CN101250074A - 一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥及其堆制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥及其堆制方法，属于农业技术领域。本发明解决了人参连续多年在同一地点生长，随栽培年限延长，土壤条件逐步恶化，肥力下降，人参病害严重、产量下降、质量降低的问题。本发明按重量百分比由尿素2.00％～4.00％、磷酸二氢钾0.30％～0.60％、硫酸亚铁0.04％～0.08％、硼酸0.05％～0.15％、硫酸锰0.05％～0.15％、硫酸铜0.04％～0.08％、硫酸锌0.10％～0.30％、钼酸铵0.05％～0.15％，粉碎的植物秸杆余量，共同堆制而成。在前一年整地时，将秸秆堆肥均匀地撒在土壤表面，2次翻耕，与参床土壤混合均匀，第二年播种或移栽。本发明用于参地土壤改良，可以使人参主根长、主根粗明显增加，参根病害明显降低，人参质量和产量显著提高。

Description

一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥及其堆制方法

技术领域：

本发明属于农业技术领域，涉及一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥及其堆制方法。

背景技术：

在生产实践中，能够达到适宜栽参条件的土壤很少。同时，人参又是多年生药用植物，在同一地点连续生长数年。播种或移栽后，前期生长较好，后期由于土壤条件逐步恶化、肥力下降、植株生长缓慢、病害严重，导致药材质量下降、产量降低。多年的科研和生产实践证明，人参与其他植物一样，采用科学的施肥方法，可以促进其生长发育、增加产量。

有机物料是土壤肥力的主要补给者，农作物秸秆是有机物料的一种。我国农作物秸秆占作物生物总量的50％左右，是一类价格低廉、数量极其丰富、能直接利用的有机肥资源。我国施用有机物料培肥土壤的历史可追朔到二千四百年前。在长期的农业生产实践中，我国农民积累了相当丰富的有机物施用经验。我国农学和土壤学家们总结并发展了祖先的经验和理论，在有机物施用理论方面，进行了大量研究工作。有大量的研究资料表明(朱玉芹等：玉米秸秆还田培肥地力研究综述.玉米科学，2004年12卷3期；武志杰等：玉米秸秆还田培肥土壤的效果.应用生态学报，2002年13卷5期)，秸秆还田后能增加土壤有机质和养分含量，有利于更新土壤腐殖质组成并提供稳定的腐殖质，维持土壤有机质平衡，改善土壤理化性状，促进土壤养分循环，提高土壤生物活性，增加微生物数量(细菌和放线菌)。同时，土壤容重下降、孔隙度增加、含水率提高、紧实度下降、地温升高。秸秆堆肥中含有大量有机质和氮、磷、钾及微量元素等植物必须的矿质元素，是一种很好的肥料和土壤改良剂。

施用秸秆堆肥可以促进土壤团粒结构的形成，与不施用的比较，水稳性团聚体明显增加。玉米秸秆还田后，土壤胡敏酸会变得简单化和年轻化，胡敏酸的增加对提高土壤有机质活性和改善土壤肥力状况是有利的。此外，施用有机物料以后，松结合态腐殖质和紧结合态腐殖质的含量均有所增加，且结合态腐殖质的松/紧比得到了不同程度的提高。这意味着土壤有机无机复合度的降低，进一步说明了施用有机物料会使土壤有机质的活性增强。在含C量相等的情况下，秸秆对土壤有机质的保持和提高要好于土粪，土粪好于牛粪。秸秆与无机肥料配合施用可使土壤有机质显著提高，与单施化肥比较，可使土壤易氧化有机质增加，浸提腐殖酸提高，并且能改善土壤的N、P、K营养状况、土壤水分和土壤孔隙状况。国内外对秸秆堆肥改良大田作物、果树、蔬菜等土壤的效果进行了大量研究，其结果均证实效果显著，农作物产量和质量明显提高。

检索表明，目前尚未发现秸秆堆肥用于参地土壤改良的专利技术。本发明将秸秆堆肥用于参地土壤改良，达到了改良土壤、增加人参产量、提高质量的目的，同时具有原料易得、成本低、使用方便的优点。

发明内容：

本发明目的是提供一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥及其堆制方法，用于解决人参生长后期由于土壤营养状况逐步恶化、肥力下降、植株生长缓慢、病害严重，导致药材质量降低、产量下降等问题。

