中重度鹼性硫酸鹽漬土紫花苜蓿規模化種植方法

2023-10-27 04:10:02

專利名稱：中重度鹼性硫酸鹽漬土紫花苜蓿規模化種植方法
技術領域：
本發明涉及鹽鹼地草業種植技術領域，具體是ー種中重度鹼性硫酸鹽潰土紫花苜蓿規模化種植方法。
背景技術：
鹽潰土是各種鹽土、鹼土及其他不同程度鹽化和鹼化的各種類型土壤的總稱，是在一定的自然或者人為條件下形成的，其形成的實質主要是各種易溶性鹽類在地面作水平方向與垂直方向的重新分配。在乾旱和半乾旱地區，底層土和地下水中所含的鹽分由於地面蒸發作用，通過土壤毛細管作用隨著水分上升到地表層，水分蒸發後，鹽分留在土壌表層，聚積而形成鹽潰地。鹽分的積累不僅導致土壤養分失衡，而且降低土壤滲透性，致使大多數植物的生長受到不同程度的抑制，甚至死亡，給農業生產帶來有害影響。土壤鹽潰化是 ー個世界性的低產土壤障礙因子，它與土壤侵蝕、土壌沙漠化、土壌退化、土壤汙染一起構成了長期困擾人類的五大土壤問題，受到全世界的廣泛關注。
一般土壤含鹽量在2g/kg以上即為鹽土，按鹽分含量的多少，可分為輕度鹽土、中度鹽土和重度鹽土等。鹼土土壤膠體中含有較多的交換性鈉，具有明顯的鹼化層，呈強鹼性反應，按照土壌PH的高低，可分為輕度鹼土、中度鹼土和重度鹼土等。通常將C1_/S042_ < O. 3的鹽潰土定義為硫酸鹽潰土，其特點是在地表土層中含有較多的Na2SO4和MgS04。當100克土壤的硫酸鹽在O. 5毫克當量以上，pH大於8. O小於9. 5，含鹽量大於O. 5%小於I. 5%的土壌，屬中重度鹼性硫酸鹽潰土。中重度鹼性硫酸鹽潰土土壤結構差，鹽分表聚強烈，吸溼作用明顯，土壌容易發生鹽脹和翻漿現象，治理過程困難較大。在世界土地資源總量中，鹽潰土佔有相當大的份額，總面積為9. 5438億公頃。我國的鹽潰土面積約為3. 47X10Thm2，位居世界第四，分布亦很廣泛，其中23個省、市、自治區都有鹽潰土的分布，分布比較集中的地區有濱海地帯、黃淮海平原、松嫩平原、晉陝山間河谷盆地、寧夏、內蒙古河套平原、青海省的柴達木盆地、甘肅的河西走廊、新疆的準噶爾盆地和塔裡木盆地、以及青藏的羌塘高原等地。鹽潰土作為ー種資源，我國尚有80%左右的鹽潰土地尚未得到開發利用，合理開發利用這些鹽潰土地資源，是人類面臨的ー個重要課題，也是人類社會可持續發展的必然要求。新疆是我國鹼性硫酸鹽潰地面積最多、分布最廣的地區，鹼性硫酸鹽潰地和土壌的次生鹽潰化是新疆農牧業發展的ー個重要限制因素。及時採取有效措施改良、開發、利用鹼性硫酸鹽潰地，是擴大耕地面積、提高農牧業生產水平的重要途徑。利用種植耐鹽牧草的生物學方法改良鹼性硫酸鹽潰地，可使鹼性硫酸鹽潰地的改良與利用緊密結合，脫鹽與培肥同步進行，具有投資少、見效快、效果顯著等獨特優勢，因而有著廣闊的發展前景。紫花苜蓿更因其屬多年生深根植物，又能固土、固氮及改善土壌物理性狀而受到青睞。紫花苜蓿(Medicago sativa L.)為豆科蝶形花亞科苜蓿屬植物，因其產草量高、富含蛋白質、適ロ性好、適應性強等特點而被稱為「牧草之王」。紫花苜蓿是多年生植物，一般生長年限可達到10年左右，根系發達，莖葉繁茂，夏季它的茂密枝葉可以阻擋雨水對土壤的物理衝刷和地面徑流，秋冬季地表覆蓋度高，不會使表土受到大風的侵蝕，減少空氣中風沙含量，在水土流失嚴重的黃土高原區被譽為「水保先鋒」。