CN108323264B - 一种复垦土地生态培肥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土壤改良培肥技术领域，特别涉及一种复垦土地生态培肥方法。该复垦方法包括：将宅基地复垦土地中的碎石筛除，将白酒糟和菌糠粉碎，于小春作物和大春作物播种前5～7天，将粉碎后的白酒糟和菌糠施入土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，小春作物和大春作物播种前1～2天，施入尿素和钾肥；在大春至小春间歇期，将粉碎后的白酒糟施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合。通过采用本发明复垦土地生态培肥方法使得复垦土地平均有机质提升最高可达10.8％，促进N、P、K提升6.2％～11.8％，土壤容重降低3.4％～4.3％，田间持水量增加约3.1％～3.8％。

Description

一种复垦土地生态培肥方法
技术领域
本发明涉及土壤改良培肥技术领域，特别涉及一种复垦土地生态培肥方法。
背景技术
我国的人均耕地面积仅为0.08hm2，仅为世界平均水平的四分之一，长期处于人多地少情况下。随着21世纪人口数量持续增长、耕地数量逐渐减少，我国人地和粮食供应矛盾未来可能会进一步激化。
近年来，我国政府对农村当前利用不合理、配置不当的宅基地实施复垦整理和土壤培肥，使其能够成为可利用的耕地资源。但是，由于宅基地复垦土地耕作层砖石多、土壤养分差，造成农作物产量低、品质差。当前，各地基本采用过量猪粪、鸡粪或牛粪等有机物料及无机化肥进行复垦土地培肥，其施用量远超出土地的承载量。部分区域采用焚烧干豆杂等杂草及树叶等措施进行复垦土地培肥。但是，这些技术仅考虑对土壤养分进行培肥，而未综合考虑土壤环境安全、土壤养分增长、作物收益和运营成本等问题，均存在较大的土壤及环境污染风险。
我国是最早酿酒的国家，也是白酒的第一生产大国。截止2014年，我国每年可以生产1.26×107t白酒。若参照文献数据，生产1t白酒会产生3t的酒糟来计算，每年所产生的白酒糟将达到3.77×107t。有研究表明白酒糟营养丰富，但是若不及时有效处理，易腐败变质，造成严重的环境污染和资源浪费。有研究表明，当前白酒糟年利用量不足年产量的60％。目前，白酒糟除用于能源化利用外，基于其营养成分的利用措施较少，主要用于饲养动物。有研究表明，由于白酒糟含有大量稻壳，动物饲用效果较差。此外，白酒糟中含有一定数量的氮、磷、钾等物质具备促进作物生长和改良土壤的潜力。
目前，基于白酒糟施用宅基地复垦土地绿色培肥技术尚缺乏。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种复垦土地生态培肥方法。该复垦方法可提高白酒糟利用率，可显著提高土壤有机质含量，提高作物产量，降低培肥成本，同时降低重金属污染的风险。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种复垦土地生态培肥方法，包括如下步骤：
步骤1：将宅基地复垦土地中的碎石筛除；
步骤2：将白酒糟和菌糠进行粉碎；
步骤3：小春作物播种前5～7天，将所述白酒糟与菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，所述菌糠施用量为1800～2000kg/hm2；
小春作物播种前1～2天，施入无机肥；
步骤4：大春作物播种前5～7天，将所述白酒糟与菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，菌糠施用量为2300～2500kg/hm2；
大春作物播种前1～2天，施入无机肥；
步骤5：在大春至小春间歇期，将粉碎后的白酒糟施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为6000～6500kg/hm2。
本发明中，所述酒糟为白酒糟，可以是高粱、大麦及五粮酒糟。作为优选，酒糟的含水量不超过8％。
本发明中，所述菌糠为平菇废弃培养料。平菇废弃培养料优选为采用包含秸秆、鸡粪、尿素、油枯、碳酸钙、石膏和石灰等原料的培养料进行种植平菇后得到的废弃培养料。
本发明中，小春是指小麦等作物在第一年播种至第二年初夏收获的种植时期，一般为11月初至第二年的4月底。
本发明中，大春是指玉米等作物春夏季的种植时期。一般为4月底至9月初。
本发明中，小春作物为小麦，大春作物为玉米。
作为优选，碎石为直径超过50mm的碎石。
作为优选，所述白酒糟和所述菌糠的粉碎粒径≤20mm。
作为优选，步骤3、4、5中，表层土壤为深度为0～25cm的土壤。
