一种热带砂质农田土壤提质增效方法与流程

1.本发明涉及绿色农业领域，特别涉及一种热带砂质农田土壤提质增效方法。


背景技术：

2.砂质土壤是世界上分布最广泛的土壤之一，其覆盖面积超过9亿公顷。虽然砂质土壤主要分布在人烟稀少的干旱地区(如沙漠和沙漠边缘)，但在半湿润的热带地区，砂质土壤是重要的粮食作物产地。例如，南亚和东南亚的红砂土占世界红砂土的10％；泰国东北部的高地土壤面积为2000万公顷，该地区以轻质砂土为主，表土中粘土含量<15％，土壤有机质含量较低，呈弱酸性。我国热带砂质土壤主要分布在海南省，总面积达485万亩，是海南农业的重要组成部分。海南省是我国热带作物的主要产地，是热带水果和冬季瓜菜的主要生产基地。土壤资源的可持续利用是发展农业的重要环节。砂质土壤缺水少肥，作物产量较低，严重制约了热带地区农业的发展。基于上述问题，开发适宜的土壤改良技术，提高热带砂质土壤保水保肥能力，增加作物产量，并减少有机肥使用的潜在污染风险，对海南省及其他热带地区的农业可持续发展有重要意义。
3.针对砂质土壤漏水漏肥、养分贫乏的问题，以往的技术有的是侧重改良砂土的持水性，如添加粉煤灰、聚丙烯酰胺保水剂或二者的混合物(赵智等，2013)，提高土壤田间持水量，减小土壤饱和导水率，增加土壤有效水含量；或利用有机物料，增加土壤有机质，改善土壤结构，提高土壤养分含量来提高作物产量。有研究表明，泥炭、厩肥、作物秸秆、腐泥等有机物料均能提高混合砂土的持水能力，降低砂土的ph值和容重，增加砂土的有机质、速效氮和腐植酸含量，促进作物生长。有机物料与无机化肥混合制成复合型土壤营养调理剂，对砂土改良效果也较好。然而，上述技术集中在对温寒带地区砂土的改良，在热带高温及强降雨条件下，有机质矿化速率较快，能在土壤中长期稳定存在的有机质很少，因此在热带土壤中施用有机物料的改良效果通常是短期的，大大增加了热带地区砂质农田土壤提质增效的难度。同时，仅对土壤理化性质的改良，对病害发生率的控制作用有限。


技术实现要素：

4.鉴以此，本发明提供一种热带砂质农田土壤组合物，即通过蚯蚓培养物、细磷矿粉和复合菌剂的有效组合，可达到长期改良土壤的理化性质、提高土壤有机质的含量，降低有机质矿化速率，降低作物病害发生率的效果。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种热带砂质农田土壤组合物，包括如下重量百分比的原料：蚯蚓培养物55～65％、复合菌剂8～12％和余量细磷矿粉。
7.所述复合菌剂是由淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为2～3：2～3：1～2：1～2混合而成。
8.进一步说明，蚯蚓培养物的制备方法，包括以下步骤：
9.步骤s1：采用牛粪和玉米芯进行自然发酵5～7d，再经自然风干1～2d后，得培养基
质，将培养基质分成第一培养基质和第二培养基质；
10.步骤s2：取第一培养基质，加入密度为1.5～2万条/m2的蚯蚓，养殖温度为20～30℃，湿度为60～80％，养殖3～4个月后，分离出蚯蚓和蚯蚓培养物，得蚯蚓培养物。
11.进一步说明，所述的牛粪和玉米芯的重量比为7～9：5～6。
12.进一步说明，养殖60～70d后，每隔5～7d撒施一次调理剂；其中，调理剂的加入量为所述第一培养基质重量的6～8％。
13.进一步说明，调理剂是由所述第二培养基质、花生壳粉和水的重量比为1～2：1～2：2～3混合而成。
14.进一步说明，所述细磷矿粉为过中低品位磷矿粉，粒径为过380～420目筛。
15.进一步说明，一种热带砂质农田土壤组合物的制备方法，包括如下步骤：
16.步骤sa：将复合菌剂加入蚯蚓培养物混合，边升温边搅拌，得混合物1；
17.步骤sb：在混合物1中加入细磷矿粉和水，搅拌，得混合物2；
18.步骤sc：将混合物2静置22～26h后，得热带砂质农田土壤组合物。
19.进一步说明，所述边升温边搅拌为以2～4℃/min的速率升温至30～35℃，升温过程持续搅拌，得混合物1。
20.进一步说明，所述sb步骤中，加水调节混合物1的含水量为45～55％；所述的搅拌为间歇搅拌，即搅拌20～30min后，停止搅拌5～10min，间歇搅拌反复操作2
‑
