专利名称：促进植物生长的方法
技术领域：
本发明涉及从一种生物量废物材料堆肥中制备的改进的植物生长介质。
在农业生产实践中，作为副产物，产生了大量的植物来源的废物材料。迄今为止，由于没有适宜的垃圾场，以及联邦和地方政府关于燃烧、运输和倾倒废物日益严格的规定，所以通过烧掉和转移到垃圾堆处理这些废物材料更加困难。
目前已知，通过制堆肥，能够把植物来源的废物材料转化成腐殖质类的物质，或者转化成有机土。它用于支持植物生长，而同时阻止或消除了土壤中存在的病原微生物、病毒、昆虫、杂草种子和某些有机杀虫和除草剂的残留和对动物和植物生长有害的物质。把土壤与堆肥植物废物得到的腐殖质混合，或把这样的腐殖质应用到土壤的有益的尝试，是由于在该腐殖质中存在有机纤维、肥料和各种微量矿物元素。
轧棉废物是一种使人讨厌的实例，但该物却是潜在的有价值的植物废物材料。如同在美国专利4，164，405和4，229，442中所述，有大量的轧棉废物产生，每500磅一捆的皮棉约有150磅废物。在前几年，在开口废物燃烧器里烧掉轧棉废物产生了含有各种有毒物质的烟雾，这些烟雾包括用于处理生长的棉花使用的农药而产生的有毒物质。主要由于这种原因，现在已经禁止敞口焚烧轧棉废物。再者，由于轧棉废物可能含有植物害虫，所以在U.S.Department of Agriculture，Animal和Plant Health Inspection Service证明其没有害虫之前，它不能合法地从存放地移走。
除了象其它的农业废物材料一样，轧棉废物可能含有植物致病引发剂，昆虫、杂草种子和对植物生长有害的农药残留物外，它也是一种很好的有机肥料。此外，轧棉废物也含有微生物，最常见的存在有嗜温型的细菌、真菌和通常在105°下左右土壤里发现的放残菌。
把轧棉废物转化成有用的腐殖酸类材料的各种堆肥工艺方法是已知的。随着在堆肥期间温度的升高，多数的昆虫，杂草种子和农药残留被杀死或消失。同时，所有的嗜温植物病原体基本上被杀死。随后，适温真菌、细菌和放残菌活跃，引起堆肥堆温度大约升到140-150°F。
在堆肥期间和堆肥之后，在该堆肥中如同该堆肥堆中大量微生物代谢副产物一样释放各种微生物降解产物。某些微生物的生物降解化合物对于丝核菌(Rhizoctonia Solani)和其它植物致病剂是拮抗的，这些化合物叫做抗菌素。与未处理过土壤中的情况相反，由于微生物一直有效地持续发酵氮源和碳源，这些抗菌素在数日内不断地再生。
美国专利3，420，936和3，346，447述及使用毒菌酚，2，2′-亚甲基-双-(3，4，6-三氯苯酚)及其它们的盐作为一种抗菌素，防治感染植物叶子的真菌的和细菌的病害和防治土壤中的真菌病害。先有技术认为用化学抗微生物剂处理土壤或类似物获到的益处是由于防治了一种或多种真菌病害。然而，在1982年，Schroth和Hancock在Science Vol.216，June，1982上报导，在植物根上和根周围上的微生物能以某种积极的方式影响植物生长。他们报导，用有益的细菌和真菌，如某些种类的根瘤菌(Rhizobacteria)，移植种子，块茎或根部能定量地和定性地改变根微生物群落，并且这样能导致植物生长的实际增长。
Schroth和Hancock把微生物分类为促进植物生长的根瘤菌(PGPR)和有害的根瘤菌(DR)。他们指出，实质增加植物产量和在农业实践中做出引人注目变化的最长远前景可能包含保护植物根部避免受到所有农业土壤里出现的许多有害微生物损害的有益的微生物。
我们发现使用前用适量的抗菌素处理堆肥生物量废物时，可以得到一种改进植物生长的介质。
一方面，本发明是一种改进植物生长介质的工艺方法，它包括使生物量废物堆肥与一定量的抗微生物的水溶液或分散体接触，选择性地抑制有害的根瘤细菌，但不抑制促进植物生长的根瘤细菌。本发明对于这样制得的改进植物生长的介质也予以注意。
另一方面，本发明是一种促进植物生长的方法，它包括向植物生长地施用本说明书上一段述及制备的改进介质被促进生长的植物可以在这种改进的介质中生长或者可以在与本发明改进的生长介质混合的常用介质中生长或者用本发明改进的生长介质根部追肥的介质中生长。
