CN107382496A - 一种增强作物抗逆性的人工土壤及增强作物抗逆性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强作物抗逆性的人工土壤及增强作物抗逆性的方法，包括以下重量份的组分：玉米酒糟500～800份、腐殖酸100～250份、玉米芯或秸秆300～600份、生物碳60～120份、膨润土10～30份、烟梗100～200份、液态生物刺激素70～100份、微生物复合菌剂1～2份。本发明利用了各种材料的优势性状调控土壤诸元素如土壤有机质、土壤理化性状、营养平衡以及周边土壤有益微生物种群的活性，在根系周边营造了保水、保肥和健康的土壤环境，从而达到改良根系周边的土壤生态环境的目的。

Description

一种增强作物抗逆性的人工土壤及增强作物抗逆性的方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种增强作物抗逆性的人工土壤及其方法。

背景技术

我国西南岩溶石漠化地区水土流失极为严重，土层较浅薄，土壤保水性差，有机质和植物营养元素含量低，生态环境脆弱，难以保障植物正常生长的需求。所以在这些地区开展植被恢复、生态修复和发展农业经济十分困难。

西南地区的农业种植，大多分布在石漠化比较严重的地区，由于土壤缺肥缺水，种植户只能通过大量使用化肥来弥补作物对营养的需求。多年来作物种植一直严重依赖化肥来维持作物的生长和产量的形成，造成了作物的抗逆性不断下降、土壤养分失衡、微生物群落改变、自毒物质增多等，导致病虫害发生日益严重，农药使用日渐泛滥，使得栽培土壤退化、有害物质污染及作物中农药残留日益严重，农残超标，从而导致产品的品质下降，这些都成了农业可持续发展障碍的主要成因。因此，改良土壤生态环境是提高作物产量和品质以及农业产业可持续性的关键所在。本发明以土壤健康为核心，利用人工干预技术在生态脆弱区植入人工土壤微生态环境改良系统，以保障作物生长期良好的土壤环境，从而达到以下目标：1、改良土壤理化性状、土壤微生物活性以及土壤营养平衡；2、增加作物在石漠化地区的抗逆性；3、建立起可持续的作物种植体系；4、提高作物产量及品质；5、生产安全健康的绿色产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强作物抗逆性的人工土壤及其方法，解决石漠化地区水土流失极为严重，土层较浅薄，土壤保水性差，有机质和植物营养元素含量低，生态环境脆弱，难以保障植物正常生长的需求的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种增强作物抗逆性的人工土壤，包括以下重量份的组分：玉米酒糟500～800份、腐殖酸100～250份、玉米芯或秸秆300～600份、生物碳60～120份、膨润土10～30份、烟梗100～200份、液态生物刺激素70～100份、微生物复合菌剂1～2份。

作为优选，液态生物刺激素是由黄腐酸、氨基酸、海藻素与多种营养元素螯合而成。

作为优选，液态生物刺激素的螯合步骤如下：

A1：将630L水加入反应釜中并加入到70～75摄氏度；

A2：将120kg黄棕腐殖酸与20kg海藻素混合，并缓慢加入反应釜中搅拌均匀，其中黄棕腐殖酸中黄腐酸的含量为15％；

A3：按顺序将尿素156kg、硫酸钾76kg、硝酸钾38kg、磷酸二铵78kg、硼酸钠5kg、复合氨基酸5kg、氢氧化钾8kg缓缓加入反应釜中搅拌均匀，最后定容到1000L得到液体生物刺激素。

