CN116515494A - 酸性土壤调理剂的制备方法及施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸性土壤调理剂的制备方法及施用方法，该方法首先制备蚯蚓粪‑蚯蚓混合物、然后获取中小型土壤动物、再制备复合微生物菌群接种液，最后制备得到酸性土壤调理剂；该施用方法是在拟施用地块农田开30～40cm深、40～50cm宽的施肥沟，在施肥沟中施入土壤调理剂，随后在施肥沟上方覆薄土，相邻施肥沟之间的距离不超过1m。本发明强调从土壤生态系统多功能性的提升上实现酸性土壤改良，在消减酸性障碍因子的同时更利于土壤持续生产力的形成，充分调动土壤生物的驱动力，可实现“降酸、抑酸、抗酸”三位一体的综合作用。

Description

酸性土壤调理剂的制备方法及施用方法

技术领域

本发明涉及土壤调理技术领域，具体涉及一种酸性土壤调理剂的制备方法及施用方法。

背景技术

酸性土壤面积约占全球潜在耕地面积的40％-50％，占地球面积的30％。我国酸化土壤面积大约2.04×10⁶km²，占全国耕地的21％，覆盖长江以南的15个省区。随着人为活动的加剧，我国土壤酸化速率逐年增加。土壤酸化不仅会引起土壤养分流失，土壤理化性质恶化，还会使铝离子和重金属活度提高，土壤微生物活性降低，从而导致农作物减产，甚至对农作物产生毒害作用，严重制约了我国农业可持续发展。

目前，针对酸性土壤改良的技术主要包括施用石灰、碱性肥料、有机肥和生物炭等土壤调理剂。其作用原理均是通过调理剂中碱性物质释放中和土壤中的氢以达到降低酸度的目的。这些偏重于化学中和降酸的方法虽然能够在短期内提高土壤pH值，但往往存在持久性差、破坏土壤结构、改良作用单一等问题。

土壤动物是土壤肥力和结构的重要驱动力，其在土壤改良中的作用不可忽视。土壤动物通过生存、取食、活动改变土壤结构和土壤理化性质，并形成合理的土壤食物网结构，进而影响土壤物质能量的迁移转化，促进土壤有机质的形成，对改善农田土壤生态环境、增强作物对养分的吸收利用有着积极的作用。然而，当前已有的酸性土壤改良产品及技术却尚未将土壤动物的积极作用包含进去。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种酸性土壤调理剂的制备及施用方法。该方法充分发挥了土壤动物在土壤改良和肥力形成中的积极作用，在提高土壤pH的同时，能够有效抑制土壤返酸，促进土壤团聚结构形成及养分循环，增强作物抗逆性，并最终实现产能提升。

为实现上述目的，本发明所设计的技术方案如下：

本发明提供了一种酸性土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

1)蚯蚓粪-蚯蚓混合物的制备

向蚯蚓堆肥物料中接种蚯蚓，饲养直至80％以上的物料被蚯蚓过腹后停止，获得蚯蚓粪-蚯蚓混合物；

2)中小型土壤动物的获取

在土壤调理剂拟施用地点周边范围，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取表层土壤(表层土壤为0～30cm的土壤)，利用干湿漏斗提取(分离)中小型土壤动物，其中，提取中小型土壤动物的土壤用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:5～10；

3)复合微生物菌群接种液的制备

a.在土壤调理剂拟施用地点周边范围，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取表层土壤(表层土壤为0～30cm的土壤)，加入无菌水震荡制备得到土壤悬液，获得土壤原始微生物菌液，其中，表层土壤与无菌水的重量比为1:5～15；

b.向土壤原始微生物菌液中混入商品微生物制剂，获得复合微生物菌群接种液；其中，每升土壤原始微生物菌液中，加入5～10g的商品微生物制剂；

4)酸性土壤调理剂的制备

将步骤3)得到的所有中小型土壤动物直接通过漏斗口接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，然后将复合微生物菌群接种液按照逐层喷洒的方式接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，培育获得酸性土壤调理剂；

其中，复合微生物菌群接种液的用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:100～200。

进一步地，所述步骤1)中，蚯蚓堆肥物料包括50～70份的牛粪、10～20份的生物炭、5～10份的生石灰和5～10份的缓冲剂；其中，所述蚯蚓堆肥物料中，含水量为65～70％；蚯蚓为蚯蚓Eisenia fetida，其接种密度为80～160mg/g。

再进一步地，所述生物炭由秸秆在绝氧、温度为400～600℃的条件下热解1.5～3h制备获得；所述秸秆为大豆秸秆、豌豆秸秆、蚕豆秸秆、花生秸秆、油菜秸秆、紫花苜蓿秸秆和紫云英秸秆中任意一种或多种

