CN115160085A - 一种人参果连作土壤改良用有机肥 - Google Patents

一种人参果连作土壤改良用有机肥 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种人参果连作土壤改良用有机肥，所述有机肥原料包括：玉米秸秆、辣椒秸秆、木质素含量较高的农业废弃物、发酵剂、发酵菌剂A、益生菌剂B和钙镁磷肥；所述木质素含量较高的农业废弃物包括烟草秸秆、木屑、竹料和橡胶木中的任意一种或多种混合。有机肥的施加显著增加土壤pH、电导率、阳离子代换量、有机质和速效氮磷钾含量，并降低了土壤容重和增加了土壤酶活性。有机肥对土壤物理性质和养分的综合作用影响了人参果产量，且改良土壤物理性质对作物产量影响贡献更大。同时，生物质有机肥的施加缩短了初次采果天数、延长了采果时间和降低了人参果发病率，从而增加人参果产量。

Description

一种人参果连作土壤改良用有机肥
技术领域
本发明涉及农作物肥料技术领域，特别涉及一种人参果连作土壤改良用有机肥。
背景技术
过度耕种导致的土壤退化已成为全球性问题，有效开展耕地“土壤培肥”和“耕地改良”是实现农业生产可持续性的关键。高水肥和无间息的轮作导致土壤退化严重，严重限制区域农业经济的可持续性。长期过度耕种导致的养分失衡，土壤板结和酸化，土壤病原微生物积累和多样性失调，导致人参果病害加重和产量降低。为缓解土壤退化现状，大量研究通过调整种植结构、科学灌溉、水肥一体化和外源添加土壤改良材料修复退化土壤。例如：通过施加石灰和有机肥可以有效调节了土壤酸度、提升了土壤肥力和恢复退化土壤潜在生产力；由于生物炭具有较强的碱性，施入土壤中也能有效调节退化土壤酸度和补充土壤养分，增加土壤肥力；此外，施加钙镁磷肥等矿物质肥料也有效调节退化土壤酸度和增加土壤中无机养分含量，并长期的改善退化土壤质量和提升土壤生产力。施用有机肥能增加土壤中有机质含量，增强土壤保肥能力和微生物活性，更有利于改良土壤、增加番茄、草莓和蔬菜等作物产量，并提升其品质。为此，有机肥常用于改良一些长期连作导致的退化土壤，但针对高水肥人参果种植导致的连作土壤改良或修复的研究和应用较少。
为此，提出一种人参果连作土壤改良用有机肥。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供一种人参果连作土壤改良用有机肥，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种人参果连作土壤改良用有机肥，所述有机肥原料包括：玉米秸秆、辣椒秸秆、木质素含量较高的农业废弃物、发酵剂、发酵菌剂A、益生菌剂B和钙镁磷肥；
所述木质素含量较高的农业废弃物包括烟草秸秆、木屑、竹料和橡胶木中的任意一种或多种混合。
进一步优选的：所述有机肥在制备时，包括以下步骤：
步骤一、将玉米、烟草及辣椒秸秆粉碎后，三种原料混合形成发酵原料，混合后用尿素调节碳氮比为30：1，然后在发酵原料中按照10：1加入牛粪和按1L/2m3加入发酵菌剂A；
步骤二、将烟草秸秆、木屑、竹料或橡胶木等木质素含量较高的农业废弃物材料在缺氧条件下400℃-550℃下碳化三小时，优选为500℃，升温速率保持5℃/min；
步骤三、有机生物质原料与碱性生物质材料按照3：1物料比，同时按100kg有机肥加入2kg钙镁磷肥一并混合，制备成碱性生物质有机肥；
步骤四、通过喷洒方式将活性益生菌剂B的培养液按照1：1000的比例进行稀释接种，接种量为2L/m3，调节有机肥水分维持在20％-23％，装袋备用。
进一步优选的：所述步骤一中，若在连续发酵中可将原料和正在腐熟的堆料按10：1混合即可进行发酵。
进一步优选的：所述发酵菌剂A为利用细菌通用培养基LB分别对圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌进行单独培养，用通用真菌培养基PDA对康宁木霉进行培养，使用前临时将三种菌液等比混合制备获得发酵菌剂A。
进一步优选的：所述发酵过程中，在堆置腐熟前期维持堆体含水率在55-65％之间，当堆体温度大于70℃后保持两天后，进行初次翻堆，初次翻堆后调节水分含量大于45％，间隔三天翻堆一次，共翻堆三次，中后期不再补水调节含水率，完成堆置处理后将堆料铺开晾干，将物料中水分降至30％以下制成有机生物质原料，且制备的生物质原料pH在5.60-6.80之间。
进一步优选的：所述步骤二中，制备成碱性生物炭材料pH高于9.20，电导率高于4.5mS/cm；有效磷含量高于600mg/kg；速效钾含量高于2.0g/kg。
进一步优选的：所述步骤三中，有机肥的pH在7.0-8.5之间。
进一步优选的：所述步骤四中，益生菌菌剂B为利用细菌通用培养基LB对枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌进行分别培养，利用通用真菌培养基PDA对哈茨木霉进行培养，使用前临时等比回合制备而成。
