专利名称：改善土壤板结的堆肥茶及其制备方法(I) 土壤板结是农业可持续发展过程中面临的一个重要问题随着世界各国对农业可持续发展的日益重视，对土壤生产能力的可持续性提出了更高的要求。特别在我国人口多、耕地少、面临粮食安全的严峻形势下，如何保障土壤的可持续生产能力尤为重要。土壤板结是土壤退化重要表现之一，特别是亚表层土壤板结，限制植物根系向地下生长，在植物生长中后期如遇到降雨少和蒸发大的情况下土壤板结严重影响植物对水分的吸收。干旱可能限制植物生长和产量形成。深耕常被用于减缓土壤板结， 但深耕的作用较为短暂且能量和时间成本较高。深耕减缓土壤板结也破坏了多年免耕管理发展起来的表层覆盖，也增加了土壤侵蚀和表土板结的风险。(2)堆肥茶为板结土壤的改良提供了可能堆肥茶指堆制腐熟的有机物料经过发酵获得的水浸提液，不仅含有大量的有益微生物，也含有大量的养分，其原理是在制作堆肥茶过程中添加特定微生物的食物，使得土壤食物网更加健康。近年来，堆肥茶在有机农业中的效果及应用已逐渐被认同，原因在于使用堆肥茶具有如下优点(I)抑制病害或提高作物抗病性，以增强作物健康和减少对杀虫剂的需求；(2)为植物提供水溶性的养分，以减少肥料需求和降低成本；和(3)增加土壤微生物量和多样性，以改善土壤结构、保水性，促进根系和植物生长。早在20世纪20年代，欧洲园丁们就用堆肥茶来浸种和喷灌以增加土壤肥力，防治碎倒病。直到20世纪80年代中期， 美国一些科学家才开始对堆肥茶进行研究，并在一些有机农场中得到应用。目前国外对堆肥茶的研究和应用大都侧重于其对病虫害的防治效果，对于其营养效果的研究尚不多见， 其在土壤改良中的报道更加缺乏。(3)堆肥茶的制作及其在板结土壤改良中的应用将为农业可持续发展提供新的途径鉴于堆肥茶在农业应用的诸多优点，通过制作高质量的堆肥茶进行板结土壤的改良，将为农业可持续发展提供新的途径。由于不同种类的土壤微生物在土壤中扮演的角色不同，对改善土壤结构存在较大的差异，通过调节堆肥茶的配方以制作出有利于改善土壤结构的高质量堆肥茶并优化其施用方法，为解决农业可持续发展过程中出现的土壤板结问题提供新的方法。
本发明针对以上技术问题，设计提供了一种特别适用于改善板结土壤团粒结构的堆肥茶及其制作和施用方法。该方法操作简单方便，成本低，改良效果快。该方法适用于水稻田水改旱，红粘土、砂姜黑土等容重较大土壤的疏松，茶叶、果树等多年生作物的免耕施3肥及土壤改良。本发明所述的适合于板结土壤改良的堆肥茶的制作含材料选择、制作过程和质量指标选取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用条件、施用时间和施用量的参数选取。本发明所述的改善土壤板结的堆肥茶的制备方法为步骤I :将堆肥装入网孔直径为O. 08-0. 50mm的网袋中；步骤2 :容器中加水，将通气管置于容器底部，Im3水的曝气量为O. 2-0. 8L/h，通气 20-60min，除去氯气后加入质量比为I : (I. 5-5. O) (I. 5-4. 5)的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后将步骤I中装好堆肥的网袋放入水中，堆肥与水的质量比为I : (10-40);糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入总质量为堆肥质量的1-5% ；步骤3:浸提发酵过程中避免强光直射，保持溶液中通气，外界气温控制在 20-350C，优选25-30°C，经过24-48小时，制得改善土壤板结的堆肥茶。所述的堆肥选择满足有机肥NY525-2011和生物有机肥标准NY 884-2004要求的， 并且生物指标为活性细菌彡15μ g/mg、全部细菌彡15μ g/mg、活性真菌彡10 μ g/mg和全部真菌彡200 μ g/mgo步骤3制得的改善土壤板结的堆肥茶的生物指标为活性细菌> 10 μ g/ml、全部细菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。