CN108738442B - 一种油茶林土壤熟化系统及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种油茶林土壤熟化系统，涉及农业土壤改良技术领域。其特征在于：该系统包括由底板和侧板构成的培养箱，所述培养箱内从下至上依次设有保水层、鹅卵石层、稻草层、蚯蚓层、蚯粪层和基质层；所述培养箱内还设有投料管。该系统在圃地规模化和批量化培育，应用简单方便。采用该系统，土壤熟化迅速，土壤理化性质得到明显改善，促进了油茶的生长，同时也节省了大量的野外用工，实现快速提高林地生产力。

Description

一种油茶林土壤熟化系统及其制作方法

技术领域

本发明涉及农业土壤改良技术领域，尤其涉及一种油茶林土壤熟化系统及其制作方法。

背景技术

油茶是我国独有的木本油料树种，也是世界四大木本油料（山茶油、橄榄油、棕榈油、椰子油）作物之一。发展油茶产业在经济、生态、粮食安全等方面均具有重要的意义。《全国油茶产业发展规划（2009～2020年）》提出要把油茶产业建设成为促进山区农民增收致富和改善山区生态环境的重要产业。《浙江省油茶产业发展规划》（2009-2020）提出到2020年，油茶面积从2015年的250万亩发展到340万亩，产业总产值达到135亿元，建成发达的油茶产业体系，确立在全国的领先地位。

油茶作为重要的传统林业主导产业，近年来备受重视。丽水市2010年出台了《关于加快油茶产业发展的若干意见 》（政办发〔2010〕2号），提出到2020年全市油茶栽培面积恢复到历史最高水平，成为全国先进油茶产区。截至2017年底，据统计全市共新建油茶林面积27万亩，绝大部分（80-90%）油茶新造良种基地大部分都种植在集中连片的土地垦造项目上，该类土地采取工程技术垦造，土壤结构板结、肥力低，持水保肥能力差，必需采取相应的措施才能恢复。如果将复垦后的土壤用于林业生产，其首要前提是恢复土壤的肥力及提高土壤生产力。由于原有表土被破坏，新翻上来的土壤瘠薄，土壤团聚体遭到严重破坏，土壤微生物及土壤动物数量少，生物活性低，植被种植尤其受到限制。

根据项目组对该市范围内的土地整理项目中11个代表性的油茶新造林林地的调查，根据国家行业标准《南方地区耕地土壤肥力诊断与评价》（标准号：NY/T 1749-2009），发现土壤孔隙度、有效磷、全磷、全锰、全铁、全铜、土壤微生物、土壤动物数量等指数低于标准指数值。对照肥力综合指数，所调查林地的土壤均为Ⅲ级土壤，土壤肥力处于低水平，大部分肥力指标缺乏，个别指标严重缺乏。

油茶新造林地由于土壤松散，土壤抗蚀能力下降，易被雨水冲刷，导致严重的水土流失，尤其在台风季节暴雨的冲刷，表现更为严重，造成了严重的生态破坏。由于种子库被破坏，土壤地表缺少植被覆盖，不能涵养水源，暴雨期水分容易流失，干旱季节极易缺水，导致严重的季节性干旱，如不采取保护与修复措施，将会导致严重的水土流失，同时严重影响油茶幼林的生长。

蚯蚓是陆地生态系统中最重要的大型土壤动物之一，被称为“生态系统工程师”，全球记录的陆栖蚯蚓约4000余种（中国有306 种）。蚯蚓通过取食和代谢等活动，将凋落物及土壤颗粒转变为具有良好通气性、排水性和高持水量的蚯蚓粪有机物被蚯蚓吞食后, 经消化形成酸碱中性、水气调和、孔隙大的团粒结构, 不但含有植物所需的常量元素，且富含大量微生物和有机质，可以明显改善土壤的理化性质，增加土壤养分、有机质和土壤酶活性，且有保水、保肥的性能, 适合于农作物生长发育。蚯蚓粪还可抑制病原菌生长，控制病害。

