CN112823578A - 一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法，属于农作物种植技术领域。本发明中的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，包括如下步骤：1）在农作物种植前，施用消毒剂密封消毒；所述消毒剂为石灰氮或氰氨化钙；所述消毒剂的用量为基肥氮用量的3‑4倍；2）在消毒后的土壤中直接种植农作物，在种植农作物时施用生物有机肥；所述生物有机肥中由基础有机肥和有益微生物混合得到。本发明的方法能够实现土壤消毒和提高消毒后土壤微生物区系、施用氮肥、改良土壤和防止土壤酸化等多重目的。

Description

一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法

技术领域

本发明涉及一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法，属于农作物种植技术领域。

背景技术

长期以来，农业种植中因化肥、农药的大量施用和农作物连作现象严重等原因，导致我国土壤肥力下降、土壤微生物区系减少而病原菌数量增加等，因而农作物种植中土传病虫害的发生十分严重。例如，蕃茄、辣椒的枯萎病和线虫病、烟叶黑胫病和青枯病等发生严重时，常会给某些经济作物、蔬菜等的种植造成毁灭性损失。目前，针对这些土传性病虫害的防控措施主要有抗病品种的选育、化学药剂防控及改善栽培管理等方面。然而，这些防控措施也存在着抗病品种选育周期长、需要大量人力物力、化学药剂破坏环境和轮作受土地限制等诸多问题。所以，当土传病虫害发生严重时就必须对土壤进行消毒，尤其设施农业土壤。

土壤消毒是通过彻底杀灭土壤微生物以实现防控病害的手段之一。土壤消毒有化学消毒如甲基溴熏蒸(氯仿或溴仿)和物理消毒如热蒸消毒等方法。近年来国内外为了防止化学消毒对土壤和环境造成污染与残留，人们极力反对土壤化学消毒的同时，积极开发土壤绿色消毒技术，如热消毒(太阳能消毒和人工热蒸汽消毒)、石灰消毒或石灰氮消毒等。但是，由于太阳能使土壤温度上升有限，所以消毒不彻底；人工热蒸汽消毒能源消耗大成本高。石灰消毒虽然效果好，但功能单一。石灰氮又称氰氨化钙，作为氮素肥料使用已经有超过百年的历史，由于本身和转化过程的中间产物(HCN)和最终产物(NH₃)都会对作物产生毒害作用，曾一度难以推广。然而，随着技术的革新和研究的深入，石灰氮作为一种肥药双效的土壤净化剂再一次受到人们重视。通过施用石灰氮对农业土壤进行消毒不仅可以杀灭病原菌防治土传病害，还可以起到施用氮肥、增加土壤Ca含量以改善土壤理化性状和防止土壤酸化等多重目的。

然而，石灰氮对土壤消毒过程中对土壤生物的杀灭是无选择的，即可以杀灭土壤中所有微生物，从而使消毒后的土壤形成了“生物真空”。但是，对于如何良好的消除“生物真空”，同时不污染新的病原菌，目前尚没有较好的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法，该方法能够用有益微生物填补土壤消毒造成的“生物真空”。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法，包括如下步骤：

1)在农作物种植前，施用消毒剂密封消毒；所述消毒剂为石灰氮或氰氨化钙；所述消毒剂的用量为基肥氮用量的3-4倍；

2)在消毒后的土壤中直接种植农作物，在种植农作物时施用生物有机肥；所述生物有机肥中由基础有机肥和有益微生物混合得到。

本发明中的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，先在农作物种植前施用消毒剂对土壤进行杀菌，消毒剂与土壤中的物质反应后，形成农作物所需的氮素形态(NH₄ ⁺)；在消毒后无需晾晒即可直接种植农作物，随农作物种植时施用包含有机肥和有益微生物的生物有机肥补充农作物生长所需营养，同时提高消毒后土壤有益微生物数量和种类，有益微生物能够拮抗农作物病原菌，防止土传病害复发。本发明的方法能够实现土壤消毒和提高消毒后土壤微生物区系、施用氮肥、改良土壤和防止土壤酸化等多重目的。

