年会排放300镑二氧化碳；至于大规模地机械化耕种，则会造成许多耕 地的逐渐沙漠化，例如，1949年时，全中国沙漠化的土地面积为66. 7万平方公里，1990年 时增加为168. 9万平方公里，至2003年时，又增加成为262. 2万平方公里，占全国土地的 27. 3%，如此大的沙漠化土地面积自然就冲击到了人类生活环境、生态条件及农业生产结 果。
[0004] 总之，目前来看，我国已有62万平方公里的土地受到明显的污染，另有19. 9万平 方公里的土地仅因施肥缘故而呈现土壤盐化现象，成为不适耕作的结果，由此带来的经济 损失是非常巨大的。另外，依据人口逐年增加的趋势，估计到2050年全球人口将达到92亿， 也就是说，到那时人类赖以为生的粮食数量必须较当今的全球生产总量增加很多，但事实 上，作为生产粮食的基质即土壤，却逐年减少或劣化至不适耕的程度。因此，与此相关可替 代被污染土地及生产安全农作物的方式便必须予以正视，并加强研发，以便推广和利用。
[0005] 近年来世界各国开始兴起无土栽培介质，无土栽培介质是指不用天然土壤，而使 用基质，不用传统的营养液灌溉植物根系，而使用有机固态肥并直接用清水来灌溉作物的 一种无土栽培技术。早期的无土栽培介质有利用化纤纺织废料加工成无土栽培介质，例如 中国专利CN1032839C，然而这种原料来源为化学产品，对环境不利，对植物持续保持生长的 介质环境也受限。中国专利CN102617239A提供了一种复合型植物栽培基质，包括泥炭、农 林废弃物堆肥发酵基质和杀菌剂，但由于包含农药，因此会引发食品安全及危害生态的顾 虑。
[0006] 以上中国专利的相关产品，其中均包含对环境及健康具有冲击性的人造合成物 质，即化纤及农药，故有开发与生态、环境、健康兼顾的栽培介质的必要。
【发明内容】
[0007] 为了应对目前土壤面积的急剧减少，避免化学肥料所造成土壤及生态环境的劣 化，并确保作物的安全原则，本发明提供了一种无土栽培介质，化学、物理及生物特性温和 无害，用于作物栽培中，可以大大提高其生长速度及产量，除此以外，所述无土栽培介质不 但可以直接用于作物生产中，而且可应用于家庭、办公场所、其他公共场地以及都市农业方 面，使得植物栽植的价值和意义更可涉及至绿美化、休闲、亲子教育、改善环境、提升工作效 率、丰富生活情趣以及达到都市农业所有衍生之附加价值，应用广泛，具有多项效益，值得 生产与推广。
[0008] 本发明的第一方面是提供一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其组分 及其体积配比包括：
[0009] 堆肥1-10份；例如2份、4份、6份、8份、10份，优选为2份；
[0010] 泥炭0-5份；例如0份、1份、3份、5份，优选为1份。
[0011] 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉（rock phosphate)或骨粉、 矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，其中天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石的质量比为（0.5-5): (0· 5-10) :(0· 5-10)，例如 1 :1 :2、1 :1 :4、1 :1 :6、1 :1 :8,更优选为 1 :1 :2。
[0012] 在本发明一个优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大 豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为 8. 5xl01(l-2. 3xl012 (CFU)，其中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系。
[0013] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥为植物秸杆和/ 或动物排泄物经发酵而成。
[0014] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥中，水份 含量为20. 5+-1. Owt %，有机物为49. 3+-0. 2wt %，总碳为28. 6+-0.1 wt %，总氮为 1.98+-0.04￥七％，碳/氮比为14.5+-0.3，总磷为0.73+-0.0^^%，总钾为3.04+-0.03￥七％， 总钙为2. 83+-0. 08wt%，总镁为I. 30+-0. 05wt%;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别 为I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百 分比分别为2.37?七％、0.123￥七％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5￥七％。