3次。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明提供的蚯蚓培养物、细磷矿粉及复合菌剂的组合物，采用特定的组分及配比，在砂质土壤中形成物理
‑
化学
‑
生物的多相协同反应链，促使砂质土壤在物理结构、微生物多样性及养分固持能力等方面同时得到改善，起到培肥土壤，增加作物产量及抗病性的综合效应。其涉及的相关机制有：复合菌剂提供了促进作物生长及抗病性能的复合菌群，蚯蚓培养物能够提供较稳定的碳源，改善土壤团粒结构，为微生物提供良好的生长环境；其中，采用牛粪和玉米芯为原料养殖蚯蚓，玉米芯提供丰富的营养成分，同时促进蚯蚓培养物在养殖的过程中形成自身内部的微生物体系，丰富微生物种类，与细磷矿粉和复合菌剂组合后，更有效地使热带土壤的有机质含量保持在一定范围，降低有机质的矿化速率；微生物分泌的有机物能够促进细磷矿粉中磷的释放，菌丝也可直接吸收细磷矿粉中的无机磷，转化为有机磷，增加作物的磷含量；
22.(2)本发明的复合菌剂采用科学的配比，施入土壤可抑制土壤有害菌的生长，并分解土壤的有机物使土壤成分多样化、易于吸收，提高农作物的抗病防病能力；淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌相互协同，提高复合菌剂对细磷矿粉的吸收率，转化为有机磷，促进植物对有机磷的吸收，增加农田作物的磷含量；
23.(3)此外，撒施调理剂进一步增强蚯蚓的活动，促进蚯蚓分解的速率，使得到的蚯蚓培养物营养成分丰富、有机质和腐殖酸含量高，并形成一定的微生物菌群体系，更好地改善土壤的团粒结构；同时，增进微生物菌群体系与复合菌剂的相互作用，加强微生物的生长活动，使复杂物质矿化成有效物质，并提高土壤对有机质的固持作用，进而降低有机质的矿化速率，具有长期的改善和促进效果。
具体实施方式
24.为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
25.本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
26.本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
27.实施例1
28.一种热带砂质农田土壤组合物，按原料的重量百分比计，蚯蚓培养物为55％和复合菌剂为8％，包括如下重量的原料：蚯蚓培养物55g、复合菌剂8g和400目细磷矿粉37g；所述复合菌剂由淡紫拟青霉2g、枯草芽孢杆菌2g、绿色木霉素2g和巨大芽孢杆菌2g混合而成，复合菌剂中淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为2：2：2：2。
29.实施例2
30.一种热带砂质农田土壤组合物，按原料的重量百分比计，蚯蚓培养物为65％和复合菌剂为12％，包括如下重量的原料：蚯蚓培养物65g、复合菌剂12g和420目细磷矿粉23g；所述复合菌剂由淡紫拟青霉3.6g、枯草芽孢杆菌3.6g、绿色木霉素2.4g和巨大芽孢杆菌2.4g混合而成，复合菌剂中淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为3：3：2：2。
31.实施例3
32.一种热带砂质农田土壤组合物，按原料的重量百分比计，蚯蚓培养物为60％和复合菌剂为10％，包括如下重量的原料：蚯蚓培养物60g、复合菌剂10g和380目细磷矿粉30g；所述复合菌剂由淡紫拟青霉3.75g、枯草芽孢杆菌3.75g、绿色木霉素1.25g和巨大芽孢杆菌1.25g混合而成，复合菌剂中淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为3：3：1：1。
33.实施例1～3的蚯蚓培养物的制备方法，包括以下步骤：
34.步骤s1：采用牛粪700g和玉米芯500g进行自然发酵5d，再经自然风干1d，得培养基质，将培养基质分成第一培养基质和第二培养基质；
35.步骤s2：取第一培养基质400g，加入密度为1.5万条/m2的蚯蚓，养殖温度为25℃，湿度为65％，共养殖3个月，分离出蚯蚓和蚯蚓培养物，得蚯蚓培养物；其中，养殖至60d后，每隔5d撒施一次调理剂24g(所述调理剂是由所述第二培养基质6g、花生壳粉6g和水12g混合而成，调理剂中第二培养基质、花生壳粉和水的重量比为1：1：2)，即每次调理剂的加入量为所述第一培养基质重量的6％。
