本发明涉及一种植物种植的基质，具体涉及一种用于中药材种植的新型基质及其加工方法。
背景技术：
耕地长期种植其中的营养成分会随作物的收获或杂草的移除而流失，因此对作物的秸秆或杂草进行处理，使其中的营养成分溶出，再用做作物生长的肥料。现有技术中多对秸秆、杂草进行堆捂发酵作为肥料使用，此种方式见效慢，加工时间长，仅适合小规模生产；还有一些将秸秆、杂草直接焚烧，再将草木灰与土壤混合，使其中的营养元素保留在耕地中，但此种方式对环境的污染很大。所以即减少了秸秆、杂草丢弃或焚烧对环境造成的影响，同时克服堆捂方式见效慢、加工时间长的缺陷的提高了土壤的肥力的方法尤其重要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于中药材种植的新型基质及其加工方法，解决耕地土壤中的养分不足影响作物生长、但施加普通肥料影响中药材的品质且对耕地的破坏性较大的问题，以及解决现有秸秆、杂草的处理方法见效慢或对环境影响大的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于中药材种植的新型基质的加工方法,包括原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质，其中，
所述原料预处理是收集植物的根、茎和叶，将其粉碎,得到混合物A；
所述超声处理是向混合物A中加水，超声处理10-120分钟,得到混合物B；
所述碱处理是向混合物B中加入碱调节pH至10-13，搅拌5-7小时，得到混合物C；
所述酸处理是向混合物C中加入酸调节pH至1-3，搅拌3-5小时，得到混合物D；
所述中和是将混合物D的pH调节至6-8。
本发明用于中药材种植的新型基质的加工方法将依次经过原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质。由于秸秆、杂草中含有大量的营养元素，这些元素溶出的难易程度和条件可能有很大差别，有些以偏碱性的状态存在，有些以偏酸性的状态存在，因此对秸秆进行酸处理和碱处理，分别溶出其中的偏碱性物质和偏酸性物质，相比于仅使用自来水浸泡溶出，本发明中秸秆、杂草中营养元素溶出的速度更快。本发明在酸处理和碱处理之前还将原料进行粉碎并进行超声处理，粉碎可以增大固液接触面积从而提高元素溶出的速度，超声可以破坏植物的细胞壁，使其中的有效成分溶出更加容易。最终将液体基质的pH调节至6-8，以适应作物生长的需要，防止液体基质的酸度或碱度过高对作物生长产生不利影响。酸处理和碱处理的顺序对本发明产品的效果几乎没有影响，因此理论上，也可以先进行碱处理再进行酸处理。本发明采用何种植物作为原料并没有严格的要求，理论上所有的植物都是可以加工成为液体基质促进作物生长，但是考虑到每种作物对特定营养元素的需求量并不相同，因此，采用作物的废弃部分为原料制作液体基质肥料对作物的生长最为有利，例如利用滇黄精的叶制作液体基质肥料用于滇黄精的种植。
作为优选的，所述中和步骤是先将混合物D的pH调节至3-7.5，向其中加入酵母菌，，使酵母菌的质量分数为0.5-2%，在25-35摄氏度条件下不断鼓入空气，发酵5-10天，发酵结束后再将pH调节至6-8。经过酸处理或碱处理后，植物中还有一些未溶出的营养成分，经过发酵形成的基质，其中的养分更容易被作物吸收。通过理论的知道和不懈的实验，在pH为3-7.5的范围内发酵最好，因此先将混合物D的pH调节至3-7.5，酵母菌发酵结束后再调节pH至6-8。
作为优选的，所述超声处理步骤中向混合物A中加水，使水没过原料，在40-60摄氏度条件下超声。水过多会增加调节pH所用药品的量，过少其中的养分可能溶出不充分，当水刚好没过原料时最优。另外，温度的设置也是一个关键因素，温度高可能会破坏其中一些有机成分以及加速一些成分的流失。
作为优选的，所述碱包括氢氧化钠、碳酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸氢钾中的一种多种。其中的钾、钠、磷等元素都是植物生长过程中所需的，在调节pH的过程中根据种植的作物，将上述碱以合理的配比加入混合物B中，一方面调节pH，另一方面可以为作物的生长补充钾、钠、磷元素。
作为优选的，所述酸包括盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、柠檬酸中的一种或多种。其中的氯、磷、硫、氮等元素都是植物生长过程中所需的，在调节pH的过程中根据种植的作物，将上述酸以合理的配比加入混合物C中，一方面调节pH，另一方面可以为作物的生长补充氯、磷、硫、氮等元素。
