一种土壤调理剂及其制备方法与流程

1.本发明属于土壤调理技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂及其制备方法。


背景技术：

2.药用百合卷丹为百合科百合属植物卷丹(lilium lancifolium thunb.)的干燥肉质鳞叶，性寒，味平，归心，肺经，有养阴润肺、清心安神的功效。近年来，药用百合在湖南省种植面积逐年增加，百合产业已成为湖南省农业支柱产业之一，但由于连年种植，出现百合大田土壤板结、连作障碍严重等问题，严重影响了百合的产量和品质。
3.土壤调理剂可以改善土壤物理性、增加土壤通气度、促进植株生长发育，广泛应用于防止作物大田土壤板结、促进植物健康生长方面；如何充分利用作物秸秆、植物提取废料等资源来改善大田土壤、培肥地力而不又污染环境是现代农业生产面临的难题。农作物秸秆中的纤维素特别是木质素难以被分解，影响其利用推广；近几十年来，国内外科研人员虽然研究了一些物理、化学的秸秆利用方法，但都存在着利用不充分、成本高等问题。
4.红豆杉(taxus wallichiana var.chinensis(pilg.)florin)，又称紫杉，是红豆杉科红豆杉属的一种乔木，产于甘肃、陕西、四川、云南、湖北、湖南、广西、安徽和江西。红豆杉的根、茎、叶都可以入药，可以治疗尿不畅、消除肿痛，对于糖尿病、女性月经不调、血量增加都有治疗作用。红豆杉的提取物紫杉醇是很多企业产品的主要抗肿瘤活性成份，卵巢癌、乳腺癌、食道癌、非小细胞性肺癌、黑素瘤等多种癌症有显著疗效。但红豆杉提取紫杉醇后的废料处理不仅增加了生产成本，而且若处理不当则可能造成环境污染。
5.黄花蒿(artemisia annua linn.)是双子叶植物纲菊科蒿属一年生草本植物，茎高100
‑
200cm，花深黄色，分布于中国全境，生境适应性强。黄花蒿是提取抗疟疾药物青蒿素的主要原料，用于提取青蒿素，生产需求量极大，近年来，在湖南永州种植面积近10万亩，但，黄花蒿提取生产后的废料直接还田则肥效不高，且加重黄花蒿种植的连作障碍，同时，可能造成环境污染，也增加了生产成本。
6.紫苏(perilla frutescens(l.)britt.)是唇形科紫苏属一年生草本植物，中国各地广泛栽培。紫苏含有紫苏醛、丁香酚、苏烯酮、紫苏醇、柠檬烯、柠檬醛、多酚类等多种生物活性物质，根、茎、叶、花萼、及果实均可入药，被卫生部首批确定为既是食品又是药品的植物之一。近年来大型制药集团大量用苏子开发新药、特药和中成药，如紫苏胶囊、藿香正气水等。紫苏提取生产后的废料利用一直是一个难题。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是农作物秸秆纤维素难以分解以及充分利用在土壤调理剂中，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种无残留、无环境污染、调控效果显著、生产成本低廉、以中药提取物的废料为主成分制成的土壤调理剂及其制备方法。
8.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
9.一种土壤调理剂，包括以下重量份的原料组分经发酵腐熟制成：
10.中药提取废料60
‑
75份，猪牛粪10
‑
15份，生物炭5
‑
10份，生石灰5
‑
10份。
11.土壤调理剂主要成分为中药材提取后的植物药渣，加入猪(牛)粪、生物炭、生石灰配制而成，具有很好的增产提质效果，不会污染环境。
12.猪牛粪中含有大量有益的腐生菌，经过堆沤发酵处理，腐生菌能把猪牛粪便内含大量未消化有机物质分解成小分子物质，能被作物吸收利用；基于此，使用猪牛粪为土壤调理剂的菌剂，利用猪牛粪的腐生菌，对中药提取废料发酵腐熟，分解中药提取废料中的纤维素和木质素，增加土壤通透性。
13.生物炭(biochar)是生物质能原料在高温低氧环境经热裂解之后的产物，一般是由有机垃圾，如动物粪便、动物骨头、植物根茎、木屑和麦秸秆等加工而成的一种多孔碳，其主要的成分是碳分子。鉴于其高含碳量和多孔的特性，用生物炭为本发明土壤调理剂的碳源，调节碳氮比，提高本发明土壤调理剂保护土壤微生物、蓄水储养的能力，达到增加产量的效果。