作为优选，步骤3和步骤4中施入尿素和钾肥。
作为优选，步骤3中所述尿素130～140kg/hm2，钾肥20～25kg/hm2，步骤4中所述尿素180～190kg/hm2，钾肥30～35kg/hm2。
在本发明提供的一些具体实施例中，步骤3中所述尿素140kg/hm2，钾肥25kg/hm2，步骤4中所述尿素190kg/hm2，钾肥35kg/hm2。
在本发明提供的一些具体实施例中，步骤3中所述尿素130kg/hm2，钾肥20kg/hm2，步骤4中所述尿素180kg/hm2，钾肥30kg/hm2。
作为优选，所述步骤3为：小春作物播种前6天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000kg/hm2，所述菌糠施用量为1800kg/hm2；
小春作物播种前1天，施入尿素140kg/hm2，钾肥25kg/hm2。
作为优选，所述步骤4为：
大春作物播种前6天，将白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000kg/hm2，所述菌糠施用量为2300kg/hm2；
大春作物播种前1天，施入尿素190kg/hm2，钾肥35kg/hm2。
在本发明提供的一个具体实施例中，步骤3为：小春作物播种前6天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4500kg/hm2，所述菌糠施用量为2000kg/hm2；
小春作物播种前1天，施入尿素130/hm2，钾肥20kg/hm2。
所述步骤4为：
大春作物播种前6天，所述白酒糟与菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为4500kg/hm2，所述菌糠施用量为2500kg/hm2；
大春作物播种前1天，施入尿素180kg/hm2，钾肥30kg/hm2。
所述步骤5为：
作为优选，所述大春至小春间歇期为每年9月初～10月初。
更优选地，所述大春至小春间歇期具体为所述大春作物收获后7～10天，即9月中旬。
本发明提供了一种复垦土地生态培肥方法。该复垦方法包括如下步骤：步骤1：将宅基地复垦土地中的碎石筛除；步骤2：利用粉碎机将白酒糟和菌糠粉碎；步骤3：小春作物播种前5～7天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，所述菌糠施用量为1800～2000kg/hm2；小春作物播种前1～2天，施入尿素和钾肥；步骤4：大春作物播种前5～7天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，所述菌糠施用量为2300～2500kg/hm2；大春作物播种前1～2天，施入尿素和钾肥；步骤5：在大春至小春间歇期，将粉碎后的白酒糟施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为6000～6500kg/hm2。通过采用本发明复垦土地生态培肥方法使得复垦土地平均有机质提升最高可达10.8％，促进N、P、K提升6.2％～11.8％，土壤容重降低3.4％～4.3％，田间持水量增加约3.1％～3.8％，使得生产出的平均每年麦玉等作物产量提升2.9％～3.8％，相比常规化肥耕作0～20cm土壤及小麦和玉米籽粒的铜、镉、铅、锌等重金属含量最高降低近50％。
具体实施方式
本发明公开了一种复垦土地生态培肥方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
本发明提供的复垦土地生态培肥方法中所用种子、肥料均可由市场购得。
以下实施例所用白酒糟购自邛崃市白酒生产企业，菌糠购自大邑县蘑菇种植专业合作社。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
(1)试验及推广区域：成都市牟礼镇，试验田土壤的初始有机质含量为12.03g/kg，N、P、K含量分别为0.76g/kg、0.65g/kg和3.97g/kg，Cu、Cd、Pb和Zn含量分别为36.17mg/kg、0.14mg/kg、28.56mg/kg和81.29mg/kg；
(2)时间：2014年4月初～2017年4月初；
(3)种植作物：麦玉轮作(小麦、玉米轮作)；
(4)培肥方案：
每个处理设3个平行，共9个随机排列小区。小区面积均为30m2，小区之间筑土沟，沟深20cm。
①手动筛选去除复垦后土地的土壤中直径较大的碎石，复垦土地中的碎石直径不超过50mm；
②利用粉碎机将白酒糟和菌糠粉碎到粒径≤20mm的颗粒；
