CN119563473B - 一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置及盆栽种植方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及盆栽种植领域，具体公开了一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置及盆栽种植方法，盆栽装置包括由多个盆体单元合围而成的盆体，盆体单元中设置有用于储存生物炭基悬液肥的空腔；每个盆体单元连接有水肥输送管，水肥输送管顶部连接有引流管，引流管的中部连接有用于缓释菌肥的生物炭基菌肥颗粒，引流管的底端连接有用于保肥保水的生物炭饼。本申请以保温保肥保水为目标，通过使用相应的生物炭材料，配合盆栽装置，起到了盆栽外部保温、中部释肥、下部存水协同技术效果，为植物生长提供有利的水肥补充和生长环境，改善了现有的盆栽种植过程中温度低、土质差、肥料利用效率低的问题，具有广阔的推广及应用前景。

Description

一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置及盆栽种植方法

技术领域

本申请涉及盆栽种植领域，尤其是涉及一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置及盆栽种植方法。

背景技术

盆栽植物作为日常家居的装饰物，不仅具有观赏价值，还能够改善室内环境。冬季和初春时节温度较低，可能导致盆栽植物落叶、生长停滞或遭遇冻害。另一方面，如果施肥量不均衡，施肥时机不合适，导致肥料利用效率低，养分供应不足，直接影响盆栽植物的生长；此外，冬季缺水时土壤易板结和干燥，透气性和含水率降低，也会影响盆栽植物生长。

农业生产中，在冬季来临前，盆栽植物通过铺草、套袋和覆罩来保持温度；通过喷施和根施不同类型肥料保证养分供应；通过定期更换土壤，并添加腐殖质和河沙以提高透气性和排水性；通过合理施水保持土壤湿润，避免过湿或过干。但套袋会影响盆栽植物透气性，导致叶面受潮，还会增加人力成本；更换土壤比较繁琐，可能对根系造成损坏；而施肥过程中，易导致过施，酸化土壤，且肥料进入土壤易流失，增加成本的同时还会污染水土环境。同时，盆栽植物生长还需要一定的中微量元素肥料，由于其需求量较小，亟需缓释/控释技术支撑此类肥料释放。另外，如通过施用常规微生物菌肥来增强土壤养分供给，受气候影响，施肥局限性大，难以精准抵达盆栽植物根系区域，肥效有限且不稳定。

发明内容

为了实现温度保持、薄肥勤施、水肥缓释，以改善盆栽种植过程中温度低、土质差和肥料利用效率低的问题，本申请提供一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置及盆栽种植方法。

本申请提供的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置采用如下的技术方案：

一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，包括：

盆体，由多个盆体单元合围而成，每个所述盆体单元包括盆体侧壁和盆体底壁，所述盆体侧壁和盆体底壁均呈中空设置且二者的空腔相连通，所述空腔用于储存生物炭基悬液肥；所述盆体侧壁的上沿开设有与所述空腔连通的入肥口；

多个水肥输送管，与多个所述盆体单元一一对应；所述水肥输送管呈竖直设置，其顶端开口、底端连通于所述盆体底壁的空腔；所述水肥输送管的顶端高于盆体内土壤的表面且低于所述入肥口；

多个引流管，与多个所述水肥输送管一一对应，所述引流管包括可拆卸连接的上段和下段，所述引流管的上段与下段之间连接有用于缓释菌肥的生物炭基菌肥颗粒，所述引流管上段的顶端与所述水肥输送管顶端的一侧连通，所述引流管下段的底端连接有用于保肥保水的生物炭饼；所述引流管插入土壤，使所述生物炭饼位于中下层土壤。

进一步地，所述盆体单元呈透明，使得储存于空腔中的生物炭基悬液肥能够吸光蓄热。

进一步地，所述水肥输送管的顶端设置有过滤网。

进一步地，所述引流管上段的顶端外侧壁贴合于所述水肥输送管的顶端外侧壁，且所述引流管上段的顶端低于所述水肥输送管的顶端。

本申请针对现有的盆栽种植过程中越冬不保温、土壤性质差以及肥水流失快的问题，提供了一种将生物炭基土壤保温保肥保水投入品与盆栽结构改进相结合，通过生物炭基悬液肥外置保温、生物炭基投入品改土提质以及生物炭基水肥缓释的整体技术方案，综合满足土壤保温保水保肥以及植物对温度、肥、水的需求。

