CN108658704A - 一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂及应用 - Google Patents

一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂，该土壤调理剂含有腐熟有机肥、复合肥、腐殖质、生物质炭和复合微生物菌剂。本发明的土壤调理剂中含有有机肥、生物质炭、腐殖质和微生物菌剂等有益成分，其中有机肥、生物质炭和腐殖质有助于改善土壤结构，降低土壤容重，增强土壤的透气性；腐殖质中有机碳含量丰富，可以补充土壤中有机质含量，腐殖质中的有机碳与生物质炭具有同源性，二者共同施用可以增加土壤腐殖质含量；复合微生物菌剂有利于促进土壤微生物活性，促进养分释放，增强土壤养分供应；施用该土壤调理剂有利于缓解南方双季稻区红黄泥田土壤板结，改善土壤环境，增加土壤腐殖质含量，培肥土壤，促进水稻的生长，达到水稻增产的效果。

Description

一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理 剂及应用
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂及其应用。
背景技术
水稻土是我国南方双季稻区最重要的土壤耕作类型，20世纪80年代初，低产水稻土占总面积的26％。通过土壤改良，改良土壤结构、提高低产水稻土生产力是保障国家粮食安全重要的措施之一。红黄泥田是我国南方红黄壤地区的一种中低产水稻土，主要是由各种岩石风化物及第四纪红土上的红壤荒地或旱地开垦种植水稻后发育而成的，主要包括红泥田、黄泥田、黄泥沙田、灰黄泥田、乌黄泥田等土种，是我国南方双季稻区主要的中低产水稻土类型之一，主要分布于湖南、江西、浙江、福建、湖北和江苏等地；其低产障碍因子主要是耕层浅薄、土体构型不良，土壤紧实、耕性不良，速效养分含量低、肥力偏低，土壤酸性强、保肥性能差，农业生产性能中等偏下。
目前，主要开展了利用天然有机质、人工合成改良剂等为原料的土壤改良调节剂的研究，这些土壤调理剂可以改善土壤pH，结合有害金属元素等。虽然现有的土壤调理剂养分功能较多，但功能较为单一，很少有高效的改良土壤各方面综合性能的调理剂出现，而且在提高土壤腐殖质含量、土壤透气性和改善土壤结构等方面还有待进一步研究与提高。
特别是针对我国南方双季稻区红黄泥低产稻田土壤酸性强、速效养分含量低、肥力偏低等主要问题，开展相应的土壤调理剂研制，以有效地提高红黄泥低产稻田土壤有机质和腐殖质含量、提高土壤孔隙度，改善土壤结构，培肥土壤，其意义巨大。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂及其应用，该土壤调理剂可以降低土壤容重，增强土壤的透气性，增加土壤腐殖质和有机质含量，有利于解决现有的土壤调理剂无法有效地改善南方双季稻区红黄泥田土壤板结、改善土壤结构、培肥土壤的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂，该土壤调理剂含有以下重量份的原料：腐熟有机肥40～65重量份、复合肥15～40重量份、腐殖质5～7重量份、生物质炭5～7重量份。
该土壤调理剂优选腐熟有机肥50～65重量份、复合肥15～30重量份、腐殖质5～7重量份、生物质炭5～7重量份。
该土壤调理剂进一步优选腐熟有机肥65重量份、复合肥15重量份、腐殖质6重量份、生物质炭7重量份。
所述的腐殖质是利用复合微生物菌剂发酵玉米秸秆和水稻秸秆及稻壳中的一种或几种后硝化得到的产物。
所述的腐殖质的制备方法包括以下步骤：
(1)使粒径2～8mm的发酵原材料在复合微生物菌剂的作用下发酵得到发酵产物，所述发酵原材料为玉米秸秆和水稻秸秆及稻壳中的一种或几种；
(2)在所述发酵产物中加入硝酸或硫酸并混合均匀，得到腐殖质；相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.1～1.5重量份，硫酸的用量为0.3～1.5重量份，硝酸浓度65～68％，硫酸浓度98％。
优选相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.5～1.3重量份，硫酸的用量为0.5～1.5重量份。
