專利名稱：改善土壤板結(jié)的堆肥茶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤改良技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶及其制備方法。
背景技術(shù)：
(I) 土壤板結(jié)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中面臨的一個重要問題隨著世界各國對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的日益重視，對土壤生產(chǎn)能力的可持續(xù)性提出了更高的要求。特別在我國人口多、耕地少、面臨糧食安全的嚴(yán)峻形勢下，如何保障土壤的可持續(xù)生產(chǎn)能力尤為重要。土壤板結(jié)是土壤退化重要表現(xiàn)之一，特別是亞表層土壤板結(jié)，限制植物根系向地下生長，在植物生長中后期如遇到降雨少和蒸發(fā)大的情況下土壤板結(jié)嚴(yán)重影響植物對水分的吸收。干旱可能限制植物生長和產(chǎn)量形成。深耕常被用于減緩?fù)寥腊褰Y(jié)， 但深耕的作用較為短暫且能量和時間成本較高。深耕減緩?fù)寥腊褰Y(jié)也破壞了多年免耕管理發(fā)展起來的表層覆蓋，也增加了土壤侵蝕和表土板結(jié)的風(fēng)險。(2)堆肥茶為板結(jié)土壤的改良提供了可能堆肥茶指堆制腐熟的有機(jī)物料經(jīng)過發(fā)酵獲得的水浸提液，不僅含有大量的有益微生物，也含有大量的養(yǎng)分，其原理是在制作堆肥茶過程中添加特定微生物的食物，使得土壤食物網(wǎng)更加健康。近年來，堆肥茶在有機(jī)農(nóng)業(yè)中的效果及應(yīng)用已逐漸被認(rèn)同，原因在于使用堆肥茶具有如下優(yōu)點(I)抑制病害或提高作物抗病性，以增強(qiáng)作物健康和減少對殺蟲劑的需求；(2)為植物提供水溶性的養(yǎng)分，以減少肥料需求和降低成本；和(3)增加土壤微生物量和多樣性，以改善土壤結(jié)構(gòu)、保水性，促進(jìn)根系和植物生長。早在20世紀(jì)20年代，歐洲園丁們就用堆肥茶來浸種和噴灌以增加土壤肥力，防治碎倒病。直到20世紀(jì)80年代中期， 美國一些科學(xué)家才開始對堆肥茶進(jìn)行研究，并在一些有機(jī)農(nóng)場中得到應(yīng)用。目前國外對堆肥茶的研究和應(yīng)用大都側(cè)重于其對病蟲害的防治效果，對于其營養(yǎng)效果的研究尚不多見， 其在土壤改良中的報道更加缺乏。(3)堆肥茶的制作及其在板結(jié)土壤改良中的應(yīng)用將為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑鑒于堆肥茶在農(nóng)業(yè)應(yīng)用的諸多優(yōu)點，通過制作高質(zhì)量的堆肥茶進(jìn)行板結(jié)土壤的改良，將為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑。由于不同種類的土壤微生物在土壤中扮演的角色不同，對改善土壤結(jié)構(gòu)存在較大的差異，通過調(diào)節(jié)堆肥茶的配方以制作出有利于改善土壤結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量堆肥茶并優(yōu)化其施用方法，為解決農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中出現(xiàn)的土壤板結(jié)問題提供新的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上技術(shù)問題，設(shè)計提供了一種特別適用于改善板結(jié)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的堆肥茶及其制作和施用方法。該方法操作簡單方便，成本低，改良效果快。該方法適用于水稻田水改旱，紅粘土、砂姜黑土等容重較大土壤的疏松，茶葉、果樹等多年生作物的免耕施
3肥及土壤改良。本發(fā)明所述的適合于板結(jié)土壤改良的堆肥茶的制作含材料選擇、制作過程和質(zhì)量指標(biāo)選取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用條件、施用時間和施用量的參數(shù)選取。本發(fā)明所述的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法為步驟I :將堆肥裝入網(wǎng)孔直徑為O. 08-0. 50mm的網(wǎng)袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2-0. 8L/h，通氣 20-60min，除去氯氣后加入質(zhì)量比為I : (I. 5-5. O) (I. 5-4. 