CN104854994B - 一种快速提升有机农业土壤地力的方法 - Google Patents

一种快速提升有机农业土壤地力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有机农业生产与培肥地力领域，具体涉及一种快速提升有机农业生产农田土壤地力的方法及其应用。本发明的快速提升有机农业生产农田土壤地力的方法为向土壤中施加复配调理剂和释放蚯蚓；其中，在施加复配调理剂和释放蚯蚓前，所述土壤需要符合如下条件：1）土壤含水率保持在30%～50%，2）土壤可溶性盐分含量保持在4‰以下；所述复配调理剂的施加量为300～500kg/亩；所述蚯蚓的投放量为30～50kg/亩。本发明的方法，可以大幅度提高农田蚯蚓的数量和活性，加快土壤复壮培肥速率，增加土壤环境的微生物多样性，提升土壤质量，提高作物品质和产量，实现有机农业的可持续发展。

Description

一种快速提升有机农业土壤地力的方法
技术领域
本发明涉及有机农业生产与培肥地力领域，具体涉及一种快速提升有机农业生产农田土壤地力的方法及其应用。
背景技术
农业发展基本经历了传统农业、绿色革命、石油农业等几个发展阶段。石油农业为解决人类食物严重不足做出了巨大贡献，但也带来了一系列诸如耕地数量减少、耕地质量下降、环境污染、食品安全、生物多样性减少、资源衰竭等影响地球人类可持续发展的严重问题。在高强度的“现代化”农事耕作(如大量使用化肥、农药)，造成了农田土壤板结地力下降，病虫害抗性增强、食品安全事故频发、农田效益降低等问题，这都使得农业的基础变得更加脆弱，无法真正实现农业的可持续发展。
随着社会经济的发展，人们越来越重视环境保护以及农产品的品质，有机食品是伴随着人们生态环境意识的提高及有机农业的发展而产生和形成的一类食品。有机农业是指遵照特定的农业生产原则，在生产中不采用基因工程获得的生物及其产物，不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质，遵循自然规律和生态学原理，协调种植业和养殖业的平衡，采用一系列可持续的农业技术以维持持续稳定的农业生产体系的一种农业生产方式。有机农业起源于20世纪20年代。90年代初开始在全球所有发达国家迅速发展。目前，几乎所有的发达国家都已制定和执行了有机食品方面的标准和法规。如美国1990年出台的《有机食品生产法》，欧盟1991年出台的《有机农业条例》等。世界各国都参照1972年成立的有机农业运动国际联盟(IFOQM)所制定的有机产品标准制定自己国家的标准。联合国食品法律委员会也制定了相应的《有机农产品生产加工标准销售指南·1991》。中国也制定了相应的有机生产标准《GBT 19630.1-2011》，明确表述了进行有机生产的各项要求，其中包括了转换期的概念，它是指按照有机标准开始管理至生产单元和产品获得有机认证之间的时段。
在进行植物性有机生产时，就涉及到转换期土壤培肥的问题。目前，我国多数有机生产基地只是进行单一的替代式的生产，除了不使用农药、化肥外，与常规农业没有多大差别。有机农业生产基地转换期以及后续的生产过程中大量使用秸秆、商品有机肥等措施来提升土壤肥力，在一定程度上可以提升土壤地力，但是有机肥养分释放和转化较慢，能够被植物直接吸收利用的速效养分较少，长期使用造成土壤中大量有机质积累，破坏了土壤养分平衡，出现了土壤有机质高和施肥不增产的现象，还存在重金属及抗生素富集等潜在风险，无法真正快速实现地力提升；同时秸秆还田后一方面腐熟周期较长无法及时提供作物生长所需养分，另一方面土壤病虫卵、草籽等进入土壤会加剧农田的病虫草害的发生。
蚯蚓是土壤中生物生物量最大的动物类群之一，在维持土壤生态系统功能中起着不可替代的作用。蚯蚓能疏松土壤，增加土壤有机质并改善结构，还能促进酸性或碱性土壤变为中性土壤，增加磷、钾等速效成分，使土壤适于农作物的生长。利用蚯蚓的生命活动来培肥土壤是一项古老而新的生物技术，将蚯蚓引入有机生产的农田，利用蚯蚓食性广、食量大及其体内可分泌出分解蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等的各种酶类，消化道中有大量微生物等特点，通过蚯蚓的吞噬活动，土壤中的有机物质除少量被吸收同化利用外，大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后，以颗粒状排出形成蚯蚓粪。