进一步优选相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.5～1.1重量份，硫酸的用量为0.5～1.1重量份。
所述复合微生物菌剂为霉菌、枯草芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌、硅酸盐菌、放线菌、乳酸菌和光合菌中的三种或三种以上。优选复合微生物菌剂的种类和用量分别为霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
所述生物质炭为玉米和水稻秸秆及稻壳所制成的生物炭中的一种或几种。
所述生物质炭的粒径0.2～1.0mm，优选土壤调理剂的粒径为0.4～1.0mm。
根据本发明，为了提高土壤孔隙率、改善土壤结构，增加土壤腐殖质含量，土壤调理剂中还可以含有生物质炭。生物质炭是生物质在限氧条件下高温热解而成的一种细粒度和多孔的物质，外观类似木炭。生物质炭与腐殖质等成分中的有机碳具有同源性，与有机碳混合时可以增加土壤腐殖质含量。本发明中，优选情况下，生物质炭的粒径0.4～1.0mm。上述粒径范围的生物质炭可以更有效地改善土壤团粒结构，增加土壤透气性，促进土壤微生物繁殖、土壤腐殖质含量和促进水稻生长。
根据本发明，为了增加土壤养分、改善土壤结构，土壤调理剂中含有腐熟的有机肥，所述腐熟的有机肥为鸡粪与甘蔗渣经过高温好氧发酵和后熟发酵两个阶段获得。在高温好氧发酵阶段，将鸡粪：甘蔗渣按重量比60：40混合均匀形成发酵物料，所述有机物料腐熟剂包括枯草芽孢杆菌、纤维素酶和蛋白酶，有效活菌数≥6.0亿cfu/g，混合均匀。保持水分50％～56％，在温度55℃～65℃条件下持续发酵20～25天。在有机物料后熟发酵阶段，这是在需氧量不大的中温微生物(嗜温细菌(如：酪丁酸梭菌、丁酸梭菌)，有效活菌数≥2.0亿cfu/g)作用下，缓慢而温和进行，在温度40℃～50℃条件下持续发酵30～35天。
所述复合肥选自氮肥、磷肥和钾肥；
优选情况下，复合肥可以为氮肥、磷肥和钾肥，其中N，P，K的比例为1：(0.38-0.50)：(0.58-0.75)。
根据本发明，为了增加土壤养分、促进水稻生长，土壤调理剂中含有复合肥，复合肥的具体种类没有特别的要求，可以为肥料技术领域常规种类的复合肥料，例如复合肥可以为选自氮肥、磷肥和钾肥。复合肥料与有机肥配合施用，可以培肥土壤，满足水稻生长发育的基本营养需求。上述肥料种类和含量范围的复合肥与有机肥配合施用，有利于增加土壤有机质和腐殖质含量、改善土壤结构，有助于促进水稻生长发育，提高水稻产量。
该土壤调理剂的制备方法包括：使腐熟有机肥、复合肥、腐殖质、生物质炭混合造粒，得到颗粒状土壤调理剂；所述颗粒状土壤调理剂的粒径为1.0～5.0mm，优选土壤调理剂的粒径为2.0～5.0mm。
上述粒径范围的土壤调理剂有利于造粒和使用，并且有助于改善土壤结构和提高土壤腐殖质含量。
所述土壤调理剂的pH值为7.0～7.5，优选pH7.3～7.5。
所述的土壤调理剂在提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量和改善土壤环境中的应用。
具体是将所述土壤调理剂在稻田中全面撒施并进行土壤耕作，每亩施用量50～300kg，优选施用量为150～200kg/亩。
下述单因素筛选试验的土壤调理剂配方具体是：60重量份腐熟有机肥、25重量份复合肥、6重量份腐殖质、6重量份生物质炭。
本发明不同腐殖质原料土壤调理剂的筛选试验
分别以水稻、玉米、油菜和大麦秸秆为原料按照本发明方法制备腐殖质，然后按照本发明各原料配比制成的不同种类土壤调理剂作为底肥分别施用于双季稻试验田中，在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤腐殖质含量，将测试结果列于表1中。
表1不同腐殖质原料土壤调理剂对稻田土壤腐殖质含量的影响
本发明利用不同腐殖质为原料所制成的土壤调理剂均有利于增加稻田土壤腐殖质含量，其增加土壤腐殖质含量的大小顺序表现为水稻秸秆＞玉米秸秆＞油菜秸秆＞大麦秸秆。因此，以水稻或玉米秸秆制备腐殖质为原料所制成的土壤调理剂增加稻田土壤腐殖质含量的效果为最佳。
本发明腐殖质发酵原料不同粒径土壤调理剂的筛选试验