再进一步地，所述缓冲剂为缓冲粉末与硅钙镁钾肥按重量比2:1的比例混合而成，其中，所述缓冲粉末为凹凸棒粉、膨润土粉和牡蛎壳粉中任意一种或两种(缓冲剂的作用为消除生物炭、生石灰对蚯蚓取食的不良影响)。

作为优选方案，蚯蚓堆肥物料包括70份的牛粪、10份的生物炭、10份的生石灰和10份的缓冲剂；其中，所述蚯蚓堆肥物料中，含水量为70％。

上述生物炭由大豆秸秆在绝氧条件下600℃热解2.5h制备获得。上述缓冲剂由凹凸棒粉、膨润土粉混匀后与硅钙镁钾肥按照2:1的比例混合而成。

再进一步地，所述步骤2)中，提取中小型土壤动物的土壤用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:10。

再进一步地，所述步骤3)中第a小步中，表层土壤与无菌水的重量比为1:10；

震荡条件为120r/min，震荡时间为20min。

再进一步地，所述步骤3)中第b小步中，商品微生物制剂是由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌组成，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的重量比为4～5:3～4:2～3:1～2。

再进一步地，所述步骤3)中第b小步中，每升土壤原始微生物菌液中，加入7g的商品微生物制剂；所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的重量比为4:3:2:1。

再进一步地，所述步骤4)中，培养条件为含水率为70％、温度为22℃的环境，培养时间为14d；

复合微生物菌群接种液的用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:150。

本发明还提供了一种酸性土壤调理剂的施用方法，包括以下步骤：

(1)在制备与施用土壤调理剂前，对拟施用农田土壤进行测定，当土壤pH不低于4.5且土壤有机质含量不低于10g/kg时，该地块适用于上述方法制备的酸性土壤调理剂；

(2)在拟施用地块农田开30～40cm深、40～50cm宽的施肥沟，在施肥沟中施入土壤调理剂，随后在施肥沟上方覆薄土，相邻施肥沟之间的距离不超过1m。

本发明的技术原理

1.快速降酸机理：

本发明蚯蚓堆肥物料中选用的生物炭、生石灰均为碱性物质，加上蚯蚓肠道中钙腺的作用，形成的蚯蚓粪较普通蚯蚓粪有更高的pH，施入土壤后可通过酸碱中作用提高酸性土壤pH值，实现快速降酸。

2.长效抑酸机理：

本发明蚯蚓堆肥物料中选用的凹凸棒粉、膨润土粉和牡蛎壳粉可有效降低生物炭、生石灰添加对蚯蚓堆肥物料适口性的影响，提高蚯蚓取食效率。生物炭、生石灰与牛粪在蚯蚓过腹的作用下有机结合形成一个整体，施入土壤后可在较长的一段时间内持续释放碱性物质及养分，实现长效抑酸。

3.增强作物抗酸性机理：

本发明在蚯蚓粪-蚯蚓混合物中接种周边高质量土壤中分离、采集的中小型土壤动物和微生物，通过接种商品菌剂强化微生物功能，培育健康食物网结构。由蚯蚓-中小型土壤动物-微生物构建的土壤生物群随土壤调理剂沟施进入酸性土壤，改变酸性土壤食物网结构，强化土壤过程，提高土壤生态多功能性，进而增强作物对酸性环境的耐受性。

本发明的有益效果：

1.相比传统酸性土壤调理剂专注于pH值本身，本发明强调从土壤生态系统多功能性的提升上实现酸性土壤改良，在消减酸性障碍因子的同时更利于土壤持续生产力的形成。

2.相比传统酸性土壤调理剂单一的化学中和降酸，本发明充分调动土壤生物的驱动力，可实现“降酸、抑酸、抗酸”三位一体的综合作用。

3.相比单独施用生石灰、生物炭，本发明利用蚯蚓过腹将生石灰、生物炭与牛粪形成有机整体后再行施用，在发挥生石灰、生物炭降酸作用的同时，减弱了生石灰、生物炭对土壤结构的不良影响。

4本发明土壤调理剂可在较长的一段时间内持续释放碱性物质，培育的土壤生物对拟施用土壤具有较好的适应性并可长期存活，相比传统酸性土壤调理剂具有长效抑酸的效果。

5.本发明土壤调理剂通过提高土壤pH、改善养分供应并形成健康土壤生物网结构，能够有效提高作物抗酸性，增加作物产量。

附图说明

图1为使用实施例、对照例的种植2茬玉米收获后的玉米产量对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