消毒剂施用量一般按照当季拟种植农作物的基肥氮用量进行计算确定。一般的，消毒剂施用量(公斤/亩)＝基肥氮用量(公斤/亩)/消毒剂的氮含量(％)。其中的基肥氮是指作物基肥需要施用的氮素用量。由于石灰氮氮含量约为30％，所以消毒剂的用量为基肥氮用量的3-4倍。例如，如果小麦的基肥氮用量为20公斤/亩时，折合成尿素的用量则为44.4公斤(尿素氮素含量以45％计)。再如，河南省地种植烟叶时基肥氮用量为3公斤/亩，所以折算成石灰氮施用量则为10公斤/亩。如果某地种植大棚蔬菜需要施用基肥氮用量为10公斤/亩，则折算成石灰氮施用量则为33公斤/亩。

优选的，步骤1)中所述密封消毒为使用覆盖塑料薄膜将土壤表面进行密封。

石灰氮施用时按照拟种植农作物的土壤管理需求进行施用即可，但必须与土壤充分混合，施用后必须对土壤进行塑料薄膜覆盖。由于石灰氮在土壤中的转化是一种较为缓慢的过程，所以石灰氮的施用应在作物种植或移栽前15天以上进行。

商业石灰氮产品一般为粉状或细颗粒状，施用时按照拟种植农作物的土壤管理需求进行施用即可。例如，种植烟叶时一般需要对土壤进行起垄，所以起垄前将石灰氮条施、翻耕后起垄即可。为了提高土壤的消毒效果，施用后应及时覆盖塑料薄膜。由于石灰氮在土壤中的转化是一种较为缓慢的过程，一般石灰氮从施用到彻底转化完全大约需要15天。所以，石灰氮的施用应在作物种植或移栽前15天以上进行。

本发明中通过研究发现，石灰尘氮在土壤中经过15-20天的转化中，产生的HCN会被水解成氨(NH₃)，氨在土壤中又会转化NH₄ ⁺离子被土壤吸附而不会挥发损失，也不会对作物成危害；因此无需再晾晒。

本发明中的方法适合于种植常见的农作物，优选的，本发明中的方法非常适合于种植烟草，在农作物(烟草)种植前，条施石灰氮、翻耕、起垄，然后立即覆盖塑料薄膜将土壤表面密封15-20天。直接种植即无需晾晒，在密封后覆膜的土壤中开孔移栽烟苗，在移栽烟苗时穴施生物有机肥。

在土壤消毒后如不及时填补这一“生物真空”，常会因农事操作不当重新带入病原菌。此时由于土壤失去了生物间的相互制约，被带入的病原菌常会爆发式增长并导致更加严重的病害发生。所以，土壤消毒后及时增加土壤微生物数量和种类，形成有大量有益微生物存在的微生态环境，是保持土壤消毒效果和防止病害复发的最佳方法。因此，土壤消毒后合理选择填补“生物真空”的材料成为提高和保持土壤效果的必需。

为了填补土壤消毒后形成的“生物真空”，以防止病原菌爆发式增长及病害的复发，需要及时施用土壤消毒的配套材料，即在农作物种植时及时施用生物有机肥，生物有机肥中包括基础有机肥和有益微生物。

利用石灰氮对土壤消毒15天以上后，根据种植作物的栽培需求进行生物有机肥的施用，如采用穴施、条施、撒施等，以填补消毒土壤“生物真空”防止病原菌滋生和改良土壤的目的。

由于不同地区生态条件差异很大，不同作物连作的病害也不同，所以土壤消毒后填补“生物真空”所需的配套材料(生物有机肥)不相同，尤其是其中的有益微生物种类也不相同。首先生物有机肥中的基础有机肥，应该是由优质有机肥原料如畜禽粪便类、秸秆类、食品加工剩余物等并充分腐熟、陈化制成。

通常情况下，农业种植中生物有机肥施用量越大，改良土壤、防治土传病害和农产品增产增收的效果越好。但考虑到肥料成本和种植物作物的经济效益，通常情况下生物有机肥的施用量为100-300公斤/亩为宜。优选的，生物有机肥的用量为130-170公斤/亩。

具体的，步骤2)中所述基础有机肥由包括如下步骤的方法制得：将原料好氧高温堆肥发酵10-20天，然后陈化发酵20-30天；所述原料为畜禽粪便、秸秆、食品加工剩余物中的一种或者几种。