紫花苜蓿根系發達入土深，一般可達到3-5米，最長可以達到10米以上，因此能吸收土壤深層的水分，抗旱能力自然就很高，而且龐大的根系上著生的大量根瘤，會進行生物固氮，每畝約固氮32. 9公斤，相當於2460kg的硫酸銨，這樣大大提高了土壌肥力，這ー特性對草田輪作非常有利，可顯著提高後茬作物的產量和品質，並減少肥料的投入，降低因大量的肥料投入而引起的環境汙染。紫花苜蓿屬於中等耐鹽鹼牧草，可以在輕度鹽潰化土壌大量種植，但當土壌鹽分達到O. 5%以上時，苜蓿的生長就會受到抑制，表現出生長遲緩、生活力變弱、產量降低等。專利文獻I (CN 101904265B)中公開了ー種輕鹽鹼耕地紫花苜蓿的栽培方法，以解決現有的紫花苜蓿種植方法用於鹽鹼地時出苗率低和產量低等問題，但該方法難以適用於中重度鹽鹼地尤其是中重度鹼性硫酸鹽潰土的紫花苜蓿規模化種植。目前國內外對中重度鹼性硫酸鹽潰土規模種植紫花苜蓿的有效案例還很少，尤其在土壤處理、種子處理及提高出苗率上還缺乏深入系統的研究
發明內容
本發明的目的在於提供ー種中重度鹼性硫酸鹽潰土紫花苜蓿規模化種植的有效方法。具體而言，本發明的方法是ー種中重度鹼性硫酸鹽潰土紫花苜蓿規模化種植方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟(I)在中重度鹼性硫酸鹽潰土表面撒施充分腐熟的農家肥、磷酸ニ銨、硫酸鉀和エ業粉煤灰，並均勻噴灑煤礦洗煤廢水；(2)對中重度鹼性硫酸鹽潰土進行耕翻、平整和灌水；(3)選擇耐鹽抗旱品種的紫花苜蓿種子，用ABT生根粉浸種；(4)在浸種後的紫花苜蓿種子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌劑；(5)對包覆有菌劑的紫花苜蓿種子進行包衣；(6)將包衣的紫花苜蓿種子播種到中重度鹼性硫酸鹽潰土中；(7)出苗後進行田間管理。步驟(I)中，充分腐熟的農家肥用量優選為1000公斤/畝，磷酸ニ銨用量優選為80公斤/畝，硫酸鉀用量優選為55公斤/畝，エ業粉煤灰用量優選為700公斤/畝，煤礦洗煤廢水用量優選為3000公斤/畝。優選在實施步驟(l)24h以內實施步驟(2)，步驟(2)中的耕翻深度優選為20_30釐米。步驟(3)中，ABT生根粉的濃度優選為IOOmgABT生根粉/kg 7jC,浸種時間優選為3h。步驟(4)中，苜蓿根瘤菌優選苜蓿中華根瘤菌。步驟(4)的エ藝流程優選如下把含有苜蓿根瘤菌的菌劑加入到粘著劑中，攪拌均勻後，再加入紫花苜蓿種子，反覆攪拌，使每一粒種子上都粘有菌劑，種子與菌劑的質量比為1:7-10。其中，使用的粘著劑優選為選自羥甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、澱粉、明膠、阿拉伯樹膠中的I種或2種以上。
步驟(5)的エ藝流程優選如下把由步驟(4)得到的紫花苜蓿種子放入包衣機中，經過包衣機反覆震蕩混合，使每一粒種子都裹上ー層包衣材料，最後將種子放於通風處，陰乾待用。其中，所述包衣材料優選為選自滑石粉、雲母粉、陶土粉中的I種或2種以上。步驟(6)中，優選的播種條件如下播種方式為條播，播種量為I. 5-2公斤/畝，播種深度為1-2釐米。本發明能夠有效在中重度鹼性硫酸鹽潰土進行紫花苜蓿規模化種植，具有紫花苜蓿出苗快、成苗率高、操作簡單、適於機械化操作、易於人工掌握等特點，為大面積修復和開發利用中重度鹼性硫酸鹽潰土提供了有效方法。


圖I是表示本發明實施例具體步驟的流程圖。
