CN102845203A - 中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法，包括：（1）在中重度碱性硫酸盐渍土表面撒施充分腐熟的农家肥、磷酸二铵、硫酸钾和工业粉煤灰，并均匀喷洒煤矿洗煤废水；（2）对中重度碱性硫酸盐渍土进行耕翻、平整和灌水；（3）选择耐盐抗旱品种的紫花苜蓿种子，用ABT生根粉浸种；（4）在浸种后的紫花苜蓿种子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌剂；（5）对包覆有菌剂的紫花苜蓿种子进行包衣；（6）将包衣的紫花苜蓿种子播种到中重度碱性硫酸盐渍土中；（7）出苗后进行田间管理。本发明可在中重度碱性硫酸盐渍土进行紫花苜蓿规模化种植，具有紫花苜蓿出苗快、成苗率高、操作简单、适于机械化操作、易于人工掌握等特点。

Description

中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法

技术领域

本发明涉及盐碱地草业种植技术领域，具体是一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法。

背景技术

盐渍土是各种盐土、碱土及其他不同程度盐化和碱化的各种类型土壤的总称，是在一定的自然或者人为条件下形成的，其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配。在干旱和半干旱地区，底层土和地下水中所含的盐分由于地面蒸发作用，通过土壤毛细管作用随着水分上升到地表层，水分蒸发后，盐分留在土壤表层，聚积而形成盐渍地。盐分的积累不仅导致土壤养分失衡，而且降低土壤渗透性，致使大多数植物的生长受到不同程度的抑制，甚至死亡，给农业生产带来有害影响。土壤盐渍化是一个世界性的低产土壤障碍因子，它与土壤侵蚀、土壤沙漠化、土壤退化、土壤污染一起构成了长期困扰人类的五大土壤问题，受到全世界的广泛关注。

一般土壤含盐量在2g/kg以上即为盐土，按盐分含量的多少，可分为轻度盐土、中度盐土和重度盐土等。碱土土壤胶体中含有较多的交换性钠，具有明显的碱化层，呈强碱性反应，按照土壤pH的高低，可分为轻度碱土、中度碱土和重度碱土等。

通常将Cl^-/SO₄ ^2-＜0.3的盐渍土定义为硫酸盐渍土，其特点是在地表土层中含有较多的Na₂SO₄和MgSO₄。当100克土壤的硫酸盐在0.5毫克当量以上，pH大于8.0小于9.5，含盐量大于0.5%小于1.5%的土壤，属中重度碱性硫酸盐渍土。中重度碱性硫酸盐渍土土壤结构差，盐分表聚强烈，吸湿作用明显，土壤容易发生盐胀和翻浆现象，治理过程困难较大。

在世界土地资源总量中，盐渍土占有相当大的份额，总面积为9.5438亿公顷。我国的盐渍土面积约为3.47×10⁷hm²，位居世界第四，分布亦很广泛，其中23个省、市、自治区都有盐渍土的分布，分布比较集中的地区有：滨海地带、黄淮海平原、松嫩平原、晋陕山间河谷盆地、宁夏、内蒙古河套平原、青海省的柴达木盆地、甘肃的河西走廊、新疆的准噶尔盆地和塔里木盆地、以及青藏的羌塘高原等地。盐渍土作为一种资源，我国尚有80%左右的盐渍土地尚未得到开发利用，合理开发利用这些盐渍土地资源，是人类面临的一个重要课题，也是人类社会可持续发展的必然要求。

新疆是我国碱性硫酸盐渍地面积最多、分布最广的地区，碱性硫酸盐渍地和土壤的次生盐渍化是新疆农牧业发展的一个重要限制因素。及时采取有效措施改良、开发、利用碱性硫酸盐渍地，是扩大耕地面积、提高农牧业生产水平的重要途径。利用种植耐盐牧草的生物学方法改良碱性硫酸盐渍地，可使碱性硫酸盐渍地的改良与利用紧密结合，脱盐与培肥同步进行，具有投资少、见效快、效果显著等独特优势，因而有着广阔的发展前景。紫花苜蓿更因其属多年生深根植物，又能固土、固氮及改善土壤物理性状而受到青睐。

