用于促进土壤健康的组合物、系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于促进土壤健康的组合物、系统和方法，并因此涉及在用该组合物处理过的土壤中生长的植物。本发明专利技术可以用于改善缺乏或耗尽养分、矿物质、微生物或水分(或这些中的任何一种或多种)的并需要“康复”的土壤。然而，本发明专利技术同样适于建立和维持任何土壤(和植物)生态系统的健康。该组合物包括与植物形成共生关系的活着的固氮细菌和真菌，以提高土壤中氮的生物利用率。

Compositions, systems and methods for promoting soil health

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于促进土壤健康的组合物、系统和方法对应申请的声明本申请是基于提交的关于新西兰专利申请No.733015的临时说明书的，其全部内容通过引用合并于本文中。
本专利技术涉及用于促进土壤健康的组合物、系统和方法，并因此涉及在用该组合物处理过的土壤中生长的植物。本专利技术特别地应用于改善缺乏或耗尽养分、矿物质、微生物或水分(或这些中的任何一种或多种)的并需要“康复”的土壤。然而，本专利技术同样适于建立和维持任何土壤(和植物)生态系统的健康。
技术介绍
土壤的健康在很大程度上取决于其中的养分、元素、矿物质和微生物(以下统称为“养分”)及其含水量。土壤的健康在很大程度上又决定了土壤的肥力；也就是其促进和维持植物生长和健康的能力。这是因为植物需要这些养分来维持生命。对土壤和植物健康重要的一些养分包括磷、钾、锌、铜和氮等等。氮对植物的生长特别重要，并且假设没有施用含氮肥料，则这种重要的养分主要来源于周围的空气。氮从空气中被吸入土壤中(通常所说的将氮“固定”在土壤中)。这是通过土壤中存在的固氮细菌(NFB)发生的。NFB将氮气从空气吸引到土壤中，并释放酶(称为固氮酶)，这些酶与氮气化学反应以形成氮化合物，诸如铵、硝酸盐或亚硝酸盐。当NFB死亡(尤其是被土壤中的“捕食者”诸如原生动物、线虫、节肢动物和蠕虫消耗)时，氮化合物被释放到土壤中。结果就是，土壤中氮(呈氮化合物的形式)的健康水平与其中存在的适当水平的NFB——也就是，有助于以对于给定类型的土壤的健康足够的速率来固氮的NFB的水平——密切相关。然而，土壤的肥力不仅是取决于上述养分的量。为了使这些养分为土壤中生长的植物提供营养物，即，为了使土壤足够“肥沃”，必须将上述养分转化为“植物可用形式”，能被植物经由其根部摄取。这可能与养分的化学形式和/或与养分与植物根部在实体上的接近度有关。土壤中可能存在某些类型的真菌，其用于将土壤中的养分转变为植物可用形式。真菌能够在化学和/或物理两个层面上这样做。在化学层面上，真菌释放出含碳化合物，上述含碳化合物与土壤中的微生物反应，以将土壤中的某些养分转化成化学上植物可用形式。然后，真菌将这些养分以这种形式储存，直到植物需要它们为止。真菌还将化学化合物诸如球囊霉素释放到土壤中，这对更好的土壤结构和更高的有机质含量是有帮助的。这又可以使更多的养分变成潜在可供植物使用的。在物理层面上，真菌在其端部处具有长且多孔的细丝，被称为“菌丝”，通过上述细丝可以从土壤中吸收养分。真菌种群倾向于在土壤中逐渐形成菌丝的网络或“格状结构”。菌丝有效地起到了“高速公路”的作用，经上述“高速公路”，原本会超出根部的物理可及范围的养分可以流向根部，并从而被植物摄取。此外，一些类型的真菌还可以与植物根部的物理结构组合在一起，被称为“丛枝(arbuscule)”。这些是在植物根部的细胞之间形成的分枝状形成物。丛枝使养分能够甚至更有效地被递送到植物根部。当NFB死亡时，经由真菌的作用而递送到植物的养分中被释放到土壤中的是氮化合物(诸如铵)。这些沿着由真菌的菌丝和丛枝形成的“高速公路”行进，从而经由植物的根部可供植物使用。以这种方式向植物递送氮化合物比通过植物根部自身直接从土壤中吸收氮化合物更为有效。因此，将要理解的是，在土壤中存在的养分对植物的可用性方面，土壤的肥力可能与土壤中真菌的水平密切相关。此外，真菌与植物发展出“共生”关系；提供植物可用形式的养分，同时植物又释放出糖和其他化合物，诸如二氧化碳，真菌依赖其旺盛成长(如上所述，真菌还使用二氧化碳来将其他养分转换为植物可用形式)。结果就是，可以将NFB和真菌视为“促进者”，其对土壤中的养分起作用，从而决定土壤的肥力。NFB和真菌对养分起作用的相应方式可以被认为是它们在土壤中的“功能”。健康的土壤天然地包含有足够水平的养分和促进者(NFB和真菌)两者。然而，有害因素诸如过度的农业实践(或者总体上受到人类活动的破坏)和不利的环境条件(诸如污染或气候事件)可能耗尽养分和促进者两者的水平，从而影响土壤的肥力，并因此影响在其中生长的植物的健康。有鉴于此，许多旨在改善土壤健康的组合物(诸如肥料)都包含NFB和真菌(或上述这些NFB和真菌中的一种或另一种)，以及以上描述的养分中的任何混合物。在本领域中还已知这种组合物包括“基体”，一些或全部养分和促进者经由该基体被输送至土壤。基体通常采取多孔或渗透性物质的形式，养分和促进者(或养分和/或促进者中的一些)被吸收到其中。在应用组合物之前和之后，基体都有益于为被吸收到其中的成分提供保护性“壳体”。基体既有助于储藏相关成分，也潜在地有助于一旦进入土壤则发挥其相应功能的能力。假设这种组合物被正确地施用，一旦应用则NFB和真菌成倍增加，即繁殖。当他们成倍增加时，则存在逐渐变大的NFB和真菌种群，以执行固氮和将养分转化成植物可用形式的相应功能。现有的用于促进土壤健康的包括NFB和/或真菌的组合物以“休眠”形式采用这些NFB和/或真菌；也就是说，NFB和/或真菌分别以NFB孢子和真菌孢子的形式(与“活着的(live，存活的)”或萌发(germinate，发芽)形式相对)应用于土壤。休眠的NFB和真菌相对不那么脆弱且更有复原力。因此，涉及它们的组合物的制备和应用有所简化。例如，NFB和/或真菌的来源可以是粉末形式，并且在制备组合物时使用常规的调合方法与其他粉末成分混合。然而，使用休眠的NFB和/或真菌具有很多缺点。在它们相应的功能(上面已经讨论过的)方面，休眠的NFB和真菌是无活性的。在它们能起作用前，它们需要萌发。结果就是，在现有的组合物被应用到土壤后变得有效之前，NFB和真菌在此期间萌发，同时现有的组合物不可避免地涉及到延迟。此外，它们成功地萌发是一个微妙的过程，并取决于许多因素，包括有利的环境条件(通常在有限的可接受参数内)诸如外界和土壤内两者的温度和化学条件以及其他条件。可替代地或另外地，一些类型的NFB和/或真菌可能需要触发事件，以便进行萌发。该触发事件可以是热冲击或冷冲击的形式。因此，相对常见的是，在给定的常规组合物的应用中，高比例的休眠NFB和/或真菌可能无法萌发，甚至无法存活。因此，通过这样的组合物在土壤中建立的活着的NFB和/或真菌的最终有功能的种群可能比经由这样的组合物应用的休眠NFB和/或真菌的种群相对小得多。这意味着在使用常规组合物时存在一些浪费。已经成功萌发的活着的NFB和/或真菌的初始种群也会影响组合物的持续效能。如上所述，在成功引入到土壤中之后，NFB和/或真菌开始繁殖。繁殖基本上趋于指数性的，结果就是，随着时间推移，较小的初始种群可能转变为相对慢得多的种群生长率；因此，转变为以相对慢得多的速率向土壤和植物提供养分的系统。此外，在萌发期间不利的环境条件也可能影响那些确实成功萌发了的NFB和/或真菌的功能效能。在不适宜的条件下萌发的NFB和/或真菌在它们在土壤中的相应功能上倾向于比在更适宜的条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用以改善或维持土壤健康的组合物，其中，所述组合物包括：/n基体；/n固氮细菌；和/n真菌/n其中，所述固氮细菌和所述真菌以活着的状态存在于所述组合物中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170622 NZ 7330151.一种用以改善或维持土壤健康的组合物，其中，所述组合物包括：
基体；
固氮细菌；和
真菌
其中，所述固氮细菌和所述真菌以活着的状态存在于所述组合物中。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物还包括附加的提供养分的成分。