蚯蚓粪不仅具有多孔的团粒构造(比表面积大)、保水、保肥、保墒、通气的功能，还含有丰富的腐殖质和速效态N、P、K等营养元素，因此，将蚯蚓种放入农田进行地力改造，可以达到快速提升土壤肥力和改善理化性状的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用蚯蚓快速提升有机农业土壤地力并改善农田土壤理化性状的方法，解决有机生产基地转换期以及后续的生产过程中土壤地力提升缓慢的问题，同时改良土壤结构、增强土壤生物活性和减少土壤有害微生物(如尖孢镰刀菌、枯萎病菌等)，改善农田生态环境。该技术管理简便，可实现一次性投入，多年收益。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面，公开了一种快速提升有机农业土壤地力的方法，为向土壤中施加复配调理剂和释放蚯蚓；其中，在施加复配调理剂和释放蚯蚓前，所述土壤需要符合如下条件：1)土壤含水率保持在30％～50％，2)土壤可溶性盐分含量保持在4‰以下；所述复配调理剂的施加量为300～500kg/亩；所述蚯蚓的投放量为30～50kg/亩。
采用本发明的方法提升地力后，即可直接于有机农业土壤中种植农作物。
优选的，所述农作物为旱作农作物。更优选，蔬菜、瓜果。
优选的，在有机农业土壤转化期或生产期采用本发明所述方法提升地力。
所述土壤含水率为土壤中水分的重量占干土重量的百分比。当农田土壤含水率较低、土壤较为干燥时，可结合作物需水情况通过农田灌溉等常规手段控制。
所述土壤可溶性盐分含量是用一定的水土比例和在一定时间内浸提出来的土壤中所含有的水溶性盐分的含量，其检测方法可参考《土壤农业化学分析方法》(中国土壤学会编，中国农业科技出版社)。目前控制土壤可溶性盐分含量的简易方法为大水漫灌，洗盐，通过灌溉带走盐基离子。
本发明所使用的复配调理剂主要来自农业生产加工过程中剩余的农业废弃物，主要包括豆类、小麦、玉米等作物加工残渣。
所述复配调理剂主要成分为豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水。
所述豆饼为大豆(主要是黄豆和黑豆)榨油后的副产品，一般以粉状为佳。
所述麦麸即麦皮，小麦加工面粉副产品，麦黄色，片状或粉状。
所述玉米粉为饲料玉米打碎磨成细粉状，玉米粉颗粒直径应小于0.8mm。
所述酵母菌可采用市售的各种酵母菌，例如安琪牌酵母等。
优选的，所述复配调理剂由豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水组成，并且所述豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水的质量比例为3：3：2：0.05：1.95。
优选的，所述豆饼、麦麸、玉米粉炒至7～8分熟。
进一步的，如在春秋农耕时期，复配调理剂可以在农田翻耕(旋耕)时，直接均匀施入农田；如在非农耕时期，可以先将土壤开浅沟，将复配调理剂投放入沟内，然后覆土。
更进一步的，翻耕、旋耕深度为10-20cm，开浅沟深度为5-10cm，每亩农田开5-10条浅沟。
需要注意的是，所开的浅沟应远离灌溉沟渠，距离沟渠的距离应大于3m。
优选的，农田中蚯蚓的释放，是先将农田的土壤开沟，将蚯蚓投放入沟内，然后用水湿润土壤，最后覆土。
进一步的，所述开沟为在农田中部开设并列的5-10条沟，每条沟之间的间距为10-20m，位于两边的沟距离农田边缘的距离为5-10m。
优选的，所述沟深度为12～18cm，沟宽度为40～50cm。
更进一步的，在非农耕季节，蚯蚓也可随复配调理剂直接施入土壤。
更进一步的，将蚯蚓放入沟内后，用水湿润土壤，湿润后土壤的含水率为35％-45％。
本发明释放的蚯蚓蚓种可选用药用蚯蚓和/或动物性饲料蚯蚓。主要用于有机农业农田土壤地力的提升以及土壤理化性状的改善。
优选的，所述蚯蚓蚓种为威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)。
