一种新型富硒仿生栽培营养液的制备方法

技术领域

本发明属于植物栽培种植技术领域，涉及一种铁新型富硒仿生栽培营养液的制备方法。

背景技术

我国自然环境幅员辽阔、地形复杂、生态类型多样，蕴藏丰富的植物资源。随着社会经济发展，国民保健意识增强，中药材需求量日益增大，而对野生资源长期的过度开发，造成部分野生资源短缺，甚至濒临灭绝，同时也对生态环境造成极大破坏。为保证中药材资源可持续发展和利用、稳定推进中药材产业化进程，对中药材已经进行了较大规模的人工栽培手段。但是由于我国中药农业生产基础薄，加之对药用植物的生物学特性及生境与药用植物间的相互影响缺少深刻认识，忽视生态环境的保护，导致中药材生产上药材的质量与产量问题非常突出，表现为，中药材栽培生产没有根据药用植物生长发育和品质成分形成的特点来种植，而是完全照搬农作物与园艺作物的栽培模式，导致生产出来的药材有效成分含量低，而许多生成企业为了最大限度追求利润，在温室或大鹏栽培中加大种植密度，使用化肥、植物生长调节剂以及农药，其品质无法得到保障且有毒有害物质残留超标。因此，中药材的仿生栽培方式应运而生，并成为未来中药材栽培的重要发展方向。中药材仿生栽培是指根据药用植物生长发育习性及其对生态环境的要求，吸取传统农业的精华，运用系统工程方法再现药用植物与外界环境的生态关系，来进行的中药材集约化生产与管理。

中药材在仿生栽培的自然条件下生长较为缓慢，适时适量提供养分对其生长速度有重要影响。仿生栽培中多采用叶面施肥：在中药材叶面喷洒有机或无机营养液的根外追肥方式，而目前的有机或无机营养液还存在养分含量低，养分利用率低、中药材难以吸收利用等缺陷，因此，研究出一种具有高营养价值的营养液具有非常大的意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种新型富硒仿生栽培营养液的制备方法，获得的营养液喷洒在仿生栽培植株叶面，促进仿生栽培植株生长，提高植株产量和营养价值。

本发明的以上目的通过以下技术方案实现：

一种新型富硒仿生栽培营养液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将20-50份蚕沙、40-80份桑叶梗、30-50份花生麸、1-5份EM菌剂、3-5份红糖混合搅拌均匀后，加水调湿，建堆，并密封盖上塑料薄膜，进行发酵；

S2、当堆温度在55-60℃时，揭开塑料薄膜，翻堆透气4-10h，继续加水调湿，建堆，然后密封盖上塑料薄膜；

S3、再重复步骤S2 3-5次，发酵完成，获得腐熟后的基质，向基质中加入有机硒溶液，收集基质渗流出的液体；

S4、在基质渗流出的液体中加入桑叶发酵液，即为富硒仿生栽培营养液。

本发明所述的蚕沙为家蚕的粪便收集后晒干、簸净泥土及桑叶碎屑而得。桑叶梗为桑叶与茎的连接部分，上端与桑叶相连，下端生长在茎上，一般家蚕只食用桑叶，不会吃桑叶梗。因此蚕沙和桑叶梗皆是养蚕业大量丢弃的“垃圾”，影响植桑经济效益的同时还严重污染了环境。而蚕沙和桑叶梗含有丰富的营养物质，如果能将二者继续利用，不仅能废物利用降低成本，还能消除蚕沙和桑叶梗丢弃造成的环境污染。花生麸是花生带壳榨油后的附产物通过加工而成的优质有机肥料，本发明将蚕沙和桑叶梗与花生麸一起发酵处理，获得的基质加入有机硒溶液，然后收集基质渗流出的液体，加入桑叶发酵液，制备获得营养液，该营养液营养价值高，应用于中药材植株的仿生栽培中，促进中药材生长，提高中药材产量和营养价值，达到优质、高产的目的。

