丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丘陵荒坡地土壤蓄水增肥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種丘陵土壤快速蓄水 增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 江蘇省丘陵山區(qū)主要分布在與山東省交界的省境北部和與安徽、浙江省相鄰的省 境西部、南部，并延伸至太湖沿湖丘陵帶。全省丘陵山區(qū)總面積約156萬(wàn)hm2,占全省總面積 的15%。已開(kāi)發(fā)利用面積13. 1萬(wàn)hm2,仍然有大量的土地未開(kāi)發(fā)利用，土地資源利用率依 然很低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然相對(duì)滯后。同時(shí)，江蘇丘陵地區(qū)的水土流失率非常高，給丘陵地區(qū)的 開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的難題。江蘇省丘陵山區(qū)的水土流失主要是由土壤質(zhì)地、降雨、植被、地形地 貌等多種因素組成。山丘區(qū)地勢(shì)落差較大，坡度較陡，部分山丘區(qū)林草稀疏，土薄缺水，植被 覆蓋率低，在降雨、徑流等作用下很容易發(fā)生面蝕和溝蝕等。缺乏植被固結(jié)土壤、截留雨水 等屏障作用是丘陵山區(qū)水土流失較易發(fā)生的一個(gè)重要因素。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于荒坡地的水土保持工作及生態(tài)修復(fù)研究主要集中在以下幾個(gè)方 面。（1)封-造-育型⑵林-果-農(nóng)復(fù)合型（3)林-農(nóng)結(jié)合型⑷高產(chǎn)高效型（5)旅游 觀光型等等。
[0004] 然而，不論采用何種方法進(jìn)行丘陵地區(qū)的生態(tài)體系改造，都必須解決丘陵地區(qū)的 土壤水肥缺失，且流失較快的難題。眾所周知，影響退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建的主導(dǎo)生態(tài)因子 是土壤因子，主要是土壤肥力和水分。對(duì)于極度退化的生態(tài)系統(tǒng)，其特點(diǎn)是無(wú)植被覆蓋，水 土流失嚴(yán)重，土壤極度貧瘠，土壤結(jié)構(gòu)及其透水性和保水性差。在雨季階段，雖然降水量多， 但絕大部分被流失或被蒸發(fā)掉，土壤真正吸收的水分很少，植物能夠利用的就更有限。雨 過(guò)天晴，在強(qiáng)烈的陽(yáng)光輻射作用下，表土很快呈現(xiàn)出干旱的現(xiàn)象，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育極為不 利。干濕季明顯的特點(diǎn)，一方面讓雨季大量雨水流走，并產(chǎn)生徑流侵蝕；另一方面使旱季土 壤有效含水量降低，各種植物和土壤微生物存活率低，土壤有機(jī)質(zhì)降低，土壤結(jié)構(gòu)性變差， 微生物數(shù)量和活性下降，加大了土壤退化強(qiáng)度。因此，丘陵地區(qū)荒坡地的生態(tài)問(wèn)題首要是 控制水土流失，增加雨水入滲率，提高土壤肥力和改善土壤理化結(jié)構(gòu)，增加植被覆蓋率的問(wèn) 題。
[0005] 我省是農(nóng)業(yè)大省，有機(jī)廢棄物數(shù)量龐大，傳統(tǒng)的有機(jī)廢棄物處理處置的主要方式 是填埋或焚燒，這不僅對(duì)環(huán)境造成污染，而且也是一種資源浪費(fèi)。隨著人們可持續(xù)發(fā)展意識(shí) 和對(duì)環(huán)境生態(tài)要求的逐步提高，加之環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，越來(lái)越多的人開(kāi)始關(guān)注有機(jī)廢 棄物的資源化利用，將它們加工成基質(zhì)、有機(jī)肥或有機(jī)覆蓋物。以農(nóng)業(yè)廢棄物制成的有機(jī)物 料含有大量的養(yǎng)分，能夠保持植物的正常生長(zhǎng)（見(jiàn)表1 :有機(jī)物料基本理化性狀）；有機(jī)物 料養(yǎng)分存在緩釋效應(yīng)，隨著施入土壤后慢慢釋放養(yǎng)分，具有一定的保肥效果。
[0006] 表1 :有機(jī)物料基本理化性狀
[0007]
[0008] 吸水保水性樹(shù)脂是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型功能高分子材料，是指能夠吸收并保持自身 重量數(shù)百倍乃至數(shù)千倍水分的高分子，通常又被稱為高吸水性聚合物、超強(qiáng)吸水劑。它是一 種含有強(qiáng)親水性基團(tuán)，輕度交聯(lián)的功能高分子。具有保水性強(qiáng)，吸水可逆性，保持的水可以 被植物吸收和利用，并能在植物根系附近形成一個(gè)局部濕潤(rùn)環(huán)境，能很好起到"微型水庫(kù)" 的作用。土壤中混入0. 1% -1. 0%的高吸水樹(shù)脂后，即使土壤中水分過(guò)多或因干早缺水時(shí) 都能保持土壤的有效濕度穩(wěn)定，可減少澆水的次數(shù)，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于利用保 水劑改善砂質(zhì)土壤水分狀況的報(bào)道較多，就江蘇地區(qū)質(zhì)地偏粘的丘陵坡地黃棕壤而言利用 保水劑改善土壤水分特征狀況的報(bào)道較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠提高作物栽培的成活率，并促進(jìn)其根系和植 株健康生長(zhǎng)，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)的丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng) 用，實(shí)現(xiàn)丘陵地區(qū)荒坡地土壤熟化和起到保水保肥的作用。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在 作物種植中的應(yīng)用，包括如下步驟：
[0011] (a)現(xiàn)場(chǎng)勘查確定試驗(yàn)示范用地；
[0012] (b)組織挖機(jī)整理試驗(yàn)示范用地，將試驗(yàn)示范用地拉平；