③在大春季及小春季播种前6天之前，将白酒糟和菌糠平撒于土壤表面上，用旋耕机与0～25cm土壤混合，其中，大春季白酒糟施用量为4000kg/hm2，菌糠施用量为2300kg/hm2；小春季白酒糟施用量为4000kg/hm2，菌糠施用量为1800kg/hm2；
④在大春季及小春季播种前1天，施入无机肥料(大春季尿素190kg/hm2和钾肥35kg/hm2，小春季尿素140kg/hm2和钾肥25kg/hm2)；
⑤在大春季及小春季的间歇期(大春作物收获后7～10天，9月中旬)，将6000kg/hm2白酒糟施用均匀撒于土壤表面，利用旋耕机将酒糟与0～25cm表层土壤混合。
(5)样品采集测定与分析
土壤的采集时间为2014年至2017年每年4月初小春季收获后1-2天。采用五点梅花法采集各小区土壤剖而深度为0～20cm的土样，用无菌PET树脂袋封装带回实验室。室内风干后进行测定。土壤有机质、全氮、全磷、全钾测定均采用常规方法。
常规化肥为当地麦玉轮作常用化肥，分别是尿素(含N 46％)、过磷酸钙(含P2O512％)和钾肥(进口加拿大红钾，含K2O 60％)。大春季尿素施用量为390kg/hm2，过磷酸钙施用量为750kg/hm2，钾肥施用量为150kg/hm2；小春季尿素施用量为325kg/hm2，过磷酸钙施用量为625kg/hm2，钾肥施用量为125kg/hm2。数据处理利用SPSS 22.0软件进行统计分析。
(6)效果(结果见表1～3)
表1土壤化学性质三年变化量一览表
注：(1)空白处理为不施肥处理。
表2作物籽粒重金属三年变化量一览表(mg/kg)
注：(1)空白处理为不施肥处理。
表3产量及年收入支出一览表
注：(1)空白处理为不施肥处理。
结论：
①平均每年0—20cm复垦土地土壤有机质含量提升最高可达10.5％，，促进N、P、K含量提升6.2％～8.3％。容重降低3.4％～4.1％，田间持水量增加约3.1％～3.6％。
②平均每年麦玉等作物产量提升3.2％～3.8％，比常规化肥耕作每年净收入提高1400余元/hm2。
③比常规化肥耕作，0～20cm土壤Cu、Cd、Pb和Zn等重金属三年的增加量减少最高达33.3％。
④小麦和玉米籽粒的铜、镉、铅、锌等重金属含量比常规化肥耕作生产出的小麦及玉米籽粒最高降低近50％。
实施例2
(1)试验及推广区域：成都市桤泉镇，试验田土壤的初始有机质含量为12.03g/kg，N、P、K含量分别为0.97g/kg、0.65g/kg和3.08g/kg，Cu、Cd、Pb和Zn含量分别为36.17mg/kg、0.14mg/kg、28.56mg/kg和81.29mg/kg；
(2)时间：2014年4月底～2017年4月初；
(3)种植作物：麦玉轮作(小麦、玉米轮作)；
(5)培肥方案：
每个处理设3个平行，共9个随机排列小区。小区面积均为30m2，小区之间筑土沟，沟深20cm。
①手动筛选去除复垦后土地的土壤中直径较大的碎石，复垦土地中的碎石直径不超过50mm；
②利用粉碎机将白酒糟和菌糠粉碎到粒径≤20mm的颗粒；
③在大春季及小春季播种前6天之前，将白酒糟和菌糠平撒于土壤表面上，用旋耕机与0～25cm土壤混合，其中，大春季白酒糟施用量为4500kg/hm2，菌糠施用量为2500kg/hm2；小春季白酒糟施用量为4500kg/hm2，菌糠施用量为2000kg/hm2；
④在大春季及小春季播种前1天，施入无机肥料(大春季尿素180kg/hm2和钾肥30kg/hm2，小春季尿素130kg/hm2和钾肥20kg/hm2)；
⑤在大春季及小春季的间歇期(大春作物收获后7～10天，9月中旬)，将6500kg/hm2白酒糟施用均匀撒于土壤表面，利用旋耕机将酒糟与0～25cm表层土壤混合。
(5)样品采集测定与分析
土壤的采集时间为2014年至2017年每年4月底大春季收获后1-2天。采用五点梅花法采集各小区土壤剖而深度为0～20cm的土样，用无菌PET树脂袋封装带回实验室。室内风干后进行测定。土壤有机质、全氮、全磷、全钾测定均采用常规方法。
常规化肥为当地麦玉轮作常用化肥，分别是尿素(含N 46％)、过磷酸钙(含P2O512％)和钾肥(进口加拿大红钾，含K2O 60％)。大春季尿素施用量为390kg/hm2，过磷酸钙施用量为750kg/hm2，钾肥施用量为150kg/hm2；小春季尿素施用量为325kg/hm2，过磷酸钙施用量为625kg/hm2，钾肥施用量为125kg/hm2。数据处理利用SPSS 22.0软件进行统计分析。
(6)效果(结果见表4～6)
表4土壤化学性质三年变化量一览表
注：(1)空白处理为不施肥处理。
表5作物籽粒重金属三年增加值一览表(mg/kg)
注：(1)空白处理为不施肥处理。
