本發(fā)明屬于林業(yè)生態(tài)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法。

背景技術(shù)：

近年來養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展帶來了大量的畜禽糞便，2015年我國規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)的畜禽糞便產(chǎn)量高達(dá)32.6億噸。畜禽糞便中含有大量的N、P等營養(yǎng)營養(yǎng)元素，將其作為農(nóng)用有機(jī)肥料既可培肥土壤、為植物生長提供所需養(yǎng)分、提高作物產(chǎn)量，又能處置大量畜禽糞便、解決環(huán)境污染問題。

氮素是植物生長的必需元素之一，是構(gòu)成生命體最為重要的元素之一，是反映土壤質(zhì)量、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。我國土壤供應(yīng)氮素較少，導(dǎo)致農(nóng)田土壤普遍缺氮。施用氮肥是提高土壤氮素養(yǎng)分的重要途徑，但我國氮肥利用率比較低，只有30～40％。長期施加大量無機(jī)氮肥容易超出了作物的吸收能力和土壤的固持能力，導(dǎo)致土壤氮素淋失，而有機(jī)肥料施加后其中氮素釋放緩慢，在土壤中容易累積。因此，合理的利用有機(jī)肥料，加速有機(jī)肥氮素釋放，同時快速消納釋放氮素營養(yǎng)、減少養(yǎng)分流失，這對提高土壤肥力，實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等具有重要意義。

CN 103058720 A發(fā)明了一種用蛋白酶促進(jìn)秸稈降解來增強(qiáng)土壤肥力的方法。在溫度20～29℃條件下，將秸稈切粉粹為0.1～8cm小段，將蛋白酶液噴灑在粉碎秸稈上埋入土壤。由于農(nóng)作物秸稈含有作物所需的大量營養(yǎng)元素和微量元素，還田作為肥料可以將其吸收的大部分營養(yǎng)元素歸還給土壤。此發(fā)明解決了秸稈還田初期出現(xiàn)的氮含量下降問題，可以提高土壤氮素含量，土壤有效氮含量提高45％以上，可以改善土壤物理性狀，增強(qiáng)土壤肥力，改善作物生長環(huán)境，變廢為寶。

CN 105218266 A發(fā)明了一種提高土壤氮素含量的磷石膏土壤改良劑，所述改良劑由下列重量份原料制成：草木灰23～27，廢棄青檸皮4～5、糠醛渣15～17、尿素12～15、硫酸鎳1～2、乳酸鈣3～5、磷石膏90～110、赤泥18～22、碳法濾泥9～11、EN菌劑3～4、水適量。制備過程中磷石膏中的多種酸性成分能與赤泥強(qiáng)堿性互補(bǔ)，調(diào)節(jié)改良土壤的pH，青檸皮可以增加土壤腐殖質(zhì)的含量。本發(fā)明在水稻種植期間施用，能夠使水稻土壤的堿解氮含量提高20.6％，可以增強(qiáng)土壤品質(zhì)，延緩?fù)寥赖耐嘶?，提高土壤可利用氮含量提高土壤肥力，改良土壤營養(yǎng)元素構(gòu)成。

CN 101519321 A公開了華北地區(qū)潮土小麥玉米畜禽糞便有機(jī)肥與化肥配施方法。由畜禽糞便堆漚發(fā)酵后形成的畜禽糞便有機(jī)肥和尿素按照1200/7.25(重量比)的比例配合施用，此方法既可以充分發(fā)揮畜禽糞便有機(jī)肥肥效長，改良土壤結(jié)構(gòu)和肥力，又能夠發(fā)揮速效無機(jī)氮肥能迅速供給生物生長對N肥的大量需求，使兩種肥料充分發(fā)揮各自的特點，增加產(chǎn)品品質(zhì)，提高作物產(chǎn)量，改良土壤，促進(jìn)農(nóng)村的發(fā)展。

