專利名稱：生長介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生長介質(zhì)及制造該生長介質(zhì)的方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種包括與土壤混合的水分保持組分和緩釋的富氮有機組分的生長介質(zhì)。該水分保持組分可以為與各種植物纖維均勻混合的保持水分的合成物質(zhì)，如切割成小片的短礦棉纖維?？缮倭考尤牍攘Ｄチ?polish)或糠以增加水分保持能力并作為養(yǎng)料。
背景技術(shù)：
植物將根伸入土壤中以從中吸收用于植物生長的水和養(yǎng)料。土壤中的水可被植物吸收，受太陽或風的作用而蒸發(fā)，或被更深地吸收到根所不能達到的土壤中。蒸發(fā)或被更深地吸收到土壤中的水不能供給植物用于維持植物生長。在水供給有限或需要水土保持的環(huán)境中這尤為麻煩，因為大量供給土壤用于植物生長的水損失掉。
通常，希望耕種土壤不要靠近充裕的水供應(yīng)。為完成這種耕種，土地通常由從遠距離或深井取來的水灌溉。然而，因為該土壤不適于植物生長，所以存在水因從土壤蒸發(fā)或被更深地吸收到土壤中而被浪費和損失的較大趨勢。
沙漠本身具有很少的水且通常為砂土，通常不適于耕種，而且常常不能支持植物的生存。刮風地區(qū)和多石地區(qū)也提供較差的生長條件且常常不能支持植物的生存。這種植物生命的不存在通常使土地不能被動物棲息。
農(nóng)業(yè)行業(yè)需要改進的水土保持同時維持植物生長，且需要增加可用最少量的水支持植物生長的土地量。本發(fā)明滿足了這些需要中的至少某一些。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種具有增強的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)。這一增強因該生長介質(zhì)具有水分保持能力以使水易于被植物的根所得到而完成。該生長介質(zhì)包括與水分保持組分混合的土壤，該水分保持組分可以是保持水分的谷粒磨料或糠，植被(vegetation)和礦棉短纖維。該生長介質(zhì)中可存在動物排泄物和/或死植物體(dead vegetative matter)?？蓪⒐攘Ｄチ匣蚩芳尤朐摶旌衔镏?。
本發(fā)明也涉及一種制造具有增強的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)的方法，即提供可為保持水分的礦棉和死植物體如切斷的植物莖和/或泥炭的水分保持組分，提供土壤，將水分保持組分施加于土壤以及混合水分保持組分和土壤以將水分保持組分分配在土壤中，從而改進土壤的水分保持能力。優(yōu)選地，水分保持組分通過分配在其中待混入該水分保持組分的土壤上層而施用。
生長介質(zhì)可以是水分保持組分與待施用到土壤的種子的混合物。在生長介質(zhì)中也可存在與植物纖維如切斷的植物莖，例如玉米或泥炭混合的氮源，優(yōu)選緩釋氮源如動物排泄物。
當需要降低施用于植物以供養(yǎng)植物所需水量時，該生長介質(zhì)尤其有用。與缺乏水分保持組分的土壤相比，水的這一降低是維持植物生長的提高。
生長介質(zhì)有用的環(huán)境包括發(fā)生缺水的環(huán)境，水土保持重要的環(huán)境和土壤不能按需要的那樣很好地保持水分的環(huán)境。當土壤為砂和環(huán)境為沙漠環(huán)境時本發(fā)明尤其有用。該生長介質(zhì)的各種組分降低了砂的孔隙度。
該生長介質(zhì)可施用于多石地域以利于植物生長。在該情況下無需表土。
本發(fā)明的許多其他優(yōu)點和特征將從本發(fā)明的如下詳細描述變得容易明了。
優(yōu)選實施方案的詳細描述盡管本發(fā)明容許許多不同形式的實施方案，但只說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。然而應(yīng)明白的是本公開應(yīng)認為是對本發(fā)明方法的舉例而不是用來將本發(fā)明限制于所述實施方案。
本發(fā)明的生長介質(zhì)包括與土壤混合的水分保持組分。該水分保持組分為保持水分的短礦棉纖維，植被和谷粒磨料或糠。該水分保持組分保持生長介質(zhì)中的水。根延伸到該生長介質(zhì)中的植物接近該水，因而得以被供養(yǎng)。