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为豆科蝶形花亚科苜蓿属植物，因其产草量高、富含蛋白质、适口性好、适应性强等特点而被称为“牧草之王”。紫花苜蓿是多年生植物，一般生长年限可达到10年左右，根系发达，茎叶繁茂，夏季它的茂密枝叶可以阻挡雨水对土壤的物理冲刷和地面径流，秋冬季地表覆盖度高，不会使表土受到大风的侵蚀，减少空气中风沙含量，在水土流失严重的黄土高原区被誉为“水保先锋”。紫花苜蓿根系发达入土深，一般可达到3-5米，最长可以达到10米以上，因此能吸收土壤深层的水分，抗旱能力自然就很高，而且庞大的根系上着生的大量根瘤，会进行生物固氮，每亩约固氮32.9公斤，相当于2460kg的硫酸铵，这样大大提高了土壤肥力，这一特性对草田轮作非常有利，可显著提高后茬作物的产量和品质，并减少肥料的投入，降低因大量的肥料投入而引起的环境污染。紫花苜蓿属于中等耐盐碱牧草，可以在轻度盐渍化土壤大量种植，但当土壤盐分达到0.5%以上时，苜蓿的生长就会受到抑制，表现出生长迟缓、生活力变弱、产量降低等。

专利文献1（CN 101904265B）中公开了一种轻盐碱耕地紫花苜蓿的栽培方法，以解决现有的紫花苜蓿种植方法用于盐碱地时出苗率低和产量低等问题，但该方法难以适用于中重度盐碱地尤其是中重度碱性硫酸盐渍土的紫花苜蓿规模化种植。目前国内外对中重度碱性硫酸盐渍土规模种植紫花苜蓿的有效案例还很少，尤其在土壤处理、种子处理及提高出苗率上还缺乏深入系统的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植的有效方法。

具体而言，本发明的方法是一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）在中重度碱性硫酸盐渍土表面撒施充分腐熟的农家肥、磷酸二铵、硫酸钾和工业粉煤灰，并均匀喷洒煤矿洗煤废水；

（2）对中重度碱性硫酸盐渍土进行耕翻、平整和灌水；

（3）选择耐盐抗旱品种的紫花苜蓿种子，用ABT生根粉浸种；

（4）在浸种后的紫花苜蓿种子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌剂；

（5）对包覆有菌剂的紫花苜蓿种子进行包衣；

（6）将包衣的紫花苜蓿种子播种到中重度碱性硫酸盐渍土中；

（7）出苗后进行田间管理。

步骤（1）中，充分腐熟的农家肥用量优选为1000公斤/亩，磷酸二铵用量优选为80公斤/亩，硫酸钾用量优选为55公斤/亩，工业粉煤灰用量优选为700公斤/亩，煤矿洗煤废水用量优选为3000公斤/亩。

优选在实施步骤（1）24h以内实施步骤（2），步骤（2）中的耕翻深度优选为20-30厘米。

步骤（3）中，ABT生根粉的浓度优选为100mgABT生根粉/kg水，浸种时间优选为3h。

步骤（4）中，苜蓿根瘤菌优选苜蓿中华根瘤菌。

步骤（4）的工艺流程优选如下：把含有苜蓿根瘤菌的菌剂加入到粘着剂中，搅拌均匀后，再加入紫花苜蓿种子，反复搅拌，使每一粒种子上都粘有菌剂，种子与菌剂的质量比为1:7-10。其中，使用的粘着剂优选为选自羟甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶中的1种或2种以上。

步骤（5）的工艺流程优选如下：把由步骤（4）得到的紫花苜蓿种子放入包衣机中，经过包衣机反复震荡混合，使每一粒种子都裹上一层包衣材料，最后将种子放于通风处，阴干待用。其中，所述包衣材料优选为选自滑石粉、云母粉、陶土粉中的1种或2种以上。

步骤（6）中，优选的播种条件如下：播种方式为条播，播种量为1.5-2公斤/亩，播种深度为1-2厘米。

本发明能够有效在中重度碱性硫酸盐渍土进行紫花苜蓿规模化种植，具有紫花苜蓿出苗快、成苗率高、操作简单、适于机械化操作、易于人工掌握等特点，为大面积修复和开发利用中重度碱性硫酸盐渍土提供了有效方法。