硒是植物体内非常重要的微量元素，是植物生长所需的一种有益元素，在营养液中添加有机硒，提高中药材含硒水平，大大提高中药材的保健效果。本发明通过将有机硒溶液加入基质，收集基质渗流出的液体，再与桑叶发酵液混合，获得含有有机硒的营养液。有机硒溶液在基质渗流过程中，会与基质成分发生复杂反应，由此制备方法获得的营养液中含有的有机硒更有利于被中药材吸收。

作为优选，所述桑叶梗粉碎至长度为0.5-1cm。桑叶梗在发酵前，优先粉碎至长度为0.5-1cm，防止较长的桑叶梗在建堆时堆积产生空隙，影响发酵效果。

作为优选，所述步骤S1和步骤S2中加水调湿至湿度为50-55％，该湿度为EM菌剂发酵的有益条件。湿度定义为基质中含水量与干基质的百分数(％)。

作为优选，步骤S3中，加入的有机硒溶液为有机硒与水质量比为1：(10-20)的溶液。有机硒为硒通过生物转化与氨基酸结合而成，有机硒优选为硒蛋氨酸、硒胱氨酸、硒半胱氨酸中的一种或多种。

作为优选，每100g基质中加入20-60g有机硒溶液。

作为优选，基质渗流出的液体与桑叶发酵液按质量比为1：(1.5-2.2)混合。

作为优选，所述桑叶发酵液由发酵原料：5-15份桑叶、0-3份氯化钠、0-4份磁铁粉、1-3份红糖和50-100份水经发酵而得。

本发明制备的桑叶发酵液富含各种有益菌、维生素、矿物质、醣类分解酵素、蛋白质分解酵素、脂肪分解酵素等，促进营养成分吸收，提高植株产量和品质。

桑叶可以优选为含硒桑叶，提高营养液含硒水平。

作为优选，所述发酵原料中，氯化钠的含量为1-2％。即氯化钠添加质量/(桑叶质量+氯化钠质量+磁铁粉质量+红糖质量+水质量)*100％＝1-2％。本发明在桑叶发酵时添加适量氯化钠，有利于提高桑叶发酵效果，提高桑叶发酵液的营养成分含量。且营养液中存在氯化钠有利于提高营养成分的吸收，尤其是硒的吸收。但是氯化钠添加含量需要严格控制，不易太高，太高反而不利于发酵。

作为优选，所述发酵原料中，磁铁粉的含量为2-3％，即磁铁粉添加质量/(桑叶质量+氯化钠质量+磁铁粉质量+红糖质量+水质量)*100％＝2-3％。发酵底物中添加磁铁粉可提高发酵底物中的微生物代谢能力，促进了微生物的生长增殖。

所述桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：按照重量份数称取桑叶、氯化钠、磁铁粉、红糖和水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，当容器内温度到55-60℃时，打开容器透气4-10h，继续密闭容器发酵，发酵14-21天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

本发明还提供一种由以上制备方法获得的新富硒仿生栽培营养液。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)本发明将蚕沙和桑叶梗发酵处理，制备获得用于中药材仿生栽培的营养液，不仅能废物利用降低成本，还能消除蚕沙和桑叶梗丢弃造成的环境污染，带动整个产业零排放，促进循环经济发展；

(2)本发明将桑叶发酵液作为营养液一部分，桑叶发酵液的存在大大提高营养液的营养价值，且本发明在桑叶发酵原料中添加适量氯化钠，有利于提高桑叶发酵效果及发酵物营养成分含量，以及添加磁铁粉可提高发酵底物中的微生物代谢能力，促进微生物的生长增殖，从而达到提高中药材产量和营养价值效果；

(3)本发明营养液中含有有机硒，可使中药材富硒，提高中药材的产量和营养价值；

(4)本发明通过在蚕沙和桑叶梗的发酵基质中加入有机硒溶液，基质渗流出的液体再与桑叶发酵液混合，这种有机硒的添加方式有利于促进中药材对硒的吸收率，达到促进中药材产量和营养价值效果。

具体实施方式

在下文中，将通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明。然而，这些实施方式是示例性的，本发明公开内容不限于此。如果无特殊说明，本发明以下具体实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