表6产量及年收入支出一览表
注：(1)空白处理为不施肥处理。
结论：
①平均每年0—20cm复垦土地土壤有机质含量提升最高可达10.8％，促进N、P、K含量提升7.2％～11.8％。容重降低3.5％～4.3％，田间持水量增加约3.2％～3.8％。
②平均每年麦玉等作物产量提升2.9％～3.6％，比常规化肥耕作每年净收入提高近1100元/hm2。
③比常规化肥耕作，0—20cm土壤Cu、Cd、Pb和Zn等重金属三年的增加量减少最高达25.6％。
④小麦和玉米籽粒的铜、镉、铅、锌等重金属含量比常规化肥耕作生产出的小麦及玉米籽粒最高降低近33.3％。
对比例1
(1)试验及推广区域：成都市桤泉镇；
(2)时间：2015年4月底—2017年4月底；
(3)种植作物：麦玉轮作(小麦、玉米轮作)；
(4)培肥方案：
参考康惊涛等人于2007年发表的《粉煤灰-酒糟混合基质的植物生长试验研究》中公开的培肥基质，其中，培肥基质由粉煤灰和酒糟按质量比为4:1进行混合制得。
(5)样品采集测定与分析
同实施例1-2。
(6)效果(结果见表7～9)
表7土壤化学性质两年变化量一览表
表8作物籽粒重金属三年变化量一览表(mg/kg)
表9产量及年收入支出一览表
结论：
①与对比例1相比，实施例1、2平均每年0～20cm复垦土地土壤有机质含量提升最高可达27.1％，促进N、P、K含量提升最高可达66.7％。
②与对比例1相比，实施例1、2平均每年麦玉等作物产量提升最高可达7.58％，每年净收入提高最高可达近2200元/hm2。
③与对比例1相比，实施例1、2的0～20cm土壤、小麦和玉米籽粒的Cu、Cd、Pb和Zn等重金属两年的增加量减少最高达66.7％，给环境污染及人体健康风险威胁综合降低近50％。
对比例2
该对比例与实施例1相比，白酒糟和菌糠的用量配比有所不同。
(1)试验及推广区域：成都市桤泉镇；
(2)时间：2015年4月初～2017年4月底；
(3)种植作物：麦玉轮作(小麦、玉米轮作)；
(4)培肥方案：
每个处理设3个平行，共9个随机排列小区。小区面积均为30m2，小区之间筑土沟，沟深20cm。
①手动筛选去除复垦后土地的土壤中直径较大的碎石，复垦土地中的碎石直径不超过50mm；
②利用粉碎机将白酒糟和菌糠粉碎到粒径≤20mm的颗粒；
③在大春季及小春季播种前6天之前，将白酒糟和菌糠平撒于土壤表面上，用旋耕机与0～25cm土壤混合，其中，大春季白酒糟施用量为5000kg/hm2，菌糠施用量为3000kg/hm2；小春季白酒糟施用量为5000kg/hm2，菌糠施用量为2500kg/hm2；
④在大春季及小春季播种前1天，施入无机肥料(大春季尿素220kg/hm2和钾肥50kg/hm2，小春季尿素160kg/hm2和钾肥50kg/hm2)；
⑤在大春季及小春季的间歇期(大春作物收获后7～10天)，将7500kg/hm2白酒糟施用均匀撒于土壤表面，利用旋耕机将酒糟与0～25cm表层土壤混合。
(5)样品采集测定与分析
同实施例1。
(6)效果(结果见表10～12)
表10土壤化学性质两年变化量一览表
表11作物籽粒重金属两年变化量一览表(mg/kg)
表12产量及年收入支出一览表
结果显示，采用本发明酒糟、菌糠配比范围以外的对比例2的技术方案，其复垦效果明显不如实施例1、2。
①与对比例2相比，实施例1、2平均每年0～20cm复垦土地土壤有机质含量提升减少了3.5％，N、P、K含量降低了近30％。
②与对比例2相比，实施例1、2平均每年麦玉等作物产量提升最高可达4.5％，每年净收入提高最高可达近1550元/hm2。
③与对比例2相比，实施例1、2的0～20cm土壤、小麦和玉米籽粒的Cu、Cd、Pb和Zn等重金属两年的增加量降低最高达37.5％，给环境污染及人体健康风险威胁综合降低近30％。
对比例3
与实施例1相比，该对比例中白酒糟和菌糠的施用时间有所不同。
(1)试验及推广区域：成都市桤泉镇；
(2)时间：2015年4月初～2017年4月底；
(3)种植作物：麦玉轮作(小麦、玉米轮作)；
(4)培肥方案：
每个处理设3个平行，共9个随机排列小区。小区面积均为30m2，小区之间筑土沟，沟深20cm。
①手动筛选去除复垦后土地的土壤中直径较大的碎石，复垦土地中的碎石直径不超过50mm；
②利用粉碎机将白酒糟和菌糠粉碎到粒径≤20mm的颗粒；
③在大春季及小春季播种前6天之前，将白酒糟和菌糠平撒于土壤表面上，用旋耕机与0～25cm土壤混合，其中，大春季白酒糟施用量为4500kg/hm2，菌糠施用量为2500kg/hm2；小春季白酒糟施用量为4500kg/hm2，菌糠施用量为2000kg/hm2；