具体的，向盆体单元的空腔内注入生物炭基悬液肥，从而在土壤外围形成保温层，利用生物炭吸收光热性质、水的比热容大等特点，保温层在白天有阳光时吸收储存热量，夜间低温时释放热量，维持盆栽土壤温度，达到冬季保温目的，为土壤中的有益细菌发生生化作用和植物生长提供良好温度环境。悬浊液状态的生物炭有利于保温层均匀升温。同时，盆体单元作为暂存水肥的容器，相较于直接释放水肥进入盆栽土壤，有利于减少水肥挥发。

利用水肥输送管与盆体单元构成U型管结构，当盆体单元的空腔中液位高于水肥输送管顶端时，水肥液体溢出，生物炭被过滤网截留在水肥输送管内，大部分溢出的水肥液体进入表层土壤，少部分溢出的水肥液体进入引流管，直达土壤中下层，减少水肥挥发与流失。

在引流管内，水肥液体穿过生物炭基菌肥颗粒，润湿粒柱，诱导菌肥溶出释放，达到菌肥慢释目的，有效补充中下层土壤水肥含量和加快土壤有机质分解供给。生物炭及水肥液体中含有菌剂生长所需的必须养分元素，有利于扩大菌群规模，增加土壤有机质分解，为植物提供养分。菌剂在生物炭载体内不仅可以得到保护，免于土壤不稳定的pH和温湿度环境的变化影响，还可延缓生长繁殖周期，提高菌剂功效。菌剂在促进有机质分解时，释放热量，进一步保温。

在引流管底部，水分和部分肥料在生物炭饼处被吸附固定，进一步在土壤底部保肥保水。此外，在水分充足或下雨时，生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼被缓慢浸湿持水，避免盆体内土壤过涝。当土壤含水率降低时，生物炭缓慢释水，避免过旱，使得土壤底部始终保持合适的湿度，促进植物根部吸收发育，向下生长固定。

盆栽装置的使用方法可以根据植物的生长周期进行灵活调节。例如，在植物生长初期，可以直接施肥在盆栽装置中土壤的中上层；随着植物继续生长，根系茂密逐渐茂密，根区追肥困难较大，借助该盆栽装置可直接将肥水施入盆栽土壤中下层，更好的满足植物生长需求。

进一步地，所述盆体单元设置为4-6个，各个所述盆体单元的空腔中储存的生物炭基悬液肥种类相同或不同。

考虑到植物生长过程中施加肥料的多样性，通过设置多个盆体单元，能够实现不同种类的肥料分别添加，避免肥料混合后长时间储存而导致肥料变质或反应而失效（例如铵态氮肥与碱性肥料混合可能导致氨气挥发，降低氮素的有效性；硝酸铵与有机肥料混合可能会引发爆炸风险；尿素与过磷酸钙混合可能导致结晶水析出，影响肥料物理性质等）。

进一步地，所述生物炭基菌肥颗粒开设有供引流管插入的通孔，所述引流管的上段和下段分别插接于所述生物炭基菌肥颗粒的两端，且所述引流管上段的底端和下段的顶端之间留有供水肥流出的间隙。

通过在生物炭基菌肥颗粒中设置通孔，便于引流管的上段和下段与生物炭基菌肥颗粒连接；引流管的上段和下段的对接部位设置有间隙，使得引流管中的一部分水肥能够从该缝隙渗透至生物炭基菌肥颗粒实现菌肥缓释，另一部分水肥继续沿引流管流至生物炭饼处。

进一步地，所述引流管呈倾斜设置，其倾斜方向为从上到下由盆体中心向外张开。

如此使得水肥经过引流管到达盆体下部土壤的边缘，引导植物根系在向下生长的同时向外伸展。

本申请还提供一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，采用上述生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，方法包括以下步骤：