在实践本发明的工艺方法中，它用一种合适的生物量废物材料堆肥开始。例如，在美国专利2，867，521;4，164，405和4，229，442中所述，采用已知的堆肥步骤堆制轧棉废物肥。通过常规堆制轧棉废物得到的堆肥一般有25-35%的重量湿度，或者每吨堆肥约有500到700磅或63到88加仑水。使用一般含有5.0到25.0ppm的抗菌素水溶液接触堆肥，适宜的比例是每吨堆肥与160磅(20加仑)含有抗菌素的水溶液接触。采用适当的方法，例如把抗菌素溶解或悬浮在水中，使用细小的雾滴和可动多喷头在堆肥堆上喷雾。肥堆很湿，喷布的溶液将穿透肥堆。在喷雾中或喷雾结束后，混合或翻动肥堆能够改善处理的工艺方法。以肥堆的重量计算，处理过的肥堆每吨堆肥含有0.4到2.0克抗菌素。
其它可用的生物量废物材料是腐烂的或损坏的豆科干草和甘蔗渣(蔗渣)。豆科干草可以使用类似堆制轧棉废物肥使用的方法堆制。当堆制蔗渣或其它的含有少量氮废物时，最好加入有效的氮源。同样，相对低量微生物种群的物质，如蔗渣，通过从活性肥堆或其它适宜的来源中获得的微生物“源”接种，促进堆肥的发酵作用。
腐烂透了的叶子(腐叶)或其它的有机土壤等于堆制的生物量废物材料肥，如同在实践本发明制备工艺方法中与一种抗生素接触的起始材料。
喷雾处理所选用的抗菌剂最好是毒菌酚和其碱金属盐，具体地讲是其钠盐，如美国专利3，346，447和3，420，936中所述。其它适用的抗菌剂和抗生素是双(三氯苯基)亚砜2，4，5-三氯水杨醇，二甲基亚砜三氯酚和六氯氢化荧光素。这里所用的抗生素是杀死细菌和真菌之类微生物的物质，例如抑制活性的杀细菌剂和/或杀真菌剂。
堆肥，用抗生素处理后，最好在使用前与抗生素接触几天。
本发明不限于任何理论操作模式，人们认为通常的堆肥作用能够消灭对植物有害的真菌，特别是对那些观赏作物或有食用价值的植物危害性的真菌，这些真菌如丝核菌属(Rhizoctonia)，黑腐病菌(Thielaviopsis)，黄萎病菌(Verticillium)，冠疫病菌(Phytophthera)，腐霉病菌(Pythium)和枯萎病菌(Fusarium)，特别是丝核菌病(Rhizotoniasolani)。用抗生素处理后，有益于植物生长的微生物，如促进植物生长的根瘤细菌(PGPR)，在处理过的堆肥堆中增生，并且它在与介质混合的处理过的介质中增生或把它可用到土壤中或其它生长介质中时增生。
本发明的改进的介质也可以作为一种盆栽介质单独使用或者在开始栽培或种植植物和蔬菜的平面土地上使用。然而它通常更宜于和其它植物生长介质混合使用，如泥炭沼，
石，树皮，木刨花、砂土、珍珠砂、林地复盖物，和其它类似物质。含有这些介质的混合物至少存在5-10%本发明的改进的介质就可以明显地提高作物生长。
需要强调的是，尽管以下实施例表明实践本发明使用具体特定的生物量废物材料和具体数量抗菌素和堆肥，但本发明不限于这些物质或其具体的数量。本发明是基于下述较重要的发现，即以一定量抗菌素处理生物量废物材料堆肥生成上述植物生长介质，它抑制有害的根瘤细菌但不抑制促进植物生长的细菌。这种选择性地抑制有害根瘤细菌的作用使得促进植物生长的根瘤细菌在处理后迅速增生。例如在实施例中表明的，该杀微生物剂或抗菌剂处理过的堆肥与用抗菌剂未处理过的常规方法制备的堆肥相比，前者作为一种植物生长促进剂有惊人的优越性。
实施例1本例表明使用本发明工艺方法制备一种改进的堆肥。
首先，以常规的方法堆制轧棉废物肥，例如美国专利2，867，521;4，164，405;和/或4，229，442所述。典型的堆肥工艺方法从堆制大堆的轧棉废物着手然后用水润湿并翻动。由于微生物的作用，肥堆的温度在12到16小时之内开始升高。把温度计插入堆中以监测堆制过程的温度，避免超过180°F。如果肥堆的温度升得快，则要翻动肥堆防止由于过热的损害。在堆肥过程中的温度有时能达到180°F，通常不高于160°F，一般在130°到150°F之间。新制成的轧棉废物肥堆的温度在翻动后约在24至48小时左右升到高峰值。几天后温度降到环境温度(85°F)。通过适当的调节通风速度、水含量、物理形状和肥堆大小，发生的生物降解作用基本上把最初存在的植物病菌全部消灭。而后，把堆肥用20加仑(160磅)水浸透，每吨湿肥含有5.0到25.0ppm的毒菌酚。在浸透处理后很快翻动并把堆肥混合，使抗菌素遍及整个轧棉废物堆肥达到均一浓度。