将所制备腐殖质，制作成不同粒径的形状，然后按照本发明各原料配比制成的不同种类土壤调理剂作为底肥分别施用于双季稻试验田中，在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤腐殖质含量，将测试结果列于表2中。
表2腐殖质发酵原料不同粒径土壤调理剂对稻田土壤腐殖质含量的影响
本发明利用腐殖质发酵原料不同粒径所制成的土壤调理剂均有利于增加稻田土壤腐殖质含量，腐殖质发酵原料粒径为2～8mm时所制成的土壤调理剂其增加土壤腐殖质含量的效果较佳，以腐殖质发酵原料粒径为3～7mm时所制成的土壤调理剂增加稻田土壤腐殖质含量的效果为最佳。
本发明制备腐殖质时不同硝化反应比例的筛选试验
相对于100重量份发酵产物，将硝酸和硫酸按不同的反应比例与之进行混合，硝酸浓度65～68％，硫酸浓度98％。
测定其发酵产物腐殖质转化率，将测试结果列于表3中。
表3不同硝化反应比例对发酵产物腐殖质转化率的影响
本发明利用不同硝化反应比例对发酵产物腐殖质转化率具有明显的影响，相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.5～1.3重量份、硫酸的用量为0.5～1.5重量份条件下，发酵产物均具有较高的腐殖质转化率；硝酸的用量为0.5～1.1重量份、硫酸的用量为0.5～1.1重量份条件下，发酵产物均能获得最佳的腐殖质转化率。
本发明在制备腐殖质时不同复合微生物种类的筛选试验
复合微生物菌剂1：霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；
复合微生物菌剂2：枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
复合微生物菌剂3：霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
复合微生物菌剂4：枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
复合微生物菌剂5：霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
对照：不用任何复合微生物菌剂。
按照本发明的组分和配比将不同复合微生物种类制备腐殖质后再制备的土壤调理剂作为底肥分别施用于双季稻试验田中
在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤腐殖质含量，将测试结果列于表4中。
表4不同复合微生物种类土壤调理剂对稻田土壤腐殖质含量的影响
本发明的不同复合微生物种类土壤调理剂有利于增加土壤腐殖质含量，从施用不同复合微生物种类土壤调理剂条件下土壤腐殖质含量结果可知，复合微生物菌剂4和5最有利于增加稻田土壤腐殖质含量，其中以复合微生物菌剂5的效果为最佳。
本发明不同粒径土壤调理剂的筛选试验
将土壤调理剂的各种原料混合均匀制作成不同粒径的形状，然后作为底肥分别施用于双季稻试验田中，在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤腐殖质含量，将测试结果列于表5中。
表5不同粒径土壤调理剂对稻田土壤腐殖质含量的影响
本发明的不同粒径土壤调理剂对土壤腐殖质含量具有一定的影响，施用不同粒径土壤调理剂均有利于增加土壤腐殖质含量，所施用的土壤调理剂粒径为1.0～5.0mm时，具有明显的增加土壤腐殖质含量效果，其中以施用土壤调理剂的粒径为2.0～5.0mm时的效果为最佳。
本发明不同pH值土壤调理剂的筛选试验
将不同pH值土壤调理剂作为底肥分别施用于双季稻试验田中，在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤腐殖质含量，将测试结果列于表6中。
表6不同pH值土壤调理剂对稻田土壤腐殖质含量的影响
从本发明的不同pH值土壤调理剂土壤腐殖质含量结果可知，不同pH值土壤调理剂均有利于增加土壤腐殖质含量，随着调理剂pH值的增加，土壤腐殖质含量也随之增加，其中以pH值为7.3～7.5增加稻田土壤腐殖质含量的效果为最佳。