具體實施例方式本發明利用土壤改良措施(農家肥+磷肥+鉀肥+エ業粉煤灰+煤礦洗煤廢水)及紫花苜蓿種子處理措施(生根粉浸種+根瘤菌包覆+包衣)，為紫花苜蓿種子的萌發、幼苗生長以及後期的正常生長創造了有力條件，是ー種在中重度鹼性硫酸鹽潰土規模化種植紫花苜蓿的有效方法，可為畜牧業的發展和中重度鹼性硫酸鹽潰土的有效利用提供有力的技術支持。具體而言，本發明提供了ー種中重度鹼性硫酸鹽潰土紫花苜蓿規模化種植方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟(I)在中重度鹼性硫酸鹽潰土表面撒施充分腐熟的農家肥、磷酸ニ銨、硫酸鉀和エ業粉煤灰，並均勻噴灑煤礦洗煤廢水；(2)對中重度鹼性硫酸鹽潰土進行耕翻、平整和灌水；(3)選擇耐鹽抗旱品種的紫花苜蓿種子，用ABT生根粉浸種；(4)在浸種後的紫花苜蓿種子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌劑；(5)對包覆有菌劑的紫花苜蓿種子進行包衣；(6)將包衣的紫花苜蓿種子播種到中重度鹼性硫酸鹽潰土中；(7)出苗後進行田間管理。步驟(I)利用土壌改良措施，為中重度鹼性硫酸鹽潰土規模化種植紫花苜蓿提供了必要的土壌條件。充分腐熟的農家肥、磷肥、鉀肥可以改善土壤理化性質(如疏通堵塞了的土壤孔隙、提高土壌通透性)，増加土壌肥力(増加土壌有機質、氮、磷、鉀及氧含量)並調節土壌PH(降低土壌PH值)。充分腐熟的農家肥用量一般為800-1200公斤/畝，優選1000公斤/畝；磷酸ニ銨用量一般為50-100公斤/畝，優選80公斤/畝；硫酸鉀用量一般為30-70公斤/畝，優選55公斤/畝。エ業粉煤灰是從煤燃燒後的煙氣中收捕下來的細灰，其主要成分是酸性氧化物，主要氧化物組成為Si02、Al203、Fe0、Fe203、Ca0、Ti02等，所以通常呈弱酸性。鹼性硫酸鹽潰土加入エ業粉煤灰既可以降低土壌pH，又可以改善土壤結構，還可以增加土壌微量元素的種類與含量。エ業粉煤灰在土壌中用量一般為500-1000公斤/畝，優選為700公斤/畝。
煤礦洗煤廢水為含有酸類、pH值小於6的廢水，是エ業廢水中最常見的ー種廢水，噴灑煤礦洗煤廢水可以中和鹼性硫酸鹽潰土土壌中的碳酸鹽，顯著降低土壌pH值，而且煤礦洗煤廢水中存在的煤渣還有利於降低鹼性硫酸鹽潰土的土壌粘性，改善土壌結構。煤礦洗煤廢水用量一般為2000-4000公斤/畝，優選3000公斤/畝。エ業粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，現階段我國年排渣量已達3000萬噸，隨著電カエ業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量將逐年増加。此外，煤礦洗煤廢水是煤礦溼法洗煤加工エ藝的エ業尾水，已是煤炭エ業的主要汙染源之一。本發明通過使用エ業廢棄物-エ業粉煤灰和煤礦洗煤廢水，既解決了中重度鹼性硫酸鹽潰土容易發生鹽脹和翻漿等問題，實現了中重度鹼性硫酸鹽潰土的生態治理和開發利用，又有效利用了エ業廢棄物解決汙染問題，是ー個符合當代低碳環保理念的有效方法，其推廣應用將具有顯著的經濟效益和環境效益。優選在實施步驟(l)24h以內對土壤進行耕翻、平整和灌水(步驟(2))，其中耕翻