物料制备，包括生物炭基悬液肥制备、生物炭基菌肥颗粒制备和生物炭饼制备，具体如下：

将生物质有机肥与生物炭混合，得到生物炭基悬液生物质有机肥；将速效肥与生物炭混合，得到生物炭基悬液速效肥；将中微量元素肥与生物炭混合，得到生物炭基悬液中微量元素肥；将生物炭基悬液生物质有机肥或生物炭基悬液速效肥与生物炭基悬液中微量元素肥混合，得到生物炭基悬液肥；

优选的，生物炭基悬液肥中，生物炭与相应肥料质量比为1:19；

优选的，生物炭基悬液生物质有机肥或生物炭基悬液速效肥与生物炭基悬液中微量元素肥的混合质量比为（7-9）:（1-3）。

将生物炭与菌液混合后烘干造粒，得到生物炭基菌肥颗粒。

将生物炭造粒得到生物炭饼。

优选的，生物炭基悬液肥、生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼在盆体内的添加量分别占盆体内土壤总重量的1%~2%。

盆栽装置安装及植物定植：

将多个盆体单元合围并固定形成盆体，将水肥输送管连接于盆体底壁；在盆体中下部填装土壤，将生物炭饼和引流管下段连接并置于土壤中；继续在盆体中填装土壤，在引流管下段依次连接生物炭基菌肥颗粒和引流管上段，然后移栽植物幼苗。

植物栽培：

向盆体单元的空腔中注入生物炭基悬液肥，生物炭基悬液肥受到阳光照射并积蓄热量，在夜间低温环境下释放热量，使盆栽保温；

当盆体单元空腔中注入的生物炭基悬液肥液面高于水肥输送管顶部时，生物炭基悬液肥从水肥输送管顶部溢出，水肥一部分进入土壤、另一部分进入引流管到达生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼，生物炭基菌肥颗粒在水肥溶解作用下释放菌剂，水肥在生物炭饼处被吸附固定，在土壤下层保水保肥。

进一步地，所述盆栽装置安装步骤还包括：在水肥输送管的顶端安装过滤网；当生物炭基悬液肥从水肥输送管顶部溢出时，生物炭被滤网拦截在水肥输送管内。

进一步地，所述生物炭基悬液肥中的生物炭由杉木热解得到，所述生物炭基菌肥颗粒中的生物炭由稻壳热解得到，所述生物炭饼中的生物炭由天然木材热解得到。

对于生物炭基悬液肥中的生物炭，原料为杉木，热解温度为700~900℃，热解时间为0.5~2h。杉木具有较高木质素成分，木质素在热解过程中更容易转化为稳定的碳结构，有助于形成高密度生物炭，有利于形成悬液状态。

对于生物炭基菌肥中的生物炭，原料为稻壳，热解温度为350~400℃，热解时间为1~3h。长时间的低温慢速热解有利于形成大孔结构的生物炭，利于吸附和储存水分、养分以及吸附菌剂。稻壳秸秆生物质材料本身含有较高的碳和氮元素，适合制备成生物质炭，其有机碳含量可以达到38%-76%。同时由于热解过程中某些养分被浓缩和富集，使得生物质炭中的P、K、Ca、Mg等元素含量也高于其制备原料，这些元素适合作为养分供菌剂繁殖生长。

对于生物炭饼中的生物炭，原料为天然木材，625~675℃热解1~2h。高温热解导致的生物炭比表面积大，孔径小，结构稳定性强，对于水分的吸附储存能力更强，可以有效控制释放水分的速率。另外，一般来说，木材是一种极好的储水和输水介质，天然木材密度低，孔隙率高，易吸收水分，从而使其制备得到的生物炭具有保水和缓释水分的功能。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.无须其他热源保温：以比热容大的水和吸光蓄热能力强的生物炭作为保温介质，盆体在为盆栽提供热量的同时也能暂存肥料；

2.实现外部补水与菌剂释放联动机制：生物炭基菌肥颗粒中，生物炭为菌剂提供载体，延长菌剂储存时间；在水肥浸润下，慢释溶出菌剂，菌剂分解土壤有机质，增强土壤养分，协同补水补肥；