[0015] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述矿物元素是火山爆发 沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化硅、三氧化二铝以 及镧系、锕系稀土元素，更优选为商品名为azomite的综合矿物元素。
[0016] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的pH值 不超过7. 5。
[0017] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述天然磷酸盐矿石粉中 五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为25-35%。
[0018] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的理化 性质包括：总孔隙度（％ ) :57· 0-65. 0 ;通气孔（％ ) :12· 5-23. 4 ;持水孔（％ ) :42· 5-56. 5 ; EC( μs/cm) :2430-4780。
[0019] 本发明的第二方面是提供一种上述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包 括：
[0020] 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥；
[0021] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷 酸盐矿 石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉 (Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0022] 在上述方法中，优选地，所述云母石的添加量以混合物的pH值不超过7. 5为准。
[0023] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0024] 本发明的第三个方面是提供一种栽种农作物的方法，用上述所述的无土栽培介质 栽种农作物，栽培方式包括盆栽、篮栽、槽穴栽种、袋栽等。
[0025] 在上述栽种农作物的方法中，优选地，所述农作物包括蔬菜、果实，例如但不限于 番茄、甜椒、辣椒、茄子、花椰菜、青花菜、结球白菜、甘蓝、萝卜、青梗菜、小胡瓜、西瓜、甜瓜、 叶莴苣（生菜）菜、结球莴苣、莴笋、油麦菜、蕹菜（空心菜）、红萝卜、芹菜、菠菜、甜菜、苋 菜；经初步测试，所述无土栽培介质亦适合栽培花丼如十字花科之叶牡丹、苋科之鸡冠花、 凤仙花科之非洲凤仙花、唇形花科之一串红、茄科之观赏辣椒、及菊科之瓜叶菊、孔雀菊、百 日草、波斯菊、及向日葵等；以及香草植物如薄荷、鼠尾草、罗勒、及迷迭香等，均生长茂盛， 花色鲜艳，故本发明所述无土栽培介质除适合栽种一般蔬果外，还可应用于栽培一般花丼 及香草植物。
[0026] 本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0027] 1)本发明提供的无土栽培介质的配方具有可促进作物健康快速正常地生长、以及 增进产量及品质的功效；
[0028] 2)上述功效是因为本发明提供的无土栽培介质质地松软、透气性好、保水能 力强、植物生长所需营养齐备，并且含有可促进植物生长的有益微生物，即枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)；
[0029] 3)上述两种微生物可以代谢产生植物生长所需的维生素、生长激素及抗生物质， 并且对植物有害微生物产生抗生、寄生及竞争的作用，所以可以保护植物健康地生长，克服 现有技术中的缺陷，尤其对抑制土媒病原危害植物根部及地基部的效果明显；
[0030] 4)本发明提供的无土栽培介质适用的植物广泛，已测试的包括8科、13属、23种作 物，但可应用的植物范围不受此限制；
[0031] 5)本发明提供的无土栽培介质可适用于盆栽、篮栽、槽穴栽种及袋栽等方式，故适 合利用各种栽种方式培育各种作物，以为美化环境、清新空气、休闲养生、促进健康、提升工 作效率及实际作物生产之用；
[0032] 6)本发明提供的无土栽培介质的成分来源均是天然产物，不具污染环境的作用， 对食品安全、人体健康、生态维护均提供正面效益；中国每年的动物排泄物共约计38亿吨， 但使用率仅约42%;植物秸杆共约计7亿吨，使用率少于50%，因而是本发明对自然资源的 再生利用也表现出具体成效；
[0033] 7)因为国内土壤除前述遭受破坏（如盐化、沙漠化、污染）情形外，尚因国内农 民经常连续栽种相同或类似的作物，因而致使作物的生长过程频遭病虫害肆虐，植物常呈 现营养缺乏症状，而形成连作障碍，其中所涉及病虫害的发生，均是因为作物的生态环境产 生了生物不平衡的现象，所以本发明在无土栽培介质中添加有益微生物，不但可促进作物 正常健康的生长，而且还可抑制各种病原体对作物的侵害，并且增强作物的抗性，是本发明 无土栽培介质的重点考量项目；又为顾及自然资源的再生利用、减少对生态环境构成的污 染、及减少生产成本，所以本发明无土栽培介质的组成中采用可舒解对环境造成各种逆境 (stresses)、及低成本的植物秸杆和动物排泄物发酵而成的堆肥。