深度一般為20-30釐米，優選20釐米。步驟(3)_ (5)通過處理紫花苜蓿種子，提高了種子自身適應鹼性硫酸鹽潰土的能力，為中重度鹼性硫酸鹽潰土規模化種植紫花苜蓿提供了必要的種子條件。紫花苜蓿是較耐鹽鹼牧草，但不同品種之間的耐鹽鹼程度差異很大，因此在步驟
(3)中選擇適應本土壤條件的抗旱耐鹽鹼品種，如中苜一號、WL323、金皇后、公農一號、公農二號等。此外，ABT生根粉能通過強化、調控植物內源激素的含量和重要酶的活性，促進生物大分子的合成，誘導植物不定根或不定芽的形成，調節植物代謝強度，達到提高育苗成活率及作物產量、質量和抗性的目的。優選將ABT生根粉(優選4號)配成IOOmg生根粉/kg水的溶液，將紫花苜蓿種子放在溶液中進行浸泡，浸泡時間優選3h。苜蓿根瘤菌是與苜蓿共生形成根瘤並將空氣中的氮還原成氨供植物營養的ー類革蘭氏陰性菌。步驟(4)中，通過將苜蓿根瘤菌包覆在紫花苜蓿種子上，可促進紫花苜蓿根系的生長和固氮。作為苜猜根瘤菌，優選苜猜中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)。對步驟(4)的具體エ藝沒有特別限制，但優選使用如下方法把含有苜蓿根瘤菌的菌劑加入到粘著劑中，攪拌均勻後，再加入紫花苜蓿種子，反覆攪拌，使每一粒種子上都粘有菌劑。種子與菌劑的質量比優選為1:7-10，更優選為I :8。通過使用該方法，苜蓿根瘤菌可通過粘著劑的作用牢固地粘附於種子上，在播種過程中不易從種子上脫落，播種後苜蓿根瘤菌可有效地沿著紫花苜蓿的根系進行分布、繁殖，從而為紫花苜蓿的生長提供充足的養分。對使用的粘著劑沒有特別限制，但優選親水性或吸水性的粘著剤，例如羥甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、澱粉、明膠、阿拉伯樹膠等。當種子播入土壌中後，親水性/吸水性的粘著劑同時作為ー種親水/吸水材料，可以吸收土壌中的水分，促進紫花苜蓿種子的萌發，並通過生根粉的促進作用，發芽的紫花苜蓿種子能夠很快生根生長，同時根瘤菌在根部生長形成根瘤，促進固氮作用快速形成。良好的親水性或吸水性的粘著劑能夠持續不斷地為種子、幼苗提供水分，大幅度提高種子出苗率和保苗率，進而保證規模化種植的有效性。對步驟(5)的具體エ藝沒有特別限制，但優選使用如下方法把由步驟(4)得到的紫花苜蓿種子放入包衣機中，經過包衣機反覆震蕩混合，使每一粒種子都裹上ー層包衣材料，最後將種子放於通風處，陰乾待用。通過使用該方法，可以使包衣材料均勻地包裹在種子外粘附的菌劑上，從而更有效地改善了菌劑與種子之間的複合作用。其中，對使用的包衣材料沒有特別限制，可以列舉滑石粉、雲母粉、陶土粉等，但從材料來源廣泛、價格便宜的角度來講，優選滑石粉。步驟(6)的播種條件優選如下播種方式條播，播種量為I. 5-2公斤/畝，播種深度為1-2釐米。步驟(7)中的田間管理是指及時的灌水、雜草防除和病蟲害防治等。綜上所述，本發明在土壌改良和種子處理的雙重作用下，可顯著提高種子的出苗率、保苗率及成苗率，同時具有操作簡單、適於機械化操作、易於人工掌握等特點，能夠有效在中重度鹼性硫酸鹽潰土進行紫花苜蓿規模化種植。此外，本發明通過使用エ業廢棄 物-エ業粉煤灰和煤礦洗煤廢水，既實現了中重度鹼性硫酸鹽潰土的生態治理和開發利用，又有效利用了エ業廢棄物解決汙染問題，其推廣應用將具有顯著的經濟效益和環境效益。實施例下面的實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。