步骤3制得的改善土壤板结的堆肥茶的施用方法为制得的改善土壤板结的堆肥茶6小时内使用完毕，每亩的施用量为10-20L，加入50-250倍质量的水稀释后施用。稀释后的堆肥茶直接浇灌到作物根部，或者采用滴灌系统。有益效果1)本发明中的堆肥茶制作的材料极易获得，且成本较低，制作过程简单，施用方法简便；2)本发明改良板结土壤的效率高，时间短，堆肥茶浇灌约40-50天后板结土壤的团粒结构显著改善；3)本发明所采用的原料不添加化学合成物质，制作出的堆肥茶溶液对环境无污染，符合农业可持续发展需要。图I :实施例2中砂浆黑土土壤添加堆肥茶45天后与未添加堆肥茶的土壤对照样品的土壤标准化平均当量直径NMWD值。图2 :实施例3砖红壤番木瓜果园中番木瓜苗移栽6个月后施用堆肥茶和未施用堆肥茶的树冠内外土壤容重的结果。
所述的堆肥选择满足有机肥NY525-2011和生物有机肥标准NY 884-2004要求的， 并且生物指标为活性细菌≥15μ g/mg、全部细菌≥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结的堆肥茶的生物指标为活性细菌≥ 10 μ g/ml、全部细菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。水稻土施用堆肥茶种植番茄40天后番茄生物量及土壤结构状况蔬菜种植要求疏松的土壤，而尚未熟化的水稻土通常较为板结不利于蔬菜生长，实验在水稻土上种植番茄，在减少肥料投入50%的情况下浇灌上述制得的堆肥茶，制作好的堆肥茶6小时内使用完毕，每亩的施用量为20L，加入100倍质量的水稀释后直接浇灌到番茄根部，经过40天，番茄的生长状况和生物量与传统施肥(100%化肥)的处理没有统计上的差异，同时，堆肥茶处理的土壤团粒结构明显优于传统施肥处理。实验表明，采用本发明制作的堆肥茶及使用方法在板结土壤上种植蔬菜，不仅能够改良板结土壤(形成良好的土壤团粒结构)，而且可以降低化学肥料的投入量。实施例2 步骤I :将堆肥装入网孔直径为O. 15mm的网袋中；步骤2 :容器中加水，将通气管置于容器底部，Im3水的曝气量为O. 2L/h，通气 30min，除去氯气后加入质量比为I : 3 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后将步骤I中装好堆肥的网袋放入水中，堆肥与水的质量比为I : 10 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加入总质量为堆肥质量的3% ；步骤3 :浸提发酵过程中避免强光直射，保持溶液通气，外界气温控制在25_30°C， 经过36小时，制得改善土壤板结的堆肥茶。所述的堆肥选择满足有机肥NY525-2011和生物有机肥标准NY 884-2004要求的， 并且生物指标为活性细菌≥15μ g/mg、全部细菌≥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结的堆肥茶的生物指标为活性细菌≥ 10 μ g/ml、全部细菌≥150 μ g/ml、活性真菌≥10 μ g/ml和全部真菌≥20 μ g/ml。堆肥茶添加对砂浆黑土土壤结构的影响(土壤培养45天)砂姜黑土是典型的板结土壤，其具有土体构造不良，土壤物理性状差，养分含量低等不良属性。其土体构造的特点是耕作层浅(一般12厘米左右)而较疏松，犁底层厚(一般15-20厘米)而紧实，物理性状差的主要表现是，除耕作层为粒状结构外，土体棱状结构发达，土层坚实，土壤容重较大，耕作层I. 4g/cm3左右，其余土层都在以上，土壤总孔隙度和通气孔隙度都较小，耕作层分别为47%和8%左右，其余土层分别在45%和2%左右，通透性能很差，犁底层基本上是一层不透水层。