3.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述附加的提供养分的成分为下述中的一种或多种：糖蜜；葡萄糖；堆肥；牛粪肥；蛋白质；脂肪；维生素B。


4.根据权利要求3所述的组合物，其中，蛋白质的来源是下述中的一种或多种：坚果；种子；燕麦；鱼或鱼粉；海草；血液；骨头。


5.根据权利要求3或权利要求4所述的组合物，其中，所述蛋白质是燕麦球蛋白。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中，所述基体为碳基物质。


7.根据权利要求6所述的组合物，其中，所述基体为下述中的一种或多种：浮石；木材或木片；生物炭。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中，所述固氮细菌为固氮菌属科。


9.根据权利要求8所述的组合物，其中，所述固氮细菌是圆褐固氮菌。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中，所述真菌是菌根。


11.根据权利要求10所述的组合物，其中，所述真菌是丛枝菌根、外生菌根、石南类菌根中的一种或多种。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的组合物，其中，所述组合物还包括水。


13.一种制备用于改善或维持土壤健康的组合物的固氮细菌的方法，其中，所述组合物包括基体、真菌和固氮细菌；其中，所述固氮细菌和真菌以活着的状态存在于所述组合物中，并且其中，所述方法包括下述步骤：
a)将固氮细菌孢子与水组合为混合物；以及
b)使固氮细菌孢子与水的所述混合物保持与空气接触，直到所述固氮细菌孢子萌发。


14.一种制备用于改善或维持土壤健康的组合物的真菌的方法，其中，所述组合物包括基体、固氮细菌和真菌；其中，所述固氮细菌和真菌以活着的状态存在于所述组合物中，并且其中，所述方法包括下述步骤：
a)将真菌孢子与水组合为混合物；以及
b)使真菌孢子与水的所述混合物保持与空气接触，直到所述固氮细菌孢子萌发。


15.一种制备用以改善或维持土壤健康的组合物的方法，其中，所述组合物包括基体、真菌和固氮细菌；其中，所述固氮细菌和真菌以活着的状态存在于所述组合物中，其中，根据权利要求13制备所述固氮细菌并且根据权利要求14制备所述真菌，并且其中，所述方法包括下述步骤：
a)将权利要求13的步骤b)中的混合物与权利要求14的步骤b...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜格尔·罗斯·汉密尔顿，
申请(专利权)人：响应成长方案有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