④在大春季及小春季播种前1天，施入无机肥料(大春季尿素180kg/hm2和钾肥30kg/hm2，小春季尿素130kg/hm2和钾肥20kg/hm2)；
⑤在10月底，将6500kg/hm2白酒糟施用均匀撒于土壤表面，利用旋耕机将酒糟与0～25cm的表层土壤混合。
(5)样品采集测定与分析
同实施例1。
(6)效果(结果见表13～15)
表13土壤化学性质两年变化量一览表
表14作物籽粒重金属两年变化量一览表(mg/kg)
表15产量及年收入支出一览表
结果显示，采用本发明酒糟、菌糠施用时间保护范围以外的对比例3的技术方案，在施用量相同的情况下，其复垦效果明显不如实施例1、2。
①与对比例3相比，实施例1、2平均每年0～20cm复垦土地土壤有机质、N、P和K含量提升差异不显著。
②与对比例3相比，实施例1、2平均每年麦玉等作物产量提升最高可达4.9％，每年净收入提高最高可达919元/hm2。
③与对比例3相比，实施例1的0～20cm土壤、小麦和玉米籽粒的Cu、Cd、Pb和Zn等重金属两年的增加量减少最高达50.0％，给环境污染及人体健康风险威胁综合降低近20％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复垦土地生态培肥方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将宅基地复垦土地中的碎石筛除；
步骤2：将白酒糟和菌糠粉碎；
步骤3：小春作物播种前5～7天，将所述白酒糟与菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，所述菌糠施用量为1800～2000kg/hm2；
小春作物播种前1～2天，施入无机肥；
步骤4：大春作物播种前5～7天，将所述白酒糟与菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为4000～4500kg/hm2，所述菌糠施用量为2300～2500kg/hm2；
大春作物播种前1～2天，施入无机肥；
步骤5：在大春至小春间歇期，将粉碎后的白酒糟施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，所述白酒糟施用量为6000～6500kg/hm2。
2.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述碎石为直径超过50mm的碎石。
3.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述白酒糟和所述菌糠的粉碎粒径≤20mm。
4.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，步骤3、4、5中，所述表层土壤为深度为0～20cm的土壤。
5.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，步骤3和步骤4中施入的无机肥为尿素和钾肥。
6.根据权利要求5所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，步骤3中所述尿素130～140kg/hm2，钾肥20～25kg/hm2，步骤4中所述尿素180～190kg/hm2，钾肥30～35kg/hm2。
7.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述步骤3为：小春作物播种前6天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000kg/hm2，所述菌糠施用量为1800kg/hm2；
小春作物播种前1天，施入尿素140kg/hm2，钾肥25kg/hm2。
8.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述步骤4为：
大春作物播种前6天，将所述白酒糟和菌糠施入复垦土地，并利用旋耕机与表层土壤混合，其中，所述白酒糟施用量为4000kg/hm2，菌糠施用量为2300kg/hm2；
大春作物播种前1天，施入尿素190kg/hm2，钾肥35kg/hm2。
9.根据权利要求1所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述大春至小春间歇期为每年9月初～10月初。
10.根据权利要求1～9任一项所述的复垦土地生态培肥方法，其特征在于，所述大春至小春间歇期具体为所述大春作物收获后7～10天。
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