【附图说明】
[0034] 图Ia为用本发明无土栽培介质（全量）、混合介质（无土栽培介质及田土均各半 量）、田间土壤（田土）在花盆中栽种的茄子的生长情况图片；
[0035] 图Ib为用本发明无土栽培介质（全量）、混合介质（无土栽培介质及田土均各半 量）、田间土壤（田土）在花盆中栽种的辣椒的生长情况图片；
[0036] 图2a为用本发明无土栽培介质（全量）在塑料篮中栽种的生菜的生长情况图片；
[0037] 图2b为用本发明无土栽培介质（全量）在塑料篮中栽种的小番茄的生长情况图 片；
[0038] 图3a为用本发明无土栽培介质（全量）在日光大棚中以砖堆砌的槽穴中栽种甘 蓝的生长情况图片；
[0039] 图3b为用本发明无土栽培介质（全量）在槽穴中栽种莴苣的生长情况图片；
[0040] 图4a为用本发明无土栽培介质（全量）袋栽甜瓜的生长情况图片；
[0041] 图4b为用本发明无土栽培介质（全量）袋栽西瓜的生长情况图片；
[0042] 图5为各种测试作物在本发明无土栽培介质（有机介质）、无土栽培介质及田土均 各半量（土壤+有机介质）、田间土壤（土壤）中的生长状态；其中，
[0043] 图5a为四季青菜；
[0044] 图5b为生菜；
[0045] 图5c为结球莴苣；
[0046] 图5d为芹菜；
[0047] 图5e为空心菜；
[0048] 图5f为茄子；
[0049] 图5g为甜椒；
[0050] 图5h为迷你番茄。
【具体实施方式】
[0051] 本发明的第一方面是提供一种促进作物生长及产量的无土栽培介质，其组分及其 体积配比包括：
[0052] 堆肥1-10份；例如2份、4份、6份、8份，优选为2份；
[0053] 泥炭0-5份；例如0份、1份、3份、5份，优选为1份。
[0054] 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯 草芽抱杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianuml36)，其中天然 磷酸盐矿石粉、矿物元素、云母石的质量比为（〇. 5-5) : (0. 5-10) : (0. 5-10)，例如1 :1 :2、 1 :1 :4、1 :1 :6、1 :1 :8,更优选为 1 :1 :2。
[0055] 在本发明一个优选实施例中，所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大 豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为 8. 5xl01(l~2. 3x10 12 (CFU)，其中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系。
[0056] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥为植物秸杆和/ 或动物排泄物经发酵而成。
[0057] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述堆肥中，水份 含量为20. 5+-1. Owt %，有机物为49. 3+-0. 2wt %，总碳为28. 6+-0.1 wt %，总氮为 1.98+-0.04￥七％，碳/氮比为14.5+-0.3，总磷为0.73+-0.0^^%，总钾为3.04+-0.03￥七％， 总钙为2. 83+-0. 08wt%，总镁为I. 30+-0. 05wt%;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别 为I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百 分比分别为2.37?七％、0.123￥七％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5 ￥七％。
[0058] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述矿物元素是火山爆发 沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化硅、三氧化二铝以 及镧系、锕系稀土元素，更优选为商品名为azomite的综合矿物元素。
[0059] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的pH值 不超过7. 5。
[0060] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述天然磷酸盐矿石粉中 五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为25-35%。