附图说明

图1是表示本发明实施例具体步骤的流程图。

具体实施方式

本发明利用土壤改良措施（农家肥+磷肥+钾肥+工业粉煤灰+煤矿洗煤废水）及紫花苜蓿种子处理措施（生根粉浸种+根瘤菌包覆+包衣），为紫花苜蓿种子的萌发、幼苗生长以及后期的正常生长创造了有力条件，是一种在中重度碱性硫酸盐渍土规模化种植紫花苜蓿的有效方法，可为畜牧业的发展和中重度碱性硫酸盐渍土的有效利用提供有力的技术支持。

具体而言，本发明提供了一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）在中重度碱性硫酸盐渍土表面撒施充分腐熟的农家肥、磷酸二铵、硫酸钾和工业粉煤灰，并均匀喷洒煤矿洗煤废水；

（2）对中重度碱性硫酸盐渍土进行耕翻、平整和灌水；

（3）选择耐盐抗旱品种的紫花苜蓿种子，用ABT生根粉浸种；

（4）在浸种后的紫花苜蓿种子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌剂；

（5）对包覆有菌剂的紫花苜蓿种子进行包衣；

（6）将包衣的紫花苜蓿种子播种到中重度碱性硫酸盐渍土中；

（7）出苗后进行田间管理。

步骤（1）利用土壤改良措施，为中重度碱性硫酸盐渍土规模化种植紫花苜蓿提供了必要的土壤条件。

充分腐熟的农家肥、磷肥、钾肥可以改善土壤理化性质（如疏通堵塞了的土壤孔隙、提高土壤通透性），增加土壤肥力（增加土壤有机质、氮、磷、钾及氧含量）并调节土壤pH（降低土壤pH值）。充分腐熟的农家肥用量一般为800-1200公斤/亩，优选1000公斤/亩；磷酸二铵用量一般为50-100公斤/亩，优选80公斤/亩；硫酸钾用量一般为30-70公斤/亩，优选55公斤/亩。

工业粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，其主要成分是酸性氧化物，主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、CaO、TiO₂等，所以通常呈弱酸性。碱性硫酸盐渍土加入工业粉煤灰既可以降低土壤pH，又可以改善土壤结构，还可以增加土壤微量元素的种类与含量。工业粉煤灰在土壤中用量一般为500-1000公斤/亩，优选为700公斤/亩。

煤矿洗煤废水为含有酸类、pH值小于6的废水，是工业废水中最常见的一种废水，喷洒煤矿洗煤废水可以中和碱性硫酸盐渍土土壤中的碳酸盐，显著降低土壤pH值，而且煤矿洗煤废水中存在的煤渣还有利于降低碱性硫酸盐渍土的土壤粘性，改善土壤结构。煤矿洗煤废水用量一般为2000-4000公斤/亩，优选3000公斤/亩。

工业粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，现阶段我国年排渣量已达3000万吨，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量将逐年增加。此外，煤矿洗煤废水是煤矿湿法洗煤加工工艺的工业尾水，已是煤炭工业的主要污染源之一。本发明通过使用工业废弃物-工业粉煤灰和煤矿洗煤废水，既解决了中重度碱性硫酸盐渍土容易发生盐胀和翻浆等问题，实现了中重度碱性硫酸盐渍土的生态治理和开发利用，又有效利用了工业废弃物解决污染问题，是一个符合当代低碳环保理念的有效方法，其推广应用将具有显著的经济效益和环境效益。

优选在实施步骤（1）24h以内对土壤进行耕翻、平整和灌水（步骤（2）），其中耕翻深度一般为20-30厘米，优选20厘米。

步骤（3）-（5）通过处理紫花苜蓿种子，提高了种子自身适应碱性硫酸盐渍土的能力，为中重度碱性硫酸盐渍土规模化种植紫花苜蓿提供了必要的种子条件。

紫花苜蓿是较耐盐碱牧草，但不同品种之间的耐盐碱程度差异很大，因此在步骤（3）中选择适应本土壤条件的抗旱耐盐碱品种，如中苜一号、WL323、金皇后、公农一号、公农二号等。此外，ABT生根粉能通过强化、调控植物内源激素的含量和重要酶的活性，促进生物大分子的合成，诱导植物不定根或不定芽的形成，调节植物代谢强度，达到提高育苗成活率及作物产量、质量和抗性的目的。优选将ABT生根粉（优选4号）配成100mg生根粉/kg水的溶液，将紫花苜蓿种子放在溶液中进行浸泡，浸泡时间优选3h。