以上主要是从腐殖质原材料选择、不同种类及重量份硝化制剂、复合微生物菌剂种类和数量、土壤调理剂粒径和pH值等方面开展了筛选试验，探明不同筛选试验对水稻产量、稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量等方面影响的效果。本发明为了进一步探明土壤调理剂中各组分之间的协同作用，在实行上述各条件最佳效果的基础上进行了以下相关协同作用的试验，
本发明原材料不同配比土壤调理剂的部分筛选试验。
原材料不同配比1：35重量份腐熟有机肥、50重量份复合肥、3重量份腐殖质、3重量份生物质炭。
原材料不同配比2：40重量份腐熟有机肥、40重量份复合肥、5重量份腐殖质、5重量份生物质炭。
原材料不同配比3：50重量份腐熟有机肥、30重量份复合肥、5重量份腐殖质、5重量份生物质炭。
原材料不同配比4：60重量份腐熟有机肥、25重量份复合肥、6重量份腐殖质、6重量份生物质炭。
原材料不同配比5：60重量份腐熟有机肥、20重量份复合肥、7重量份腐殖质、6重量份生物质炭。
原材料不同配比6：65重量份腐熟有机肥、15重量份复合肥、6重量份腐殖质、7重量份生物质炭。
原材料不同配比7：70重量份腐熟有机肥、15重量份复合肥、4重量份腐殖质、4重量份生物质炭。
对照：不施土壤调理剂。
将原材料不同配比的土壤调理剂作为底肥分别施用于双季稻试验田中，在稻田早稻移栽翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，以不施用土壤调理剂试验区作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。早稻和晚稻收获时，测定各个试验区的双季水稻产量；晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)土壤容重和土壤孔隙度及蚯蚓种群数、土壤有机质和土壤腐殖质含量，将测试结果列于表7和表8中。
表7原材料不同配比土壤调理剂对双季水稻产量、土壤容重、土壤孔隙度和蚯蚓种群数的影响
表7结果表明，原材料不同配比土壤调理剂对双季水稻产量具有明显的影响。与对照相比，原材料不同配比的土壤调理剂水稻产量分别增产0.74％～6.06％；采用原材料配比2-6时，水稻产量比对照分别增加2.60％～6.06％，能获得最佳的增产效果。原材料不同配比土壤调理剂土壤容重分别比对照减少1.56％～13.28％；采用原材料配比2-6时，土壤容重比对照分别减少4.69％～13.28％，能获得最佳的增加土壤容重效果。原材料不同配比土壤调理剂土壤孔隙度分别比对照增加3.41％～13.17％；采用原材料配比2-6时，土壤孔隙度比对照分别增加4.45％～13.17％，能获得最佳的增加土壤孔隙度效果。原材料不同配比土壤调理剂下稻田土壤蚯蚓种群数分别比对照增加27.74％～84.67％；采用原材料配比2-6时，土壤蚯蚓种群数比对照分别增加61.31％～84.67％，能获得最佳的增加土壤蚯蚓种群数的效果。采用原材料配比1和7时，对增加双季水稻产量和土壤孔隙度及土壤蚯蚓种群数、降低土壤容重的效果低于采用原材料配比2-6。综合考虑，以采用原材料配比2-6时的增加双季水稻产量和土壤孔隙度及土壤蚯蚓种群数、降低土壤容重的综合效果为最佳。
表8原材料不同配比土壤调理剂对稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量的影响
表8结果表明，原材料不同配比土壤调理剂对稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量均具有明显的影响。与对照相比，原材料配比1-7土壤调理剂均有利于增加稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量。采用原材料配比1和7时，对增加稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量均无显著的效果，其效果低于采用原材料配比2-6。综合考虑，以采用原材料配比2-6时的增加稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量的效果为最佳。因此，以采用原材料配比2-6时的增加双季水稻产量和稻田土壤孔隙度、土壤有机质和土壤腐殖质含量及土壤蚯蚓种群数、降低土壤容重的综合效果为最佳。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和技术效果：