另外，該生長介質(zhì)可以是水分保持組分，含氮有機組分和施用于土壤的種子的混合物。
該生長介質(zhì)可通過將水分保持組分與土壤在能切斷短礦棉纖維和植物莖的常規(guī)混合器中混合而制造。優(yōu)選該生長介質(zhì)為均相。然后可通過噴霧或散布而將該生長介質(zhì)施用于土壤上層。
優(yōu)選通過常規(guī)地將水分保持組分噴霧或散布于土壤上層而就地制造生長介質(zhì)。然后用常規(guī)的農(nóng)具如犁、耙、翻土機等將水分保持組分翻入土壤中以生產(chǎn)生長介質(zhì)。選擇水分保持組分混入土壤中的深度以提供所需厚度的生長介質(zhì)層。
生長介質(zhì)還可包括任意性可有可無的，優(yōu)選干燥的組分如動物排泄物，死植物體，植物種子等。
水分保持組分包括短礦棉纖維和/或保持水分的植物體如切斷的植物莖(如玉米，甘蔗和向日葵莖)中的至少一種。土壤，尤其是砂的孔隙度由水分保持組分和其他組分降低，尤其是當水分保持組分為切斷的礦棉，植物體和/或谷粒磨料時。目前相信孔隙度的降低有助于生長介質(zhì)的水分保持能力。
短礦棉纖維長度應(yīng)使纖維具有很少纏結(jié)和纖維能與土壤和生長介質(zhì)的其他任意性可有可無的組分混合。短礦棉纖維的聚集體是松散的，這使得生長介質(zhì)相對松散和具有低密度。優(yōu)選纖維不會引起生長介質(zhì)的凝集，凝集要求額外的處理以分開凝塊。若形成凝塊，它們不會不利地影響水分保持或生長介質(zhì)。適用于本文的礦棉代表是褐塊石棉，玻璃棉等。
土壤可以是能或不能維持植物生長的任何土壤。不能維持植物生長的優(yōu)選土壤是砂。
水分保持組分以有效增加土壤的水分保持的量存在于生長介質(zhì)中。優(yōu)選混合前水分保持組分的厚度與水分保持組分待混入其中的土壤的厚度之比為約1∶1至約1∶10，更優(yōu)選厚度比為約1∶3至1∶8。水分保持組分與土壤的優(yōu)選重量比為約1∶4至約1∶50，更優(yōu)選該重量比為約1∶12至約1∶40。優(yōu)選水分保持組分與土壤的比例在上述范圍中的至少一個之中。
生長介質(zhì)可用于植物界的活體部分。優(yōu)選地，該植物為蔬菜，谷物，或用于美化或用于提供原料。
選擇生長介質(zhì)可含有的動物排泄物以在生長過程中給植物提供額外的養(yǎng)料并具有不會不利地影響植物生長的組成。不同植物具有不同的養(yǎng)料需求，動物排泄物可用來提供這些養(yǎng)料需求中的一些。排泄物可以與水分保持組分，土壤或生長介質(zhì)混合。
適用于生長介質(zhì)中的動物排泄物的代表是雞糞，牛糞，污水淤渣肥料等。
生長介質(zhì)的死植物體已用于促進動物排泄物的收集。例如，植物體可能已散布在動物欄的地面上。動物將排泄物排于植物體上且排泄物在其上干燥。該具有動物排泄物的植物體然后被收集并用于生長介質(zhì)中?？蓪⒘姿猁}加入植物體和動物排泄物中。植物體可與排泄物或不與排泄物一起被切斷，以利于與生長介質(zhì)的剩余部分混合。植物體可用混合器漿葉切斷。植物體可在其上無動物排泄物情況下使用。植物體可與水分保持組分，土壤或生長介質(zhì)混合。植物體可被先堆制堆肥，以使土壤具有緩釋的富氮有機物質(zhì)，從而對植物提供優(yōu)異的養(yǎng)料。這種天然肥料可生產(chǎn)出更好和更健康的作物。富氮的天然有機植物體可消除可能對土壤有害的化學肥料的使用。
適用于生長介質(zhì)的死植物體的代表為稻草，干草，植物(如玉米)莖，泥炭等。
當就地生產(chǎn)生長介質(zhì)且待播種于生長介質(zhì)的植物種子較小時，極希望在施用于土壤上層前將水分保持組分與種子混合。該混合物可使用噴射泵施用。另外，種子可與土壤或生長介質(zhì)混合。
代表性蔬菜包括西紅柿，黃瓜，甜瓜，英果，土豆，羽扇豆，鷹嘴豆等。代表性谷物包括大麥，小麥，大豆，玉米等。代表性美化植物包括草地，紫花苜蓿等。用于提供原料的代表性植物包括黃麻，棉花等。
在植物生長過程中不必給植物施用常規(guī)的化學肥料，殺蟲劑，除草劑等，因為生長介質(zhì)混合物可給土壤提供富足的天然有機養(yǎng)料。
約0.5-約5厘米(cm)厚的生長介質(zhì)層可用于許多植物如草地，蔬菜，谷物等。這些植物的根將伸入生長介質(zhì)。某些根能穿過生長介質(zhì)伸入生長介質(zhì)下面的土壤中，以為植物提供額外的穩(wěn)定性。伸入土壤中的根的旁枝可吸收水并可向上傳送至具有水的生長介質(zhì)中。對于更大的植物如灌木，樹等，需要較厚的生長介質(zhì)層。