以下实施例中，采用的EM菌剂购自山东绿保生物科技有限公司，L-硒代蛋氨酸购自Sigma-Aldrich公司，磁铁粉购自湖北鑫润化工有限公司，目数为300目左右。

实施例1

本实施例营养液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将300g蚕沙、500g粉碎至长度为0.5-1cm桑叶梗、400g花生麸、30g EM菌剂、40g红糖混合搅拌均匀后，加水调湿至湿度为52％，建堆，并密封盖上塑料薄膜，进行发酵；

S2、测量堆中间位置10cm处温度达到58℃时，揭开塑料薄膜，翻堆透气5h，继续加水调湿至湿度为52％，建堆，然后密封盖上塑料薄膜；

S3、再重复步骤S2 4次，当最后一次发酵时，堆内10cm处温度达到40℃时，发酵完成，获得腐熟后的基质，向基质中加入600g有机硒溶液，有机硒溶液中含有35g L-硒代蛋氨酸，其它为水，收集400g基质渗流出的液体；

S4、在400g基质渗流出的液体中加入800g桑叶发酵液，即为营养液。营养液冷藏备用。

所述桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取150g桑叶、30g红糖、30g磁体粉和1290g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到58℃时，打开容器透气5h，继续密闭容器发酵，发酵18天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

实施例2

实施例2与实施例1的区别仅在于，实施例2的桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取150g桑叶、15g氯化钠、30g红糖、30g磁体粉和1275g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到58℃时，打开容器透气5h，继续密闭容器发酵，发酵18天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

实施例3

实施例3与实施例1的区别仅在于，实施例3的桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取150g桑叶、30g氯化钠、30g红糖、30g磁体粉和1260g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到58℃时，打开容器透气5h，继续密闭容器发酵，发酵18天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

实施例4

实施例4与实施例1的区别仅在于，实施例3的桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取150g桑叶、60g氯化钠、30g红糖、30g磁体粉和1230g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到58℃时，打开容器透气5h，继续密闭容器发酵，发酵18天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

实施例5

实施例5与实施例2的区别仅在于，实施例5的有机硒溶液中有机硒质量为50g；其它与实施例2相同

实施例6

实施例6与实施例2的区别仅在于，实施例6的桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取150g桑叶、15g氯化钠、30g红糖和1305g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到58℃时，打开容器透气5h，继续密闭容器发酵，发酵18天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

实施例7

本实施例营养液的制备方法，包括以下步骤：

S1、将200g蚕沙、400g粉碎至长度为0.5-1cm桑叶梗、300g花生麸、10g EM菌剂、30g红糖混合搅拌均匀后，加水调湿至湿度为50％，建堆，并密封盖上塑料薄膜，进行发酵；

S2、测量堆中间位置10cm处温度达到55℃时，揭开塑料薄膜，翻堆透气4h，继续加水调湿至湿度为50％，建堆，然后密封盖上塑料薄膜；

S3、再重复步骤S2 3次，当最后一次发酵时，堆内10cm处温度达到45℃时，发酵完成，获得腐熟后的基质，向基质中加入480g有机硒溶液，有机硒溶液中含有40g L-硒代蛋氨酸，其余为水，收集300g基质渗流出的液体；

S4、在300g基质渗流出的液体中加入500g桑叶发酵液，即为营养液。营养液冷藏备用。

所述桑叶发酵液的制备方法包括以下步骤：称取60g桑叶、10g氯化钠、15g磁铁粉、10g红糖和905g水置于密闭容器中进行发酵，桑叶在使用前粉碎至2-20目，密闭容器置放在25摄氏度阴凉处，当容器10cm深度处温度到55℃时，打开容器透气4h，继续密闭容器发酵，发酵16天，过滤，滤液即为桑叶发酵液。