1、本发明所使用的土壤调理剂，主要是用以调整酸性稻田土壤；本发明的土壤调理剂时，结合水稻移栽前土壤翻耕时结合基肥进行搅拌均匀施入土壤中，然后进行耙田，对于土壤结构的调理作用非常明显。
2、普通稻田土壤调理剂使用过程中，存在着土壤腐殖质含量低、团聚体形成量少，改良土壤的效果不明显，甚至无改良土壤效果的问题；而且有时还会发生混凝土化现象、破坏土壤结构，起到反作用等方面的困难。目前普遍的现状是一味的追求通过添加更多的组分达到更好的效果，结果造成成本高和浪费，效果实际上不理想。本发明针对上述的难点，所使用的土壤调理剂是在通过更少的原料选择，更合理的搭配和比例，达到最佳的增加土壤腐殖质含量、改善土壤结构的效果，并通过大田试验得出最佳的施用量。
3、前人在提升红黄泥低产稻田类型土壤腐殖质含量时，主要是通过提高土壤pH值和土壤微小团聚体，本发明所施用的土壤调理剂通过有机肥、复合肥、腐殖质、生物质炭和复合微生物菌剂有机结合，不仅能提高土壤pH值，而且有利于促进土壤大团聚体的形成，降低土壤容重，提高土壤孔隙度，增强土壤的透气性，以提高土壤腐殖质含量、改善土壤结构。
4、本发明所施用的由腐熟有机肥、复合肥、腐殖质、生物质炭和复合微生物菌剂组成的土壤调理剂，在使用过程中有利于增加稻田土壤大团聚体、有机质含量；同时增加稻田土壤中蚯蚓的数量和蚯蚓生物耕作(蚯蚓生物耕作是指蚯蚓通过取食、挖掘、作穴、排粪等生物扰动，在改变土壤结构方面具有与深翻耕同等效果的过程；蚯蚓生物耕作在改善土壤孔隙结构方面具有重要作用，它比深翻耕对土壤结构的改善效果更好，且可大量减少人力投入及能耗)，增加土壤生物量，改善土壤结构。
本发明的土壤调理剂中含有有机肥、生物质炭、腐殖质和微生物菌剂等有益成分，其中有机肥、生物质炭有助于降低土壤容重，增强土壤的透气性，改善土壤结构；腐殖质中有机碳含量丰富，可以补充土壤中有机质含量，腐殖质中的有机碳与生物质炭具有同源性，二者共同施用可以增加土壤腐殖质含量；复合微生物菌剂有利于促进土壤微生物活性，促进养分释放，增强土壤养分供应；施用该土壤调理剂能发挥土壤调理剂中各组分之间的综合协同作用，有利于缓解南方双季稻区红黄泥田土壤板结，改善土壤环境，增加土壤有机质和土壤腐殖质含量，培肥土壤，促进水稻的生长，达到水稻增产的效果。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于对本发明进行说明和解释，并不用于限制本发明。
实施例1
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
(1)取100重量份粒径4-6mm的水稻秸秆加入发酵菌使得霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g，经发酵得到发酵产物，加入0.5重量份硝酸(68％)混合均匀，得到腐殖质；
(2)取40重量份腐熟有机肥、40重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，氮磷钾的质量比为1：0.38：0.58)、5重量份腐殖质、5重量份玉米秸秆生物质炭(粒径为0.2mm)混合均匀并造粒，pH7.5,得到本实施例的土壤调理剂(粒径为2.0～5.0mm)。
实施例2
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
(1)取100重量份粒径4-6mm的水稻秸秆加入发酵菌使得霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g，经发酵得到发酵产物，加入0.6重量份硝酸(68％)混合均匀，得到腐殖质；
(2)取50重量份腐熟有机肥、30重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，氮磷钾的质量百分比为1：0.45：0.65)、5重量份腐殖质、5重量份玉米秸秆生物质炭(粒径为0.4mm)混合均匀并造粒，pH7.5,得到本实施例的土壤调理剂(粒径为2.0～5.0mm)。
实施例3
