[发明专利]一种制备具有预定特性的富含营养的生物活性土壤和园艺培养基

说明书

本发明公开了一种为生长植物制备生物活性土壤或园艺培养基的方法，其中将诸如以预定的颗粒形式存在的椰壳纤维的纤维状碳源与肥料和其他生物营养素混合，用诸如蚯蚓粪便的生物活性物质进行接种，然后在富氧的有氧过程中进行熟化或固化。然后，可添加附加的营养素以满足具有特定需求的经熟化的培养基。本发明还描述了各种用于实施熟化过程的装置。在本发明方法的变形例中，在高温下通过优先实施的堆肥步骤对使用后的土壤或园艺培养基进行补给从而去除有害且不期望的物质，对其含量进行评价，添加营养素并且随后在有氧过程中进行熟化。

相关申请的交叉引用

根据美国专利法35U.S.C.120的规定，本申请请求2016年4月14日提交的序号为No.62/322,586的临时申请的优先权并将其全部内容引入本文；将2017年4月3日提交的序号为No.15/477550的美国专利申请的全部内容引入本文。

技术领域

本发明涉及一种利用预定营养素组合物、营养素和水供给特性制备生物活性的有营养的浓稠园艺培养基的系统和方法。特别地，本发明对如何组合各种物质以及对其进行处理从而制备出期望的土壤或园艺培养基特性进行说明。

背景技术

种植植物并获得植物的预期生长特性和特征的一个关键方面在于其生长的土壤特性、营养成分、水分以及植物生长时经历的生物学环境。很多植物在人工土壤中种植并且园艺实践涉及在无土培养基中培育。这样的培养基被称为“园艺培养基”、“盆栽土”、堆肥、有土或无土培养基。培养基可以源自诸如泥炭、椰壳纤维、木制品、堆肥、粪肥的有机材料以及诸如沙、珍珠岩、蛭石的无机材料。

人们已经多次尝试提高和改进园艺培养基以使生长和作物产量特性最大化。这包括添加润湿剂、肥料养分、石灰、石膏、其他化学物质以及生物菌剂。

此外，对于植物在园艺培养基(例如番茄、大麻、草莓等)中生长至成熟而言，对使用过的园艺培养基进行处理的成本是巨大的。尽管园艺培养基再利用的可能性得到了相当大的关注，但再利用存在着相当大的挑战和风险。可能存在着害虫过剩、疾病从作物到作物的传播的风险，并且营养成分可能大大减少或变得不均衡从而影响植物生长。

发明内容

本发明提供一种利用水供给特性和微生物种群的预定营养素的释放来制备生物活性的有营养的浓稠园艺培养基的方法、装置和系统。

本发明的一个方面涉及在园艺培养基的生物激活期间利用具有空气可渗透的表面的容器促使氧气流进入土壤介质。通过使用系统可以主动增大氧气的供给从而主动将氧气注入园艺培养基或将材料混合以使表面和生物种群暴露于氧气。

可以将该容器作为间歇或连续流动系统进行处理。

本发明的另一个方面涉及使用作为活的培养菌稳定的不同微生物种群激活园艺或土壤培养基。

另一个方面涉及向在水分胁迫期间对微生物种群的生存产生影响的园艺或土壤培养基中添加材料。

本发明的另一个方面包括以特定的比率将有机和无机营养源混入园艺或土壤培养基，达到期望的营养供给特性。本发明的其他方面涉及引入活性炭或生物炭以影响营养素的可用度。

本发明的另一个方面涉及引入活性炭或生物炭以影响微生物的活性和种群。

本发明的另一个方面涉及巧妙地处理园艺培养基的组成以影响培养基的多孔性和水的可用度。

为达到本发明的目的，本发明包括一种制备生物活性的有营养的浓稠植物生长培养基的方法，该方法由以下步骤构成：a)形成具有规定孔隙率的混合基底培养基；b)将营养素混入该基底培养基；c)通过引入生物菌剂激活该基底培养基和营养素从而形成活化培养基；d)在富氧环境中对该活化培养基进行熟化从而维持生物需氧活性；和e)在熟化处理完成后混入附加成分从而制备满足期望的营养和水供给特性的植物生长培养基。