[0013] (c)清理試驗(yàn)示范用地上的荒草、樹(shù)木和垃圾；
[0014] (d)用拖拉機(jī)旋耕機(jī)對(duì)試驗(yàn)示范用地進(jìn)行土壤翻耕及深耕碎土；
[0015] (e)進(jìn)行小區(qū)的劃分工作：開(kāi)溝劃分小區(qū)，相鄰兩個(gè)小區(qū)之間開(kāi)溝隔離；
[0016] (f)在小區(qū)上挖坑，作物種植于坑中；
[0017] (g)往坑中填充土壤、丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料和/或有機(jī)物料的混合物， 丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的使用量為土壤質(zhì)量的2. 6% -10. 6% ;
[0018] (h)定植后進(jìn)行覆水。
[0019] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（a)中：所述 試驗(yàn)示范用地為江蘇地區(qū)的丘陵坡地黃棕壤。
[0020] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（e)中：溝寬 30cm〇
[0021] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（e)中：小區(qū) 畦面 2. 5m*30m。
[0022] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（f)中：所述 作物為藍(lán)莓、橡木或蔬菜。
[0023] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（f)中：每小 區(qū)定植50-70株橡木。
[0024] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（f)中：每小 區(qū)定植25-35株藍(lán)莓，藍(lán)莓苗齡為4-5年。
[0025] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（g)中，丘陵 土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料的制備方法包括如下步驟：
[0026] (1)制備有機(jī)物料；
[0027] (2)制備接枝共聚混合液；
[0028] (3)接枝共聚反應(yīng)：將步驟（1)中的有機(jī)物料和步驟（2)中的接枝共聚混合液混 合，并加入耐鹽型吸水保水材料，進(jìn)行接枝共聚避氧表面交聯(lián)反應(yīng)；
[0029] (4)將步驟（3)中的反應(yīng)產(chǎn)物烘干、粉碎及干燥即得丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配 材料。
[0030] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（1)中，具體 包括如下步驟：
[0031] (1-1)以農(nóng)用發(fā)酵床的墊料和/或畜禽糞便為原料；
[0032] (1-2)調(diào)節(jié)原料的含水量和碳氮比；
[0033] (1-3)將原料堆置發(fā)酵，獲得熟化原料；
[0034] (1-4)去除熟化原料中的游離鹽分；
[0035] (1-5)烘干、粉碎和過(guò)篩后即得有機(jī)物料；
[0036] 在步驟（1-1)中：農(nóng)用發(fā)酵床的墊料為豬圈清理出的發(fā)酵床廢棄墊料；在步驟 (1-2)中：碳氮比控制在（16~25) :1，含水量控制在50wt%~60wt%，針對(duì)碳氮比偏高 的發(fā)酵床廢棄墊料，通過(guò)添加豬糞調(diào)節(jié)，針對(duì)碳氮比偏低通過(guò)添加秸桿調(diào)節(jié)；在步驟（1-3) 中：將調(diào)節(jié)好含水量和碳氮比后的發(fā)酵床廢棄墊料堆置發(fā)酵，每隔兩天翻拋一次，發(fā)酵1~ 2個(gè)月，堆置發(fā)酵至腐熟度80 % ± 2 %，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中要至少有七天或七天以上，保證溫 度在50°C或50°C以上，得到熟化原料；在步驟（1-4)中：向熟化原料中加水，使熟化原料與 水的質(zhì)量比例保持在1:3-5,以300r/min的速度攪拌120min，過(guò)濾，重復(fù)上述步驟至濾出液 電導(dǎo)值在900-llOOus/cm時(shí)，將濾出物放置65°C烘箱中烘干，粉碎后過(guò)篩，保留20-60目級(jí) 有機(jī)物料。
[0037] 上述丘陵土壤快速蓄水增肥復(fù)配材料在作物種植中的應(yīng)用，在步驟（2)中，具體 包括如下步驟：
[0038] (2-1)準(zhǔn)備交聯(lián)劑和交聯(lián)劑溶劑；
[0039](2-2)將交聯(lián)劑溶解于交聯(lián)劑溶劑，制成接枝共聚混合液；
[0040] 在步驟（2-1)中：交聯(lián)劑為N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、丙三醇和戊二醛中的一種。 交聯(lián)劑溶劑為甲醇和水，甲醇和水的體積比0. 5-3 :1，V"代表甲醇的體積，Vw代表水 的體積，N，N-亞甲基雙丙烯酰胺用量為耐鹽型吸水保水材料使用量的0. 2wt% -0. 8wt% ; 在步驟（2-2)中：首先將N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶于甲醇溶液中，加水，攪拌混合；
[0041] 在步驟（3)中，具體包括如下步驟：
[0042] (3-1)準(zhǔn)備耐鹽型吸水保水材料；
[0043] (3-2)將耐鹽型吸水保水材料和有機(jī)物料分別加入到接枝共聚混合液中，在 45-60°C進(jìn)行接枝共聚避氧表面交聯(lián)反應(yīng)；
[0044] 在步驟（3-1)中：耐鹽型吸水保水材料與有機(jī)物料的質(zhì)量比例為1:0. 5-4,耐鹽型 吸水保水材料的粒度為20-40目，耐鹽型吸水保水材料對(duì)濃度為0. 9wt%的氯化鈉溶液吸 收倍率在80倍或80倍以上；在步驟（3-2)中：接枝共聚混合液用量的體積為有機(jī)物料和耐 鹽型吸水保水材料使用總質(zhì)量的3-5倍，即固液比為1:(3-5)g/mL，在真空培養(yǎng)箱或氮?dú)獗?護(hù)