專利名稱：改善土壤板結的堆肥茶及其制備方法
技術領域：
本發明屬于土壤改良技術領域，特別涉及一種改善土壤板結的堆肥茶及其制備方法。
背景技術：
(I) 土壤板結是農業可持續發展過程中面臨的一個重要問題隨著世界各國對農業可持續發展的日益重視，對土壤生產能力的可持續性提出了更高的要求。特別在我國人口多、耕地少、面臨糧食安全的嚴峻形勢下，如何保障土壤的可持續生產能力尤為重要。土壤板結是土壤退化重要表現之一，特別是亞表層土壤板結，限制植物根系向地下生長，在植物生長中后期如遇到降雨少和蒸發大的情況下土壤板結嚴重影響植物對水分的吸收。干旱可能限制植物生長和產量形成。深耕常被用于減緩土壤板結， 但深耕的作用較為短暫且能量和時間成本較高。深耕減緩土壤板結也破壞了多年免耕管理發展起來的表層覆蓋，也增加了土壤侵蝕和表土板結的風險。(2)堆肥茶為板結土壤的改良提供了可能堆肥茶指堆制腐熟的有機物料經過發酵獲得的水浸提液，不僅含有大量的有益微生物，也含有大量的養分，其原理是在制作堆肥茶過程中添加特定微生物的食物，使得土壤食物網更加健康。近年來，堆肥茶在有機農業中的效果及應用已逐漸被認同，原因在于使用堆肥茶具有如下優點(I)抑制病害或提高作物抗病性，以增強作物健康和減少對殺蟲劑的需求；(2)為植物提供水溶性的養分，以減少肥料需求和降低成本；和(3)增加土壤微生物量和多樣性，以改善土壤結構、保水性，促進根系和植物生長。早在20世紀20年代，歐洲園丁們就用堆肥茶來浸種和噴灌以增加土壤肥力，防治碎倒病。直到20世紀80年代中期， 美國一些科學家才開始對堆肥茶進行研究，并在一些有機農場中得到應用。目前國外對堆肥茶的研究和應用大都側重于其對病蟲害的防治效果，對于其營養效果的研究尚不多見， 其在土壤改良中的報道更加缺乏。(3)堆肥茶的制作及其在板結土壤改良中的應用將為農業可持續發展提供新的途徑鑒于堆肥茶在農業應用的諸多優點，通過制作高質量的堆肥茶進行板結土壤的改良，將為農業可持續發展提供新的途徑。由于不同種類的土壤微生物在土壤中扮演的角色不同，對改善土壤結構存在較大的差異，通過調節堆肥茶的配方以制作出有利于改善土壤結構的高質量堆肥茶并優化其施用方法，為解決農業可持續發展過程中出現的土壤板結問題提供新的方法。
發明內容
本發明針對以上技術問題，設計提供了一種特別適用于改善板結土壤團粒結構的堆肥茶及其制作和施用方法。該方法操作簡單方便，成本低，改良效果快。該方法適用于水稻田水改旱，紅粘土、砂姜黑土等容重較大土壤的疏松，茶葉、果樹等多年生作物的免耕施
3肥及土壤改良。本發明所述的適合于板結土壤改良的堆肥茶的制作含材料選擇、制作過程和質量指標選取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用條件、施用時間和施用量的參數選取。本發明所述的改善土壤板結的堆肥茶的制備方法為步驟I :將堆肥裝入網孔直徑為O. 08-0. 50mm的網袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2-0. 8L/h，通氣 20-60min，除去氯氣后加入質量比為I : (I. 5-5. O) (I. 5-4. 5)的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網袋放入水中，堆肥與水的質量比為I : (10-40);糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質量為堆肥質量的1-5% ；步驟3:浸提發酵過程中避免強光直射，保持溶液中通氣，外界氣溫控制在 20-350C，優選25-30°C，經過24-48小時，制得改善土壤板結的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機肥NY525-2011和生物有機肥標準NY 884-2004要求的， 并且生物指標為活性細菌彡15μ g/mg、全部細菌彡15μ g/mg、活性真菌彡10 μ g/mg和全部真菌彡200 μ g/mgo步驟3制得的改善土壤板結的堆肥茶的生物指標為活性細菌> 10 μ g/ml、全部細菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。步驟3制得的改善土壤板結的堆肥茶的施用方法為制得的改善土壤板結的堆肥茶6小時內使用完畢，每畝的施用量為10-20L，加入50-250倍質量的水稀釋后施用。稀釋后的堆肥茶直接澆灌到作物根部，或者采用滴灌系統。有益效果1)本發明中的堆肥茶制作的材料極易獲得，且成本較低，制作過程簡單，施用方法簡便；2)本發明改良板結土壤的效率高，時間短，堆肥茶澆灌約40-50天后板結土壤的團粒結構顯著改善；3)本發明所采用的原料不添加化學合成物質，制作出的堆肥茶溶液對環境無污染，符合農業可持續發展需要。
圖I :實施例2中砂漿黑土土壤添加堆肥茶45天后與未添加堆肥茶的土壤對照樣品的土壤標準化平均當量直徑NMWD值。圖2 :實施例3磚紅壤番木瓜果園中番木瓜苗移栽6個月后施用堆肥茶和未施用堆肥茶的樹冠內外土壤容重的結果。