另外，當生長介質(zhì)為水分保持組分與植物種子的混合物時，該生長介質(zhì)可施用于土壤的上層而不必混入土壤中。這種方法在難以將生長介質(zhì)混入土壤中的區(qū)域中尤其有用。優(yōu)選該生長介質(zhì)以約0.5至1cm的厚度施用。
使用由與糞肥混合的作水分保持組分的稻谷磨料與來自靠近Mansoura的埃及東北部沙漠的砂作土壤制成的生長介質(zhì)進行試驗。各試驗的對照使用單獨的砂或與肥料混合的砂進行。
在一個試驗中，通過分別以1∶1cm，1∶3cm，1∶5cm，1∶7cm和1∶7cm的厚度比混合稻谷磨料和砂生產(chǎn)生長介質(zhì)1，2，3，4和5。對照1僅為砂。將等量水引入各生長介質(zhì)和對照1中。生長介質(zhì)和對照1的暴露條件相同。三天過后，生長介質(zhì)因較高濃度的濕稻谷磨料和較低濃度的潮稻谷磨料而在觸摸時從濕至潮變化。對照1在觸摸時是干燥的。該試驗表明生長介質(zhì)比砂更好地保持水分。
在另一試驗中，通過分別以1∶3cm，1∶5cm和1∶7cm的厚度比混合稻谷磨料和砂，混合80wt％稻谷磨料和砂混合物，15wt％稻草和5wt％雞排泄物以及種子來生產(chǎn)生長介質(zhì)6，7和8。對照2通過混合砂，肥料和種子來生產(chǎn)。將生長介質(zhì)6，7和8及對照2在相同條件下在外保持。以相同的時間間隔給生長介質(zhì)6，7和8以及對照2提供水。分別使用1升和2升的水量測試生長介質(zhì)6，7和8各自的兩個樣品。兩個水量均導致種子的良好生長。用2升水處理對照2的一個樣品，結(jié)果是種子生長不好。生長介質(zhì)6，7和8的種子生長約比對照2好1.5倍。試驗種子的代表包括西紅柿，鷹嘴豆，茄，小麥，大麥，大豆，玉米，羽扇豆和黃麻。該試驗表明生長介質(zhì)可維持優(yōu)越的植物生長。
若條件有利則生長介質(zhì)可維持植物生長大于一個生長季節(jié)。使用生長介質(zhì)獲得一次以上種植的能力提高了成本有效性，因為購買和施用生長介質(zhì)的成本可延伸超過一個以上生長季節(jié)。通過施用生長介質(zhì)可能將不肥沃地永久地轉(zhuǎn)化為肥沃地，只要良好地保持和補種該地。當植物的未收割部分犁入土地中時，它們可提供額外的氮以改善土地。與首次施加量相比，將來可將降低量的生長介質(zhì)加到土地中以進一步提高水分保持性。
該生長介質(zhì)使植物用較少水就能生長。使用較少的水維持植物生長的能力促進了水土保持并能使植物在諸如具有很少水且因此具有很小的維持植物生長能力的沙漠的環(huán)境中生長。該生長介質(zhì)還可用于具有很少土壤的環(huán)境如多石環(huán)境中。通過將水分保持組分施于土壤上層或混入土壤中就地制備生長介質(zhì)的方法提供了一種容易和經(jīng)濟的制造生長介質(zhì)的方法。
本發(fā)明已用詳細描述的具體實施方案進行說明，但應(yīng)理解這些實施方案僅用于說明且本發(fā)明并不局限于此。在不背離本發(fā)明要旨的情況下各種修改和變化從本公開可顯而易見且可進行，這一點將易于為本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所理解。因此，所公開產(chǎn)品的此類變化和修改被認為在本發(fā)明和下述權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有增加的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)，該生長介質(zhì)基本包括一種水分保持組分，包括稻谷磨料或糠，植被和/或短礦棉纖維；和土壤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生長介質(zhì)，其中水分保持組分和土壤以混合前水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶1至約1∶10或重量比為約1∶4至約1∶50存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的生長介質(zhì)，其中水分保持組分和土壤以混合前水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶3至約1∶8或重量比為約1∶12至約1∶40存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的生長介質(zhì)，進一步包括動物排泄物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的生長介質(zhì)，其中土壤為砂。