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
(1)取100重量份粒径4-6mm水稻秸秆加入发酵菌使得霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g，经发酵得到发酵产物，加入0.7重量份硝酸(68％)混合均匀，得到腐殖质；
(2)取60重量份腐熟有机肥、25重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，氮磷钾的质量百分比为1：0.45：0.65)、6重量份腐殖质、6重量份玉米秸秆生物质炭(粒径为0.6mm)混合均匀并造粒，pH7.5,得到本实施例的土壤调理剂(粒径为2.0～5.0mm)。
实施例4
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
(1)取100重量份粒径4-6mm水稻秸秆加入发酵菌使得霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g，经发酵得到发酵产物，加入0.9重量份硝酸(68％)混合均匀，得到腐殖质；
(2)取60重量份腐熟有机肥、20重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，氮磷钾的质量百分比为1：0.50：0.75)、7重量份腐殖质、6重量份玉米秸秆生物质炭(粒径为0.8mm)混合均匀并造粒，pH7.5,得到本实施例的土壤调理剂(粒径为2.0～5.0mm)。
实施例5
本实施例用于说明本发明的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
(1)取100重量份粒径4-6mm水稻秸秆加入发酵菌使得霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g，经发酵得到发酵产物，加入1.1重量份硝酸(68％)混合均匀，得到腐殖质；
(2)取65重量份腐熟有机肥、15重量份复合肥(氮磷钾三元复合肥，氮磷钾的质量百分比为1：0.50：0.75)、6重量份腐殖质、7重量份玉米秸秆生物质炭(粒径为1.0mm)混合均匀并造粒，pH7.5,得到本实施例的土壤调理剂(粒径为2.0～5.0mm)。
对比例1
本对比例用于说明与本发明不同的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
采用与实施例3相同的原料和制备方法，所不同的是土壤调理剂中不含有生物质炭。
对比例2
本对比例用于说明与本发明不同的土壤调理剂中各组分之间的协同作用及其施用效果。
采用与实施例3相同的原料和制备方法，所不同的是土壤调理剂中不含有腐殖质。测试实施例
将实施例1-5与对比例1-2中的土壤调理剂作为底肥分别施用在7个长10米宽7米的双季稻试验田中，在稻田翻耕前均匀撒施后进行土壤耕作。施用量为200kg/亩。同时，选择1个面积相同的试验区不施用土壤调理剂作为对照组，每个试验区之间设置田埂，除施肥外，其他栽培管理措施相同。早稻和晚稻收获时，记录每个试验区的双季水稻产量，将实施例1-5和对比例1-2的试验区产量与对照组对比计算增产率，测试结果列于表9中。晚稻收获时，测定每个试验区稻田耕层土壤(0～20cm)腐殖质含量，将实施例1-5和对比例1-2的试验区稻田土壤腐殖质含量测定结果列于表10中。
表9实施例与对比例土壤调理剂对双季水稻产量的影响
双季水稻产量(kg/亩) 增产(％)
实施例1 835 3.09
实施例2 844 4.20
实施例3 850 4.94
实施例4 856 5.68
实施例5 861 6.30
对比例1 840 3.70
对比例2 842 3.95
对照 810 /
表10实施例与对比例土壤调理剂对稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量的影响
根据表9和表10数据，从实施例1-5与对比例1-2的数据对比可以看出，相比于采用不含生物碳或不含腐殖质的土壤调理剂(对比例1-2)，本发明的土壤调理剂可以强化土壤调理剂的吸附作用，发挥土壤调理剂中各组分之间的综合协同作用，提高土壤孔隙率，有利于改善土壤结构，提高双季稻田耕层土壤有机质和土壤腐殖质含量，培肥土壤，达到水稻增产增收的效果。从实施例2～5的数据对比可以看出，本发明的土壤调理剂更能进一步发挥土壤调理剂中各组分之间的综合协同作用，具备更有效地改善土壤环境，促进水稻生长的作用；本发明的土壤调理剂对改善土壤结构，提高双季稻田耕层土壤有机质和土壤腐殖质含量，提高土壤孔隙率更有效果，水稻增产增收明显。