一般的，一次好氧高温堆肥的发酵时间不少于15天；其中，50℃以上的高温时间不少于10天；二次陈化发酵时间(陈化或后熟时间)不少于20天。这样才能够满足有机肥原料的无害化(一次发酵实现消除和降解产生臭气的有机成分、杀灭有害菌和杂草种子)、稳定化和滋生微生物等目的(二次发酵实现转化有机营养为植物生长所必需的矿质营养、合成腐殖质和滋生各类有益微生物等)。基础有机肥需要符合国家有机肥标准(NY525-2012)。

其次，基础有机肥制作后，再根据施用目标植物或土壤的土传病害种类添加有益微生物。防治细菌类土传病害(如烟叶青枯病、蕃茄枯萎病)添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌等；防治真菌类土传病害(如黑胫病、根腐病)通常添加黑曲霉、烟曲霉、绿色木霉和哈茨木霉等；防治线虫类病害则需要添加枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌和淡紫拟青霉等。添加有益微生物时不同种类微生物间比例依土传病害防控目的、菌种价格等综合考虑，优选的，所述生物有机肥中有益微生物总数量≥0.2亿cfu/克鲜重，单个菌株的数量≥0.05亿cfu/克鲜重。

添加有益微生物后形成的生物有机肥产品需要符合国家生物有机肥的标准(NY884-2012)。

优选的，所述好氧高温堆肥发酵的温度为50-60℃。所述陈化发酵为阴凉防雨条件下的自然堆放，堆高1.0-1.5米的自然圆堆或条垛均可。

在种植烟草时，生物有机肥中所述有益微生物为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、烟曲霉、绿色木霉、哈茨木霉、淡紫拟青霉中的两种或者多种。在防治烟草黑胫病和根结线虫病时，生物有机肥可以添加解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉和烟曲霉有益微生物，三者数量比例为0.9-1.1：1.8-2.2：0.9-1.1。在防治烟叶青枯病时，生物有机肥可以添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌有益微生物，三者数量比例为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1。

具体实施方式

下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1

河南省某烟区烟草黑胫病与根结线虫等发生较为严重，通常情况下二者常并发，给烟叶种植造成了较大的经济损失。烟草黑胫病由寄生真菌性疫霉菌所致(Phytophtoraparasitica var.nicotianae Tucker)，病原菌为卵菌纲真菌。通常情况下，根结线虫首先对烟株根系造成伤害，继而黑胫病病原菌从伤口进入根系并导致黑胫病发生。该地区烟苗移栽前基肥氮素用量为3公斤/亩，折合成石灰氮10公斤/亩；全生育期总养分N：P₂O₅：K₂O比例为1：1：2，相应地P、K肥既可与石灰氮一起施用，也可在移栽时施入。

采用本发明中的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，对于上述的土壤进行改良，包括：于移栽前20天左右起垄，起垄时将石灰氮条施(石灰氮10公斤/亩，P、K肥按N：P₂O₅：K₂O比例为1：1：2比例一起施用)。翻耕与土壤充分混合，起垄后立即覆盖塑料薄膜。20天以后进行烟苗移栽，在密封后覆膜的土壤中开孔移栽烟苗，同时穴施生物有机肥150公斤/亩；生物有机肥由普通腐熟牛粪有机肥通过添加解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉和烟曲霉配制而成，三者有益菌数量比例为1：2：1，活性解淀粉芽孢杆菌+黑曲霉+烟曲霉的总数量≥0.2亿cfu/克鲜重)。

该普通腐熟牛粪有机肥的生产方法为：通过添加水或添加干细碎秸秆粉末将牛粪水分含量调节至50-60％后，制成堆高1.5米、上顶宽1.0米的自然条垛发酵(温度为50-60℃)25天。发酵期间每5天搅拌一次。在发酵后自然冷却陈化后熟，即得到普通腐熟牛粪有机肥。