本发明的秸秆堆肥是粉碎的植物秸秆与氮、磷、钾、铁、硼、锰、铜、锌、钼等营养元素共同堆制而成的。各种营养元素的选用及用量范围是根据人参需肥规律而确定的，组分含量合理、数量适宜。所用肥料均为人参栽培中允许使用的，原料市场有售。

一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥，其特征是，按重量百分比由以下原料制成：

尿素CO(NH₂)₂含N 46％                                 2.00％～4.00％

磷酸二氢钾(KH₂PO₄)含P₂O₅ 49％、含K₂O 32％            0.30％～0.60％

硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)含Fe 18％                       0.04％～0.08％

硼酸(H₃BO₃)含B 17％                                  0.05％～0.15％

硫酸锰(MnSO₄·3H₂O)含Mn 27％                         0.05％～0.15％

硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)含Cu 25％                         0.04％～0.08％

硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)含Zn 23％                         0.10％～0.30％

钼酸铵(NH₄)₂MoO₄含Mo 49％                            0.05％～0.15％

植物秸杆                                             余量

本发明的试验效果：

试验于2004-2007年在吉林农业大学抚松试验基地进行，人参品种为“大马牙”。

1材料与方法

1)供试土壤

供试土壤为暗棕壤，土壤农化性状：有机质62.7g·kg^-1，全氮2.92g·kg^-1，全磷1.27g·kg^-1，全钾13.8g·kg^-1，碱解氮239.5mg·kg^-1，速效磷18.9mg·kg^-1，速效钾264.3mg·kg^-1，pH5.6。

2)试验材料

玉米秸杆，含水量17.0％～20.0％，切成1cm长段，然后粉碎。尿素、磷酸二氢钾、硫酸亚铁、硼酸、硫酸锰、硫酸铜、硫酸锌、钼酸铵为市售农用化学肥料。

3)试验处理及方法

试验处理：试验设4个处理。a.不施用秸秆堆肥(CK)，b.秸秆堆肥用量为5kg·m^-2，c.秸秆堆肥用量为10kg·m^-2，d.秸秆堆肥用量为15kg·m^-2。3次重复，小区面积10m²，随机排列。

秸秆堆肥的堆制方法：按重量百分比，取尿素3.00％、磷酸二氢钾0.45％、硫酸亚铁0.06％、硼酸0.10％、硫酸锰0.10％、硫酸铜0.06％、硫酸锌0.20％、钼酸铵0.10％、粉碎的玉米秸杆余量。堆制时将上述原料计量，化学肥料先用少量水溶解，然后与植物秸秆混合均匀(3次)，含水量调至60％，pH调至6.5-7.5，然后进行堆制。

施肥方法：在2005年10月初整地时，将秸秆堆肥均匀地撒在土壤表面，2次翻耕，与参床土壤混合均匀。试验采用“二、三”栽培制，即用2年苗移栽3年。试验地坡度10°，耕翻深度30cm，2005年10月21日移栽，斜栽式。参床宽110cm，高25cm，行距20cm，株距10cm。每行10株，每小区500株。2007年10月11日收获。

2、试验结果

1)秸秆堆肥对土壤物理性、化学性状的影响

试验结果表明，施用秸秆堆肥对土壤总孔度、通气度和容重有显著影响。秸秆堆肥施用量为10kg·m^-2时，土壤总孔度增加11.2个百分点，通气度增加4.1个百分点，容重减少28.22％；土壤中＞0.25mm的水稳性团粒总量明显增加，其中对人参生长最有价值的粒级(2～0.5mm)达72.4％，增加13.1个百分点。其它团粒，如干团粒与微团粒的数量也相当可观，达到88.2％(＞0.25mm)、41.7％(＞1mm)、80.5％(＞0.01mm)和98.5％(＞0.001mm)，分别增加12.8、11.9、17.6和3.8个百分点。