本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
有机肥的施加显著增加土壤pH、电导率、阳离子代换量、有机质和速效氮磷钾含量，并降低了土壤容重和增加了土壤酶活性。有机肥对土壤物理性质和养分的综合作用影响了人参果产量，且改良土壤物理性质对作物产量影响贡献更大。同时，生物质有机肥的施加缩短了初次采果天数、延长了采果时间和降低了人参果发病率，从而增加作物产量。本发明提供了一种高效改良人参果连作地退化土壤的有机肥配方、制作过程和施用验证，具有持久高效的特点。
上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不同处理对人参果连作土物理指标的影响的示意图；
图2为不同处理对土壤养分的影响的示意图；
图3为不同处理下土壤酶活性变化情况图；
图4为不同处理对采果周期的影响的示意图；
图5为不同处理下作物株高和产量变化情况图；
图6为不同处理下人参果发病率及与作物产量的关系图；
图7为不同因素对作物产量的影响的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例
本发明实施例提供了一种人参果连作土壤改良用有机肥，所述有机肥原料包括：玉米秸秆、辣椒秸秆、木质素含量较高的农业废弃物、发酵剂、发酵菌剂A、益生菌剂B和钙镁磷肥；
所述木质素含量较高的农业废弃物包括烟草秸秆、木屑、竹料和橡胶木中的任意一种或多种混合。
本实施例中，具体的：所述有机肥在制备时，包括以下步骤：
步骤一、将玉米、烟草及辣椒秸秆粉碎后，三种原料混合形成发酵原料，混合后用尿素调节碳氮比为30：1，然后在发酵原料中按照10：1加入牛粪和按1L/2m3加入发酵菌剂A；
步骤二、将烟草秸秆、木屑、竹料或橡胶木等木质素含量较高的农业废弃物材料在缺氧条件下400℃-550℃下碳化三小时，优选为500℃，升温速率保持5℃/min；
步骤三、有机生物质原料与碱性生物质材料按照3：1物料比，同时按100kg有机肥加入2kg钙镁磷肥一并混合，制备成碱性生物质有机肥；由于在生物质原料堆置过程中保证碳氮比，也就保障了有机肥中氮素含量，生物炭中较高的磷钾含量和较高的电导率保障了有机肥有较高的无机养分和较高的阳离交换量。
步骤四、通过喷洒方式将活性益生菌剂B的培养液按照1：1000的比例进行稀释接种，接种量为2L/m3，调节有机肥水分维持在20％-23％，装袋备用。
本实施例中，具体的：所述步骤一中，若在连续发酵中可将原料和正在腐熟的堆料按10：1混合即可进行发酵。
本实施例中，具体的：所述发酵菌剂A为利用细菌通用培养基LB分别对圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌进行单独培养，用通用真菌培养基PDA对康宁木霉进行培养，使用前临时将三种菌液等比混合制备获得发酵菌剂A。
本实施例中，具体的：所述发酵过程中，在堆置腐熟前期维持堆体含水率在55-65％之间，当堆体温度大于70℃后保持两天后，进行初次翻堆，初次翻堆后调节水分含量大于45％，间隔三天翻堆一次，共翻堆三次，中后期不再补水调节含水率，完成堆置处理后将堆料铺开晾干，将物料中水分降至30％以下制成有机生物质原料，且制备的生物质原料pH在5.60-6.80之间。
本实施例中，具体的：所述步骤二中，制备成碱性生物炭材料pH高于9.20，电导率高于4.5mS/cm；有效磷含量高于600mg/kg；速效钾含量高于2.0g/kg。
本实施例中，具体的：所述步骤三中，有机肥的pH在7.0-8.5之间。
本实施例中，具体的：所述步骤四中，益生菌菌剂B为利用细菌通用培养基LB对枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌进行分别培养，利用通用真菌培养基PDA对哈茨木霉进行培养，使用前临时等比回合制备而成。
实验例一
如图1-7所示，为了检验该肥料的土壤改良效果，通过以下试验进行探索。本研究在某试验基地进行(N:24.78；E:103.35)，属亚热带季风气候区。
土壤为三年人参果连作地，土壤基本特征间见表1，土壤酸化(pH＝3.94)和板结严重，且有机质含量较低。
生物炭材料选择与制备可根据土壤障碍特征及作物适生性适当调整，施例中将复合微生物菌种+秸秆生物炭+发酵腐熟生物质原料，三者混均制备成养分含量丰富(详见表1)生物质有机肥。人参果(Solanum muricatum Ait.)为某公司购置的长势均一秧苗。
表1供试土壤和有机肥基本特征
Figure BDA0003735687380000051
注：pH为土壤酸碱度，EC为土壤电导率，CEC为土壤阳离子代换量，全氮、全磷和全钾以按照N、P2O5和K2O计，下同