[0061] 在上述促进作物生长及产量的无土栽培介质，优选地，所述无土栽培介质的理化 性质包括：总孔隙度（％ ) :57· 0-65. 0 ;通气孔（％ ) :12· 5-23. 4 ;持水孔（％ ) :42· 5-56. 5 ; EC( μs/cm) :2430-4780。
[0062] 本发明的第二方面是提供一种上述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包 括：
[0063] 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆 肥；
[0064] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿 石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉 (Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0065] 在上述方法中，优选地，所述云母石的添加量以混合物的pH值不超过7. 5为准。
[0066] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0067] 本发明的第三个方面是提供一种栽种农作物的方法，用上述所述的无土栽培介质 栽种农作物，栽培方式包括盆栽、篮栽、槽穴栽种、袋栽等。
[0068] 在上述栽种农作物的方法中，优选地，所述农作物包括蔬菜、果实、花草，例如但不 限于如表1所述的作物种类。
[0069] 表1 :测试作物的种类
[0070]
[0072] 根据本发明的一种优选实施例，所述步骤1中，所述植物秸杆和/或动物排泄物优 选为玉米杆和牛粪。
[0073] 其中，所述测试作物的种植及生长时期不一，一般叶菜类作物生长时期较短，如青 梗菜、叶莴苣、蕹菜、菠菜、苋菜等，于定植1~2个月即可采收；萝卜、花椰菜、青花菜、甘蓝、 红萝卜等，则从定植后2~3个月可采收。采收后测地上、地下部组织长度、重量；瓜果类则 测果实重量。
[0074] 其中，种植测试作物时，每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作 物的相同测试皆重复至少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，至少測試96株。
[0075] 实施例1
[0076] 1、测试作物的准备
[0077] 将表1中所述测试作物的种子播种于含育苗介质的128格的育苗盘中，每格播种 两粒种子，待幼苗出土长出3-4片真叶时，拔除生长势较弱的幼苗，移植生长势强的幼苗于 温室中，待用。
[0078] 2、所述无土栽培介质的制备
[0079] 步骤1 :堆肥的制备：将玉米杆与牛粪混合，发酵二个月后，得到所述堆肥；
[0080] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥2份与泥炭1份混合，并加入lg/L的天 然磷酸盐矿石粉、lg/L的综合矿物元素 az〇mite、2g/L的天然云母石和0. 1% (V/V)的以玉 米及糖蜜培养得到的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，混合均勾，得到所述无土栽培介质。
[0081] 其中，所述堆肥经西北农林科技大学进行成分分析，得到数据见表2。
[0082] 表2 :堆肥的成分分析结果
[0083]
[0084] 所述步骤2中，所述泥炭由万喜泥炭开发有限公司提供，所述泥炭中，氮、磷、钾 的风干百分比分别为I. 〇2wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%， 氮、磷、钾的烘干百分比分别为2. 37wt%、0. 123wt%、0. 371wt%，有机物的烘干总含量为 61. 5wt % 〇
[0085] 所述云母石优选为天然云母石，添加量优选为2g/L，更优选为，添加并混合均匀后 的pH值不超过7. 5。
[0086] 所述枯草芽孢杆菌、哈茨木霉是经过包括玉米粉、大豆粉及糖蜜的基质培养发酵， 然后加入矿石粉制成粉剂备用；优选地，粉剂的活菌浓度为8. 5xl01(l~2. 3x10 12 (CFU)，其 中，所述矿石粉优选自包括高岭土、滑石粉体系；其添加量为〇. 1% (V/V)。
[0087] 3、测试作物的种植
[0088] 将所述无土栽培介质、田间土壤、所述混合介质分别添加至相同容量的花盆、塑料 篮、槽穴及布袋中，然后将所述幼苗移植其中，进行培养。
[0089] 4、测试
[0090] 每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作物的相同测试皆重复至 少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，均至少測試96株。
[0091] 实施例2
[0092] 1、测试作物的准备