实施例1

一种酸性土壤调理剂1，以蚯蚓粪-蚯蚓混合物为基质，接种中小型土壤动物和复合微生物菌群后，在含水率为70％、温为22℃条件下培育14d获得；具体步骤如下：

1)蚯蚓粪-蚯蚓混合物的制备

a.制备蚯蚓堆肥物料

将牛粪70份，生物炭10份，生石灰10份，缓冲剂10份，混合均匀后调整含水量为70％，得到蚯蚓堆肥物料，其中，生物炭由大豆秸秆在绝氧条件下600℃热解2.5h制备获得；缓冲剂由凹凸棒粉和膨润土粉混匀后与硅钙镁钾肥按照2:1的比例混合而成；

b.蚯蚓过腹

向蚯蚓堆肥物料中接种蚯蚓Eisenia fetida，接种密度为150mg/g，在22℃温度下饲养，直至80％以上的物料被蚯蚓过腹后停止，获得蚯蚓粪-蚯蚓混合物；

2)中小型土壤动物的获取

在咸宁双溪桥周边农田，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取表层土壤(表层土壤为0～30cm的土壤)，利用干湿漏斗提取(分离)中小型土壤动物，其中，提取中小型土壤动物的土壤用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:10；

3)复合微生物菌群接种液的制备

a.在咸宁双溪桥周边农田，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取取表层土壤(表层土壤为0～30cm的土壤)，按重量比为1:10加入无菌水，在120r/min条件下震荡20min制备得到土壤悬液，获得土壤原始微生物菌液；

b.向土壤原始微生物菌液中混入商品微生物制剂，获得复合微生物菌群接种液；其中，每升土壤原始微生物菌液中，加入7g的商品微生物制剂；所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的重量比为4:3:2:1；

4)酸性土壤调理剂的制备

将步骤3)得到的所有中小型土壤动物直接通过漏斗口接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，然后按重量比为1:150将复合微生物菌群接种液按照逐层喷洒的方式接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，在含水率为70％、温度为22℃的环境下培养14d；获得酸性土壤调理剂1；

上述酸性土壤调理剂1的施用方法(主要包括测土、调理剂制备、调理剂施用环节)，包括以下步骤：

(1)在制备与施用调理剂前，对拟施用点位咸宁双溪桥酸性土壤农田进行测定，该土壤pH值为5.43，土壤有机质含量11.4g/kg；

(2)在拟施用地块农田开40cm深、50cm宽的施肥沟，在施肥沟中施入土壤调理剂1，随后在施肥沟上方覆薄土，相邻施肥沟之间的距离为0.8m；制备得到土壤调理剂1在阴凉通风处保存，在7d内施用完毕。

实施例2

本实施例的酸性土壤调理剂2的施用方法与实施例1相同，土壤调理剂2的制备方法与实施例1的不同之处在于：

蚯蚓堆肥物料是将牛粪70份，生物炭15份，生石灰5份，缓冲剂10份，混合均匀后调整含水量为65％制备得到；其中,生物炭由大豆秸秆在绝氧条件下600℃热解2.5h制备获得；缓冲剂由凹凸棒粉和膨润土粉混匀后与硅钙镁钾肥按照2:1的比例混合而成。

实施例3

本实施例的酸性土壤调理剂3的施用方法与实施例1相同，土壤调理剂2的制备方法与实施例1的不同之处在于：

枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌所占微生物制剂重量百分比为5:4:2:1。每升土壤原始微生物菌液中，加入10g的商品微生物制剂。

实施例4

本实施例的酸性土壤调理剂4的施用方法与实施例1不同之处在于：

酸性土壤调理剂4的施用方法：

农田开30cm深、40cm宽的施肥沟，在施肥沟中施入土壤调理剂4，随后在施肥沟上方覆薄土。相邻施肥沟之间的距离为0.8m。制备得到的土壤调理剂4在阴凉通风处保存，在7d内施用完毕。

对照例1

不对土壤进行任何处理。

对照例2

按照15kg/亩的量在土壤中施用石灰。

对照例3

按照15kg/亩的量在土壤中施用蚯蚓粪有机肥。

1.试验地土壤及不同土壤调理剂理化性质比较

实施例1、2、3、4与对照例1、2、3在湖北省咸宁市双溪桥镇开展对比试验。试验地土壤理化性质如表1所示，为弱酸性土壤(pH为5.43)，土壤有机质含量为1.14％，适用于本发明的方法。利用本发明制备的土壤调理剂性质如表1所示，其pH范围在7.94-8.25之间，且富含有机质及氮、磷、钾等营养元素。

表1试验地土壤及土壤调理剂理化性质

2.实施例和对照例种植2茬玉米期间土壤pH及酸碱缓冲能力的变化

所有处理按照常规农业种植方式种植玉米，在第1茬和2茬玉米收获期测试土壤酸碱性及缓冲能力的变化，如表2所示。传统调理剂(石灰、生物炭)与本发明制备的土壤调理剂施用后，在第一年均可显著提高土壤pH值，提高土壤对酸的缓冲能力。但第2茬玉米种植后，传统调理剂施用的处理土壤出现了返酸的趋势，且对酸碱的缓冲能力也有所减弱。相比之下，本发明涉及的实施例在第2茬玉米种植后土壤pH值并未显著变化，土壤仍旧保持较好的酸碱的缓冲能力。本发明涉及的实施例在第2茬玉米种植后土壤交换性酸含量均显著低于对照例，CEC值均显著高于对照例。