作为优选的，所述中和步骤中用缓冲溶液调节混合物D的pH，所述缓冲溶液包括磷酸氢二钾-柠檬酸缓冲液、磷酸盐缓冲液和磷酸二氢钾-钠缓冲液中的一种或几种。将上述缓冲溶液中包含了一些作物生长所需的元素，制作时根据需要使用的作物的种类，将上述缓冲溶液以合理的配比加入混合物D中，一方面调节pH，另一方面可以为作物的生长补充氯、磷、硫、氮等元素。
作为优选的，中和步骤后的混合物中加入甘油，使甘油含量占液体基质的1-2%。由于甘油中含有多个羟基，具有保水作用，可以在一定程度上降低耕地中水分流失；另外甘油的存在可以增强液体基质与土壤之间的粘附力，起到一定的缓释作用。
作为优选的，所述混合物A超声处理后进行过滤得到混合物B，使混合物B中的固体物含量为70-90%，并得到滤液b；所述混合物B碱处理后进行过滤得到混合物C，使混合物C中的固体物含量为70-90%，并得到滤液c；所述中和还包括将滤液b和滤液c加入混合物D中并调节pH至3-7.5。所述固体物含量是指固体的体积与混合物总体积的比值。将超声处理和碱处理得到的产物过滤后得到混合物B和混合物C，减少调节pH时所需的酸和碱的用量，得到的滤液b约呈中性、滤液c成碱性，在中和步骤中将滤液b和滤液c加入酸性的混合物D中，再调节pH。
作为优选的，所述混合物A的粒径小于5毫米；酸处理和碱处理中的搅拌速度为50-100转/分钟。通过控制原料粉碎的粒径和搅拌速度，最大限度的加快原料中营养成分的溶出。
本发明还公开了一种根据上述方法加工得到的一种用于中药材种植的新型基质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本技术中使用的原料是作物收获果实后的废弃秸秆以及耕地中生长的杂草，利用本发明的加工方法加工成液体基质肥料，加相比于普通的堆捂发酵加工时间短，营养成分溶出率高，更利于作物的吸收；相比于焚烧对环境的影响小，而且其中的一些营养成分例如氮等的流失少。
2）本发明中调节pH所使用的酸或碱中所含的元素都是作物生长过程中所必需的元素，在调节pH的同时将营养成分保留在液体基质内，为作物的生长提供多种营养元素。
3）本发明中的用于中药材种植的新型基质相比于普通肥料而言，生产成本低、方便通过灌溉施肥，可以精确控制施肥量，且基质养分均匀一致，适量稳定，具有改良土壤和提高营养元素的利用率的优良特性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供了一种用于中药材种植的新型基质的加工方法,包括原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质，其中，
所述原料预处理是收集植物的根、茎和叶，将其粉碎,得到混合物A；
所述超声处理是向混合物A中加水，超声处理10-120分钟,得到混合物B；
所述碱处理是向混合物B中加入碱调节pH至10-13，搅拌5-7小时，得到混合物C；
所述酸处理是向混合物C中加入酸调节pH至1-3，搅拌3-5小时，得到混合物D；
所述中和是将混合物D的pH调节至6-8。
本发明用于中药材种植的新型基质的加工方法将依次经过原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质。由于秸秆、杂草中含有大量的营养元素，这些元素溶出的难易程度和条件可能有很大差别，有些以偏碱性的状态存在，有些以偏酸性的状态存在，因此对秸秆进行酸处理和碱处理，分别溶出其中的偏碱性物质和偏酸性物质，相比于仅使用自来水浸泡溶出，本发明中秸秆、杂草中营养元素溶出的速度更快。本发明在酸处理和碱处理之前还将原料进行粉碎并进行超声处理，粉碎可以增大固液接触面积从而提高元素溶出的速度，超声可以破坏植物的细胞壁，使其中的有效成分溶出更加容易。最终将液体基质的pH调节至6-8，以适应作物生长的需要，防止液体基质的酸度或碱度过高对作物生长产生不利影响。酸处理和碱处理的顺序对本发明产品的效果几乎没有影响，因此理论上，也可以先进行碱处理再进行酸处理。
实施例2：
本实施例提供了一种用于中药材种植的新型基质的加工方法,包括原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质，其中，
所述原料预处理是收集植物的根、茎和叶，将其粉碎,得到混合物A；
所述超声处理是向混合物A中加水，超声处理10分钟,得到混合物B；
所述碱处理是向混合物B中加入碱调节pH至13，搅拌7小时，得到混合物C；
