CN113307705A - 一种林地施用肥及其制备方法和应用 - Google Patents

一种林地施用肥及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明“一种林地施用肥及其制备方法、用途与施用方法”属于林地施用肥技术领域。所述一种林地施用肥包括：沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土。本发明原料成本低，过程经济简便，处理过程污染小，环境损害低，相比堆肥过程减少土地占用，节约处理的时间。

Description

一种林地施用肥及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于林地施用肥技术领域，具体涉及一种林地施用肥及其制备方法、用途与施用方法。
背景技术
林地指成片的天然林、次生林和人工林覆盖的土地。天然林的林地有其自身的新陈代谢与调节机制，树木与土地之间可形成动态平衡，因此无需额外施加肥料。
在植树造林中，如计划造林区域土壤缺乏充足腐殖质，可通过施加适量林地肥，加快幼树成林过程，促进土壤腐殖质代谢水平的提高和平衡的形成。
人工林或次生林中，林龄较短、土壤腐殖质代谢水平尚低且土壤缺乏充足腐殖质的林地，也可施加适量的林地肥料，通过调节林地土壤腐殖质，加快已有森林的自然演替过程。
林地用肥与农业用肥差别较大。出于林业经营的规模、管理、经营、成本等维度考虑，林地施用肥料应尽可能地减少施用次数，提高用肥效率，降低人为干预。一般地，林地用肥应在造林或林分改造工程中一次施用，通过提升早期代谢水平，促进并最终利用森林自身生态循环实现营养的自然代谢，而无需像农业一般周期性地补充肥料。
目前，聚焦这种需求的林地施用肥尚属空白。因此，本领域亟需开发一种面向林地施用场景，有助于加速成林的同时提升林地生态水平的林地施用肥。
发明内容
为了填补现有技术存在的上述空白并满足上述迫切需求，本发明提供一种林地施用肥及其制备方法与施用方法，提升造林初期幼苗生长过程，同时提升土壤生态水平，从而辅助林地逐渐形成生态平衡进而达到顶级状态。
本发明采用的技术方案如下：
一种林地施用肥，其特征在于，包括：沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土。
根据本发明的记载和启发，本领域技术人员可得到沼渣沼液、枯枝落叶和膨润土三者组合产品用于林地施肥，他可根据实地需求和肥料标准在形成实际产品过程中对三者的具体用量进行调配，因此制作、使用、生产、销售任何含有上述三种原料的林地用产品均落入本发明的保护范围。
根据专业和业务经验总结，基于本专利所述制取方法和施用方法的范围，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：X∶Y∶Z；
优选地，X∈[0.4,6.8]，Y∈[1,16]，Z∈[2,7]
更优选地，X、Y、Z还满足下列条件：
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)。
在最具体的实施例中，X、Y、Z同时满足下列条件：
X∈[0.4,6.8]，Y∈[1,16]，Z∈[2,7]且
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)
满足上述条件的XYZ配比所制成的肥接近林地自然代谢产生的死地被物层到腐殖质层的土壤氮碳成分，并具有更为合理的成壤作用和保水能力，从而起到更为良好的生态作用。
鉴于本发明实施的完整度、实践工作中遇到的实地情况以及林地肥相关标准和其发挥的最优效果，在一些实施例中，本发明的林地施用肥的组分：沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为0.4-6.8∶1-16∶2-7。
所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例选自下述实施例部分表1中的任意一组。
在实际操作时，沼渣沼液实际使用量与含水量之间的换算关系如下原料实际使用量＝干物质量÷(1-原料实际含水量％)。技术人员可根据本文记载对实际的沼渣沼液原料，按其含水量配制成合理的用量比例用于符合实地环境及施肥要求。
所述沼渣沼液为充分厌氧发酵后产物。
优选地，所述沼渣沼液为蔬菜水果、秸秆等植物性原料及其废弃物经沼气发酵后的固液混合物。
优选地，所述沼渣沼液脱水后的干物质的碳含量为50％-60％，氮含量应为3.5％-4.5％；
所述枯枝落叶为风干后的枯枝落叶；
所述膨润土为细度100目-300目的蒙脱石。
优选地，所述沼渣沼液还包括质量比为1％-100％的纳豆菌发酵产物；
所述纳豆菌发酵产物指酒糟、豆饼、花生饼中的一种或多种的混合物经至少12小时纳豆菌发酵后的产物；
优选地，所述枯枝落叶还包括质量比为1％-100％的粉碎混合物；
所述粉碎混合物选自由木屑、稻草、秸秆组成的组。
一种林地施用肥的制备方法，其特征在于，将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合加热。
具体步骤为：按沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为0.4-6.8∶1-16∶2-7将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合。
更具体的步骤为：1)将配比符合下述实施例中表1的沼渣沼液、粉碎后的枯枝落叶、膨润土混合并浆化；
2)加热至沸腾；
3)冷却后沉淀；
优选地，所述步骤1)的混合指搅拌混合；所述步骤2)的加热指边搅拌边加热；沸腾时间不小于10分钟；步骤3)的沉淀析出的固体部分即所述林地施用肥；
优选地，所述步骤3)的沉淀析出的固体部分分离后的液体用于步骤1)中进行浆化。
所述的林地施用肥，和/或所述的制备方法制备得到的林地施用肥在人工林的近自然改造、植树造林、林地土壤改造方面的应用。
优选地，所述林地施用肥的施加厚度为5-25cm；
优选地，施肥适宜厚度与林龄、主要林分树种相关。以华北地区为例，榆树、白桦等树种，施肥厚度为5-10cm；椴树、栎树等树种，施肥厚度为10-25cm。
本发明以有机垃圾沼气残渣为主要处理物，以林区常见枯枝落叶作为辅料，较为高效、无害地将不满足可农业施用的条件的有机分类垃圾沼渣处理残余物处理为适于林区环境施用的半腐化肥料，并通过林地生态环境完成后续降解处理。本发明的优点包括，原料成本低，过程经济简便，处理过程污染小，环境损害低，相比堆肥过程减少土地占用，节约处理的时间。
附图说明
图1为本发明的实验例采用林地施用肥对植株生长及生态实验所在区域的卫星地图。