在机械组成上，耕作层粘粒含量比犁底层和砂姜层低，平均为22. 95%，粉砂层含量较高，一般在57%以上。这种土体构造和物理性状的特点，在农业耕作上的反映是干时坚硬，湿时泥泞，耕性不良，适耕期短(3-5天)。标准化平均当量直径(NMWD值)是衡量土壤团聚体稳定性的一个指标，其值越低， 表示团聚体稳定性越小。本实施例采用供试土壤-砂姜黑土进行土壤恒温培养实验。称取 150g 土壤，设置处理为堆肥茶处理和对照，堆肥茶施用100ml/kg，剩余水分用去离子水补足，将土壤含水量调节至土壤田间持水量的60 %，塑料杯用聚乙烯塑料保鲜膜封口，并在保鲜膜中间留一小孔，以便气体交换并防止水分损失过大。将烧杯置于25°C的恒温培养箱中培养，每隔3天称重I次并补充水分，以保持土壤含水量恒定。培养实验共持续45天，风干土壤测试其团粒结构。由图I可看出，堆肥茶添加处理的土壤NMWD值显著高于对照处理， 堆肥茶处理的NMWD值比对照处理高出19. 3%。本实施例表明，本发明能够在不种植植物的条件下仍然可很好地改良板结土壤(砂姜黑土)的团粒结构。实施例3 步骤I :将堆肥装入网孔直径为O. 50mm的网袋中；步骤2 :容器中加水，将通气管置于容器底部，Im3水的曝气量为O. 5L/h，通气 30min，除去氯气后加入质量比为I : 2 2的糖蜜、海藻粉和腐殖酸，然后将步骤I中装好堆肥的网袋放入水中，堆肥与水的质量比为I : 15 ;糖蜜、海藻粉和腐殖酸加总质量为堆肥质量的1% ；步骤3 :浸提发酵过程中避免强光直射，保持溶液通气，外界气温控制在25_30°C， 经过48小时，制得改善土壤板结的堆肥茶。所述的堆肥选择满足有机肥NY525-2011和生物有机肥标准NY 884-2004要求的， 并且生物指标为活性细菌彡15μ g/mg、全部细菌彡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结的堆肥茶的生物指标为活性细菌> 10 μ g/ml、全部细菌彡150 μ g/ml、活性真菌彡10 μ g/ml和全部真菌彡20 μ g/ml。砖红壤番木瓜果园堆肥茶施用对土壤容重的影响数百年来，犁铧翻耕是旱作农业生产的基础，耕翻在平坦、潮湿和粘重土地得到了广泛应用，但是，在地势起伏地区，频繁的耕翻加剧了土壤侵蚀，导致土壤地力退化。免耕具有减少劳动强度和时间、减少机械损耗降低燃料费用、减少土壤侵蚀、保持土壤水分、改善土壤耕性、改善土壤水渗透性能、增加土壤有机质含量、减少CO2排放和空气污染、耕地连续性使用、增加农民收入等特点。因此，发展免耕技术，是持续和效益农业的最佳选择。多年生果树种植过程深耕容易伤根，为病原菌进入果树提供了机会，从而影响作物的生长。砖红壤是热带雨林或季雨林中的土壤在热带季风气候下，发生强度富铝和生物富集作用而发育成的深厚红色土壤，其土层深厚，质地粘重，粘粒含量高达60%以上。实验对砖红壤番木瓜果园每个月浇灌2次上述制得的堆肥茶，每亩的施用量为20L，定植后前3个月采用加入200倍质量水稀释堆肥茶后浇灌于番木瓜根部，定植后第4个月开始采用加入 100倍质量水稀释堆肥茶后浇灌于番木瓜根部。图2显示番木瓜苗移栽6个月后堆肥茶和对照处理树冠内外土壤容重的结果，采用堆肥茶处理番木瓜树冠内土壤容重显著低于树冠外和对照处理。本实施例表明，新技术能改善砖红壤土壤团粒结构，且在果园免耕中获得良好效果。


本发明公开了属于土壤改良技术领域的一种改善土壤板结的堆肥茶及其制备方法。本发明所述的适合于板结土壤改良的堆肥茶的制作包括材料选择、制作过程和质量指标选取三部分；堆肥茶的施用方法包括施用条件、施用时间和施用量的参数选取。本发明中的堆肥茶制作的材料极易获得，且成本较低，制作过程简单，施用方法简便；并且制得的堆肥茶改良板结土壤的效率高，时间短，堆肥茶浇灌约40-50天后板结土壤的团粒结构显著改善；本发明所采用的原料不添加化学合成物质，制作出的堆肥茶溶液对环境无污染，符合农业可持续发展需要。