蚯蚓不断地纵横钻洞和吞土排粪，使贫瘠板结的土壤变成疏松多孔，通气透水，保墒肥沃而能促进作物根系生长的熟化土壤，达到免耕或少耕的效果，既能提高土壤肥力，又能减轻劳动强度。蚯蚓活动形成的大孔隙( 洞穴) 、中、微空隙( 排泄物) 能有效增加土壤孔隙度和通气性，有助于改善微生物微环境，促进其生长和繁殖。同时蚯蚓通过取食、粉碎、混合等活动使复杂有机质转变为微生物可利用的形式，并为土壤微生物的生存提供养分和能量，促进微生物繁殖，增加微生物的数量。同时增加土壤微生物与有机质的接触面积，促进微生物对有机质的矿化作用，对土壤中碳、氮、磷养分循环等关键过程产生影响，维持土壤中碳、氮、磷等元素的循环。因此，蚯蚓在土壤生态系统中不仅有助于土壤物理结构和化学性质的改善，而且能够调控土壤微生物进而有效激活整个土壤生态系统，提高土壤生物肥力，促进土壤养分循环。

针对复垦后的土壤用于林业生产，尤其是油茶种植，目前尚未发现有效果较好的用于林地生产力快速恢复的方法。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种油茶林土壤熟化系统，实现在圃地规模化和批量化培育，应用简单方便，节省了大量的野外用工，快速提高林地生产力。

本发明采用如下技术方案来实现：

一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：该系统包括由底板和侧板构成的培养箱，所述培养箱内从下至上依次设有保水层、鹅卵石层、稻草层、蚯蚓层、蚯粪层和基质层；所述培养箱内还设有投料管。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述侧板为透明树脂类材料制作而成，底板为木质材料制作而成，所述相邻侧板间采用铰链连接，侧板与底板之间通过卡扣固定连接。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述培养箱尺寸为：长×宽×高分别为120cm×60cm×70cm；所述底板和侧板上均设有透水透气孔；所述透水透气孔直径为0.1-0.3cm，按1 cm×1cm间距均匀分布。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：保水层厚度为10cm；鹅卵石层厚度为2cm；稻草层厚度为1-2cm；蚯蚓层厚度为20-25cm；蚯粪层厚度为1-2cm；基质层厚度为10-15cm。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述保水层材料为添加保水剂的洁净中砂，保水剂按质量百分比为5‰-8‰的量进行添加，所述保水剂配方为：65%-66%的丙烯酰胺；23%-24%的丙烯酸钾；8%-10%的水；0.5%-1.0%的交联剂；所述保水层的制备方法为：将中砂和保水剂按比例充分拌匀后并浇透水，待保水剂吸足水后，摊铺入培养箱底部。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述蚯蚓层制作方法为：将粉碎的蔬菜、瓜果皮、废菌棒、牛粪按质量比1:1:1:1充分混匀，经腐熟后，摊铺到稻草层的上面，每个培养箱接种30-40条蚯蚓，蚯蚓种类按表栖型：深栖型=2:1的比例。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述基质层的基质配方为：按质量百分比为50%的泥炭+5%的蛭石+30%的田园土+10%的有机肥+5%的复合肥；所述基质层内种植白三叶，具体方法为：选择3月底至4月底或9月中下旬，在基质层内播种白三叶种子；播种前用清水对种子进行浸种12小时，并用0.1%高锰酸钾溶液消毒后播种；均匀撒播，每个培养箱撒播的种子量为1-2g；播种后出苗前，及时耙耱，以利出苗；三叶草苗期易受杂草侵害，苗期应中耕松土除草1~2次，并加强水肥管理，及时防治害虫危害。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述投料管中下部设有拱门状开口；所述拱门状开口为2-4个，环状均匀分布；所述投料管底部置于稻草层上方；投料管的高度为40cm，管口直径为15-18cm；拱门状开口的高度为20-30cm，宽度为4-6cm。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述投料管设有5个。

所述的一种油茶林土壤熟化系统，其制作方法包括如下步骤：

1）准备培养箱；

2）依次铺填入保水层、鹅卵石层、稻草层；然后在稻草层上方放置投料管；然后在投料管外侧铺填入蚯蚓层基质，接种蚯蚓后再铺填蚯粪层；

3）繁殖蚯蚓：注意保持适宜的温湿度，培育2-3个月后，待蚯蚓大量繁殖后，进入备用养护阶段，定期通过投料口投喂食物；

4）铺入基质层并种植白三叶；

5）待白三叶生长盖度达到90%左右时，将该系统移植到油茶新造幼林地，移植时，在油茶林地株间或行间挖掘140cm×80cm×50cm的空穴，放入该培养箱，打开链接铰链，取出前后左右4块侧板，底板留置在地下，周边缝隙填入土壤并浇水；此后视白三叶长势和蚯蚓生长情况进行适当水分管理，保证其适宜的生长湿度。