实施例6在宁乡市试验田红黄泥田土壤中的应用
选择连续种植4年以上的双季稻红黄泥田土壤为研究对象。在稻田均匀撒施不同用量的本发明实施例5所述的土壤调理剂，早稻移栽前结合施用基肥、深翻并与土壤混匀，以不施本发明所述的土壤调理剂为对照，种植作物为双季稻，在早稻和晚稻成熟收获时测定水稻产量。
选择6块种植面积1.5亩左右、连续种植4年以上的双季稻红黄泥田土壤为研究对象。其中3块稻田均匀撒施本发明所述的土壤调理剂，早稻移栽前结合施用基肥、深翻并与土壤混匀，3块稻田以不施本发明所述的土壤调理剂为对照，种植作物为双季稻，在晚稻成熟收获时测定土壤有机质、土壤腐殖质含量(胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳)、土壤团粒结构等指标。为保证试验进行的准确性，试验期间不添加影响试验结果的其他有机类、化学类和生物类产品。试验结果如表11、表12和表13中所示。
表11结果表明，不同土壤调理剂施用量对双季水稻产量具有明显的影响。与对照相比，不同土壤调理剂施用量处理增产3.66％～8.54％；施用量为150～200kg/亩时，考虑使用量成本，双季水稻增产效果为最佳。
表11所述土壤调理剂对双季水稻产量的影响
土壤调理剂施用量(kg/亩) 双季水稻产量(kg/亩) 增产(％)
50 850 3.66
100 860 4.88
150 878 7.07
200 885 7.93
250 887 8.17
300 890 8.54
对照 820 /
表12结果表明，施用土壤调理剂可增加红黄泥田土壤有机质、土壤腐殖质含量，改善土壤结构。与对照相比，施用土壤调理剂处理土壤有机质含量增加1.51％，土壤胡敏酸碳含量增加3.43％，富里酸碳含量增加4.80％，胡敏素碳含量增加7.01％。表13结果表明，施用土壤调理剂有利于增加红黄泥田土壤中各粒级水稳性团聚体的质量百分比，其各粒级水稳性团聚体的质量百分比均明显高于对照。这说明合理施用土壤调理剂有利于增加红黄泥田土壤有机质、土壤腐殖质含量、土壤各粒级水稳性团聚体的质量百分比，能改善土壤结构，增加水稻产量。
表12所述土壤调理剂对稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量的影响
表13所述土壤调理剂对稻田土壤团粒结构的影响
实施例7在醴陵市试验田红黄泥田土壤中的应用
选择连续种植4年以上的双季稻红黄泥田土壤为研究对象。在稻田均匀撒施不同用量的本发明实施例5所述的土壤调理剂，早稻移栽前结合施用基肥、深翻并与土壤混匀，以不施本发明所述的土壤调理剂为对照，种植作物为双季稻，在早稻和晚稻成熟收获时测定水稻产量。
选择6块种植面积1.2亩左右、连续种植4年以上的双季稻红黄泥田土壤为研究对象。其中3块稻田均匀撒施本发明所述的土壤调理剂，早稻移栽前结合施用基肥、深翻并与土壤混匀，3块稻田以不施本发明所述的土壤调理剂为对照，种植作物为双季稻，在晚稻成熟收获时测定土壤有机质、土壤腐殖质含量(胡敏酸碳、富里酸碳、胡敏素碳)、土壤团粒结构等指标。为保证试验进行的准确性，试验期间不添加影响试验结果的其他有机类、化学类和生物类产品。试验结果如表14、表15和表16中所示。
表14结果表明，不同土壤调理剂施用量对双季水稻产量具有明显的影响。与对照相比，不同土壤调理剂施用量处理增产4.18％～7.63％；施用量为150～200kg/亩时，考虑使用量成本，双季水稻增产效果为最佳。
表14所述土壤调理剂对双季水稻产量的影响
土壤调理剂施用量(kg/亩) 双季水稻产量(kg/亩) 增产(％)
50 847 4.18
100 852 4.80
150 866 6.52
200 870 7.01
250 873 7.38
300 875 7.63
对照 813 /