一种增强作物抗逆性的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：调节玉米酒糟PH值后备用；

S2：对微生物复合菌剂进行活化得到菌种混合物；

S3：将玉米酒糟、腐殖酸粉、玉米芯或秸秆、生物碳、膨润土和烟梗充分混合均匀得到混合物料；

S4：量取液态生物刺激素兑水50～100倍，喷洒于混合物料上，混合均匀得到堆肥物料；

S5：将菌种混合物均匀撒入堆肥物料中并充分混合，物料水分含量保持在50～60％；

S6：将混合物料堆制成梯形进行腐熟得到腐熟物料；

S7：将腐熟物料添加相应量的氮、磷、钾、硼和锌，调控到适宜作物生长的平衡营养水平；

S8：将调控好营养平衡的腐熟物料模压成柱状体；

S9：在柱状体上播种或移苗，然后浇水湿润；

S10：播种或移苗后将液态生物刺激素稀释400～600倍进行页面喷施，每周一次，每次的喷施量为15～20ml/㎡。

更进一步的方案是，S1步骤中调节玉米酒糟的PH值的方法是用生石灰与酒糟进行混合，生石灰的用量为调节到PH为7～8。

酒糟堆肥中，酒糟的PH值一般都4以下，一方面会影响多数发酵菌种的生长繁殖，影响发酵效果，另一方面，由于长期施用化肥的土壤大多板结，偏酸或弱酸，如果施用偏碱或弱碱性有机肥，PH值7～8，有利于酸性土壤改良和作物对营养的吸收。PH值调节用石灰作为一种间接肥料已被广泛使用，由于价格便宜，无副作用，对土壤改良，病虫害防治均有较好效果。其他碱性材料如氢氧化钠等，因价格和污染问题，所以不予考虑。

更进一步的方案是，所述S2步骤中对微生物复合菌剂进行活化方法是：将微生物复合菌剂1～2份与10～30份的植物性粉末、1～2份的糖原和温清水10～30份制成菌种混合物，活化5小时。

对菌种活化是由于菌种在使用前处于休眠状态，直接接种的话，孢子萌发慢，在堆料微生物中不占优势，会影响发酵进程。活化后的菌种能在堆料中迅速繁殖，加速发酵。菌种活化就是使处于休眠期的孢子迅速进入活跃生长状态，扩大菌种接种量。

更进一步的方案是，植物性粉末为米糠、秸秆粉、锯末、麦麸中的一种或多种；所述糖原为白糖、玉米面、淀粉中的一种或多种；所述菌种混合物每隔1～2小时需充分搅拌一次。

红糖和米糠均能为菌种快速生长提供养分，米糠还为菌种生长提供附着场所，增加表观菌种量，便于均匀撒播接种。

更进一步的方案是，每隔1～2小时对菌种混合物充分搅拌一次。

更进一步的方案是，所述S6步骤中的梯形的高为0.6～1米。

更进一步的方案是，所述S6步骤中当梯形物料的堆温升至60℃时开始翻堆，每天一次直到腐熟，所述梯形物料的腐熟标志是：堆温降低，物料疏松，无物料原臭味，堆内产生白色菌丝。

在腐熟过程中产生的高温能有效的灭杀病原菌和虫卵，减少在施肥过程中的病虫害的输入。腐熟后物料有机质分解程度较高，使得有机肥的养分和肥效最大化。同时，腐熟后的物料对种子萌发的影响小，不会出现烧根烧苗现象。

更进一步的方案是，所述S8步骤中的柱状体按照种植作物的根系分布特点来确定柱状体的尺寸和形状。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明利用了各种材料的优势性状调控土壤诸元素如土壤有机质、土壤理化性状、营养平衡以及周边土壤有益微生物种群的活性，在根系周边营造了保水、保肥和健康的土壤环境，从而达到改良根系周边的土壤生态环境的目的。

本发明中的功能微生物可以快速分解有机质并激活根际土壤微生物活性；膨润土、生物碳具有很强的保水保肥能力，并且是各种有益微生物理想的载体，能最大限度的刺激微生物的繁殖与活性；烟梗含有烟碱，烟碱具有胃毒、触杀、熏蒸三种杀虫作用，也能渗入植物体内使害虫中毒，这一特性保障了在这一系统内不受虫害的入侵。酒糟作为白酒生产的副产物，富含粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、粗纤维和氮、磷、钾等无机元素及戊糖、总糖等成分，并能产生多种酶，这些酶可以抑制重茬病、根结线虫病、枯萎病、青枯病和疫病等多种土壤病害，保障了系统内不受病菌入侵，提高作物的抗逆性。腐植酸能改良土壤，促进作物根系发育并提高作物对养分的吸收力和利用率，并与膨润土、生物碳一起，对养分和水分起到缓释作用。使作物在干旱和营养缺失时不断释放必要的养分和水，以保证作物在种植初期的水肥需求而提高存活率。

本发明的生物刺激素叶面喷施使得作物通过叶面的途径快速吸收养分，保证在水肥缺失的状态下时能及时的到补充。生物刺激素中的黄腐酸、氨基酸、海藻素不仅能刺激作物的生长发育，而且能提高作物的抗旱能力和对病虫害的免疫力。所以在土壤退化、石漠化或干旱等不利于作物生长的生态区域，人工土壤生态微环境的植入可使作物在水肥胁迫的状态下仍然能依赖自身释放的水份和营养元素正常生长，进而从整体上实现作物生态系统的重建并进入良性循环的轨道。