6.一種通過在生長介質(zhì)中保持水而具有增加的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)，該生長介質(zhì)基本包括水分保持組分和土壤的混合物，所述水分保持組分包括稻谷磨料或糠，礦棉纖維，動物排泄物和選自玉米，甘蔗和向日葵莖的植物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的生長介質(zhì)，其中水分保持組分與土壤以混合前水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶1至約1∶10或重量比為約1∶4至約1∶50存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的生長介質(zhì)，其中水分保持組分與土壤以混合前水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶3至約1∶8或重量比為約1∶12至約1∶40存在。
9.一種制造具有增加的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)的方法，包括如下步驟提供基本包括稻谷磨料或糠，選自玉米、甘蔗和向日葵莖的植物以及短礦棉纖維的水分保持組分；提供土壤；將水分保持組分施于土壤；和將水分保持組分混入土壤以將水分保持組分分配在土壤中并生產(chǎn)生長介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中待混合的水分保持組分和土壤以具有已知厚度的層且水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶1至約1∶10或以具有已知重量的層且重量比為約1∶4至約1∶50提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中待混合的水分保持組分和土壤以具有已知厚度的層且水分保持組分厚度與土壤厚度之比為約1∶3至約1∶8或以具有已知重量的層且重量比為約1∶12至約1∶50提供。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中水分保持組分施于土壤上層。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中土壤為砂。
14.一種制造具有增加的供養(yǎng)植物的能力的生長介質(zhì)的方法，包括如下步驟提供基本包括稻谷磨料或糠，短礦棉纖維，動物排泄物和選自玉米，甘蔗和向日葵莖的植物的水分保持組分；提供土壤；將水分保持組分施于土壤；和將水分保持組分混入土壤中并生產(chǎn)生長介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中動物排泄物為鳥排泄物。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其還包括如下步驟提供種子；和將種子混入水分保持組分，土壤或生長介質(zhì)中的至少一種中。
全文摘要
一種能支持植物生存的生長介質(zhì)包括水分保持組分和土壤。該水分保持組分可為保持水分的谷粒磨料,糠或短礦棉纖維。一種制造該生長介質(zhì)的方法包括如下步驟:提供水分保持組分和土壤,將水分保持組分施于土壤并將水分保持組分混入土壤中,以將水分保持組分分配在土壤中,從而改進土壤的水分保持能力。尤其在與動物排泄物混合時,植物體除緩慢釋放養(yǎng)料外,還有助于生長介質(zhì)的水分保持性能。
文檔編號C05F5/00GK1191524SQ94195193
公開日1998年8月26日 申請日期1994年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月31日
發(fā)明者D·N·施努達 申請人:芝加哥國際有限公司