表2实施例、对照例种植2茬玉米期间土壤pH及酸碱缓冲能力的变化

同一列中不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05)，下同

3.实施例和对照例种植2茬玉米后土壤养分含量及微生物量碳的变化

在第2茬玉米收获期测试土壤养分含量及微生物碳含量(表3)，结果显示本发明能够改善土壤养分状况，实施例的有机质、总氮、有效磷及有效钾含量均显著高于对照例。另外，实施例的微生物量碳显著高于对照例，说明本发明构建的土壤生物群落能够在土壤中维持较长的时间，并充分发挥土壤生物驱动土壤结构与肥力形成的功能。

表3实施例、对照例种植2茬玉米后土壤养分含量及微生物量碳的变化

在第2茬玉米收获后测定实施例、对照例的玉米产量(图1)，结果显示实施例相比对照例可增产约80％，说明本发明可显著提高作物产量。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)蚯蚓粪-蚯蚓混合物的制备

向蚯蚓堆肥物料中接种蚯蚓，饲养直至80％以上的物料被蚯蚓过腹后停止，获得蚯蚓粪-蚯蚓混合物；

2)中小型土壤动物的获取

在土壤调理剂拟施用地点周边范围，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取表层土壤，利用干湿漏斗提取中小型土壤动物，其中，提取中小型土壤动物的土壤用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:5～10；

3)复合微生物菌群接种液的制备

a.在土壤调理剂拟施用地点周边范围，选择土壤肥力较高、作物生长较好的地块，取表层土壤，加入无菌水震荡制备得到土壤悬液，获得土壤原始微生物菌液，其中，表层土壤与无菌水的重量比为1:5～15；

b.向土壤原始微生物菌液中混入商品微生物制剂，获得复合微生物菌群接种液；其中，每升土壤原始微生物菌液中，加入5～10g的商品微生物制剂；

4)酸性土壤调理剂的制备

将步骤3)得到的所有中小型土壤动物直接通过漏斗口接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，然后将复合微生物菌群接种液按照逐层喷洒的方式接种进蚯蚓粪-蚯蚓混合物中，培育获得酸性土壤调理剂；

其中，复合微生物菌群接种液的用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:100～200。

2.根据权利要求1所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，蚯蚓堆肥物料包括50～70份的牛粪、10～20份的生物炭、5～10份的生石灰和5～10份的缓冲剂；其中，所述蚯蚓堆肥物料中，含水量为65～70％；蚯蚓为蚯蚓Eisenia fetida，其接种密度为80～160mg/g。

3.根据权利要求2所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述生物炭由秸秆在绝氧、温度为400～600℃的条件下热解1.5～3h制备获得；所述秸秆为大豆秸秆、豌豆秸秆、蚕豆秸秆、花生秸秆、油菜秸秆、紫花苜蓿秸秆和紫云英秸秆中任意一种或多种。

4.根据权利要求2所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述缓冲剂为缓冲粉末与硅钙镁钾肥按重量比2:1的比例混合而成，其中，所述缓冲粉末为凹凸棒粉、膨润土粉和牡蛎壳粉中任意一种或两种。

5.根据权利要求1所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，提取中小型土壤动物的土壤用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:10。

6.根据权利要求1所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中第a小步中，表层土壤与无菌水的重量比为1:10；

震荡条件为120r/min，震荡时间为20min。

7.根据权利要求1所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中第b小步中，商品微生物制剂是由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌组成，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的重量比为4～5:3～4:2～3:1～2。

8.根据权利要求7所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中第b小步中，每升土壤原始微生物菌液中，加入7g的商品微生物制剂；所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧龅芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌的重量比为4:3:2:1。

9.根据权利要求1所述酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中，培养条件为含水率为70％、温度为22℃的环境，培养时间为14d；

复合微生物菌群接种液的用量与待接种的蚯蚓粪-蚯蚓混合物用量的重量比为1:150。

10.一种酸性土壤调理剂的施用方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在制备与施用土壤调理剂前，对拟施用农田土壤进行测定，当土壤pH不低于4.5且土壤有机质含量不低于10g/kg时，该地块适用于权利要求1所述方法制备的酸性土壤调理剂；

(2)在拟施用地块农田开30～40cm深、40～50cm宽的施肥沟，在施肥沟中施入土壤调理剂，随后在施肥沟上方覆薄土，相邻施肥沟之间的距离不超过1m。