5)的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網(wǎng)袋放入水中，堆肥與水的質(zhì)量比為I : (10-40);糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質(zhì)量為堆肥質(zhì)量的1-5% ；步驟3:浸提發(fā)酵過程中避免強(qiáng)光直射，保持溶液中通氣，外界氣溫控制在 20-350C，優(yōu)選25-30°C，經(jīng)過24-48小時，制得改善土壤板結(jié)的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機(jī)肥NY525-2011和生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 884-2004要求的， 并且生物指標(biāo)為活性細(xì)菌彡15μ g/mg、全部細(xì)菌彡15μ g/mg、活性真菌彡10 μ g/mg和全部真菌彡200 μ g/mgo步驟3制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的生物指標(biāo)為活性細(xì)菌> 10 μ g/ml、全部細(xì)菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。步驟3制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的施用方法為制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶6小時內(nèi)使用完畢，每畝的施用量為10-20L，加入50-250倍質(zhì)量的水稀釋后施用。稀釋后的堆肥茶直接澆灌到作物根部，或者采用滴灌系統(tǒng)。有益效果1)本發(fā)明中的堆肥茶制作的材料極易獲得，且成本較低，制作過程簡單，施用方法簡便；2)本發(fā)明改良板結(jié)土壤的效率高，時間短，堆肥茶澆灌約40-50天后板結(jié)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)顯著改善；3)本發(fā)明所采用的原料不添加化學(xué)合成物質(zhì)，制作出的堆肥茶溶液對環(huán)境無污染，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要。
圖I :實施例2中砂漿黑土土壤添加堆肥茶45天后與未添加堆肥茶的土壤對照樣品的土壤標(biāo)準(zhǔn)化平均當(dāng)量直徑NMWD值。圖2 :實施例3磚紅壤番木瓜果園中番木瓜苗移栽6個月后施用堆肥茶和未施用堆肥茶的樹冠內(nèi)外土壤容重的結(jié)果。
具體實施例方式實施例I :步驟I :將堆肥裝入網(wǎng)孔直徑為O. 15mm的網(wǎng)袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質(zhì)量比為I : 4 3的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網(wǎng)袋放入水中，堆肥與水的質(zhì)量比為I : 20 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質(zhì)量為堆肥質(zhì)量的2% ；步驟3 :浸提發(fā)酵過程中避免強(qiáng)光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經(jīng)過24小時，制得改善土壤板結(jié)的堆肥茶。
所述的堆肥選擇滿足有機(jī)肥NY525-2011和生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 884-2004要求的， 并且生物指標(biāo)為活性細(xì)菌≥15μ g/mg、全部細(xì)菌≥15μ g/mg、活性真菌≥10 μ g/mg和全部真菌≥200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的生物指標(biāo)為活性細(xì)菌≥ 10 μ g/ml、全部細(xì)菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。水稻土施用堆肥茶種植番茄40天后番茄生物量及土壤結(jié)構(gòu)狀況蔬菜種植要求疏松的土壤，而尚未熟化的水稻土通常較為板結(jié)不利于蔬菜生長，實驗在水稻土上種植番茄，在減少肥料投入50%的情況下澆灌上述制得的堆肥茶，制作好的堆肥茶6小時內(nèi)使用完畢，每畝的施用量為20L，加入100倍質(zhì)量的水稀釋后直接澆灌到番茄根部，經(jīng)過40天，番茄的生長狀況和生物量與傳統(tǒng)施肥(100%化肥)的處理沒有統(tǒng)計上的差異，同時，堆肥茶處理的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)施肥處理。實驗表明，采用本發(fā)明制作的堆肥茶及使用方法在板結(jié)土壤上種植蔬菜，不僅能夠改良板結(jié)土壤(形成良好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu))，而且可以降低化學(xué)肥料的投入量。實施例2 步驟I :將堆肥裝入網(wǎng)孔直徑為O. 