本发明是根据有机农业生产特点与需求，尤其是在有机转换期内土壤肥力提升的需求，而建立的一种快速提升农田土壤肥力与改善农田土壤理化性状的方法，特别是一种在有机生产土壤转换期内的农田蚯蚓释放、养殖与土壤培肥保育的方法。根据有机生产要求以及蚯蚓生活特性，创造适当的生活环境，将蚯蚓种放入农田进行养殖，配合施用蚯蚓复配调理剂，复配调理剂包括豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌和水等，用于提升土壤肥力与改善农田土壤理化性状。
一方面，将蚯蚓与复配调理剂共同使用，可以大幅度提升蚯蚓的繁殖速率和存活率，另一方面，利用蚯蚓食性广、食量大及其体内可分泌出分解蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等的各种酶类，消化道中有大量微生物等特点，通过蚯蚓的吞噬活动，土壤中的有机物质除少量被吸收同化利用外，大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后，以颗粒状排出形成蚯蚓粪。蚯蚓粪不仅具有多孔的团粒构造(比表面积大)、保水、保肥、保墒、通气的功能，还含有丰富的腐殖质和速效态N、P、K等营养元素，因此，将蚯蚓种放入农田进行养殖，可以达到提升土壤肥力和改善理化性状的目的。
本发明的第二方面，公开了前述提升有机农业生产土壤地力的方法在有机农业生产领域的应用。
本发明的有益效果为：
(1)本发明是根据有机农业生产特点与需求，尤其是在有机转换期内提升土壤肥力，而建立的一种在有机农业生产土壤转换期内进行农田蚯蚓释放、快速提升土壤肥力与改善农田土壤理化性状的方法。根据有机农业生产要求以及蚯蚓生活特性，创造适当的生活环境，将蚯蚓种放入农田进行养殖，配合施用蚯蚓复配调理剂，复配调理剂包括豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌和水等，用于提升土壤肥力与改善农田土壤理化性状。利用蚯蚓食性广、食量大及其体内可分泌出分解蛋白质、脂肪、碳水化合物和纤维素等的各种酶类，消化道中有大量微生物等特点，通过蚯蚓的吞噬活动，食物大部分经蚯蚓体内的磨碎和挤压作用后，以颗粒状排出形成蚯蚓粪。蚯蚓粪不仅具有多孔的团粒构造(比表面积大)、保水、保肥、保墒、通气的功能，还含有丰富的腐殖质和速效态N、P、K等营养元素，因此，将蚯蚓种放入农田进行地力改造，可以达到快速提升有机农业土壤肥力和改善土壤理化性状的目的。
(2)在进行有机生产的农田转换期以及有机生产基地内，与单独释放蚯蚓相比，使用复配调理剂可以大幅度提高农田蚯蚓的数量和活性，加快土壤复壮培肥速率。蚯蚓活动不仅可以疏松土壤，改善土壤理化性状，减缓由于机械耕作频繁造成的土壤板结等问题，更主要的是可以较好的解决有机生产肥力提升长期依靠有机肥、绿肥秸秆还田腐熟缓慢、农作物生产肥力需求无法满足等问题，增加土壤环境的微生物多样性，提升土壤质量，提高作物品质和产量，实现有机农业的可持续发展。
(3)采用本发明的方法，仅需几个月即可有效提升土壤的地力；而传统种植绿肥、休闲等方法方法相比，需要几年。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
实施例1
1.实验方法
试验设置在上海市某现在农业园区，农田处于有机生产转化期。气候温和湿润，年平均气温15.2℃，年平均降雨量1003.7毫米，日照时数2104小时，无霜期229天，四季分明。土壤理化性质状况为：pH值8.0(土︰水＝1︰5)、容重1.27g·cm-3、有机质10.0g·kg-1、全氮1.01g·kg-1、全磷0.62g·kg-1、全钾10.22g·kg-1、速效氮33.16mg·kg-1、速效磷10.31mg·kg-1、速效钾70mg·kg-1、土壤微生物细菌、真菌以及放线菌数量依次为56×105个·g土-1、24.5×103个·g土-1以及32×104个·g土-1。
复配调理剂主要成分为豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水，以上物质调配质量比例依次为：3：3：2：0.05：1.95。首先将豆饼、麦麸以及玉米粉炒至7-8分熟，晾凉，再按照比例与酵母菌和水进行混配。每亩调理剂施用量为500kg/亩。春秋农耕时期，复配调理剂可以在农田翻耕(旋耕)时，直接均匀施入农田。翻耕、旋耕深度为10-20cm，开浅沟深度为5-10cm，每亩农田开5-10条浅沟。所开的浅沟应远离灌溉沟渠，距离沟渠的距离应大于3m。每亩农田释放蚯蚓30kg,将蚯蚓随复配调配剂(占总复配调理剂的质量比例为10％)一起放入沟内，用水湿润土壤和调理剂，然后覆土，剩余的复配调理剂通过撒播的方式施加到土壤中。此外，农田撒施有机肥1t/亩。