[0093] 将表4中所述测试作物的种子播种于含育苗介质的128格的育苗盘中，每格播种 两粒种子，待幼苗出土长出3-4片真叶时，拔除生长势较弱的幼苗，移植生长势强的幼苗于 温室中，待用。
[0094] 2、所述无土栽培介质的制备
[0095] 步骤1 :堆肥的制备：将玉米杆与牛粪混合，发酵二个月后，得到所述堆肥；
[0096] 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥4份与泥炭1份混合，并加入lg/L的 骨粉、lg/L的综合矿物元素 az〇mite、2g/L的天然云母石和0. 1% (V/V)的以玉米及糖蜜 培养得到的枯草芽抱杆菌（Bacillus subtilis 501)、哈茨木霉（Trichoderma harzianum 136)，混合均匀，得到所述无土栽培介质。
[0097] 3、测试作物的种植
[0098] 将所述无土栽培介质、田间土壤、所述混合介质、及市售之商品介质分别添加至相 同容量的花盆和塑胶篮中，然后将所述幼苗移植其中，进行培养。
[0099] 4、测试
[0100] 每次测试均为四次重复，每次重复包含12株植株，每种作物的相同测试皆重复至 少二次以上，亦即每种作物在每种栽培方式中，均至少測試96株。
[0101] 现将测试表1及表4所示作物分别栽種于本发明实施例中的无土栽培介质、田间 土壤、田间土壤与所述无土栽培介质容量各半的混合介质、或商品介质中，并比较各种测试 作物在不同培养介质中的生长速率、地上部及地下根部组织的长度及重量、作物采收部组 织的单位重量，最后将所得结果经ANOVA的方法统计分析，比较种植在所述无土栽培介质、 田间土壤、混合介质、及商品介质中的作物性状。
[0102] 测试结果分析：
[0103] 1、所述测试作物生长在所述无土栽培介质中的产量，均显著性地（P = 0. 05)比田 间土壤中的高；栽种在所述无土栽培介质者与长在所述混合介质者，仅结球莴苣与蕹菜的 生长表现彼此之间无显 著性的差异；小番茄、辣椒、青花菜、甘蓝、油麦菜、小黄瓜、小西瓜、 莴笋、芹菜等栽培在所述混合介质中，与栽种于田间土壤者的产量无显著性差异，具体见表 3 ；
[0104] 作物生长状况图片请见图1、2、3、4、5所示。
[0105] 表3 :测试作物于各种栽培方式下，在无土栽培介质、田间土壤及混合介质（无土 栽培介质：田间土壤=I :l(v/v))中的平均产量比较
[0106]
[0107]
[0108] 注：每种测试作物横列3个数据后的英文字母相同者，表示无显著性（P = 0. 05) 差异。
[0109] 2、无土栽培介质可以使各种测试作物生长健旺，所以地上及地下部组织的生长情 形，明显（P = 0. 05)比作物生长在混合介质、田间土壤中的好；仅叶莴苣、小番茄、蕹菜、甜 菜之地下部组织的长度，不论在何种介质中，彼此之间无显著的差异，但其重量在栽培介质 是商品介质与田间土壤介质中者仍然呈现显著性（P = 0.05)低于种植在所述无土栽培介 质或混合介质者，具体见表4。
[0110] 表4 :测试作物的生长性状比较
[0111]
[0112] 注：每种测试作物于每种状况下的纵列4个数据后的英文字母相同者，表示显著 性（P = 0.05)差异。
[0113] 3、总结：23种测试作物，在无土栽培介质中的生长速率均较生长在混合介质及 田间土壤中快速，而且生长势健旺、茂盛。这种现象应该和本发明产品中含有多种作物生 长所需元素、质地松软，通气性良好，以及与有经证实可促进作物生长的有益微生物等特 性有关，所以测试的植物其根系发育亦较其他处理者健壮。如叶莴苣的根系重量，在全 量栽培介质中者为种在田土中的1.7倍（6.83:4.05);青梗菜为1.2倍（4. 26:3. 57);番 茄为2倍（7. 25:3. 72);若与种在商品介质中者比较，也呈现较健壮的结果，依序为1.2倍 (6. 83:5. 64)、I. 2倍（4. 26:3. 6)、I. 8倍（7. 25:4. 01)。因此之故，相关测试作物的单一果 实或植株体的重量明显的高，所以单位面积中的产量也高，如小番茄平均每株可生产8公 斤果实，以一亩地计，贝1J可收获64000公斤以上之果实；而一亩地的小黄瓜也至少可收获 32000公斤。除此之外，在无土栽培介质和混合介质中栽种的测试作物，如蕃茄、黃瓜、西瓜、 甜瓜等作物，其食用口感也明显地优于产自其他介质及市售之同种产品。再者，本发明得到 的所述无土栽培介质可以应用于各种栽培方式，如盆栽、蓝栽、槽穴栽植、袋栽等，而且可以 适合于各种作物、环境和习惯。
[0114] 由于本发明产品的化学、物理及生物特性，其适合应用的对象或范围很广，而且所 呈现出来的结果也应该和已测试的23中作物的反应相似。因此所述无土栽培介质不但直 接可以用在作物生产、而且可应用于家庭、办公场所、其他公共场地以及都市农业方面，使 得植物栽植的价值和意义更可涉及至绿美化、休闲、亲子教育、改善环境、提升工作效率、丰 富生活情趣以及达到都市农业所有衍生之附加价值，具有多项效益，值得生产与推广。