图2为本发明的实验例判断“土壤微生物多度”和“土壤(中小)动物多度”的标准对照图，来自《德国林业立地调查取样1980年第四版》(Forstliche StandortsaufnahmeVierte Auflage 1980)第110页。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容进一步详细描述，但并不以此限制本发明的保护范围。
本组实施例提供一种林地施用肥。本组所有的实施例都具备如下共同特征：所述林地施用肥包括：沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土。
在进一步的实施例中，根据专业和业务经验总结，基于本专利所述制取方法和施用方法的范围，设所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：X∶Y∶Z；
则X、Y、Z满足下列条件：X∈[0.4,6.8]，Y∈[1,16]，Z∈[2,7]；
更优选地，X、Y、Z满足下列关系式：
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)。
在更具体的实施例中，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例如下表1所示：
表1
Figure BDA0003130383900000041
Figure BDA0003130383900000051
Figure BDA0003130383900000061
在实际应用中，沼渣沼液原料应按含水量不同，折算为干物质量计算实际使用的原料质量。
在本发明的林地施用肥产品中，沼渣沼液的主要作用为提供氮、磷等养分，枯枝落叶和膨润土的分别除了补充有机质及实现肥料的颗粒化外，还有调整腐熟速率、改善保水性等作用。
按表1的配比在实地工作时，
实施例4、6-27所述的林地施用肥主要作为森林死地被物层补充材料，施用时无需再另覆盖一层枯枝落叶；
实施例28-79所述的林地施用肥主要作为腐殖质层补充材料，施用后可在其上覆盖一层枯枝落叶，以提高水分涵养能力，其中实施例71-79所述的林地施用肥沼渣沼液含量较高，其施用位置应距离树干至少30cm。
所述沼渣沼液应为充分厌氧发酵产物。
优选地，所述沼渣沼液为蔬菜水果、秸秆等植物性原料及其废弃物经沼气发酵后的固液混合物。
优选地，所述沼渣沼液脱水后的干物质的碳含量为50％-60％，氮含量应为3.5％-4.5％。
所述枯枝落叶为风干后的枯枝落叶；
所述膨润土应为细度100目-300目的蒙脱石。
在实际应用中，所述沼渣沼液还可混合或替换成纳豆菌发酵的豆渣、豆饼、酒糟，和/或，花生饼；枯枝落叶还可混合或替换成木屑、秸秆、和/或，稻草，能获得基本等同的技术效果。
优选地，所述沼渣沼液还包括质量比为1％-99％的纳豆菌发酵产物；
优选地，所述枯枝落叶还包括质量比为1％-99％的粉碎混合物；
所述粉碎混合物选自由木屑、稻草、秸秆组成的组。
所述纳豆菌发酵产物指酒糟、豆饼、花生饼中的一种或多种的混合物经至少12小时纳豆菌发酵后的产物；
本文中的酒糟、豆饼、花生饼均为饲料领域的专有名词，具有饲料领域技术人员通常理解的常规技术含义。
第2组实施例、本发明林地施用肥的制备方法
本组实施例提供一种林地施用肥的制备方法。本组所有的实施例都具备如下共同特征：将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合并加热。
原料的实际使用量和含水量相关，应按其干物质量计算实际制备时的原料用量。
在具体的实施例中，按沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为0.4-6.8∶1-16∶2-7将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合。
在更具体的实施例中，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：X∶Y∶Z；其中，X、Y、Z满足下列条件：
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)。
在一些实施例中，所述制备方法包括如下步骤：
1)将所述沼渣沼液、粉碎后的枯枝落叶、膨润土混合搅拌，适度加水浆化；
2)1个大气压条件下，搅拌加热至沸腾并保持沸腾10分钟以上；
3)所得混合物冷却后，将沉淀析出的固体部分分离。
优选地，所述步骤3)中分离后的废液可在步骤1)中加入原料循环利用。
第3组实施例、本发明林地施用肥的应用
本组实施例提供第1组实施例任一项所提供的林地施用肥，和/或第2组实施例任一项所提供的制备方法制备得到的林地施用肥在人工林的近自然改造、植树造林、林地土壤改造方面的应用。
优选地，所述林地施用肥的施加厚度为5-25cm；
优选地，施肥适宜厚度与林龄、主要林分树种相关。以华北地区为例，榆树、侧柏、臭椿等树种，施肥厚度为5-10cm。
采用本发明的林地施用肥，在北京市某地(图1)进行施用实验，实验位置地点：北京市延庆区张山营镇小鲁庄(北纬40°31′，东经115°58′)。实验效果如下表2-3所示：
Figure BDA0003130383900000071
Figure BDA0003130383900000081
表3生态效果对比
Figure BDA0003130383900000091
表2、表3中，“树种”一列的合并单元格对应的各序号代表不同的植物单株，同一合并单元格对应的各植物单株因成丛分布距离较近，因此统一取样测量，同组各单株测得的数值取平均值，体现为同一个数值。对照组的植株与实验组的植株所在位置在方圆30米之内，两组的土壤、生态环境基本一致。实验组施加本发明的林地施用肥，在实验开始时一次性施加，而对照组不施加。两组除了施加林地施用肥的处理不同外，均未做其它人工处理。
表3中的“微生物”、“动物”两列填写的数据采用的本领域通用的多度分级标准，具体说明如下：
1.本专利申请所述“土壤微生物多度”和“土壤(中小)动物多度”均为距单株根茎30cm以内，做20cm(宽)X30cm(深)土壤剖面采样的统计结果，其中
a.“土壤微生物多度”主要基于A层真菌类菌丝多度，即土壤剖面上真菌菌丝分布面积占土壤剖面面积的比例；
b.“土壤(中小)动物多度”主要基于A层指土壤或地表凋落物中生活的体宽2mm以下的无脊椎土壤动物及其活动痕迹，即土壤剖面上无脊椎土壤动物及其活动痕迹所涉面积占土壤剖面面积的比例。具体的比例评价对照图如图2所示。
2.多度分类标准基于《德国林业立地调查取样1980年第四版》(ForstlicheStandortsaufnahme Vierte Auflage 1980)p110估算表标准，分级对应关系为：
a.调查取样中的1％、2％为“很少”；
b.调查取样中的3％、5％为“较少”；
c.调查取样中的7％、10％为“较多”；
d.调查取样中10％以上的情形为“很多”。