对比例1

本对比例中所用土块与实施例1中相同，不加入石灰氮。

基肥中N：P₂O₅：K₂O比例为1：1：2比例一起施用，起垄翻耕时施用。

施用的基肥主要为烟叶专用肥，为20公斤/亩，烟叶专用肥中N、P₂O₅、K₂O分别占15％、15％、15％，剩余的K₂O由其他肥料补足。烟叶专用肥中的N为硝态氮，由硝酸钾或者硝酸铵提供，P肥为磷酸二铵、K肥为硫酸钾。

即起垄前条施烟叶专用肥20公斤/亩和补充肥，施肥后起垄并覆地膜。

烟苗移栽时施用普通腐熟牛粪有机肥。普通腐熟牛粪有机肥制作方法同实施例1。其余方法与实施例1相同。

试验例1

对于实施例1和对比例1中土壤消毒和施肥前后土壤可培养微生物数量进行了统计，统计结构如表1所示。

表1实施例1和对比例1中消毒前后和施肥后土壤可培养微生物数量(cfu/g干土)

从表1中可以看出，烟苗移栽前采用石灰氮消毒的土壤中，消毒后土壤可培养微生物(细菌、施线菌和真菌)数量大幅度下降，在移栽时施用生物肥后的土壤微生物数量又大幅度提高。对照例中基肥施用前后变化土壤微生物数量变化不大，烟苗移栽后由于有机肥施入土壤微生物有较大增加，其可培养土壤微生物总数均超过了实施例1。

烟叶收获后将实施例1和对比例1中种植的进行统计，试验田烟叶产量和产值如表2所示，从表2中可以看出，实施例1处理烟草亩产量和亩产值均比对比例1(对照)高，亩产量提高了19.0％，亩产值也提高了14.7％，中上等烟提高了26.1％。

表2实施例1和对比例1中烤烟产量和产值

处理	亩产量(公斤)	亩产值(元)	中上等烟比例(％)
				实施例1	125.0±1.0	2805.3±86.3	72.5±2.1
对比例1	105.3±2.1	2445.1±56.0	57.7±4.2

统计实施例1和对比例1中的烤烟土传病害发病率，结果如表3所示，从表3中可以看出，利用石灰氮消毒和施用生物有机肥的试验田(实施例1试验田)当年烤烟总体发病率低，发病率也比对比例1低，达到1％显著差异水平。这说明实施例1的方法对防治线虫和黑胫病具有较好的防控作用。

表3施用石灰氮和生物有机肥对烤烟土传病害发病率的影响(％)

处理	根结线虫	黑胫病
			实施例1	3.00±1.20	8.33±0.99
对比例1	26.00±2.5	24.00±0.80

实施例2

福建省某烟区烟叶青枯病发生十分严重，每年因青枯病发生造成的经济损失达30％以上。烟草青枯病是由茄科劳尔氏菌(Ralstouia solauacearum)引起的一种细菌性的土传病害，在高温高湿的条件下容易大面积爆发，从而造成烟区烟叶产量和质量下降甚至绝收。

采用本发明中的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，对于上述的土壤进行改良，包括：该地区烟叶种植时氮用量为14公斤/亩，所以起垄时将石灰氮按45kg/亩施入并覆盖塑料膜，施入的N量完全替代烟叶专用肥中的N素，总养分N：P₂O₅：K₂O的比例为1：1.5：2。

于移栽前20天左右起垄，起垄时将石灰氮连到同P、K肥条施、翻耕与土壤充分合混合，之后覆盖地膜。20天以后进行烟苗移栽时，穴施生物有机肥150公斤/亩(由普通腐熟牛粪有机肥通过添加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌配制而成，三者有益菌数量比例为1：1：1，但活性枯草芽孢杆菌+地衣芽孢杆菌+解淀粉芽孢杆菌的总数量≥0.2亿cfu/克鲜重)。

普通腐熟牛粪有机肥制作方法同实施例1。

对比例2

本对比例中所用土块与实施例2中相同，但不加入石灰氮。

基肥中N：P₂O₅：K₂O比例为1：1.5：2比例一起施用，起垄翻耕时施用。

施用的基肥主要为烟叶专用肥，一般烟叶专用肥中N、P₂O₅、K₂O分别占15％、15％、15％，剩余的P₂O₅、K₂O由其他肥料补足。烟叶专用肥中的N为硝态氮，由硝酸钾或者硝酸铵提供，P肥为磷酸二铵、K肥为硫酸钾。