苜蓿根瘤菌是与苜蓿共生形成根瘤并将空气中的氮还原成氨供植物营养的一类革兰氏阴性菌。步骤（4）中，通过将苜蓿根瘤菌包覆在紫花苜蓿种子上，可促进紫花苜蓿根系的生长和固氮。作为苜蓿根瘤菌，优选苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）。

对步骤（4）的具体工艺没有特别限制，但优选使用如下方法：把含有苜蓿根瘤菌的菌剂加入到粘着剂中，搅拌均匀后，再加入紫花苜蓿种子，反复搅拌，使每一粒种子上都粘有菌剂。种子与菌剂的质量比优选为1:7-10，更优选为1：8。通过使用该方法，苜蓿根瘤菌可通过粘着剂的作用牢固地粘附于种子上，在播种过程中不易从种子上脱落，播种后苜蓿根瘤菌可有效地沿着紫花苜蓿的根系进行分布、繁殖，从而为紫花苜蓿的生长提供充足的养分。

对使用的粘着剂没有特别限制，但优选亲水性或吸水性的粘着剂，例如羟甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶等。当种子播入土壤中后，亲水性/吸水性的粘着剂同时作为一种亲水/吸水材料，可以吸收土壤中的水分，促进紫花苜蓿种子的萌发，并通过生根粉的促进作用，发芽的紫花苜蓿种子能够很快生根生长，同时根瘤菌在根部生长形成根瘤，促进固氮作用快速形成。良好的亲水性或吸水性的粘着剂能够持续不断地为种子、幼苗提供水分，大幅度提高种子出苗率和保苗率，进而保证规模化种植的有效性。

对步骤（5）的具体工艺没有特别限制，但优选使用如下方法：把由步骤（4）得到的紫花苜蓿种子放入包衣机中，经过包衣机反复震荡混合，使每一粒种子都裹上一层包衣材料，最后将种子放于通风处，阴干待用。通过使用该方法，可以使包衣材料均匀地包裹在种子外粘附的菌剂上，从而更有效地改善了菌剂与种子之间的复合作用。其中，对使用的包衣材料没有特别限制，可以列举滑石粉、云母粉、陶土粉等，但从材料来源广泛、价格便宜的角度来讲，优选滑石粉。

步骤（6）的播种条件优选如下：播种方式条播，播种量为1.5-2公斤/亩，播种深度为1-2厘米。

步骤（7）中的田间管理是指及时的灌水、杂草防除和病虫害防治等。

综上所述，本发明在土壤改良和种子处理的双重作用下，可显著提高种子的出苗率、保苗率及成苗率，同时具有操作简单、适于机械化操作、易于人工掌握等特点，能够有效在中重度碱性硫酸盐渍土进行紫花苜蓿规模化种植。此外，本发明通过使用工业废弃物-工业粉煤灰和煤矿洗煤废水，既实现了中重度碱性硫酸盐渍土的生态治理和开发利用，又有效利用了工业废弃物解决污染问题，其推广应用将具有显著的经济效益和环境效益。

实施例

下面的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实验分析方法采用《中度盐碱地苜蓿出苗与保苗技术试验》（山东畜牧兽医，2010年31卷第7期，6-7页）。

具体步骤如下（如图1所示）：

①中重度碱性硫酸盐渍土处理：实验地选择在新疆喀什疏勒县艾尔木东乡，该地区土壤平均pH为8.6，土壤含盐量为0.8%，实验地面积约1000平方米，2011年3月20日撒施充分腐熟的农家肥1000公斤/亩，磷酸二铵80公斤/亩，硫酸钾55公斤/亩，工业粉煤灰700公斤/亩，并均匀喷洒煤矿洗煤废水3000公斤/亩。

②土壤耕作：进行20厘米耕翻、平整和灌水。

③选择耐盐抗旱品种的紫花苜蓿种子：选用成熟、饱满、无虫蛀的中苜一号紫花苜蓿（Medicago sativa L.cv.Zhongmu NO.1）种子3公斤（购自甘肃酒泉大业种业有限责任公司），在常温的清水中进行清洗后，自然条件下干燥。