实验农田为有机转换期的休闲地。在4月中旬采用本方法提升农田地力，并采用常规方法作对照。常规方法为：种植绿肥+施用有机肥，9月份种植黑麦草，撒播，同时使用有机肥2t/亩，到第二年4月全部翻压进土壤以培肥土壤。不同培肥方法以一年为一个周期。
2实验结果
土壤质量和肥力的检测方法参考：中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科学技术出版社,1981。土壤微生物测定方法参考：范秀容,沈萍.微生物学实验[M].北京:人民教育出版社,1980。
表1释放蚯蚓对土壤质量的影响
与常规方法相比，释放蚯蚓处理大幅提升了土壤质量，pH和容重得到较大幅度的降低，与此同时，土壤的总孔隙度和毛管孔隙度分别高出常规方法2.55和2.86个百分点，有机质高出0.03％。
表2释放蚯蚓对土壤肥力的影响
在反映土壤肥力指标上，释放蚯蚓处理远远超过了常规方法，大大提升了土壤的供肥能力。土壤阳离子交换量是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。
表3释放蚯蚓对土壤微生物量的影响
土壤微生物数量及其活性是土壤肥力的重要指标之一，微生物数量多、区系复杂，表明土壤微生态系统平衡，因而有利于作物的健康生长。从微生物种类来讲，对作物无害的细菌和放线菌种类多、数量多对植物健康更加有利，它们不仅有利于土壤养分的转化，而且通过营养抗性来防御和抑制有害生物的生长繁殖。结果表明释放蚯蚓较大幅度地改变了土壤中三大类群的微生物数量，这对于提高土壤肥力能起到一定的作用。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种快速提升有机农业土壤地力的方法，为向土壤中施加复配调理剂和释放蚯蚓；所述复配调理剂由豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水组成，并且所述豆饼、麦麸、玉米粉、酵母菌以及水的质量比例为3：3：2：0.05：1.95，所述复配调理剂由下列方法制得：首先将豆饼、麦麸以及玉米粉炒至7-8分熟，晾凉，再按照比例与酵母菌和水进行混配，其中，在施加复配调理剂和释放蚯蚓前，所述土壤需要符合如下条件：1)土壤含水率保持在30％～50％，2)土壤可溶性盐分含量保持在4‰以下；所述复配调理剂的施加量为300～500kg/亩；所述蚯蚓的投放量为30～50kg/亩。
2.根据权利要求1所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，所述复配调理剂的施加量为500kg/亩；所述蚯蚓的投放量为30kg/亩。
3.根据权利要求1所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，农田中蚯蚓的释放，是先将农田的土壤开沟，将蚯蚓投放入沟内，然后用水湿润土壤，最后覆土。
4.根据权利要求3所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，所述开沟为在农田中部开设并列的5-10条沟，每条沟之间的间距为10-20m，位于两边的沟距离农田边缘的距离为5-10m。
5.根据权利要求4所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，所述沟深度为12～18cm，沟宽度为40～50cm。
6.根据权利要求3所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，将蚯蚓放入沟内后，用水湿润土壤，湿润后土壤的含水率为35％-45％。
7.根据权利要求1所述的快速提升有机农业土壤地力的方法，其特征在于，所述蚯蚓蚓种为威廉腔环蚓。
8.如权利要求1-7任一权利要求所述的快速提升有机农业土壤地力的方法在有机农业生产领域的应用。
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