即起垄前条施烟叶专用肥93公斤/亩和补充肥，施肥后起垄并覆地膜。

烟苗移栽时穴施普通腐熟牛粪有机肥150公斤/亩。普通腐熟牛粪有机肥制作方法同实施例1。

其余方法与实施例2相同。

试验例2

对于实施例2中土壤消毒和施肥前后土壤可培养微生物数量进行了统计，统计结果如表4所示。

表4烟田土壤消毒和施用生物有机肥前后微生物数量的变化

样本	细菌(×10<sup>6</sup>CFU/g)	放线菌(10<sup>5</sup>CFU/g)	真菌(×10<sup>4</sup>CFU/g)
				消毒前	6.47±0.27	2.96±0.49	2.22±0.49
消毒后	0.68±0.24	1.16±0.08	0.34±0.08
				施用生物有机肥后	11.51±0.97	6.03±0.88	4.06±0.58

从表4中可以看出，烟苗移栽前采用石灰氮消毒的土壤中，消毒后土壤可培养微生物(细菌、施线菌和真菌)数量大幅度下降，在移栽时施用生物肥后的土壤微生物数量又大幅度提高。

将实施例2和对比例2中种植的烟叶收获后经过统计，试验田烟叶产量和产值如表5所示，从表5中可以看出，本发明中的土壤消毒和施用生物有机肥烟叶产量提高13.0％，均价提高4.3％，中上等烟叶比例提高8.7％。

表5不同处理下烟叶经济性状对比

处理	产量/(kg*hm<sup>2</sup>)	均价/(元)	中上等烟比例(％)
				对比例2	1515.6±32.7	26.47±5.4	82.59±10.5
实施例2	1715.34±48.2	27.62±4.5	89.76±8.5

统计实施例2和对比例2中的烤烟土传病害发病率，结果如表6所示，从表6中可以看出，与对比例2相比，实施例2中的烟叶青枯病发病率降低34％，防控效果达到49.9％。

表6不同处理对烟叶青枯病的防控效果

处理	发病率/％	病情指数/％	防控效果/％
				对比例2	75.3±8.5	35.7±2.3
实施例2	41.2±6.7	17.9±1.8	49.9％

Claims (10)

1.一种降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）在农作物种植前，施用消毒剂密封消毒；所述消毒剂为石灰氮或氰氨化钙；所述消毒剂的用量为基肥氮用量的3-4倍；

2）在消毒后的土壤中直接种植农作物，在种植农作物时施用生物有机肥；所述生物有机肥中由基础有机肥和有益微生物混合得到。

2.根据权利要求1所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，步骤1）中所述密封消毒为使用覆盖塑料薄膜将土壤表面进行密封。

3.根据权利要求2所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，所述农作物为烟草。

4.根据权利要求3所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，步骤1）中，在农作物种植前，条施消毒剂、翻耕、起垄，然后立即覆盖塑料薄膜将土壤表面密封15-20天。

5.根据权利要求3或4所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，步骤2）中，在密封后覆膜的土壤中开孔移栽烟苗，在移栽烟苗时穴施生物有机肥。

6.根据权利要求1或3所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，步骤2）中，所述生物有机肥的用量为100-300公斤/亩。

7.根据权利要求1所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，步骤2）中所述基础有机肥由包括如下步骤的方法制得：将生物质原料好氧高温堆肥发酵10-20天，然后陈化发酵20-30天。

8.根据权利要求3所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，所述有益微生物为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉、烟曲霉、绿色木霉、哈茨木霉、淡紫拟青霉中的两种或者多种。

9.根据权利要求3所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，在防治烟草黑胫病与根结线虫害时，步骤2）中所述有益微生物为解淀粉芽孢杆菌、黑曲霉和烟曲霉有益微生物，三者数量比例为0.9-1.1：1.8-2.2：0.9-1.1。

10.根据权利要求3所述的降低农作物连作障碍的土壤改良方法，其特征在于，在防治烟叶青枯病时，步骤2）中所述有益微生物为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌有益微生物，三者数量比例为0.9-1.1：0.9-1.1：0.9-1.1。