15mm的網(wǎng)袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質(zhì)量比為I : 3 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網(wǎng)袋放入水中，堆肥與水的質(zhì)量比為I : 10 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質(zhì)量為堆肥質(zhì)量的3% ；步驟3 :浸提發(fā)酵過程中避免強(qiáng)光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經(jīng)過36小時，制得改善土壤板結(jié)的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機(jī)肥NY525-2011和生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 884-2004要求的， 并且生物指標(biāo)為活性細(xì)菌≥15μ g/mg、全部細(xì)菌≥15μ g/mg、活性真菌≥10 μ g/mg和全部真菌≥200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的生物指標(biāo)為活性細(xì)菌≥ 10 μ g/ml、全部細(xì)菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。堆肥茶添加對砂漿黑土土壤結(jié)構(gòu)的影響(土壤培養(yǎng)45天)砂姜黑土是典型的板結(jié)土壤，其具有土體構(gòu)造不良，土壤物理性狀差，養(yǎng)分含量低等不良屬性。其土體構(gòu)造的特點是耕作層淺(一般12厘米左右)而較疏松，犁底層厚(一般15-20厘米)而緊實，物理性狀差的主要表現(xiàn)是，除耕作層為粒狀結(jié)構(gòu)外，土體棱狀結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，土層堅實，土壤容重較大，耕作層I. 4g/cm3左右，其余土層都在以上，土壤總孔隙度和通氣孔隙度都較小，耕作層分別為47%和8%左右，其余土層分別在45%和2%左右，通透性能很差，犁底層基本上是一層不透水層。在機(jī)械組成上，耕作層粘粒含量比犁底層和砂姜層低，平均為22. 95%，粉砂層含量較高，一般在57%以上。這種土體構(gòu)造和物理性狀的特點，在農(nóng)業(yè)耕作上的反映是干時堅硬，濕時泥濘，耕性不良，適耕期短(3-5天)。標(biāo)準(zhǔn)化平均當(dāng)量直徑(NMWD值)是衡量土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的一個指標(biāo)，其值越低， 表示團(tuán)聚體穩(wěn)定性越小。本實施例采用供試土壤-砂姜黑土進(jìn)行土壤恒溫培養(yǎng)實驗。稱取 150g 土壤，設(shè)置處理為堆肥茶處理和對照，堆肥茶施用100ml/kg，剩余水分用去離子水補足，將土壤含水量調(diào)節(jié)至土壤田間持水量的60 %，塑料杯用聚乙烯塑料保鮮膜封口，并在保鮮膜中間留一小孔，以便氣體交換并防止水分損失過大。將燒杯置于25°C的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每隔3天稱重I次并補充水分，以保持土壤含水量恒定。培養(yǎng)實驗共持續(xù)45天，風(fēng)干土壤測試其團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。由圖I可看出，堆肥茶添加處理的土壤NMWD值顯著高于對照處理， 堆肥茶處理的NMWD值比對照處理高出19. 3%。本實施例表明，本發(fā)明能夠在不種植植物的條件下仍然可很好地改良板結(jié)土壤(砂姜黑土)的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。實施例3 步驟I :將堆肥裝入網(wǎng)孔直徑為O. 50mm的網(wǎng)袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 5L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質(zhì)量比為I : 2 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網(wǎng)袋放入水中，堆肥與水的質(zhì)量比為I : 15 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加總質(zhì)量為堆肥質(zhì)量的1% ；步驟3 :浸提發(fā)酵過程中避免強(qiáng)光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經(jīng)過48小時，制得改善土壤板結(jié)的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機(jī)肥NY525-2011和生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 884-2004要求的， 并且生物指標(biāo)為活性細(xì)菌彡15μ g/mg、全部細(xì)菌彡15μ g/mg、活性真菌彡10 μ g/mg和全部真菌彡200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的生物指標(biāo)為活性細(xì)菌> 10 μ g/ml、全部細(xì)菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。磚紅壤番木瓜果園堆肥茶施用對土壤容重的影響數(shù)百年來，犁鏵翻耕是旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，耕翻在平坦、潮濕和粘重土地得到了廣泛應(yīng)用，但是，在地勢起伏地區(qū)，頻繁的耕翻加劇了土壤侵蝕，導(dǎo)致土壤地力退化。