36.实施例1～3的热带砂质农田土壤组合物的制备方法，包括如下步骤：
37.步骤sa：将复合菌剂加入蚯蚓培养物混合，以2℃/min的速率升温至30℃，升温过程持续搅拌，得混合物1；
38.步骤sb：在混合物1中加入细磷矿粉，加水调节混合物1的含水量为45％，搅拌20min后，停止搅拌5min，搅拌和停止搅拌共反复操作2次；
39.步骤sc：将混合物2静置22h后，得热带砂质农田土壤组合物。
40.实施例4
41.根据实施例3的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：蚯蚓培养物的制备方法，包括以下步骤：
42.步骤s1：采用牛粪900g和玉米芯600g进行自然发酵6d，再经自然风干2d，得培养基质，将培养基质分成第一培养基质和第二培养基质；
43.步骤s2：取第一培养基质560g，加入密度为2万条/m2的蚯蚓，养殖温度为25℃，湿
度为65％，共养殖4个月，分离出蚯蚓和蚯蚓培养物，得蚯蚓培养物；其中，养殖至70d后，每隔7d撒施一次调理剂42g(所述调理剂是由第二培养基质12g、花生壳粉12g和水18g混合而成，调理剂中第二培养基质、花生壳粉和水的重量比为2：2：3)，即每次调理剂的加入量为第一培养基质重量的7.5％。
44.一种热带砂质农田土壤组合物的制备方法，包括如下步骤：
45.步骤sa：将复合菌剂加入蚯蚓培养物混合，以3℃/min的速率升温至33℃，边升温边搅拌，恒温静置25min，得混合物1；
46.步骤sb：在混合物1中加入细磷矿粉，加水调节混合物1的含水量为50％，搅拌25min，停止搅拌8min，搅拌和停止搅拌共反复操作3次；
47.步骤sc：将混合物2静置24h后，得热带砂质农田土壤组合物。
48.对比例1
49.根据实施例4的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：包括如下重量的原料：蚯蚓培养物45g和复合菌剂14g；所述复合菌剂由淡紫拟青霉1.75g、枯草芽孢杆菌1.75g、绿色木霉素5.25g和巨大芽孢杆菌5.25g混合而成，复合菌剂中淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为1：1：3：3。
50.对比例2
51.根据实施例4的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：采用蚯蚓粪替代蚯蚓培养物，所述的蚯蚓粪制备方法为：采用牛粪发酵6d，再经自然风干2d，得培养基质，在培养基质中添加密度为1.5万条/m2的蚯蚓，养殖温度为25℃，湿度为65％，共养殖4个月，分离出蚯蚓和蚯蚓粪，得蚯蚓粪。
52.对比例3
53.根据实施例4的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：所述的步骤s2中，撒施调理剂为56g(所述调理剂是由第二培养基质21g、花生壳粉28g和水7g混合而成，调理剂中第二培养基质、花生壳粉和水的重量比为3：4：1)，即每次调理剂的加入量为第一培养基质重量的10％。
54.对比例4
55.根据实施例4的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：所述的步骤s2中，养殖至80d后，每隔10d撒施一次调理剂。
56.对比例5
57.根据实施例4的一种热带砂质农田土壤组合物，其区别在于：热带砂质农田土壤组合物的制备方法不同，将复合菌剂加入蚯蚓培养物、细磷矿粉，得混合物，加水调节混合物的含水量为50％，搅拌25min，停止搅拌8min，搅拌和停止搅拌共反复操作3次。
58.1、实验测试1
59.(1)方法：将辣椒种植于盆栽中，共设45个实验组，每个实验组9盆，每盆1株；每5个实验组分别撒施实施例1～4和对比例1～5制备的热带砂质农田土壤组合物。
60.(2)检测方法：发病率(％)＝(染病株数/总株数)
×
100％；根据《食品安全国家标准食品中多元素的测定》(gb 5009.268
‑
2016)，对辣椒进行微波消解处理，采用icp
‑
ms(pe
‑
necion