田间试验方法选土地相对平整地块，用旋耕机将试验场地土壤翻耕(翻土深度：20cm)，保持土壤理化特征整体一致。生物质有机肥分别以9t/ha、12t/ha、15t/ha和18t/ha施加量处理，分别记为T1、T2、T3和T4；以不施加有机肥为对照(CK)。采用随机区组设计，每个处理小区面积为：1m×5m，采用双垄条栽，每个处理40株，株行距为25cm×35cm；每个处理4次重复。每个小区施加复合肥500g(N-P-K＝15％-15％-15％)，所有肥料做底肥一次性施加。人参果秧苗移栽后敷上黑色薄膜并剥出秧苗，常规灌溉和修枝管理。2021年4月初移栽，7月中旬采集人参果根际土壤样品进行土壤理化特征和酶活性分析并测定人参果植株最大株高和发病率，公式：发病率(％)＝小区发病植株数/小区总植株数×100。各处理的产量从采收第一批人参果(5月下旬)开始记录，并计算初次采果时间和总采果天数，不同批次产量之和记为总产量，8月中旬结束试验。
1.3测定项目及分析方法
将土样风干后分别研磨过20目和100目筛，用于测定土壤理化特征和酶活性。土壤理化指标的测定根据《土壤农化分析》一书进行，土壤pH用pH计进行测定(雷磁PHS-25)，水土比为2.5：1；土壤电导率(EC)用EC计进行测定(COMBI5000)，水土比5：1。土壤容重用100cm3环刀采样，用烘干法测定。土壤有机质(OM)用重铬酸钾-硫酸消解液消解，用标准硫酸亚铁溶液进行滴定。土壤水解氮采用碱解扩散法测定；有效磷(AP)用0.03mol/L氟化铵溶液浸提，用钼锑抗比色法测定(UV-8000上海元析)；速效钾(AK)用0.5M乙酸铵溶液浸提，用火焰光度计测定(AA3,Model 410Flame Photometer,Germany)。土壤阳离子代换量(CEC)参照标准NY/T-1995，用1mol/L乙酸铵溶液浸提，乙醇洗涤后蒸馏，硼酸吸收氨气后用标准酸滴定计算得出。土壤酶活性的测定和表示方法参照《土壤酶及其研究法》进行，土壤酸性磷酸酶活性用邻苯二甲酸氢钾做基质、脲酶用尿素做基质，蔗糖酶用蔗糖做基质，蛋白酶用酪素做基质，经培养后用酶标仪进行测定。
数据方法
用Shapiro-Wilk检验分析各项指标数据的正态性，所有指标均服从正态分布(P>0.05)。用ANOVA分析检验不同处理对各项指标影响的显著性，用Duncan多重比较检验不同处理间的差异性。上述分析均用SPSS16.0进行(SPSS Inc.,Chicago,IL)。用R的vegan包对影响作物产量的理化指标进行方差分解(Variance Partitioning Analysis VPA)，并用plot函数进行绘图。
结果
不同施加量处理对土壤理化性质的影响
单因素方差分析表明：不同施加量的生物质有机肥处理均有极显著影响了人参果连作地土壤pH、电导率、阳离子代换量、容重，有机质，水解氮有效磷和速效钾(P<0.01)(表2)。Duncan多重比较表明，与对照相比，T1处理下土壤pH、阳离子代换量和容重均未显著差异，T2处理下的土壤物质指标较对照组有显著差异(P<0.05)，且土壤的土壤pH、电导率和阳离子代换量随生物质有机肥施加量的增加而增加，土壤容重随施加良增加而显著降低；T5处理下这些指标变化最明显(图1)。随施加量的增加，土壤中有机质、水解氮、有效磷和速效钾含量都呈上升趋势。不同处理间土壤有机质均有显著差异(P<0.05)，T4处理下土壤有机质含量最高，比对照组增加了70.95％。T3处理下(15t/ha)土壤中水解氮较对照组显著增加，T2处理(12t/ha)较对照组显著增加了土壤有效磷含量，T4处理最高，是对照组的132.48％。T1处理就显著增加了土壤中速效钾含量。
表2不同施加量生物质有机肥处理对土壤理化指标的影响
Figure BDA0003735687380000071
Figure BDA0003735687380000081
不同处理对土壤酶活性的影响
不同生物质有机肥处理显著影响了土壤磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶活性(表3)。与对照相比，T1处理就显著增加了土壤中了土壤中磷酸酶和脲酶活性，且T4处理下活性最高。T1、T2处理对土壤多酚氧化酶的影响不大，T3和T4处理较对照组有显著增加(P<0.05)。
表3不同处理对土壤酶活性的影响
Figure BDA0003735687380000082
不同施加量处理对作物生长、产量和发病率的影响
随着生物质有机肥施加量的增加，人参果移栽后初次采果天数明显缩短，且总采果天数增加(图4)。
单因素方差分析表明：不同施加量的有机肥处理极显著影响作物株高、产量和发病率。Duncan多重比较表明，与对照相比，T1处理显著增加了作物株高，T4处理下最高(图5A)。作物产量随有机肥施用量的增加而增加，T1处理较对照组增产了1.44倍，T4处理下作物产量最高，是对照组的3.32倍(图5B)。作物发病率随施加量的增加而降低，T1处理下的发病率较对照组显著降低(P<0.05)，T4处理下作物发病率最低，较对照组降低了73％(图6A)。相关分析表明，作物发病率与常量呈极显著负相关(P<0.01)，且负对数拟合效果最佳(R2＝0.794)。