免耕具有減少勞動強(qiáng)度和時間、減少機(jī)械損耗降低燃料費用、減少土壤侵蝕、保持土壤水分、改善土壤耕性、改善土壤水滲透性能、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、減少CO2排放和空氣污染、耕地連續(xù)性使用、增加農(nóng)民收入等特點。因此，發(fā)展免耕技術(shù)，是持續(xù)和效益農(nóng)業(yè)的最佳選擇。多年生果樹種植過程深耕容易傷根，為病原菌進(jìn)入果樹提供了機(jī)會，從而影響作物的生長。磚紅壤是熱帶雨林或季雨林中的土壤在熱帶季風(fēng)氣候下，發(fā)生強(qiáng)度富鋁和生物富集作用而發(fā)育成的深厚紅色土壤，其土層深厚，質(zhì)地粘重，粘粒含量高達(dá)60%以上。實驗對磚紅壤番木瓜果園每個月澆灌2次上述制得的堆肥茶，每畝的施用量為20L，定植后前3個月采用加入200倍質(zhì)量水稀釋堆肥茶后澆灌于番木瓜根部，定植后第4個月開始采用加入 100倍質(zhì)量水稀釋堆肥茶后澆灌于番木瓜根部。圖2顯示番木瓜苗移栽6個月后堆肥茶和對照處理樹冠內(nèi)外土壤容重的結(jié)果，采用堆肥茶處理番木瓜樹冠內(nèi)土壤容重顯著低于樹冠外和對照處理。本實施例表明，新技術(shù)能改善磚紅壤土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，且在果園免耕中獲得良好效果。
權(quán)利要求
1.一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法，其特征在于，其具體制備步驟為步驟I :將堆肥裝入網(wǎng)孔直徑為O. 08-0. 50mm的網(wǎng)袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2-0. 8L/h，通氣 20-60min，除去氯氣后加入質(zhì)量比為I : (I. 5-5. O) (I. 5-4. 5)的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網(wǎng)袋放入水中，堆肥與水的質(zhì)量比為I : (10-40);糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質(zhì)量為堆肥質(zhì)量的1-5% ；步驟3 :浸提發(fā)酵過程中避免強(qiáng)光直射，保持溶液中通氣，外界氣溫控制在20-35°C，優(yōu)選25-30°C，經(jīng)過24-48小時，制得改善土壤板結(jié)的堆肥茶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法，其特征在于，所述的堆肥選擇滿足有機(jī)肥NY525-2011和生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)NY 884-2004要求的，并且生物指標(biāo)為活性細(xì)菌彡lSyg/mg、全部細(xì)菌彡lSyg/mg、活性真菌彡lOyg/mg和全部真菌 ^ 200 μ g/mgo
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法，其特征在于，步驟 3制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的生物指標(biāo)為活性細(xì)菌> ομ g/ml、全部細(xì)菌> 150 yg/ ml、活性真菌> 10 μ g/ml和全部真菌> 20 μ g/ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法，其特征在于，步驟3 制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶的施用方法為制得的改善土壤板結(jié)的堆肥茶6小時內(nèi)使用完畢，每畝的施用量為10-20L，加入50-250倍質(zhì)量的水稀釋后施用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶的制備方法，其特征在于，稀釋后的堆肥茶直接澆灌到作物根部，或者采用滴灌系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于土壤改良技術(shù)領(lǐng)域的一種改善土壤板結(jié)的堆肥茶及其制備方法。本發(fā)明所述的適合于板結(jié)土壤改良的堆肥茶的制作包括材料選擇、制作過程和質(zhì)量指標(biāo)選取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用條件、施用時間和施用量的參數(shù)選取。本發(fā)明中的堆肥茶制作的材料極易獲得，且成本較低，制作過程簡單，施用方法簡便；并且制得的堆肥茶改良板結(jié)土壤的效率高，時間短，堆肥茶澆灌約40-50天后板結(jié)土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)顯著改善；本發(fā)明所采用的原料不添加化學(xué)合成物質(zhì)，制作出的堆肥茶溶液對環(huán)境無污染，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展需要。
文檔編號C05G3/04GK102603430SQ20121011291
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者徐萍, 徐靜, 梁林洲, 沈仁芳, 田鳳嬌, 董曉英 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所