[0115] 以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限 制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和 替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和 修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【主权项】
1. 一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，其组分及其体积配比 包括： 堆肥 1-10份； 泥炭 0-5份； 所述无土栽培介质的组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽 孢杆菌、哈茨木霉，其中天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石的质量比为（0.5-5): (0? 5-10) :(0? 5-10)〇2. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述堆肥 为植物秸杆和/或动物排泄物经发酵而成。3. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述堆 肥中，水份含量为20. 5+1. Owt %，有机物为49. 3+0. 2wt %，总碳为28. 6+0.1 wt %，总氮为 L 98+0. 04wt%，碳 / 氮比为 14. 5+0. 3,总磷为 0? 73+0.0 lwt%，总钾为 3. 04+0. 03wt%，总 钙为2. 83+0. 08wt%，总镁为I. 30+0. 05wt% ;所述泥炭中，氮、磷、钾的风干百分比分别为 I. 02wt%、0. 053wt%、0. 16wt%，有机物的风干总含量为26. 5wt%，氮、磷、钾的烘干百分比 分别为2.37￥丨％、0.123￥丨％、0.37^^%，有机物的烘干总含量为61.5￥七％。4. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述矿物 元素是火山爆发沉积物经雨水长期冲刷和浸润后形成的水合硅铝酸盐矿物，包括二氧化 硅、三氧化二铝以及镧系、锕系稀土元素。5. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述枯草 芽抱杆菌和哈茨木霉为Bacillussubtilis501和Trichodermaharzianuml36,且是经过 包括玉米粉、大豆粉及糖蜜的基质培养发酵，然后加入矿石粉制成粉剂备用；其中，粉剂的 活菌浓度为8. 5xl01(l-2. 3xl012,其中，所述矿石粉选自包括高岭土、滑石粉体系。6. 根据权利要求1所述促进作物生长及产量的无土栽培介质，其特征在于，所述天然 磷酸盐矿石粉中五氧化二磷的重量百分比为16-40%，骨粉中五氧化二磷的重量百分比为 25-35 % 〇7. -种如权利要求1所述无土栽培介质的制备方法，其特征在于，包括： 步骤1 :堆肥的制备：将植物秸杆和/或动物排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥； 步骤2 :无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿石粉或骨 粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉，混合均匀，得到所述无土栽培介质。8. 根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述云母石的添加量以混合物的pH值 不超过7. 5为准。9. 一种栽种农作物的方法，其特征在于，用权利要求1所述的无土栽培介质栽种农作 物。10. 根据权利要求9所述栽种农作物的方法，其特征在于，所述农作物包括蔬菜、蔬果、 花丼及香草植物。
【专利摘要】本发明提供了一种促进作物健康生长及产量的无土栽培介质，其组分及其体积配比包括1-10份堆肥和0-5份泥炭；其组分还包括天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉。其制备方法包括：(1)堆肥的制备：将植物残体和/或动物固体排泄物混合，发酵后，得到所述堆肥；(2)无土栽培介质的制备：将所述堆肥与泥炭混合，并加入天然磷酸盐矿石粉或骨粉、矿物元素、云母石、枯草芽孢杆菌、哈茨木霉，混合均匀，得到所述无土栽培介质。所述无土栽培介质，化学、物理及生物特性温和无害，均可促进测试作物健康生长和产量，由于可利用各种栽培方式种植植物，故应用广泛，具有多项效益，值得生产应用于推广。
【IPC分类】A01G31/00, C05G3/00
【公开号】CN104892088
【申请号】CN201510131249
【发明人】吴文希
【申请人】上海宇强贸易有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月24日
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