所述酸处理是向混合物C中加入酸调节pH至1，搅拌5小时，得到混合物D；
所述中和是将混合物D的pH调节至6。
实施例3：
本实施例提供了一种用于中药材种植的新型基质的加工方法,包括原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质，其中，
所述原料预处理是收集植物的根、茎和叶，将其粉碎,得到混合物A；
所述超声处理是向混合物A中加水，超声处理120分钟,得到混合物B；
所述碱处理是向混合物B中加入碱调节pH至13，搅拌5小时，得到混合物C；
所述酸处理是向混合物C中加入酸调节pH至3，搅拌3小时，得到混合物D；
所述中和是将混合物D的pH调节至8。
实施例4：
本实施例提供了一种用于中药材种植的新型基质的加工方法,包括原料预处理、超声处理、碱处理、酸处理和中和，得到液体基质，其中，
所述原料预处理是收集植物的根、茎和叶，将其粉碎,得到混合物A；
所述超声处理是向混合物A中加水，超声处理70分钟,得到混合物B；
所述碱处理是向混合物B中加入碱调节pH至11，搅拌6小时，得到混合物C；
所述酸处理是向混合物C中加入酸调节pH至2，搅拌4小时，得到混合物D；
所述中和是将混合物D的pH调节至7。
将根据实施例2、实施例3和实施例4三种方法得到的液体基质肥料同时应用于黄精的种植中，在其他条件均相同条件下，二年黄精的平均亩产分别为398斤、421斤和487斤，所以相比于实施例2和3，实施例4中的方案得到的液体基质更有助于作物的生长。
实施例5：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述中和步骤是先将混合物D的pH调节至3，向其中加入酵母菌，使酵母菌的质量分数为2%，在35摄氏度条件下不断鼓入空气，发酵10天，发酵结束后再将pH调节至8。
实施例6：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述中和步骤是先将混合物D的pH调节至7.5，向其中加入酵母菌，使酵母菌的质量分数为0.5%，在25摄氏度条件下不断鼓入空气，发酵5天，发酵结束后再将pH调节至6。
实施例7：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述中和步骤是先将混合物D的pH调节至5.5，向其中加入酵母菌，使酵母菌的质量分数为1.2%，在30摄氏度条件下不断鼓入空气，发酵7天，发酵结束后再将pH调节至7。经过酸处理或碱处理后，植物中还有一些未溶出的营养成分，经过发酵形成的基质，其中的养分更容易被作物吸收。通过理论的知道和不懈的实验，在pH为3-7.5的范围内发酵最好，因此先将混合物D的pH调节至3-7.5，酵母菌发酵结束后再调节pH至6-8。
将根据实施例5、实施例6和实施例7三种方法得到的液体基质肥料同时应用于黄精的种植中，在其他条件均相同条件下，二年黄精的平均亩产分别为417斤、431斤和465斤，所以相比于实施例2和3，实施例4中的方案得到的液体基质更有助于作物的生长。
实施例8：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述超声处理步骤中向混合物A中加水，使水没过原料，在40-60摄氏度条件下超声。水过多会增加调节pH所用药品的量，过少其中的养分可能溶出不充分，当水刚好没过原料时最优。另外，温度的设置也是一个关键因素，温度高可能会破坏其中一些有机成分以及加速一些成分的流失。
实施例9：
本实施例在实施例8的基础上进一步限定了：所述超声处理是在40摄氏度条件下进行。
实施例10：
本实施例在实施例8的基础上进一步限定了：所述超声处理是在60摄氏度条件下进行。
实施例11：
本实施例在实施例8的基础上进一步限定了：所述超声处理是在50摄氏度条件下进行。
实施例12：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述碱包括氢氧化钠、碳酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、磷酸氢钾中的一种多种；所述酸包括盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、柠檬酸中的一种或多种；所述中和步骤中用缓冲溶液调节混合物D的pH，所述缓冲溶液包括磷酸氢二钾-柠檬酸缓冲液、磷酸盐缓冲液和磷酸二氢钾-钠缓冲液中的一种或几种。上述酸碱调节剂中包含了一些作物生长所需的元素，制作时根据需要使用的作物的种类，将上述酸、碱或缓冲溶液以合理的配比加入混合物D中，一方面调节pH，另一方面可以为作物的生长补充氯、磷、硫、氮等元素。