我们注意到起始的堆制轧棉废物基本上没有植物致病真菌是很重要的。然而也要注意到处理过的堆肥与未处理过的堆肥相比、它给出象一种植物生长促进剂作用的优点，如下诸例所示。
实施例2在三块邻近的土地上种植
豌豆(Snow Peas)。第一块地有根据本发明的改进的轧棉废物堆肥，第二块地有常规的轧棉废物堆肥，第三块地有与市售盆栽土混合的FLA砂土。在每块地上种植十粒相同的种子，其后为了避免根的互相缠结间苗至每块地有四棵植株。大约十四个星期后，齐土壤表面砍下植株，收获豆科植物并称重。重量如下
改进的轧棉废物堆肥 564g普通轧棉废物堆肥 334g砂土和盆栽土混合物 41g使用本发明改进的轧棉废物堆肥和普通轧棉废物堆肥重复实验。根据目测检定，该改进的堆肥给出生长量约是常规堆肥的二倍。
实施例3在如实施例1制备的轧棉废物堆肥中种植的Silver Queen甜玉米每粒种子收获7个穗，而相比之下在一般土壤中只有1到2个穗。
实施例4在如实施例1制备的改进轧棉废物堆肥中每粒小麦有11个柄茎，与普通轧棉废物堆肥相比，后者每粒种子只有5个柄茎。
实施例5在如实施例1制备的改进轧棉废物堆肥中每粒向日葵种子多达14个花盘，与普通轧棉废物堆肥相比，后者只有一个花盘。
实施例6在改进的轧棉废物堆肥中的黄瓜比在普通轧棉废物堆肥中的黄瓜生长速度快2倍。
实施例7用番茄进行大面积的秧苗试验。在普通盆栽混合土中大约种植25000株;在添加10%(V/V)改进的轧棉废物堆肥的盆栽土中种植25000株;在含有20%(V/V)改进轧棉废物堆肥的普通盆栽土中种植另25000株。在普通盆栽土混合物中的植株定时施水施肥。添加混合物的那些不施肥，但要浇水，并施用生长延迟剂。在第十七天时，处理过的轧棉废物堆肥组中的作物明显地比其它在常规混合物中的高大。每株作物重量是普通盆栽土混合物 0.9g添加有10%改进轧棉废物堆肥盆栽土混合物 1.5g添加有20%改进轧棉废物堆肥的盆栽土混合物 1.9g
权利要求
1.一种制备改进的植物生长介质的工艺方法，它包括一种生物量的废物材料堆肥与一定量的抗微生物的水溶液或分散体接触，它选择性地抑制有害的根瘤细菌。
2.一种制备改进的植物生长介质的工艺方法，它包括一种生物量的废物材料堆肥与一定量的抗微生物的水溶液或分散体接触，它抑制有害的根瘤细菌，但是不抑制促进植物生长的根瘤细菌。
3.根据权利要求1的工艺方法，其中的抗微生物剂是毒菌酚或它的一种碱金属盐。
4.根据权利要求3的工艺方法，其中的抗微生物剂是菌毒酚钠盐。
5.一种改进的植物生长介质，它是一种生物量的废物材料堆肥与一定量的抗微生物的水溶液或分散体接触制得，该介质选择性地抑制有害的根瘤细菌。
6.根据权利要求5的介质，其中的抗微生物剂是毒菌酚或它的碱金属盐。
7.根据权利要求6的介质，其中的抗微生物剂是毒菌剂的钠盐。
8.根据权利要求5的介质，每吨含有2到10g的抗微生物剂(干燥基质)。
9.根据权利要求5的介质，其中的生物量的废物材料堆肥是轧棉废物堆肥。
10.一种促进植物生长的方法，它包括向植物生长地施用一种一定量的改进的植物生长介质，该介质是通过一种生物量的废物材料堆肥与一种抗微生物的水溶液或分散体接触制得，它选择性地抑制有害的根瘤细菌。
11.根据权利要求10的方法，其中的生物量的废物材料堆肥是轧棉废物堆肥。
12.根据权利要求10的方法，其中改进的植物生长介质与将要栽种植物的介质混合。
13.根据权利要求10的方法，其中向栽种植物的介质中施用本发明改进的堆肥。
全文摘要
通过以一定量抗微生物的水溶液或分散体处理一种常用生物量的废物材料堆肥制备一种改进的植物生长介质，它选择性地抑制有害的根瘤细菌。
文档编号C05F9/04GK1054580SQ9010147
公开日1991年9月18日 申请日期1990年3月5日 优先权日1990年3月5日
发明者威尔伯恩·T·赖特 申请人:威廉·E·赖特