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2000)仪器测定p元素含量；根据《土壤农化分析》重铬酸钾容量法—外加热法测定土壤有机质含量；使用《中华人民共和国农业行业标准》(ny/t 1121.19
‑
2008)中湿筛法与
干筛法分别检测土壤团聚体mwdw和团聚体mwd
d
，检测结果如表1。
61.表1
[0062][0063]
由上表可知，施用本发明实施例1～4制备的热带砂质农田土壤组合物，辣椒的磷含量在可达5.11g/kg，发病率在4.4～11.1％，土壤有机质的含量在3.93～4.13％，团聚体mwdw的粒径为0.52～0.59mm，团聚体mwd
d
的粒径为1.15～1.24mm，表明本发明通过控制蚯蚓培养物55～65％和复合菌剂8～12％，以及复合菌剂中的淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为2～3：2～3：1～2：1～2，实现了蚯蚓培养物、细磷矿粉及复合菌剂的有效组合，不仅提高土壤的团聚体粒径数，还可增强土壤对养分的固持能力和土壤有机质的含量，并起到培肥土壤、促进砂质土壤农田作物的磷含量和降低作物的病害率的综合效应。
[0064]
对比例1辣椒的磷含量仅有4.69g/kg，发病率达到26.7％，土壤中有机质的含量为3.87％，表明本发明经科学的配比，复合菌剂、蚯蚓培养物和细磷矿粉在土壤中形成多种协同反应链，促进农田作物的营养元素含量，增加作物防御和抵抗土传病害的能力，改善土壤团粒结构，提高土壤的通透性和保肥力，防止土壤养分流失；对比例2土壤有机质含量较低，团聚体mwdw为0.45mm，团聚体mwd
d
为1.05mm，表明经本发明养殖得到的蚯蚓培养物能够更好地促进土壤有机质的含量，提高土壤团聚体的粒径数，增加土壤的肥力；对比例3各方面指标都较差一些，通过施加调理剂养殖得到的蚯蚓培养物，其营养物质较丰富，可加强微生物的生长活动，促进农田作物的生长，增强作物抵抗疾病的作用；对比例4的土壤有机质含量为3.85％，调理剂撒施的间隔时间相距过长，不能够很好地调节蚯蚓的生长活动；对比例5辣椒的磷含量为4.72g/kg，发病率为15.6％，表明先将复合菌剂和蚯蚓培养物混合，有利于复合菌剂的活化，增强复合菌剂和蚯蚓培养物内部微生物体系的相互协同作用，促进植物对有机磷的吸收。
[0065]
2、实验测试2
[0066]
待辣椒收获后，种植空心菜，采用同样的方法检测土壤有机质含量，采用同样的方法检测空心菜的发病率，检测结果如表2。
[0067]
表2
[0068][0069]
由上表可知，经过第二轮的蔬菜种植后，实施例1～4的空心菜发病率在4.4～13.3％，土壤有机质的含量在3.90～4.10％，表明本发明经特定配比制备的热带砂质农田土壤组合物，可控制作物病害的发生率，并降低土壤有机质的矿化速率，实现对土壤的长期性的改良作用，而且连续种植蔬菜后，还可使有机质含量能够较好地保持在一定范围内，充分发挥组合物对土壤的提质增效的作用。
[0070]
对比例1的发病率达到28.9％，对比例2、对比例3和对比例4的有机质含量分别下降5.4％、2.8％和2.6％，采用调理剂养殖蚯蚓，得到的蚯蚓培养物具有更强的活性成分、以及丰富的矿物质、腐殖酸含量，可加强土壤内部菌群、复合菌剂和蚯蚓培养物微生物体系的共同协同作用，提高土壤对养分的固持能力，使改良热带砂质的土壤具有长期性；对比例5的发病率为17.8％，有机质含量为3.84％，作物的发病率升高。
[0071]
综上所述，本发明制备的一种热带砂质农田土壤组合物，通过控制蚯蚓培养物55～65％和复合菌剂8～12％，以及复合菌剂中的淡紫拟青霉、枯草芽孢杆菌、绿色木霉素和巨大芽孢杆菌的重量比为2～3：2～3：1～2：1～2，使组合物在砂质土壤中形成物理
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化学
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生物的多相协同反应链，促使砂质土壤在物理结构、微生物多样性及养分固持能力等方面得到改善，并起到培肥土壤和增加作物含磷量及抗病性的综合效应。
[0072]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。