實驗分析方法採用《中度鹽鹼地苜蓿出苗與保苗技術試驗》(山東畜牧獸醫，2010年31卷第7期，6-7頁)。具體步驟如下(如圖I所示)①中重度鹼性硫酸鹽潰土處理實驗地選擇在新疆喀什疏勒縣艾爾木東鄉，該地區土壤平均pH為8. 6，土壤含鹽量為O. 8%，實驗地面積約1000平方米，2011年3月20日撒施充分腐熟的農家肥1000公斤/畝,磷酸ニ銨80公斤/畝,硫酸鉀55公斤/畝,エ業粉煤灰700公斤/畝，並均勻噴灑煤礦洗煤廢水3000公斤/畝。②土壤耕作進行20釐米耕翻、平整和灌水。③選擇耐鹽抗旱品種的紫花苜蓿種子選用成熟、飽滿、無蟲蛀的中苜一號紫花苜猜(Medicago sativa L. cv. Zhongmu NO. I)種子3公斤(購自甘肅酒泉大業種業有限責任公司)，在常溫的清水中進行清洗後，自然條件下乾燥。④ABT生根粉浸種取ABT生根粉4號(購自河南神雨生物科技有限公司)5克，配成IOOmgABT生根粉/kg水的溶液，將紫花苜蓿種子放在溶液中進行浸泡，浸泡時間為3h。⑤菌株培養和菌劑製作取苜猜中華根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)(購自上海艾研生物科技有限公司)，在28°C的條件下於YMA液體培養基中搖床培養48h後，得到根瘤菌菌劑。⑥包覆菌劑粘著劑使用羥甲基纖維素鈉，取上述菌劑(約24000克)加入到質量濃度為5%的羥甲基纖維素鈉水溶液(5000ml)中，攪拌均勻後，再加入種子，反覆攪拌，使每一粒種子都粘有菌劑。⑦種子包衣包衣材料為滑石粉，把上述粘附有菌劑的種子放入到裝有滑石粉的包衣機中，經過包衣機反覆震蕩混合包衣，使每一粒種子都裹上ー層包衣材料，最後將種子放於通風處，陰乾待用。⑧播種2011年3月23日將包衣的紫花苜蓿種子播種，條形播種，播種量2公斤/畝，播種深度1-2釐米。⑨田間管理出苗後及時進行灌水、雜草防除和病蟲害防治。檢測分析結果如下2011年4月15日隨機取10個樣進行出苗率分析，每個樣點長度lm，測算苗數，計算百分率，紫花苜蓿出苗率平均達到84. 5%，實驗對照區(無處理)紫花苜蓿平均出苗率為38. 6% ;2011年5月20日隨機取5個樣進行保苗 率分析，每個樣點長度lm，測算苗數，計算百分率，紫花苜蓿保苗率平均達到71. 8%，實驗對照區(無處理)紫花苜蓿平均保苗率為29. 4% ；2012年6月10日隨機取5個樣進行成苗率分析，每個樣點長度lm，測算苗數，計算百分率，紫花苜蓿成苗率平均達到63. 7%，實驗對照區(無處理)紫花苜蓿平均成苗率為17. 1%，說明本發明的方法能夠有效保證紫花苜蓿在中重度鹼性硫酸鹽潰土進行規模化種植。
權利要求
1.一種中重度鹼性硫酸鹽潰土紫花苜蓿規模化種植方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟 (1)在中重度鹼性硫酸鹽潰土表面撒施充分腐熟的農家肥、磷酸二銨、硫酸鉀和工業粉煤灰，並均勻噴灑煤礦洗煤廢水； (2)對中重度鹼性硫酸鹽潰土進行耕翻、平整和灌水； (3)選擇耐鹽抗旱品種的紫花苜蓿種子，用ABT生根粉浸種； (4)在浸種後的紫花苜蓿種子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌劑； (5)對包覆有菌劑的紫花苜蓿種子進行包衣； (6)將包衣的紫花苜蓿種子播種到中重度鹼性硫酸鹽潰土中； (7)出苗後進行田間管理。