④ABT生根粉浸种：取ABT生根粉4号（购自河南神雨生物科技有限公司）5克，配成100mgABT生根粉/kg水的溶液，将紫花苜蓿种子放在溶液中进行浸泡，浸泡时间为3h。

⑤菌株培养和菌剂制作：取苜蓿中华根瘤菌（Sinorhizobium meliloti）（购自上海艾研生物科技有限公司），在28℃的条件下于YMA液体培养基中摇床培养48h后，得到根瘤菌菌剂。

⑥包覆菌剂：粘着剂使用羟甲基纤维素钠，取上述菌剂（约24000克）加入到质量浓度为5%的羟甲基纤维素钠水溶液（5000ml）中，搅拌均匀后，再加入种子，反复搅拌，使每一粒种子都粘有菌剂。

⑦种子包衣：包衣材料为滑石粉，把上述粘附有菌剂的种子放入到装有滑石粉的包衣机中，经过包衣机反复震荡混合包衣，使每一粒种子都裹上一层包衣材料，最后将种子放于通风处，阴干待用。

⑧播种：2011年3月23日将包衣的紫花苜蓿种子播种，条形播种，播种量2公斤/亩，播种深度1-2厘米。

⑨田间管理：出苗后及时进行灌水、杂草防除和病虫害防治。

检测分析结果如下：

2011年4月15日随机取10个样进行出苗率分析，每个样点长度1m，测算苗数，计算百分率，紫花苜蓿出苗率平均达到84.5%，实验对照区（无处理）紫花苜蓿平均出苗率为38.6%；2011年5月20日随机取5个样进行保苗率分析，每个样点长度1m，测算苗数，计算百分率，紫花苜蓿保苗率平均达到71.8%，实验对照区（无处理）紫花苜蓿平均保苗率为29.4%；2012年6月10日随机取5个样进行成苗率分析，每个样点长度1m，测算苗数，计算百分率，紫花苜蓿成苗率平均达到63.7%，实验对照区（无处理）紫花苜蓿平均成苗率为17.1%，说明本发明的方法能够有效保证紫花苜蓿在中重度碱性硫酸盐渍土进行规模化种植。

Claims (10)

1.一种中重度碱性硫酸盐渍土紫花苜蓿规模化种植方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）在中重度碱性硫酸盐渍土表面撒施充分腐熟的农家肥、磷酸二铵、硫酸钾和工业粉煤灰，并均匀喷洒煤矿洗煤废水；

（2）对中重度碱性硫酸盐渍土进行耕翻、平整和灌水；

（3）选择耐盐抗旱品种的紫花苜蓿种子，用ABT生根粉浸种；

（4）在浸种后的紫花苜蓿种子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌剂；

（5）对包覆有菌剂的紫花苜蓿种子进行包衣；

（6）将包衣的紫花苜蓿种子播种到中重度碱性硫酸盐渍土中；

（7）出苗后进行田间管理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，充分腐熟的农家肥用量为1000公斤/亩，磷酸二铵用量为80公斤/亩，硫酸钾用量为55公斤/亩，工业粉煤灰用量为700公斤/亩，煤矿洗煤废水用量为3000公斤/亩。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在实施步骤（1）24h以内实施步骤（2），步骤（2）中的耕翻深度为20-30厘米。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，ABT生根粉的浓度为100mgABT生根粉/kg水，浸种时间为3h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述苜蓿根瘤菌为苜蓿中华根瘤菌。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）的工艺流程如下：把含有苜蓿根瘤菌的菌剂加入到粘着剂中，搅拌均匀后，再加入紫花苜蓿种子，反复搅拌，使每一粒种子上都粘有菌剂，种子与菌剂的质量比为1:7-10。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粘着剂为选自羟甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、淀粉、明胶、阿拉伯树胶中的1种或2种以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）的工艺流程如下：把由步骤（4）得到的紫花苜蓿种子放入包衣机中，经过包衣机反复震荡混合，使每一粒种子都裹上一层包衣材料，最后将种子放于通风处，阴干待用。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述包衣材料为选自滑石粉、云母粉、陶土粉中的1种或2种以上。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）中，播种方式为条播，播种量为1.5-2公斤/亩，播种深度为1-2厘米。

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