本发明的优势在于通过人工的干预，在作物根际建立起良好的土壤生态环境和病虫害防护层，并使作物快速获得水肥而提高抗逆性，在土、肥、水胁迫下逐步释放和调节相应的水分和养分以保证作物得以生存和生长，并使作物在相当长一段时间内在生态脆弱区享受着一个比较健康的土壤生态环境，这对提高作物的存活率和后期的生长发育有着重要的意义。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种增强作物抗逆性的人工土壤，包括以下重量份的组分：玉米酒糟500kg、腐殖酸100kg、玉米芯或秸秆300kg、生物碳60kg、膨润土10kg、烟梗100kg、液态生物刺激素70kg、微生物复合菌剂1kg；液态生物刺激素是由黄腐酸、氨基酸、海藻素与各种营养元素螯合而成。

实施例2：

一种增强作物抗逆性的人工土壤，包括以下重量份的组分：玉米酒糟800kg、腐殖酸250kg、玉米芯或秸秆600kg、生物碳120kg、膨润土30kg、烟梗200kg、液态生物刺激素100kg、微生物复合菌剂2kg；液态生物刺激素是由黄腐酸、氨基酸、海藻素与各种营养元素螯合而成。

实施例3：

一种增强作物抗逆性的人工土壤，包括以下重量份的组分：玉米酒糟700kg、腐殖酸200kg、玉米芯或秸秆500kg、生物碳80kg、膨润土15kg、烟梗140kg、液态生物刺激素80kg、微生物复合菌剂1.5kg；液态生物刺激素是由黄腐酸、氨基酸、海藻素与各种营养元素螯合而成。

一种利用实施例1～3任意一个实施例的人工土壤增强作物抗逆性的方法，包括以下步骤：

S1：调节玉米酒糟PH值后备用；用生石灰与酒糟进行混合，生石灰的用量为调节到PH为7～8；酒糟堆肥中，酒糟的PH值一般都4以下，一方面会影响多数发酵菌种的生长繁殖，影响发酵效果，另一方面，由于长期施用化肥的土壤大多板结，偏酸或弱酸，如果施用偏碱或弱碱性有机肥，PH值7～8，有利于酸性土壤改良和作物对营养的吸收。PH值调节用石灰作为一种间接肥料已被广泛使用，由于价格便宜，无副作用，对土壤改良，病虫害防治均有较好效果。其他碱性材料如氢氧化钠等，因价格和污染问题，所以不予考虑。

S2：对微生物复合菌剂进行活化得到菌种混合物：将微生物复合菌剂1～2份与10～30份的植物性粉末、1～2份的糖原和温清水10～30份制成菌种混合物，活化5小时；其中植物性粉末为米糠、秸秆粉、锯末、麦麸中的一种或多种；其中糖原为白糖、玉米面、淀粉中的一种或多种；所述菌种混合物每隔1～2小时需充分搅拌一次；对菌种活化是由于菌种在使用前处于休眠状态，直接接种的话，孢子萌发慢，在堆料微生物中不占优势，会影响发酵进程。活化后的菌种能在堆料中迅速繁殖，加速发酵。菌种活化就是使处于休眠期的孢子迅速进入活跃生长状态，扩大菌种接种量。红糖和米糠均能为菌种快速生长提供养分，米糠还为菌种生长提供附着场所，增加表观菌种量，便于均匀撒播接种。

S3：将玉米酒糟、腐殖酸粉、玉米芯或秸秆、生物碳、膨润土和烟梗充分混合均匀得到混合物料。

S4：量取液态生物刺激素兑水50～100倍，喷洒于混合物料上，混合均匀得到堆肥物料。

S5：将菌种混合物均匀撒入堆肥物料中并充分混合，物料水分含量保持在50～60％。

S6：将混合物料堆制成梯形进行腐熟得到腐熟物料；梯形的高为0.6～1米；当梯形物料的堆温升至60℃时开始翻堆，每天一次直到腐熟；梯形物料的腐熟标志是：堆温降低，物料疏松，无物料原臭味，堆内产生白色菌丝，约需要35-40天。在腐熟过程中产生的高温能有效的灭杀病原菌和虫卵，减少在施肥过程中的病虫害的输入。腐熟后物料有机质分解程度较高，使得有机肥的养分和肥效最大化。同时，腐熟后的物料对种子萌发的影响小，不会出现烧根烧苗现象。