表4不同处理对作物株高、发病率及产量的影响
Figure BDA0003735687380000083
Figure BDA0003735687380000091
2.4影响作物产量的主要因素
VPA分析表明，土壤物理特征(pH、电导率、阳离子代换量和容重)和土壤养分含量(土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾)是影响作物产量的主要原因，其中两者的综合贡献占88.90％，而土壤理化特征独占3.80％，土壤养分独占1.80％。残差为5.60％，则表明土壤物理特征和养分含量以外的指标影响较小(图6)。
综上可得，有机肥的施加显著增加土壤pH、电导率、阳离子代换量、有机质和速效氮磷钾含量，并降低了土壤容重和增加了土壤酶活性。有机肥对土壤物理性质和养分的综合作用影响了人参果产量，且改良土壤物理性质对作物产量影响贡献更大。同时，生物质有机肥的施加缩短了初次采果天数、延长了采果时间和降低了人参果发病率，从而增加作物产量。本发明提供了一种高效改良人参果连作地退化土壤的有机肥配方、制作过程和施用验证，具有持久高效的特点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于，所述有机肥原料包括：玉米秸秆、辣椒秸秆、木质素含量较高的农业废弃物、发酵剂、发酵菌剂A、益生菌剂B和钙镁磷肥；
所述木质素含量较高的农业废弃物包括烟草秸秆、木屑、竹料和橡胶木中的任意一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述有机肥在制备时，包括以下步骤：
步骤一、将玉米、烟草及辣椒秸秆粉碎后，三种原料混合形成发酵原料，混合后用尿素调节碳氮比为30：1，然后在发酵原料中按照10：1加入牛粪和按1L/2m3加入发酵菌剂A；
步骤二、将烟草秸秆、木屑、竹料或橡胶木等木质素含量较高的农业废弃物材料在缺氧条件下400℃-550℃下碳化三小时，优选为500℃，升温速率保持5℃/min；
步骤三、有机生物质原料与碱性生物质材料按照3：1物料比，同时按100kg有机肥加入2kg钙镁磷肥一并混合，制备成碱性生物质有机肥；
步骤四、通过喷洒方式将活性益生菌剂B的培养液按照1：1000的比例进行稀释接种，接种量为2 L/m3，调节有机肥水分维持在20%-23%，装袋备用。
3.根据权利要求2所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述步骤一中，若在连续发酵中可将原料和正在腐熟的堆料按10：1混合即可进行发酵。
4.根据权利要求3所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述发酵菌剂A为利用细菌通用培养基LB分别对圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌进行单独培养，用通用真菌培养基PDA对康宁木霉进行培养，使用前临时将三种菌液等比混合制备获得发酵菌剂A。
5.根据权利要求2所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述发酵过程中，在堆置腐熟前期维持堆体含水率在55-65%之间，当堆体温度大于70℃后保持两天后，进行初次翻堆，初次翻堆后调节水分含量大于45%，间隔三天翻堆一次，共翻堆三次，中后期不再补水调节含水率，完成堆置处理后将堆料铺开晾干，将物料中水分降至30%以下制成有机生物质原料，且制备的生物质原料pH在5.60-6.80之间。
6.根据权利要求2所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述步骤二中，制备成碱性生物炭材料pH高于9.20，电导率高于4.5 mS/cm；有效磷含量高于600 mg/kg；速效钾含量高于2.0 g/kg。
7.根据权利要求1所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述步骤三中，有机肥的pH在7.0-8.5之间。
8.根据权利要求1所述的一种人参果连作土壤改良用有机肥，其特征在于：所述步骤四中，益生菌菌剂B为利用细菌通用培养基LB对枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌进行分别培养，利用通用真菌培养基PDA对哈茨木霉进行培养，使用前临时等比回合制备而成。
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