上述的一种油茶林土壤熟化系统，具有如下有益效果：（1）白三叶侧根和须根发达，生长迅速，地上生物量大，死亡根系和凋落物能为下层蚯蚓提供所需的食物。（2）下层蚯蚓活动能为白三叶的生长创造更好的土壤肥力，改善土壤理化。（3）保水层能为整个系统在下雨时保存水分，在连续干旱时提供水分，保证整个系统在夏季的湿度。（4）该系统侧板可反复使用，系统数量可根据林地面积大小和需求灵活配置，同时白三叶和蚯蚓通过以该系统所在位置为根据地，不断向周边林地扩散，从而逐渐改善整个油茶林地土壤，形成油茶林中油茶、草、肥、水良性循环的生态系统。（5）采用该系统，土壤熟化迅速，土壤理化性质得到明显改善，使用该装置两年后，有机质含量比未使用该系统的高出61%，铵态氮含量高出113%，有效磷含量高出65%，有效钾含量高出80%。该系统也显著促进了油茶生长，其中，株高提高了40%，地径提高了47%，东西冠幅提高了37%；南北冠幅提高了35%。

附图说明

图1为本发明中培养箱的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的纵向剖视结构示意图；

图4为本发明中投料管的结构示意图；

图5为培养箱侧板展开后的结构示意图；

图中：1-底板；2-侧板；3-投料管；3-1-拱门状开口； 4-白三叶；5-透水透气孔；A-保水层；B-鹅卵石层；C-稻草层；D-蚯蚓层；E-蚯粪层；F-基质层。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本发明提供的一种油茶林土壤熟化系统，包括如下步骤：

1、首先制作长×宽×高为120cm×60cm×70cm的长方体培养箱（见图1），即培养箱包括1块底板1和4块侧板2，侧板为透明树脂类材料，侧板2相邻各面采用铰链连接，其中至少有一个铰链可以拆卸，实现侧板可以展开（见图5）当然，也可将相邻各侧面之间的铰链设计为均可拆卸，拆卸后得到独立的前、后、左、右4块侧板；底板1为木板材料；侧板2与底板1之间通过卡扣固定连接；底板1为一次性使用，侧板2可重复利用；侧板和底板上按1 cm×1cm间距均匀分布直径为0.1-0.3cm的透水透气孔5。

2、选择洁净的中砂，添加质量百分比为5‰-8‰的保水剂（聚丙烯酰胺，其主要成分为：丙烯酰胺65%-66%+丙烯酸钾23%-24%+水8%-10%+交联剂0.5%-1.0%，质量百分数），充分拌匀后并浇透水，待保水剂吸足水后，摊铺入长方体培养箱底部，厚度为10cm,即为保水层A；在保水层A上方均匀摊铺一层直径2cm左右的鹅卵石，即鹅卵石层B；然后在鹅卵石层B上部均匀铺摊一层稻草1-2cm，即稻草层C；

3、事先将粉碎（颗粒规格≤0.5cm）的蔬菜、瓜果皮、废菌棒、牛粪（各25%，质量比）充分混匀，经腐熟后，填入摊铺好稻草的上面，厚度为20-25cm，在该层插入投料管3，也可在铺完稻草层后直接将投料管3放置在稻草层上；投料管3中下部设有拱门状开口，以便蚯蚓进出和取食；开口最好设置2-4个，环状均匀分布；投料管的尺寸大小最好设计为：高度40cm，管口直径为15-18cm，拱门状开口的高度为20-30cm、宽度为4-6cm。然后在每个培养箱接种30-40条蚯蚓，蚯蚓种类按表栖型（赤子爱胜蚓）和深栖型（威廉腔环蚓）2:1比例，该层即为蚯蚓层D。接种蚯蚓后，在其上部摊铺一层蚯蚓粪，厚度为1-2cm，即蚯粪层E。注意保持温湿度，培育2-3个月后，待蚯蚓大量繁殖后，进入备用养护阶段，定期通过投料口3投喂食物。在本层，均匀设置5个投料观察口（用于补充蚯蚓及食物，同时起到透气的作用），投料观察口采用PVC管制成，其摆放位置如图2所示。