3.固定水肥：通过引流管和生物炭饼，将水分吸附固定在盆栽土壤底部，起到保水作用，引导植物根系向下生长固定；

4.本申请通过使用相应的生物炭材料，配合盆栽装置结构，在盆栽中起到了外部保温、中部释肥、下部存水的协同技术效果，为植物生长提供更有利的水肥和环境，改善了现有的盆栽种植过程中温度较低、土壤性质差、水分和肥料添加难、固定难的问题。

附图说明

图1是本申请实施例中盆栽装置的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中盆栽装置的盆体单元局部结构示意图；

图3是本申请实施例中盆栽装置的水肥输送管和引流管示意图。

附图标记：1、入肥口；2、盆体底壁；3、水肥输送管；4、过滤网；5、盆体侧壁；6、引流管；7、生物炭基菌肥颗粒；8、生物炭饼。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置。参照图1、图2和图3，生物炭基保温保肥保水的盆栽装置方法包括盆体、多个水肥输送管3和多个引流管6。

其中，参照图1和图2，盆体由多个盆体单元合围而成，每个盆体单元包括呈弧面的盆体侧壁5和呈扇形的盆体底壁2，盆体侧壁5和盆体底壁2均呈中空设置且二者的空腔相连通，空腔用于储存生物炭基悬液肥；盆体侧壁5的上沿开设有与空腔连通的入肥口1。为了增加盆体的稳定性，多个盆体单元可以采用箍圈固定，也可以采用粘接的方式连接固定。

为了促进生物炭基悬液肥吸光蓄热，盆体单元采用透明材料制成，例如，可以采用透明塑料。

为了实现不同种类肥料的分别添加，盆体单元设置为4-6个，本实施例中盆体单元设置为6个。使用盆栽装置时，将不同种类的肥料分别加入不同盆体单元的空腔中，有利于避免肥料混合后长时间储存而导致肥料变质或反应而失效。

在另一可行的实施方式中，盆体为一整体，盆体的侧壁及底壁均呈中空设置且二者的空腔相连通，空腔内设置有多个隔板，隔板沿盆体的径向设置并将盆体壁内的空腔分隔为多个腔室，在不同的腔室中加入不同种类的肥料，也可以实现不同肥料的分别添加。

参照图1和图2，每个盆体单元均连接有一个水肥输送管3；水肥输送管3呈竖直设置，其顶端开口、底端连通于盆体底壁2的空腔。为了便于水肥从水肥输送管3的顶端溢出，实现水肥的可控“慢释”，水肥输送管3的顶端高于盆体内土壤的表面且低于入肥口1。为了避免生物炭随水肥一起溢出，水肥输送管3的顶端安装有用于截留生物炭的过滤网4。

参照图1和图3，每个水肥输送管3的一侧均连接有一个引流管6，引流管6包括可拆卸连接的上段和下段，引流管6的上段与下段之间连接有用于缓释菌肥的生物炭基菌肥颗粒7，引流管6上段的顶端与水肥输送管3顶端的一侧连通，引流管6下段的底端连接有用于保肥保水的生物炭饼8。引流管6插入土壤，使生物炭饼8位于中下层土壤。

本实施例中，引流管6上段的顶端外侧壁贴合于水肥输送管3的顶端外侧壁，且引流管6上段的顶端低于水肥输送管3的顶端，使得水肥从水肥输送管3的顶端溢出时，大部分溢出的水肥液体进入表层土壤，少部分水肥液体进入引流管6。为了使进入引流管6的水肥量不至于太少，水肥输送管3和引流管6可以采用方管，使得水肥输送管3与引流管6有足够的接触面积。

在其他可行的实施方式中，在引流管6上段的顶端与水肥输送管3的顶端也可以连接一个管道，用于将从水肥输送管3一侧溢出的水肥导入引流管6。

为了便于引流管6的上段和下段与生物炭基菌肥颗粒7连接，参照图3，生物炭基菌肥颗粒7呈圆柱状且沿其轴向开设有供引流管6插入的通孔，引流管6的上段和下段分别插接于生物炭基菌肥颗粒7的两端。为了便于水肥润湿生物炭基菌肥颗粒7，且引流管6上段的底端和下段的顶端之间留有供水肥流出的间隙。