14.生石灰又称烧石灰，一般是天然岩石在高温下煅烧而成，主要成分为氧化钙(cao)，与水反应，放出大量的热，俗称消化，即成熟石灰，呈碱性，可以调节酸碱度，同时，在消化的过程中释放热量，可以杀灭部分病原微生物，基于此，本发明使用生石灰为土壤调理剂ph值的调节剂和杀菌剂。
15.优选的，所述中药提取废料包括红豆杉提取废料、黄花蒿提取废料、紫苏提取废料中的一种或多种。
16.红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料均属于植物源制剂，其共同点是均含有大量的纤维素和木质素，而纤维素和木质素经处理后对于增加土壤通透性很有帮助，能极显著的降低土壤容重，即改善土壤理化性状和通透性，适合板结严重的土壤，能显著的提高百合产量和品质。且红豆杉、黄花蒿、紫苏三种中药在药用提取方面广泛被应用，具有很高的市场价值。
17.优选的，所述红豆杉提取废料为红豆杉提取紫杉醇的剩余废料，所述黄花蒿提取废料为黄花蒿提取青蒿素的剩余废料，所述紫苏提取废料为紫苏提取紫苏醛的剩余废料。
18.优选的，所述紫杉醇、青蒿素、紫苏醛提取出的成分低于其在中药中总含量的10％。
19.红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料是提取紫杉醇、青蒿素、紫苏醛等成分剩余的部分，药用过程中提取出去的紫杉醇、青蒿素、紫苏醛等成分不到其在中药中总含量10％，对本发明土壤调理剂没有本质的影响，仍能够起到很高的土壤调节价值。
20.优选的，所述土壤调理剂适用于百合大田土。
21.土壤调理剂的主要成分为提取物废料和猪牛粪，且已充分发酵腐熟，无需深施，而百合的根系一般分布在20cm的土壤内，本发明充分结合了百合为浅根性须根植物的生理特性，适合于百合等浅根性须根中药材种植的旱土中施用。
22.在同一个技术思路下，本发明还提供一种土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
23.(1)按照中药提取废料60
‑
75份，猪牛粪10
‑
15份，生物炭5
‑
10份，生石灰5
‑
10份的比例准备物料；
24.(2)将中药提取废料和猪牛粪建堆发酵；
25.(3)加入生物炭和生石灰，搅拌均匀再次建堆发酵；
26.优选的，步骤(2)中所述建堆发酵的建堆高度为2.0
‑
2.5m，宽度为2.0
‑
3.0m，长度≥4.0m。
27.优选的，步骤(2)中所述建堆发酵的温度为55℃
‑
65℃，水分为60％，每3
‑
5天翻堆一次。
28.优选的，步骤(2)中所述建堆发酵时间为40
‑
60日，步骤(3)中所述建堆发酵时间为15
‑
30日。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30.(1)本发明采用红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料是提取紫杉醇、青蒿素、紫苏醛等成分剩余的部分，提取出去的紫杉醇、青蒿素、紫苏醛等成分不到10％，且对本发明百合大田土壤调理剂没有本质的影响，因此，本发明百合大田土壤调理剂采用红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料为主成分，变废为宝，极大的降低了企业生产成本，也避免造成环境污染。
31.红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料均属于植物源制剂，其共同点是均含有大量的纤维素和木质素，而纤维素和木质素经处理后对于增加土壤通透性很有帮助，本发明百合大田土壤调理剂能极显著的降低土壤容重，即改善土壤理化性状和通透性，适合板结严重的土壤，能显著的提高百合产量和品质。
32.(2)本发明利用猪牛粪中的腐生菌为菌种，经试验表明，可以对大量的红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料发酵腐熟，因此，本发明中红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料的比例较高。