具體實施例方式實施例I :步驟I :將堆肥裝入網孔直徑為O. 15mm的網袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質量比為I : 4 3的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網袋放入水中，堆肥與水的質量比為I : 20 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質量為堆肥質量的2% ；步驟3 :浸提發酵過程中避免強光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經過24小時，制得改善土壤板結的堆肥茶。
所述的堆肥選擇滿足有機肥NY525-2011和生物有機肥標準NY 884-2004要求的， 并且生物指標為活性細菌≥15μ g/mg、全部細菌≥15μ g/mg、活性真菌≥10 μ g/mg和全部真菌≥200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結的堆肥茶的生物指標為活性細菌≥ 10 μ g/ml、全部細菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。水稻土施用堆肥茶種植番茄40天后番茄生物量及土壤結構狀況蔬菜種植要求疏松的土壤，而尚未熟化的水稻土通常較為板結不利于蔬菜生長，實驗在水稻土上種植番茄，在減少肥料投入50%的情況下澆灌上述制得的堆肥茶，制作好的堆肥茶6小時內使用完畢，每畝的施用量為20L，加入100倍質量的水稀釋后直接澆灌到番茄根部，經過40天，番茄的生長狀況和生物量與傳統施肥(100%化肥)的處理沒有統計上的差異，同時，堆肥茶處理的土壤團粒結構明顯優于傳統施肥處理。實驗表明，采用本發明制作的堆肥茶及使用方法在板結土壤上種植蔬菜，不僅能夠改良板結土壤(形成良好的土壤團粒結構)，而且可以降低化學肥料的投入量。實施例2 步驟I :將堆肥裝入網孔直徑為O. 15mm的網袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質量比為I : 3 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網袋放入水中，堆肥與水的質量比為I : 10 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質量為堆肥質量的3% ；步驟3 :浸提發酵過程中避免強光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經過36小時，制得改善土壤板結的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機肥NY525-2011和生物有機肥標準NY 884-2004要求的， 并且生物指標為活性細菌≥15μ g/mg、全部細菌≥15μ g/mg、活性真菌≥10 μ g/mg和全部真菌≥200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結的堆肥茶的生物指標為活性細菌≥ 10 μ g/ml、全部細菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。堆肥茶添加對砂漿黑土土壤結構的影響(土壤培養45天)砂姜黑土是典型的板結土壤，其具有土體構造不良，土壤物理性狀差，養分含量低等不良屬性。其土體構造的特點是耕作層淺(一般12厘米左右)而較疏松，犁底層厚(一般15-20厘米)而緊實，物理性狀差的主要表現是，除耕作層為粒狀結構外，土體棱狀結構發達，土層堅實，土壤容重較大，耕作層I. 4g/cm3左右，其余土層都在以上，土壤總孔隙度和通氣孔隙度都較小，耕作層分別為47%和8%左右，其余土層分別在45%和2%左右，通透性能很差，犁底層基本上是一層不透水層。在機械組成上，耕作層粘粒含量比犁底層和砂姜層低，平均為22. 95%，粉砂層含量較高，一般在57%以上。這種土體構造和物理性狀的特點，在農業耕作上的反映是干時堅硬，濕時泥濘，耕性不良，適耕期短(3-5天)。標準化平均當量直徑(NMWD值)是衡量土壤團聚體穩定性的一個指標，其值越低， 表示團聚體穩定性越小。本實施例采用供試土壤-砂姜黑土進行土壤恒溫培養實驗。稱取 150g 土壤，設置處理為堆肥茶處理和對照，堆肥茶施用100ml/kg，剩余水分用去離子水補足，將土壤含水量調節至土壤田間持水量的60 %，塑料杯用聚乙烯塑料保鮮膜封口，并在保鮮膜中間留一小孔，以便氣體交換并防止水分損失過大。將燒杯置于25°C的恒溫培養箱中培養，每隔3天稱重I次并補充水分，以保持土壤含水量恒定。培養實驗共持續45天，風干土壤測試其團粒結構。由圖I可看出，堆肥茶添加處理的土壤NMWD值顯著高于對照處理， 堆肥茶處理的NMWD值比對照處理高出19. 3%。本實施例表明，本發明能夠在不種植植物的條件下仍然可很好地改良板結土壤(砂姜黑土)的團粒結構。實施例3 步驟I :將堆肥裝入網孔直徑為O. 