进一步，参照图3，引流管6呈倾斜设置，其倾斜方向为从上到下由盆体中心向外张开，如此引导植物根系在向下生长的同时向外伸展。

本申请实施例一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置的实施原理为：盆体及填充于盆体壁内空腔的生物炭基悬液肥在土壤外围形成保温层，利用生物炭吸光蓄热性质、水的比热容大等特点，保温层在白天有阳光时吸收储存热量，夜间低温时释放热量，维持盆栽土壤温度。水肥输送管3与盆体单元构成U型管结构，当盆体单元的空腔中液位高于水肥输送管3顶端时，水肥从水肥输送管3顶端溢出，大部分溢出的水肥液体进入表层土壤，少部分溢出的水肥液体进入引流管6，直达土壤中下层，减少水肥挥发与流失。进入引流管6的水肥液体穿过生物炭基菌肥颗粒7时润湿粒柱，诱导菌肥溶出释放；引流管6内的水肥进一步流至生物炭饼8处被吸附固定，实现土壤底部保肥保水。如此在盆栽中实现了外部保温、中部释肥、下部存水的协同技术效果。

下面以金桔盆栽为例，说明使用上述盆栽装置实施一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法。

实施例1

本申请实施例公开一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，包括以下步骤：

步骤1、物料制备：包括生物炭基悬液肥、生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼的制备，具体如下：

步骤1.1、生物炭基悬液肥的制备：肥料主体为生物炭基悬液生物质有机肥和生物炭基悬液中微量元素肥的混合物，是一种用于金桔的冬季基础底肥，其制备方法如下：

将杉木在800℃下热解2h，得到生物炭。以玉米秸秆、水稻秸秆与鸡粪为原材料，经粉碎后等比混合，添加腐熟剂（5%混合物质量的枯草芽孢杆菌）进行高温发酵(≥70℃)，多次翻堆充分腐熟，制成生物质有机肥。将生物炭与生物质有机肥按质量比1:19比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基悬液生物质有机肥。

将生物炭与市售钙镁磷肥、硫酸锌、硫酸镁、硼砂和凹凸棒土按质量比1:9:3:3:2:2比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基中微量元素肥。

最后将生物炭基悬液生物质有机肥和生物炭基悬液中微量元素肥按质量比9:1混合，得到生物炭基悬液肥。

步骤1.2、生物炭基菌肥颗粒的制备：将稻壳在350℃下热解2h，得到生物炭，将0.5g枯草芽孢杆菌粉末与200ml去离子水混合均匀，得到枯草芽孢杆菌溶液，将生物炭和200 ml枯草芽孢杆菌溶液以质量比1:100充分混合，搅拌吸附后30℃烘干，得到生物炭基枯草芽孢杆菌肥粉末，最后将其通过成型造粒制成高为20 mm、半径为5 mm的圆柱颗粒，并在颗粒内部设置半径为2.5 mm 的通孔，即为生物炭基菌肥颗粒。

步骤1.3、生物炭饼的制备：将天然木材在625~675℃热解2h，活化得到生物炭，将其通过成型造粒制成高为5 mm、半径为10 mm的圆饼，即为生物炭饼。

步骤2、盆栽装置安装及植物定植：

将多个盆体单元合围并固定形成盆体，将水肥输送管连接于盆体底壁，并在水肥输送管的顶端安装过滤网；在盆体中下部填装土壤，将生物炭饼和引流管下段连接并置于土壤中；继续在盆体中填装土壤，在引流管下段依次连接生物炭基菌肥颗粒和引流管上段，然后移栽定植金桔幼苗。

步骤3、植物栽培：

向盆体单元的空腔中注入生物炭基悬液肥，生物炭基悬液肥受到阳光照射并积蓄热量，在夜间低温环境下释放热量，使盆栽保温；当盆体单元空腔中注入的生物炭基悬液肥液面高于水肥输送管顶部时，生物炭基悬液肥从水肥输送管顶部溢出，生物炭被过滤网截留于水肥输送管内，大部分溢出的水肥进入土壤，小部分溢出的水肥进入引流管到达生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼，生物炭基菌肥颗粒在水肥溶解作用下释放菌剂，水肥在生物炭饼处被吸附固定，在土壤下层保水保肥。