Claims (10)

1.一种林地施用肥，其特征在于，包括：沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土。
2.根据权利要求1所述的林地施用肥，其特征在于，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：0.4-6.8∶1-16∶2-7。
3.根据权利要求1或2所述的林地施用肥，其特征在于，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：X∶Y∶Z，
X、Y、Z满足下列条件：
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)。
4.根据权利要求1-3任一所述的林地施用肥，其特征在于，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例选自下述任一组：
0.4∶1∶2；
0.4∶1∶7；
0.4∶16∶2；
0.4∶16∶7；
0.4∶16∶3；
0.4∶12∶7；
2∶12∶3；
2∶8∶7；
2.4∶8∶6；
4∶8∶2；
4.4∶6∶3；
4.4∶5∶4；
4.8∶5∶3；
4.8∶4.5∶3.5；
4.8∶4∶4；
5.2∶4∶3；
6∶3∶2；
6.8:1:2；
6.8∶1∶2；
6.8∶1∶7；
6.8∶16∶2；或，
6.8∶16∶7。
5.根据权利要求1-4任一所述的林地施用肥，其特征在于，所述枯枝落叶为风干后的枯枝落叶；优选地，所述沼渣沼液的干物质中碳含量为50％-60％，氮含量为3.5％-4.5％。
6.根据权利要求1-5任一所述的林地适用肥，其特征在于，所述膨润土应为细度100目-300目的蒙脱石。
7.一种林地施用肥的制备方法，其特征在于，将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合加热。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，按沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为0.4-6.8∶1-16∶2-7将沼渣沼液、枯枝落叶、膨润土混合；
优选地，所述沼渣沼液的干物质含量、枯枝落叶、膨润土的重量比例为：X∶Y∶Z，其中X、Y、Z满足下列条件：
Z∈[0.1×(2.5X+Y+Z),0.35×(2.5X+Y+Z)],
X>＝0.02×(2.5X+Y+Z),
Y>＝0.05×(2.5X+Y+Z)。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，
1)将所述沼渣沼液、粉碎后的枯枝落叶、膨润土混合并浆化；
2)加热至沸腾；
3)冷却后沉淀；
优选地，所述步骤1)的混合指搅拌混合；所述步骤2)的加热指边搅拌边加热；沸腾时间不小于10分钟；步骤3)的沉淀析出的固体部分即所述林地施用肥；
优选地，所述步骤3)的沉淀析出的固体部分分离后的液体用于步骤1)中进行浆化。
10.权利要求1-6任一所述的林地施用肥，和/或权利要求7-9任一所述的制备方法制备得到的林地施用肥在人工林的近自然改造、植树造林、林地土壤改造方面的应用。
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