研究结果表明，施用秸秆堆肥对土壤化学性状有显著影响。当施用量为5kg·m^-2、10kg·m^-2、15kg·m^-2时，土壤碱解氮含量较对照分别增加17.1％、43.3％和48.0％，土壤速效磷含量分别增加9.4％、23.2％和25.0％，土壤速效钾含量分别增加13.6％、33.2％和35.0％，土壤有机质含量分别增加9.09％、13.7％和15.7％；当施用量为10kg·m^-2时，平均代换量比对照增加34.29％，代换性盐基增加83.97％，盐基饱和度增加21.43个百分点，而施用秸秆堆肥后代换H⁺比对照减少34.80％，说明施用秸秆堆肥提高了土壤供肥性能。

2)秸秆堆肥对参根生长的影响

试验结果表明(表1-2)施用秸秆堆肥对参根生长有显著影响。施用量为5kg·m^-2、10kg·m^-2、15kg·m^-2时，主根长分别为13.9cm，14.6cm和14.8cm，较对照分别增加8.6％、14.1％和15.6％；主根粗分别为2.72cm、2.93cm和2.98cm，较对照分别增加8.4％、16.7％和18.7％；参根病害明显降低，疫病、菌核病和锈腐病的发生率分别为10.4％、8.0％和7.2％，较对照分别降低42.9％、56.0％和60.4％。

表1秸秆堆肥对人参主根生长的影响

注：^*5％水平上显著，^**1％水平上显著，下同

表2秸秆堆肥对参根病害发生率的影响

3)秸秆堆肥对人参质量、产量的影响

试验结果表明(表3-5)，施用秸秆堆肥对人参不同部位皂苷含量有显著影响。秸秆堆肥施用量为5kg·m^-2、10kg·m^-2、15kg·m^-2时，参根皂苷含量较对照分别增加9.8％、12.6％和14.5％，茎皂苷含量分别增加9.1％、14.5％和15.8％，叶片皂苷含量分别增加7.3％、18.3％和20.2％，总氨基酸含量分别增加8.42％、13.48％和13.78％；人参产量较对照分别增加12.7％、20.1％和23.4％，差异达到显著或极显著标准。

表3秸秆堆肥对人参皂苷含量的影响

表4秸秆堆肥对人参总氨基酸含量的影响(％)

表5秸秆堆肥对人参产量的影响

3、结论

本发明的试验结果表明，施用秸秆堆肥后土壤物理、化学性状明显改善。对参根生长有显著影响，主根长、主根粗明显增加，参根病害明显降低，人参质量和产量显著提高。

使用本发明对经济效益的影响：本发明中，玉米秸秆每100kg 3.0元，各种肥料成本合计约11.0元，加工及其它费用2.0元，合计16.0元。按1.0m²参地秸秆堆肥用量10.0kg计算，投入成本为1.6元·m^-2。按人参增产20.0％计算，可增产人参0.5kg·m^-2，增加收入约15.0元，收入是投入成本的9.37倍，经济效益十分显著。我国农作物秸秆资源数量极其丰富、价格低廉，生产上很易推广应用。因此，本发明为改良参地土壤、充分发挥土壤的生产潜力、提高人参质量和产量提供了一条较好途径。

具体实施方式：

本发明的实施例仅用于说明本发明的实施方式，并不限制本发明的使用范围。例如，没有玉米秸杆也可根据本地资源选择其它植物秸秆。

本发明中化学肥料应现用现配。

本发明的秸秆堆肥不能代替其它施肥措施。

1、秸秆堆肥的堆制：

按重量百分比，取尿素2.00％～4.00％、磷酸二氢钾0.30％～0.60％、硫酸亚铁0.04％～0.08％、硼酸0.05％～0.15％、硫酸锰0.05％～0.15％、硫酸铜0.04％～0.08％、硫酸锌0.10％～0.30％、钼酸铵0.05％～0.15％、粉碎的植物秸杆余量，堆制时将上述原料计量，化学肥料先用少量水溶解，然后与粉碎的植物秸秆混合均匀，含水量调至60％，pH调至6.5-7.5，然后进行堆制。

堆制过程按温度的变化分为四个阶段：

发热阶段：堆肥由常温上升到40～50℃，时间为堆肥后40h左右。在这一阶段的初期，以中温好气性微生物为主。随着温度上升，好热性微生物逐渐成为主要种类。肥堆内简单的糖类、淀粉、蛋白质等在该阶段被大量分解，释放出NH₃、CO₂和热量。