实施例2

本申请实施例公开一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，与实施例1的不同之处在于，步骤1.1中采用的生物炭基悬液肥的肥料主体为生物炭基悬液速效肥和生物炭基悬液中微量元素肥的混合物，是一种用于金桔的夏秋季专用肥（钙镁肥），其制备方法如下：

将杉木在800℃下热解2h，得到生物炭。选用市售高氮高钾型（18-5-22）配方肥为速效肥，将生物炭与速效肥按质量比1:19比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基悬液生物质有机肥。

将生物炭与市售生石灰、硫酸镁、硫酸亚铁和硫酸锰按质量比1:7:5:4:3比例混合，再将混合物加水调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基中微量元素肥。

最后将生物炭基悬液速效肥和生物炭基悬液中微量元素肥按质量比7:3混合，得到生物炭基悬液肥。

实施例3

本申请实施例公开一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，与实施例1的不同之处在于，步骤1.1中采用的生物炭基悬液肥的肥料主体为生物炭基悬液生物质有机肥和生物炭基悬液中微量元素肥的混合物，是一种用于金桔的春季花芽分化肥，其制备方法如下：

将杉木在800℃下热解2h，得到生物炭。以玉米秸秆、水稻秸秆与鸡粪为原材料，经粉碎后等比混合，添加腐熟剂（5%混合物质量的枯草芽孢杆菌）进行高温发酵 (≥70℃)，多次翻堆充分腐熟，制成生物质有机肥。生物炭与生物质有机肥按质量比1:19比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基悬液生物质有机肥。

将生物炭与市售硼砂、硫酸锌、硫酸镁按质量比1:8:8:3比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到生物炭基中微量元素肥。

最后将生物炭基悬液生物质有机肥和生物炭基悬液中微量元素肥按质量比7:3混合，得到生物炭基悬液肥。

对比例1

与实施例1的不同之处在于，对比例1采用普通的盆栽容器（普通花盆，形状和大小均与实施例1使用的盆栽装置相同），对比例1所施肥料包括悬液肥和菌肥颗粒，施肥方式为直接施入，施肥量和频率均与实施例1一致。

对比例1所施悬液肥和菌肥颗粒均不含生物炭，具体制备方法如下：

悬液肥的制备：肥料主体为悬液生物质有机肥和悬液中微量元素肥的混合物，其制备方法为：

以玉米秸秆、水稻秸秆与鸡粪为原材料，经粉碎后等比混合，添加腐熟剂（5%混合物质量的枯草芽孢杆菌）进行高温发酵(≥70℃)，多次翻堆充分腐熟，制成生物质有机肥。将其与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到悬液生物质有机肥。

将市售钙镁磷肥、硫酸锌、硫酸镁、硼砂和凹凸棒土按质量比10:3:3:2:2比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到中微量元素肥。

最后将悬液生物质有机肥和悬液中微量元素肥按质量比9:1混合，得到悬液肥。

菌肥颗粒的制备：

将枯草芽孢杆菌肥粉末、去离子水和粘结剂（羧甲基纤维素钠）按质量比1:2:7混匀，通过成型造粒制成高为20 mm、半径为5 mm的圆柱颗粒，并在颗粒内部设置半径为2.5mm 的通孔，即为菌肥颗粒。

对比例2

与实施例2的不同之处在于，对比例2采用普通的盆栽容器（普通花盆，形状和大小均与实施例2使用的盆栽装置相同），对比例2所施肥料包括悬液肥和菌肥颗粒，施肥方式为直接施入，施肥量和频率均与实施例2一致。

对比例2所施悬液肥和菌肥颗粒均不含生物炭，其中，菌肥颗粒的制备方法与对比例1相同；悬液肥的肥料主体为悬液速效肥和悬液中微量元素肥的混合物，具体制备方法如下：

选用市售高氮高钾型（18-5-22）配方肥为速效肥，将其与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到悬液速效肥。

将市售生石灰、硫酸镁、硫酸亚铁和硫酸锰按质量比8:5:4:3比例混合，再将混合物加水调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到中微量元素肥。