4、将泥炭（50%，质量比）+蛭石（5%，质量比）+田园土（30%，质量比）+有机肥（10%，质量比）+复合肥（5%，质量比，复合肥NPK含量各15%）充分混匀，摊铺入长方体框体最上层，厚度为10-15cm,即基质层F，保持基质湿润，备用。

5、选择3月底至4月底（春季播种）或9月中下旬（秋季播种）在培养箱内播种白三叶4。播种前用清水对种子进行浸种12小时，并用0.1%高锰酸钾溶液消毒后播种。均匀撒播，每框播种子量为1-2g。播种后出苗前，及时耙耱，以利出苗。三叶草苗期易受杂草侵害，苗期应中耕松土除草1~2次，并加强水肥管理，及时防治害虫危害。

6、在白三叶生长养护期间，要及时通过透明框体及投料观测口，观测蚯蚓层生长情况，保持其适宜生长的温度和湿度，并通过投料口，及时补充食料和蚯蚓。

7、待白三叶生长盖度达到90%左右时，该系统即可移植到油茶新造幼林地，移植时，在油茶林地株间（或行间）挖掘一个140cm×80cm×50cm的空穴，放入该设备，打开用于将底板与侧板相连的卡扣，并打开侧板间的链接铰链，取出前后左右4块侧板（侧板可重复利用，木底板留置在地下），周边缝隙填入土壤并浇水即可，今后视白三叶长势和蚯蚓生长情况进行适当水分管理，保证其适宜的生长湿度；投料管3可取出重复利用，也可滞留在该系统里。

本发明有以下创新及优点：

（1）本发明所使用的白三叶（Trifolium repens L）为豆科多年生草本，高10-30厘米。侧根和须根发达，茎匍匐蔓生。其适应性广，抗热抗寒性强，可在酸性土壤中旺盛生长，具有良好的生态和经济价值。白三叶生长繁茂，竞争能力强，耐半荫，生长迅速，能快速覆盖油茶林地地面，建立单一的种群优势，防止其他杂草的滋生，减少地表水分蒸发。白三叶的主根和侧根上着生有大量根瘤，能固定空气中的氮素，种植过程中不需施用氮肥，只需施些磷钾肥。在油茶林地行间套作，其根系主要分布在地表15cm的土层中，不会与深层根系的油茶树争肥争水。草根的分泌物及残根可向土壤输入有机质，促进蚯蚓和土壤微生物的活动，起到改良土壤，提高土壤肥力和肥料利用率的效果。同时白三叶花是很好的蜜源，吸引蜂、蝶等昆虫帮助传粉，提高油茶的座果率。

（2）蚯蚓不断地纵横钻洞和吞土排粪，使贫瘠板结的土壤变成疏松多孔，通气透水，保墒肥沃而能促进作物根系生长的熟化土壤，达到免耕或少耕的效果，既能提高土壤肥力，又能减轻劳动强度。蚯蚓通过取食、粉碎、混合等活动使复杂有机质转变为微生物可利用的形式，并为土壤微生物的生存提供养分和能量，促进微生物繁殖，增加微生物的数量。同时增加土壤微生物与有机质的接触面积，促进微生物对有机质的矿化作用，对土壤中碳、氮、磷养分循环等关键过程产生影响，维持土壤中碳、氮、磷等元素的循环。

（3）该系统的白三叶侧根和须根发达，生长迅速，地上生物量大，死亡根系和凋落物能为下层蚯蚓提供所需的食物。下层蚯蚓活动能为白三叶的生长创造更好的土壤肥力，改善土壤理化。中砂+保水剂层能为整个系统在下雨时保存水分，在连续干旱时提供水分，保证整个系统在夏季的湿度。鹅卵石层能够保持良好的通气性和透水性，干旱时利于保水剂层水分到达蚯蚓层，下雨时能及时排出积水。同时4周侧板高度比白三叶种植层高出20cm左右，能有效防止蚯蚓逃逸。

（4）该系统能在工厂、大棚、圃地实现规模化和批量化培育，应用简单方便，节省了大量的野外用工，该系统可根据果园面积大小和需求，而配置不同数量。该系统侧板可反复使用。

（5）该系统在林地使用后，白三叶和蚯蚓通过以该系统所在位置为根据地，白三叶通过种子和根系不断向周边林地扩散，同时蚯蚓通过活动，从装置内部向周边林地扩散，从而逐渐改善整个油茶林地土壤，形成油茶林中油茶、草、肥、水良性循环的生态系统。