高温阶段：温度在50～70℃，时间为堆肥后40～80h，以好热性真菌、放线菌、芽孢杆菌和梭菌等为主。此时，纤维素、半纤维素和果胶类物质强烈分解，同时释放出大量的热量。在本阶段，除了矿质化过程外，开始出现了腐殖化过程。此阶段堆肥处于一个能自然调节而且延续时间较久的高温期，对于堆肥加速腐熟和杀死堆肥材料中的虫卵、病菌和杂草种子均有重要意义。

降温阶段：时间在堆肥80h以后。在高温阶段维持一段时间之后，由于纤维素、半纤维素、木质素等残存量减少，或因水分散失和氧气供应不足，微生物生命活动的强度减弱，产热量减少，堆肥温度降到50℃以下。此时，堆肥中微生物种类和数量较高温阶段为多，尤以中温性的纤维分解粘细菌、芽孢杆菌、真菌和放线菌等数量显著增加。部分好热性和耐热性微生物种类，在降温过程中仍然维持着活动。此阶段微生物的作用主要是合成腐殖质，所以腐殖化作用占绝对优势。

后熟保肥阶段：此阶段继续进行缓慢的矿质化和腐殖化过程，肥堆内的温度仍稍高于气温，堆内物质的C/N比已逐步减小，腐殖质累积量明显增加。但分解腐殖质等有机物的放线菌数量和比例有所增加，嫌气纤维分解菌、嫌气固氮菌和反硝化细菌逐步增多。

实施例：按重量百分比，取尿素3.00％、磷酸二氢钾0.45％、硫酸亚铁0.06％、硼酸0.10％、硫酸锰0.10％、硫酸铜0.06％、硫酸锌0.20％、钼酸铵0.10％、粉碎的玉米秸杆余量。堆制时将上述原料计量，化学肥料先用少量水溶解，然后与玉米秸秆混合均匀(3次)，含水量调至60％，pH调至6.5-7.5，然后进行堆制。

例如，制备秸秆堆肥100Kg，取尿素3.00Kg、磷酸二氢钾0.45Kg、硫酸亚铁0.06Kg、硼酸0.10Kg、硫酸锰0.10Kg、硫酸铜0.06Kg、硫酸锌0.20Kg、钼酸铵0.10Kg，合计4.07Kg，分别用少量水溶解。将前一年风干的玉米秸杆(含水量17.0％～20.0％)切成1cm长段，然后粉碎，取余量。将化学肥料与玉米秸秆混合均匀(3次)，含水量调至60％左右，即用手捏紧刚刚有水流出为宜，pH调至6.5-7.5(用草木灰调节，pH计测定)，然后进行堆制。夏、秋季一般需要1～2个月时间，腐熟度以黑、臭、烂为感官标准。

2、秸秆堆肥的施用：

本发明在人参栽培中用于参地土壤改良。在前一年整地时，将秸秆堆肥均匀地撒在土壤表面，2次翻耕，与参床土壤混合均匀，第二年播种或移栽。

Claims (3)

1、一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥，其特征在于，按重量百分比由以下原料制成：

尿素CO(NH₂)₂含N 46％                              2.00％～4.00％

磷酸二氢钾(KH₂PO₄)含P₂O₅ 49％、含K₂O 32％         0.30％～0.60％

硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)含Fe 18％                    0.04％～0.08％

硼酸(H₃BO₃)含B 17％                               0.05％～0.15％

硫酸锰(MnSO₄·3H₂O)含Mn 27％                      0.05％～0.15％

硫酸铜(CuSO₄·5H₂O)含Cu 25％                      0.04％～0.08％

硫酸锌(ZnSO₄·7H₂O)含Zn 23％                      0.10％～0.30％

钼酸铵(NH₄)₂MoO₄含Mo 49％                         0.05％～0.15％

植物秸杆                                          余量

2、如权利要求1所述的一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥的堆制方法，其特征在于：是将氮、磷、钾、铁、硼、锰、铜、锌、钼等营养元素与粉碎的植物秸秆共同堆制而成的。

3、如权利要求1和2所述的一种用于参地土壤改良的秸秆堆肥的使用方法，其特征在于：在前一年整地时，将秸秆堆肥均匀地撒在土壤表面，2次翻耕，与参床土壤混合均匀，第二年播种或移栽。