2.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(I)中，充分腐熟的農家肥用量為1000公斤/畝,磷酸二銨用量為80公斤/畝,硫酸鉀用量為55公斤/畝,工業粉煤灰用量為700公斤/畝，煤礦洗煤廢水用量為3000公斤/畝。
3.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，在實施步驟(I)24h以內實施步驟(2)，步驟(2)中的耕翻深度為20-30釐米。
4.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(3)中，ABT生根粉的濃度為IOOmgABT生根粉/kg水，浸種時間為3h。
5.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(4)中，所述苜蓿根瘤菌為苜蓿中華根瘤菌。
6.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(4)的工藝流程如下把含有苜蓿根瘤菌的菌劑加入到粘著劑中，攪拌均勻後，再加入紫花苜蓿種子，反覆攪拌，使每一粒種子上都粘有菌劑，種子與菌劑的質量比為1:7-10。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述粘著劑為選自羥甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉、海藻酸鈉、澱粉、明膠、阿拉伯樹膠中的I種或2種以上。
8.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(5)的工藝流程如下把由步驟(4)得到的紫花苜蓿種子放入包衣機中，經過包衣機反覆震蕩混合，使每一粒種子都裹上一層包衣材料，最後將種子放於通風處，陰乾待用。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述包衣材料為選自滑石粉、雲母粉、陶土粉中的I種或2種以上。
10.根據權利要求I所述的方法，其特徵在於，步驟(6)中，播種方式為條播，播種量為I.5-2公斤/畝，播種深度為1-2釐米。
全文摘要
本發明公開了一種中重度鹼性硫酸鹽漬土紫花苜蓿規模化種植方法，包括(1)在中重度鹼性硫酸鹽漬土表面撒施充分腐熟的農家肥、磷酸二銨、硫酸鉀和工業粉煤灰，並均勻噴灑煤礦洗煤廢水；(2)對中重度鹼性硫酸鹽漬土進行耕翻、平整和灌水；(3)選擇耐鹽抗旱品種的紫花苜蓿種子，用ABT生根粉浸種；(4)在浸種後的紫花苜蓿種子上包覆含有苜蓿根瘤菌的菌劑；(5)對包覆有菌劑的紫花苜蓿種子進行包衣；(6)將包衣的紫花苜蓿種子播種到中重度鹼性硫酸鹽漬土中；(7)出苗後進行田間管理。本發明可在中重度鹼性硫酸鹽漬土進行紫花苜蓿規模化種植，具有紫花苜蓿出苗快、成苗率高、操作簡單、適於機械化操作、易於人工掌握等特點。
文檔編號A01C1/06GK102845203SQ20121033081
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者姜健, 範方, 王燎原, 阿布力克木, 約日古麗, 魏林, 買買提牙生 申請人:大連民族學院