表15结果表明，施用土壤调理剂可增加红黄泥田土壤有机质、土壤腐殖质含量，改善土壤结构。与对照相比，施用土壤调理剂处理土壤有机质含量增加1.15％，土壤胡敏酸碳含量增加4.85％，富里酸碳含量增加5.60％，胡敏素碳含量增加6.78％。表16结果表明，施用土壤调理剂有利于增加红黄泥田土壤中各粒级水稳性团聚体的质量百分比，其各粒级水稳性团聚体的质量百分比均明显高于对照。这说明合理施用土壤调理剂有利于增加红黄泥田土壤有机质、土壤腐殖质含量、土壤各粒级水稳性团聚体的质量百分比，能改善土壤结构，增加水稻产量。
表15所述土壤调理剂对稻田土壤有机质和土壤腐殖质含量的影响
表16所述土壤调理剂对稻田土壤团粒结构的影响
以上详细描述了本发明的优选实施方式，另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量的土壤调理剂，其特征在于，该土壤调理剂含有以下重量份的原料：腐熟有机肥40～65重量份、复合肥15～40重量份、腐殖质5～7重量份、生物质炭5～7重量份。
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述的腐殖质是利用复合微生物菌剂发酵玉米秸秆和水稻秸秆及稻壳中的一种或几种后硝化得到的产物。
3.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述的腐殖质的制备方法包括以下步骤：
(1)使粒径2～8mm的发酵原材料在复合微生物菌剂的作用下发酵得到发酵产物，所述发酵原材料为玉米秸秆和水稻秸秆及稻壳中的一种或几种；
(2)在所述发酵产物中加入硝酸或硫酸并混合均匀，得到腐殖质；相对于100重量份发酵产物，硝酸的用量为0.1～1.5重量份，硫酸的用量为0.3～1.5重量份，硝酸浓度65～68％，硫酸浓度98％。
4.根据权利要求2所述的土壤调理剂，其特征在于，腐殖质制备时，所述复合微生物菌剂为霉菌、枯草芽孢杆菌、淀粉芽孢杆菌、硅酸盐菌、放线菌、乳酸菌和光合菌中的三种或三种以上；
优选复合微生物菌剂的用量分别为霉菌的有效活菌数为1.8～10.2亿cfu/g；枯草芽孢杆菌的有效活菌数为1.3～2.6亿cfu/g；淀粉芽孢杆菌的有效活菌数为0.5～1.3亿cfu/g；硅酸盐菌的有效活菌数为0.2～0.7亿cfu/g；放线菌的有效活菌数为0.6～1.2亿cfu/g；乳酸菌的有效活菌数为0.3～0.6亿cfu/g；光合菌的有效活菌数为0.4～1.2亿cfu/g。
5.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述生物质炭的粒径0.2～1.0mm，优选土壤调理剂的粒径为0.4～1.0mm。
6.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述腐熟的有机肥为鸡粪与甘蔗渣经过高温好氧发酵和后熟发酵两个阶段获得；
所述复合肥选自氮肥、磷肥和钾肥；
优选N，P，K的质量比例为1：(0.38-0.50)：(0.58-0.75)。
7.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，制备方法包括：使腐熟有机肥、复合肥、腐殖质、生物质炭混合造粒，得到颗粒状土壤调理剂；优选所述颗粒状土壤调理剂的粒径为1.0～5.0mm，优选土壤调理剂的粒径为2.0～5.0mm。
8.根据权利要求1所述的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂的pH值为7.0～7.5，优选pH7.3～7.5。
9.权利要求1-8中任意一项所述的土壤调理剂在提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量和改善土壤环境中的应用。
10.根据权利要求9所述的土壤调理剂在提高南方双季稻区红黄泥田土壤腐殖质含量和改善土壤环境中的应用，其特征在于，将所述土壤调理剂在稻田中全面撒施并进行土壤耕作，每亩施用量50～300kg，优选施用量为150～200kg/亩。
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Application publication date: 20181016

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