实施例13：
本实施例在实施例12的基础上进一步限定了：所述碱包括碳酸钠、氢氧化钾和磷酸氢钾；所述酸包括磷酸、硝酸和醋酸；所述中和步骤中用缓冲溶液调节混合物D的pH，所述缓冲溶液为磷酸氢二钾-柠檬酸缓冲液。
实施例14：
本实施例在实施例12的基础上进一步限定了：所述碱包括氢氧化钠和磷酸氢钾；所述酸包括硫酸和醋酸；所述中和步骤中用缓冲溶液调节混合物D的pH，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲液。
实施例15：
本实施例在实施例12的基础上进一步限定了：所述碱包括磷酸氢钠和氢氧化钾；所述酸包括磷酸、醋酸和盐酸；所述中和步骤中用缓冲溶液调节混合物D的pH，所述缓冲溶液是磷酸二氢钾-钠缓冲液。
实施例16：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：中和步骤后的混合物中加入甘油，使甘油含量占液体基质的1%。
实施例17：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：中和步骤后的混合物中加入甘油，使甘油含量占液体基质的2%。
实施例18：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：中和步骤后的混合物中加入甘油，使甘油含量占液体基质的1.5%。由于甘油中含有多个羟基，具有保水作用，可以在一定程度上降低耕地中水分流失；另外甘油的存在可以增强液体基质与土壤之间的粘附力，起到一定的缓释作用。
实施例16、17和18相比，实施例17中的水分流失最慢，保水作用最强。
实施例19：
本实施例在实施例4的基础上进一步限定了：所述混合物A超声处理后进行过滤得到混合物B，使混合物B中的固体物含量为70-90%，并得到滤液b；所述混合物B碱处理后进行过滤得到混合物C，使混合物C中的固体物含量为70-90%，并得到滤液c；所述中和还包括将滤液b和滤液c加入混合物D中并调节pH至3-7.5。所述固体物含量是指固体的体积与混合物总体积的比值。将超声处理和碱处理得到的产物过滤后得到混合物B和混合物C，减少调节pH时所需的酸和碱的用量，得到的滤液b约呈中性、滤液c成碱性，在中和步骤中将滤液b和滤液c加入酸性的混合物D中，再调节pH。
实施例20：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物B中的固体物含量为70%，所述混合物C中的固体物含量为70%。
实施例21：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物B中的固体物含量为80%，所述混合物C中的固体物含量为80%。
实施例22：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物B中的固体物含量为90%，所述混合物C中的固体物含量为90%。
实施例20、21和22相比，实施例22所得的液体基质肥料中营养元素的浓度最高，可以大大降低运输成本，且机制中的有机质含量相对较高，可有效改善耕地质量。
实施例23：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物A的粒径小于等于5毫米；酸处理和碱处理中的搅拌速度为50-100转/分钟。通过控制原料粉碎的粒径和搅拌速度，最大限度的加快原料中营养成分的溶出。
实施例24：
本实施例在实施例23的基础上进一步限定了：所述混合物A的粒径是5毫米；酸处理和碱处理中的搅拌速度为50转/分钟。
实施例25：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物A的粒径是10毫米；酸处理和碱处理中的搅拌速度为100转/分钟。
实施例26：
本实施例在实施例19的基础上进一步限定了：所述混合物A的粒径是2.5毫米；酸处理和碱处理中的搅拌速度为75转/分钟。
实施例24、25和26相比，实施例26得到的产品更有利于作物的生长，粒径对营养成分溶出量和速度的影响大于搅拌速度。但是将原料粉碎需要消耗大量的能量，搅拌的速度提高也需要更多的能量，因此考虑到成本和产品对作物生长的影响，实施例24中所述的条件更好。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。