50mm的網袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 5L/h，通氣 30min，除去氯氣后加入質量比為I : 2 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網袋放入水中，堆肥與水的質量比為I : 15 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加總質量為堆肥質量的1% ；步驟3 :浸提發酵過程中避免強光直射，保持溶液通氣，外界氣溫控制在25_30°C， 經過48小時，制得改善土壤板結的堆肥茶。所述的堆肥選擇滿足有機肥NY525-2011和生物有機肥標準NY 884-2004要求的， 并且生物指標為活性細菌彡15μ g/mg、全部細菌彡15μ g/mg、活性真菌彡10 μ g/mg和全部真菌彡200 μ g/mgo上述制得的改善土壤板結的堆肥茶的生物指標為活性細菌> 10 μ g/ml、全部細菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。磚紅壤番木瓜果園堆肥茶施用對土壤容重的影響數百年來，犁鏵翻耕是旱作農業生產的基礎，耕翻在平坦、潮濕和粘重土地得到了廣泛應用，但是，在地勢起伏地區，頻繁的耕翻加劇了土壤侵蝕，導致土壤地力退化。免耕具有減少勞動強度和時間、減少機械損耗降低燃料費用、減少土壤侵蝕、保持土壤水分、改善土壤耕性、改善土壤水滲透性能、增加土壤有機質含量、減少CO2排放和空氣污染、耕地連續性使用、增加農民收入等特點。因此，發展免耕技術，是持續和效益農業的最佳選擇。多年生果樹種植過程深耕容易傷根，為病原菌進入果樹提供了機會，從而影響作物的生長。磚紅壤是熱帶雨林或季雨林中的土壤在熱帶季風氣候下，發生強度富鋁和生物富集作用而發育成的深厚紅色土壤，其土層深厚，質地粘重，粘粒含量高達60%以上。實驗對磚紅壤番木瓜果園每個月澆灌2次上述制得的堆肥茶，每畝的施用量為20L，定植后前3個月采用加入200倍質量水稀釋堆肥茶后澆灌于番木瓜根部，定植后第4個月開始采用加入 100倍質量水稀釋堆肥茶后澆灌于番木瓜根部。圖2顯示番木瓜苗移栽6個月后堆肥茶和對照處理樹冠內外土壤容重的結果，采用堆肥茶處理番木瓜樹冠內土壤容重顯著低于樹冠外和對照處理。本實施例表明，新技術能改善磚紅壤土壤團粒結構，且在果園免耕中獲得良好效果。
權利要求
1.一種改善土壤板結的堆肥茶的制備方法，其特征在于，其具體制備步驟為步驟I :將堆肥裝入網孔直徑為O. 08-0. 50mm的網袋中；步驟2 :容器中加水，將通氣管置于容器底部，Im3水的曝氣量為O. 2-0. 8L/h，通氣 20-60min，除去氯氣后加入質量比為I : (I. 5-5. O) (I. 5-4. 5)的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后將步驟I中裝好堆肥的網袋放入水中，堆肥與水的質量比為I : (10-40);糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入總質量為堆肥質量的1-5% ；步驟3 :浸提發酵過程中避免強光直射，保持溶液中通氣，外界氣溫控制在20-35°C，優選25-30°C，經過24-48小時，制得改善土壤板結的堆肥茶。
2.根據權利要求I所述的一種改善土壤板結的堆肥茶的制備方法，其特征在于，所述的堆肥選擇滿足有機肥NY525-2011和生物有機肥標準NY 884-2004要求的，并且生物指標為活性細菌彡lSyg/mg、全部細菌彡lSyg/mg、活性真菌彡lOyg/mg和全部真菌 ^ 200 μ g/mgo
3.根據權利要求I所述的一種改善土壤板結的堆肥茶的制備方法，其特征在于，步驟 3制得的改善土壤板結的堆肥茶的生物指標為活性細菌> ομ g/ml、全部細菌> 150 yg/ ml、活性真菌> 10 μ g/ml和全部真菌> 20 μ g/ml。
4.根據權利要求I所述的一種改善土壤板結的堆肥茶的制備方法，其特征在于，步驟3 制得的改善土壤板結的堆肥茶的施用方法為制得的改善土壤板結的堆肥茶6小時內使用完畢，每畝的施用量為10-20L，加入50-250倍質量的水稀釋后施用。
5.根據權利要求4所述的一種改善土壤板結的堆肥茶的制備方法，其特征在于，稀釋后的堆肥茶直接澆灌到作物根部，或者采用滴灌系統。
全文摘要
本發明公開了屬于土壤改良技術領域的一種改善土壤板結的堆肥茶及其制備方法。本發明所述的適合于板結土壤改良的堆肥茶的制作包括材料選擇、制作過程和質量指標選取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用條件、施用時間和施用量的參數選取。本發明中的堆肥茶制作的材料極易獲得，且成本較低，制作過程簡單，施用方法簡便；并且制得的堆肥茶改良板結土壤的效率高，時間短，堆肥茶澆灌約40-50天后板結土壤的團粒結構顯著改善；本發明所采用的原料不添加化學合成物質，制作出的堆肥茶溶液對環境無污染，符合農業可持續發展需要。
文檔編號C05G3/04GK102603430SQ20121011291
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者徐萍, 徐靜, 梁林洲, 沈仁芳, 田鳳嬌, 董曉英 申請人:中國科學院南京土壤研究所