对比例1

对比例1与实施例2的区别仅在于，对比例1的步骤S3中，向基质中加入600g水，没有加入L-硒代蛋氨酸，收集400g基质渗流出的液体；其它与实施例2相同。

对比例2

对比例2与实施例2的区别仅在于，对比例2直接将基质渗流出的液体作为营养液，未加入桑叶发酵液；其它与实施例2相同。

对比例3

对比例2与实施例2的区别仅在于，对比例1向基质中加入565g水，收集365g基质渗流出的液体；然后在365g基质渗流出的液体中加入800g桑叶发酵液和35g L-硒代蛋氨酸，即为营养液；其它与实施例2相同。

将实施例1-7和对比例1-3制备的营养液用于铁皮石斛的仿生栽培中，具体应用方式如下：

于2020年2月选择100株健康无病虫害、长势齐整一致的练苗后的铁皮石斛苗，分别在枫香树林中选择胸径为20-25cm、长势相似的枫香树，在距离地面高度50-300cm处附树栽植，从上而下进行栽植，行间距为40cm，株间距为15cm。使用无纺布包裹铁皮石斛仿生栽培基质，每株苗加入100g基质。所述基质的制备方法包括：将40份蚕沙、8份粉碎至长度为0.5-1cm的桑叶梗、13份花生麸、30份鸡粪、0.8份EM菌剂、4份红糖混合后，搅拌均匀；加水加湿至52％，建堆，并密封盖上塑料薄膜，进行发酵；测量堆中间位置10cm处温度达到58℃时，揭开塑料薄膜，翻堆透气5h，继续加水加湿至52％，然后密封盖上塑料薄膜，继续发酵；再重复以上发酵步骤4次，当最后一次发酵时，堆内10cm处温度达到40℃时，发酵完成，获得腐熟后的基质。

铁皮石斛种植后每隔一周喷洒一次营养液，每次喷洒25ml，每次使用前将营养液稀释30倍。实验1组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例1营养液，实验2组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例2营养液，实验3组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例3营养液，实验4组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例4营养液，实验5组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例5营养液，实验6组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例6营养液，实验7组为10株铁皮石斛苗喷洒实施例7营养液，实验8组为10株铁皮石斛苗喷洒对比例1营养液，实验9组为10株铁皮石斛苗喷洒对比例2营养液，实验10组为10株铁皮石斛苗喷洒对比例3营养液。

2020年9月测定各组铁皮石斛茎长和茎粗、铁皮石斛中总多糖和生物碱含量以及硒含量。茎长采用精确度为0.1cm的卷尺测量，茎粗采用电子游标卡尺测量，总多糖和生物碱含量的测量方法参照“王再花，李杰，章金辉，etal.石斛属植物多糖与生物碱含量的比较研究[J].中国农学通报，2015，31(024):242-246”，硒含量参考国标GB5009.93-2010测定。

表1实验1组至实验10组的铁皮石斛的茎长、茎粗、多糖、生物碱含量和硒含量

从表1中的实验数据可知，本发明的营养液应用于铁皮石斛仿生栽培中，可促进铁皮石斛成长，提高铁皮石斛多糖、生物碱及硒的含量。桑叶发酵液中氯化钠含量对铁皮石斛的成长也具有重要作用：实施例1的桑叶发酵液未添加氯化钠，实施例4的桑叶发酵液中氯化钠含量高达4％，实施例1和实施例4铁皮石斛的茎长、茎粗、多糖和生物碱含量低于实施例2-3采用合适含量氯化钠的实验组，且未添加氯化钠也会影响有机硒吸收，导致实施例1的铁皮石斛硒含量相对实施例2-3有所降低。实施例6组的桑叶发酵底物中未添加磁铁粉，表现为铁皮石斛的茎长、茎粗、多糖和生物碱含量降低，表明桑叶发酵底物中添加磁铁粉对桑叶发酵具有促进和增效作用，该桑叶发酵液作为营养液一部分，可提高铁皮石斛产量和营养价值。对比例3的有机硒在基质渗流出的液体和桑叶发酵液混合后再加入，这种添加方式相对实施例2的有机硒添加方式，会降低铁皮石斛对有机硒的吸收率，导致对比例3铁皮石斛硒含量低于实施例2的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。