S7：将腐熟物料添加相应量的氮、磷、钾、硼和锌，调控到适宜作物生长的平衡营养水平。

S8：将调控好营养平衡的腐熟物料模压成柱状体；柱状体直径10cmx高15cm的圆形柱状体，或根据种植作物的根系分布特点来确定柱状体的尺寸与形状，以尽量减少作物根系裸露于外土壤为原则，对根系形成有效的水肥库和病虫害防护层的土壤微生态环境系统。

S9：在柱状体上播种或移苗，然后浇水湿润。

S10：播种或移苗后将液态生物刺激素稀释400～600倍进行页面喷施，每周一次，每次的喷施量为15～20ml/㎡，使作物快速获得水肥。

本发明利用了各种材料的优势性状调控土壤诸元素如土壤有机质、土壤理化性状、营养平衡以及周边土壤有益微生物种群的活性，在根系周边营造了保水、保肥和健康的土壤环境，从而达到改良根系周边的土壤生态环境的目的。

本发明中的功能微生物可以快速分解有机质并激活根际土壤微生物活性；膨润土、生物碳具有很强的保水保肥能力，并且是各种有益微生物理想的载体，能最大限度的刺激微生物的繁殖与活性；烟梗含有烟碱，烟碱具有胃毒、触杀、熏蒸三种杀虫作用，也能渗入植物体内使害虫中毒，这一特性保障了在这一系统内不受虫害的入侵。酒糟作为白酒生产的副产物，富含粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉、粗纤维和氮、磷、钾等无机元素及戊糖、总糖等成分，并能产生多种酶，这些酶可以抑制重茬病、根结线虫病、枯萎病、青枯病和疫病等多种土壤病害，保障了系统内不受病菌入侵，提高作物的抗逆性。腐植酸能改良土壤，促进作物根系发育并提高作物对养分的吸收力和利用率，并与膨润土、生物碳一起，对养分和水分起到缓释作用。使作物在干旱和营养缺失时不断释放必要的养分和水，以保证作物在种植初期的水肥需求而提高存活率。

本发明的生物刺激素叶面喷施使得作物通过叶面的途径快速吸收养分，保证在水肥缺失的状态下时能及时的到补充。生物刺激素中的黄腐酸、氨基酸、海藻素不仅能刺激作物的生长发育，而且能提高作物的抗旱能力和对病虫害的免疫力。所以在土壤退化、石漠化或干旱等不利于作物生长的生态区域，人工土壤生态微环境的植入可使作物在水肥胁迫的状态下仍然能依赖自身释放的水份和营养元素正常生长，进而从整体上实现作物生态系统的重建并进入良性循环的轨道。

本发明的优势在于通过人工的干预，在作物根际建立起良好的土壤生态环境和病虫害防护层，并使作物快速获得水肥而提高抗逆性，在土、肥、水胁迫下逐步释放和调节相应的水分和养分以保证作物得以生存和生长，并使作物在相当长一段时间内在生态脆弱区享受着一个比较健康的土壤生态环境，这对提高作物的存活率和后期的生长发育有着重要的意义。

下面以田间试验数据来说明这一系统的效果：

试验设于云南砚山县江那镇紫马社区小寨村，海拔1556米，土壤类型为红沙壤，属于严重石漠化区域。试验方法采用完全随机区组排列，设3个处理，每个处理三次重复，小区面积20㎡，每小区种植220株。实验处理为人工土壤微生态环境系统、常规施肥(有机无机复混肥/亩)、等量清水喷施(对照)。试验结果见表1：

表1.不同处理对青菜生长发育的影响(移苗后生长期52天)

从表1可以看出，生长在石漠化土壤的青菜(清水对照处理)十分微弱，这说明了石漠化土壤肥力低，作物生长困难。常规施肥虽能在某种程度上使青菜正常生长，但由于土壤理化性状差，故生长不理想。虽然加大化肥使用量也许能提高产量，但这样势必会污染土壤，破坏土壤结构并抑制微生物活性。而植入人工土壤微生态环境系统对青菜的生长发育具有明显的优势。这一点也从地下部分鲜重的比较可以看出：生长于人工土壤微生态环境里的地下部分的生物量要比生长在化肥和对照处理分别高出33％和348％。这说明生长在健康的生态环境的根系发育要明显优于使用化肥和处理的青菜。而地下部分的建康发育也直接促进了地上部分的生长。从表1可以看出，生长在人工土壤微生态环境的青菜的生物量分别高于生长在使用化肥和处理的青菜的43％和578％。