33.(3)本发明利用生物炭为碳源，调节碳氮比，生物炭为有机物质，提高本发明土壤调理剂保护土壤微生物、蓄水储养的能力，达到增加产量的效果。
34.(4)本发明利用生石灰为杀菌剂，进行消毒灭菌，同时用来调节ph值，生石灰具有较强碱性，适合南方酸性土壤。
35.(5)本发明中提取物废料和猪牛粪，且已充分发酵腐熟，无需深施，而百合的根系一般分布在20cm的土壤内，本发明充分结合了百合为浅根性须根植物的生理特性，因此，本发明百合大田土壤调理剂适合于百合等浅根性须根中药材种植的旱土中施用。
36.(6)本发明的成分材料来源广、成本低，适合批量生产。
37.综上所述，本发明土壤调理剂采用红豆杉、黄花蒿、紫苏等提取废料为主成分，变废为宝、生产成本低，能有效的增加土壤通透性和土壤肥力，提高百合产量和品质；同时，本发明土壤调理剂没有添加无机化合物，减少了其他金属类化学药剂的施入、低碳环保，在今后的百合生态生产栽培中具有重要意义。
具体实施方式
38.为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
39.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
40.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
41.实施例1：
42.本发明的一种土壤调理剂，由红豆杉、黄花蒿、紫苏的混合提取废料共70份，猪牛粪15份，生物炭10份，生石灰10份经发酵腐熟制成，其中红豆杉、黄花蒿、紫苏的混合提取废料分别为红豆杉提取紫杉醇的剩余废料、黄花蒿提取青蒿素的剩余废料、紫苏提取紫苏醛的剩余废料；紫杉醇、青蒿素、紫苏醛提取出的成分低于其在中药中总含量的10％。
43.其制备方法包括以下步骤：
44.1、物料准备。
45.按照70％的红豆杉、黄花蒿、紫苏提取废料、猪牛粪15％、生物炭10％、生石灰5％备好物料。
46.2、建堆发酵。
47.红豆杉、黄花蒿、紫苏提取废料和猪牛粪建堆发酵。
48.1)建堆体积：在做堆时不能做的太小太矮，太小会影响发酵，高度在2.0
‑
2.5米，宽度2.0
‑
3.0米，长度4.0米以上(视场地和翻堆机械定)。
49.2)温度要求。温度应在55℃
‑
65℃较好。温度过低，通过覆盖增温，温度过高，可以通过翻堆降温。
50.3)水分要求。水分应控制在60％左右。
51.4)时间要求。一般控制在40
‑
60天左右。
52.5)翻堆要求。一般要求3
‑
5天翻堆/次。
53.3、二次发酵。
54.加入生物炭和生石灰，搅拌均匀，继续建堆发酵，时间一般控制在15
‑
30天以内，物料充分腐熟，即得到所述的土壤调理剂。
55.为检验本发明土壤调理剂的大田增产效果，进行了以下试验。
56.1.试验设计：试验设不施(空白对照)、生物炭(阳性对照、150kg/666.7m2)、土壤调理剂(本发明、150kg/666.7m2)共3个处理，共9个小区。
57.2.试验地点：试验地点分别设在湖南省龙山县石羔街道办事处双龙村基地，百合种植田块。
58.3.供试品种：卷丹百合。
59.4.施用时期与方法
60.分2次施用。第一次按125kg/666.7m2在百合种植时，随同基肥一起施用；第二次按125kg/666.7m2在百合苗期，随同追肥一起施用。
61.5.观察与记载
62.在收获前15天，测定植株大田农艺性状、叶绿素；收获时测产。
63.6.试验结果
64.试验结果表明本发明土壤调理剂能明显促进百合的生长，数据见表1，同时，土壤调理剂能明显改善土壤通透性，提高百合产量，数据见表2。
65.表1不同土壤调理剂对百合农艺性状的影响(cm、片)
[0066][0067]
表1表明，施用本发明土壤调理剂处理的百合株高、叶数、叶长、叶宽、茎粗等农艺性状指标均高于对照，这说明本发明土壤调理剂能促进百合的生长发育。
[0068]
表2不同处理对百合叶绿素、土壤容重及产量的影响
[0069][0070][0071]
表2表明，施用本发明土壤调理剂处理的百合叶绿素和产量高于对照，而对照土壤容重高于本发明土壤调理剂处理，这说明本发明土壤调理剂能明显疏松百合大田土壤、改善土壤通透性，提高百合植株叶绿素含量和产量。