实施例2

在丽水市龙泉市油茶新造林地，造林3年后，部分林地按照传统经营管理（未使用该系统），部分林地使用上述实施例1中的系统（使用该系统），按每亩均匀植入5个，植入两年后，三叶草盖度可覆盖林地面积的80-85%；并对林地的土壤理化性质和油茶生长状况进行了测定，结果见表1和表2。结果显示，土壤理化性质得到大大改善，其中，有机质含量比未使用该系统的高出61%，铵态氮含量比未使用该系统的高出113%，有效磷含量比未使用该系统的高出65%，有效钾含量比未使用该系统的高出80%。该系统也显著促进了油茶生长，其中，株高提高了40%，地径提高了47%，东西冠幅提高了37%；南北冠幅提高了35%。

表1 土壤理化性质测定

表2 油茶株高、地径、冠幅

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Claims (8)

1.一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：该系统制作方法如下：

1）准备培养箱：培养箱由底板（1）和侧板（2）构成；所述侧板（2）为透明树脂类材料制作而成，底板（1）为木质材料制作而成，所述相邻侧板间采用铰链连接，侧板与底板之间通过卡扣固定连接;

2）在培养箱内依次铺填入保水层（A）、鹅卵石层(B)、稻草层（C）；然后在稻草层（C）上方放置投料管（3）；然后在投料管（3）外侧铺填入蚯蚓层(D)基质，接种蚯蚓后再铺填蚯粪层(E)；

3）繁殖蚯蚓：培育2-3个月后，进入备用养护阶段，通过投料口投喂食物；

4）铺入基质层(F)并种植白三叶；

5）待白三叶生长盖度达到90%左右时，将该培养箱移植到油茶新造幼林地，移植时，在油茶林地株间或行间挖掘空穴，放入该培养箱，取出前后左右4块侧板，底板留置在地下，周边缝隙填入土壤并浇水；此后视白三叶长势和蚯蚓生长情况进行水分管理。

2. 根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述培养箱尺寸为：长×宽×高分别为120 cm×60 cm×70 cm；所述底板（1）和侧板（2）上均设有透水透气孔（5）；所述透水透气孔直径为0.1-0.3 cm，按1 cm×1 cm间距均匀分布。

3. 根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：保水层（A）厚度为10cm；鹅卵石层(B)厚度为2 cm；稻草层（C）厚度为1-2 cm；蚯蚓层(D) 厚度为20-25 cm；蚯粪层(E) 厚度为1-2 cm；基质层(F) 厚度为10-15 cm。

4.根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述保水层（A）材料为添加保水剂的洁净中砂，保水剂按质量百分比为5‰-8‰的量进行添加，所述保水剂质量百分比配方为：65%-66%的丙烯酰胺；23%-24%的丙烯酸钾；8%-10%的水；0.5%-1.0%的交联剂；所述保水层的制备方法为：将中砂和保水剂按比例充分拌匀后并浇透水，待保水剂吸足水后，摊铺入培养箱底部。

5. 根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述蚯蚓层(D) 制作方法为：将粉碎的蔬菜、瓜果皮、废菌棒、牛粪按质量比1:1:1:1充分混匀，经腐熟后，摊铺到稻草层（C）的上面，每个培养箱接种30-40条蚯蚓，蚯蚓种类按表栖型：深栖型=2:1的比例。

6. 根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述基质层(F) 的基质配方为：按质量百分比为50%的泥炭+5%的蛭石+30%的田园土+10%的有机肥+5%的复合肥；所述基质层内种植白三叶，具体方法为：选择3月底至4月底或9月中下旬，在基质层（F)内播种白三叶种子；播种前用清水对种子进行浸种12小时，并用0.1%高锰酸钾溶液消毒后播种；均匀撒播，每个培养箱撒播的种子量为1-2 g；播种后出苗前，及时耙耱，以利出苗；三叶草苗期易受杂草侵害，苗期应中耕松土除草1~2次，并加强水肥管理，及时防治害虫危害。

7. 根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述投料管（3）中下部设有拱门状开口（3-1）；所述拱门状开口为2-4个，环状均匀分布；所述投料管底部置于稻草层（C）上方；投料管的高度为40 cm，管口直径为15-18 cm；拱门状开口的高度为20-30cm，宽度为4-6 cm。

8.根据权利要求1所述的一种油茶林土壤熟化系统，其特征在于：所述投料管（3）设有5个。

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