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