最后将悬液速效肥和悬液中微量元素肥按质量比7:3混合，得到悬液肥。

对比例3

与实施例3的不同之处在于，对比例3采用普通的盆栽容器（普通花盆，形状和大小均与实施例3使用的盆栽装置相同），对比例3所施肥料包括悬液肥和菌肥颗粒，施肥方式为直接施入，施肥量和频率均与实施例3一致。

对比例3所施悬液肥和菌肥颗粒均不含生物炭，其中，菌肥颗粒的制备方法与对比例1相同；悬液肥的肥料主体为悬液生物质有机肥和悬液中微量元素肥的混合物，具体制备方法如下：

以玉米秸秆、水稻秸秆与鸡粪为原材料，经粉碎后等比混合，添加腐熟剂（5%混合物质量的枯草芽孢杆菌）进行高温发酵 (≥70℃)，多次翻堆充分腐熟，制成生物质有机肥。将其与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到悬液生物质有机肥。

将市售硼砂、硫酸锌、硫酸镁按质量比9:8:3比例混合，再将混合物与水按质量比1:9调至适宜浓度，形成悬液，最后通过静置沉淀方式去除未充分混合的大块固体颗粒，得到中微量元素肥。

最后将悬液生物质有机肥和悬液中微量元素肥按质量比7:3混合，得到悬液肥。

对比例4

与实施例2的不同之处在于，对比例4采用普通的盆栽容器（普通花盆，形状和大小均与实施例2使用的盆栽装置相同），菌剂的施加方式为：将0.5g枯草芽孢杆菌粉溶解于100ml水后，直接与盆栽土壤混合。

指标测试：

实施例1和对比例1中的金桔盆栽在冬季室温环境中栽培30天，栽培结束后，分别对盆栽土壤进行pH、温度、中微量元素含量以及含水率检测，结果如表1所示：

表1 冬季金桔盆栽30天后土壤部分理化指标

实施例2和对比例2中的金桔盆栽在夏季室温环境中栽培30天，栽培结束后，分别对盆栽土壤进行pH、温度、中微量元素含量以及含水率检测，结果如表2所示：

表2 夏秋季金桔盆栽30天后土壤部分理化指标

实施例3和对比例3中的金桔盆栽在春季室温环境中栽培30天，栽培结束后，分别对盆栽土壤进行pH、温度、中微量元素含量以及含水率检测，结果如表3所示：

表3 春季金桔盆栽30天后土壤部分理化指标

将实施例2和对比例4中的金桔盆栽在室温环境中栽培180天，在第10天和第180天分别取少量土壤样品（取样位置为盆栽中部，多点采集后混匀），做梯度稀释涂布平板计数试验，盆栽土壤中的有效活菌数的检测结果如表4所示：

表4 金桔盆栽土壤中枯草芽孢杆菌数对比

由表1、表2和表3的结果可知，实施例的土壤pH高于相应的对比例土壤pH，其原因主要是生物炭的碱性能够中和土壤酸性，通过与土壤中的氢离子发生交换，提高土壤的pH值，满足金桔最适pH 5.5-6.5。同时，生物炭中自身的养分元素如氮、磷、钾等也可以为土壤提供营养支持，进一步改善土壤环境。此外，在施放同等质量的肥料条件下，对比例为直接施入，实施例为肥料通过生物炭配合盆栽装置结构吸附缓释，从源头上减小了因肥料过施、聚集导致的土壤酸化情况。

由于土壤外围保温层中生物炭具有吸光蓄热功能，实施例的土壤温度显著高于相应的对比例土壤温度。

微量元素是金桔基础底肥中的一部分，需要着重补充，但关键在“微”，植物吸收时不能过量，也不能自然流失。实施例通过盆栽装置结构使水肥可控地溢出，实现“慢释”；另一方面，生物炭的多孔性和大比表面积的特性，使得它能有效地吸附和固定养分，实现“缓释”并减少浇水时发生的淋溶损失，从而达到保肥目的，提高养分利用效率。同时，引流下的水肥促进菌剂扩增繁殖，分解土壤有机质，增加土壤可利用养分，进一步使得实施例的中微量元素含量高于相应的对比例。