另一方面，植入人工土壤微生态环境对青菜的株高，叶长、叶宽以及叶面积效果十分显著。这些结果证实了通过叶面生物刺激素的喷施，青菜能快速获得营养和水分，保证了青菜的存活率和生长发育，使得亩产比施用化肥和对照处理分别高于44％和535％。这些结果说明植入人工土壤微生态环境保障了健康的土壤生态体系，使青菜在能在石漠化这样脆弱的生态环境中迅速获得养分、水分并能健康的发育生长。

此项技术应用范围广，经过适当调控营养平衡、微生物种群以及一些基质参数即可应用到其他领域中，如生态脆弱区的植被恢复、经济作物、水果、蔬菜与花卉的种植。所以它具有很高的经济价值和社会价值。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种增强作物抗逆性的人工土壤，其特征在于：包括以下重量份的组分：玉米酒糟500～800份、腐殖酸粉100～250份、玉米芯或秸秆300～600份、生物碳60～120份、膨润土10～30份、烟梗100～200份、液态生物刺激素70～100份、微生物复合菌剂1～2份。

2.根据权利要求1所述的增强作物抗逆性的人工土壤，其特征在于：所述液态生物刺激素是由黄腐酸、氨基酸、海藻素与多种营养元素螯合而成。

3.根据权利要求2所述的增强作物抗逆性的人工土壤，其特征在于：所述液态生物刺激素的螯合步骤如下：

A1：将630L水加入反应釜中并加入到70～75摄氏度；

A2：将120kg黄棕腐殖酸与20kg海藻素混合，并缓慢加入反应釜中搅拌均匀，其中黄棕腐殖酸中黄腐酸的含量为15％；

A3：按顺序将尿素156kg、硫酸钾76kg、硝酸钾38kg、磷酸二铵78kg、硼酸钠5kg、复合氨基酸5kg、氢氧化钾8kg缓缓加入反应釜中搅拌均匀，最后定容到1000L得到液体生物刺激素。

4.一种增强作物抗逆性的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：调节玉米酒糟PH值为7～8后备用；

S2：对微生物复合菌剂进行活化得到菌种混合物；

S3：将玉米酒糟、腐殖酸粉、玉米芯或秸秆、生物碳、膨润土和烟梗充分混合均匀得到混合物料；

S4：量取液态生物刺激素兑水50～100倍，喷洒于混合物料上，混合均匀得到堆肥物料；

S5：将菌种混合物均匀撒入堆肥物料中并充分混合，物料水分含量保持在50～60％；

S6：将混合物料堆制成梯形进行腐熟得到腐熟物料；

S7：将腐熟物料添加相应量的氮、磷、钾、硼和锌，调控到适宜作物生长的平衡营养水平；

S8：将调控好营养平衡的腐熟物料模压成柱状体；

S9：在柱状体上播种或移苗，然后浇水湿润；

S10：播种或移苗后将液态生物刺激素按体积稀释400～600倍进行页面喷施，每周一次，每次的喷施量为15～20ml/㎡。

5.根据权利要求4所述的增强作物抗逆性的方法，其特征在于：所述S1步骤中调节玉米酒糟的PH值的方法是用生石灰与酒糟进行混合，生石灰的用量为调节到PH为7～8。

6.根据权利要求4所述的增强作物抗逆性的方法，其特征在于：所述S2步骤中对微生物复合菌剂进行活化方法是：将微生物复合菌剂1～2份与10～30份的植物性粉末、1～2份的糖原和温清水10～30份制成菌种混合物，活化5小时。

7.根据权利要求6所述的利用人工土壤提高作物产量的方法，其特征在于：所述植物性粉末为米糠、秸秆粉、锯末、麦麸中的一种或多种；所述糖原为白糖、玉米面、淀粉中的一种或多种；所述菌种混合物每隔1～2小时需充分搅拌一次。

8.根据权利要求4所述的增强作物抗逆性的方法，其特征在于：所述S6步骤中的梯形的高为0.6～1米。

9.根据权利要求4所述的增强作物抗逆性的方法，其特征在于：所述S6步骤中当梯形物料的堆温升至60℃时开始翻堆，每天一次直到腐熟，所述梯形物料的腐熟标志是：堆温降低，物料疏松，无物料原臭味，堆内产生白色菌丝。

10.根据权利要求4所述的增强作物抗逆性的方法，其特征在于：所述S8步骤中的柱状体按照种植作物的根系分布特点确定柱状体的尺寸和形状。