进一步，得益于引流管对水肥的引流作用和生物炭菌肥颗粒、生物炭饼持水效果，土壤保水性增强，使得实施例的含水率显著高于相应的对比例。

由表4的结果可知，实施例2采用生物炭基菌肥颗粒配合盆栽装置的方式实现菌剂缓释，在栽培期内，有效活菌数保持稳定且符合农用微生物菌剂的国家标准；对比例4直接将菌粉与土壤混合，栽培期结束时有效活菌数显著降低。这表明本申请提供的生物炭基菌肥颗粒配合盆栽装置使用能够显著延长菌剂的生长繁殖时间，肥效更加持久。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：包括：

盆体，由多个盆体单元合围而成，每个所述盆体单元包括盆体侧壁和盆体底壁，所述盆体侧壁和盆体底壁均呈中空设置且二者的空腔相连通，所述空腔用于储存生物炭基悬液肥；所述盆体侧壁的上沿开设有与所述空腔连通的入肥口；

多个水肥输送管，与多个所述盆体单元一一对应；所述水肥输送管呈竖直设置，其顶端开口、底端连通于所述盆体底壁的空腔；所述水肥输送管的顶端高于盆体内土壤的表面且低于所述入肥口；

多个引流管，与多个所述水肥输送管一一对应，所述引流管包括可拆卸连接的上段和下段，所述引流管的上段与下段之间连接有用于缓释菌肥的生物炭基菌肥颗粒，所述引流管上段的顶端与所述水肥输送管顶端的一侧连通，所述引流管下段的底端连接有用于保肥保水的生物炭饼；所述引流管插入土壤，使所述生物炭饼位于中下层土壤。

2.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述盆体单元呈透明，使得储存于空腔中的生物炭基悬液肥能够吸光蓄热。

3.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述水肥输送管的顶端设置有过滤网。

4.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述盆体单元设置为4-6个，各个所述盆体单元的空腔中储存的生物炭基悬液肥种类相同或不同。

5.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述引流管上段的顶端外侧壁贴合于所述水肥输送管的顶端外侧壁，且所述引流管上段的顶端低于所述水肥输送管的顶端。

6.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述生物炭基菌肥颗粒开设有供引流管插入的通孔，所述引流管的上段和下段分别插接于所述生物炭基菌肥颗粒的两端，且所述引流管上段的底端和下段的顶端之间留有供水肥流出的间隙。

7.根据权利要求1所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，其特征在于：所述引流管呈倾斜设置，其倾斜方向为从上到下由盆体中心向外张开。

8.一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽装置，包括以下步骤：

物料制备：将生物质有机肥、速效肥、中微量元素肥中的一种或多种与生物炭混合，得到生物炭基悬液肥；将生物炭与菌液混合后烘干造粒，得到生物炭基菌肥颗粒；将生物炭造粒得到生物炭饼；

盆栽装置安装及植物定植：将多个盆体单元合围并固定形成盆体，将水肥输送管连接于盆体底壁；在盆体中下部填装土壤，将生物炭饼和引流管下段连接并置于土壤中；继续在盆体中填装土壤，在引流管下段依次连接生物炭基菌肥颗粒和引流管上段，然后移栽植物幼苗；

植物栽培：向盆体单元的空腔中注入生物炭基悬液肥，生物炭基悬液肥受到阳光照射并积蓄热量，在夜间低温环境下释放热量，使盆栽保温；当盆体单元空腔中注入的生物炭基悬液肥液面高于水肥输送管顶部时，生物炭基悬液肥从水肥输送管顶部溢出，水肥一部分进入土壤、另一部分进入引流管到达生物炭基菌肥颗粒和生物炭饼，生物炭基菌肥颗粒在水肥溶解作用下释放菌剂，水肥在生物炭饼处被吸附固定，在土壤下层保水保肥。

9.根据权利要求8所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，其特征在于：所述生物炭基悬液肥中的生物炭由杉木热解得到，所述生物炭基菌肥颗粒中的生物炭由稻壳热解得到，所述生物炭饼中的生物炭由天然木材热解得到。

10.根据权利要求8所述的一种生物炭基保温保肥保水的盆栽种植方法，其特征在于：所述盆栽装置安装步骤还包括：在水肥输送管的顶端安装过滤网；当生物炭基悬液肥从水肥输送管顶部溢出时，生物炭被滤网拦截在水肥输送管内。