CN 104529571 A發(fā)明了一種微生物菌種和蚯蚓雙重處理的有機(jī)肥制作工藝，通過植物纖維、家禽糞便、微生物菌種和蚯蚓制作而成，生產(chǎn)的有機(jī)肥能夠疏松土壤，顯著改善土壤肥力。

目前，國內(nèi)外的技術(shù)研發(fā)多集中在有機(jī)肥制備(蚯蚓、菌劑、酶等)、有機(jī)肥與化肥配施等方法提高農(nóng)田土壤氮素含量，增強(qiáng)土壤肥力，而針對貧瘠旱坡地，土壤原位配施沼液、蚯蚓、菌劑，加速豬糞氮素(有機(jī)氮)轉(zhuǎn)化的方法幾乎沒有。且現(xiàn)有技術(shù)普遍存在見效慢、制備過程繁瑣、配方復(fù)雜等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法。該方法是通過兩種蚯蚓，復(fù)合功能菌劑，協(xié)同豬糞、沼液的原位施用，既迅速提高旱坡地土壤有效氮含量，又快速被速生林木吸收，滿足生長需求，減少氮素淋失，最終達(dá)到提高土壤肥力、促生速生林木、消納豬糞廢棄物、減少污染的目的。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法，具體是利用蚯蚓、菌劑協(xié)同豬糞、沼液增加旱坡地土壤氮素養(yǎng)分，釋放氮素養(yǎng)分被快速吸收，從而促進(jìn)坡地速生林生長、減少面源污染的一種方法；黃梁木(Neolamarckia cadamba)、米老排(Mytilaria laosensis)速生林地位于豬場內(nèi)，坡度約40度，每株林木間距5～6m，在每株林木的上半坡挖環(huán)形溝，用于有機(jī)肥和菌劑、蚯蚓的施加，建立自重力坡地滴灌系統(tǒng)用于灌溉沼液，分季節(jié)施加豬糞、沼液、復(fù)合菌劑、混合蚯蚓，包括如下步驟：

(1)秋季和冬季施加豬糞2.5～20kg/棵/次，冬季施入量是秋季的一半，施加方式為在樹的上坡方向挖一深度在20～30cm環(huán)形溝，將豬糞均勻地撒入其中，覆土拌勻，填埋；

(2)每月都要施加沼液，施入量為2.5～20L/棵/次，旱季頻次高于雨季；

(3)每隔三個月施加復(fù)合菌劑一次，施加量為0.25～1L/棵/次，每次施用量達(dá)到有效活菌數(shù)≤10¹¹cfu，施肥方式為澆灌施加；

(4)每隔三個月施加混合蚯蚓一次，每次施入量為80～320條/棵/次。蚓糞中的氮含量大約是土壤的1.2～1.7倍，一方面可以提高土壤中的可利用氮含量；一方面蚯蚓活動能夠提高土壤和糞肥中氮素循環(huán)的速率。

步驟(1)中所述的豬糞為輕度腐熟的豬糞；腐熟的豬糞中本身含有大量的氮營養(yǎng)元素。

步驟(2)中所述的沼液的發(fā)酵原料為豬糞尿及沖圈廢水，采用自重力滴灌系統(tǒng)，PVC管道和滴管技術(shù)進(jìn)行灌溉，做到養(yǎng)殖廢水零排放；

步驟(3)中所述的復(fù)合菌劑包括枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)HL-1、蠟狀芽孢桿菌(bacillus cereus)NC-1和蠟樣芽孢桿菌(bacillus cereus)B19中的至少2種。上述菌株對重金屬有良好的耐受性，不會因豬糞中重金屬在土壤中積累而失活或死亡，并且可以將大氣中N₂還原為氨，增加土壤氮素含量。

所述的枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)HL-1已經(jīng)在專利“201110282657.8、枯草芽孢桿菌HL-1及其在土壤解磷方面的應(yīng)用”中公開，其保藏信息為：于2011年8月24日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號CGMCC No.5175。

所述的蠟狀芽孢桿菌(bacillus cereus)NC-1已經(jīng)在專利“201210573809.4、一株活化土壤養(yǎng)分的蠟狀芽孢桿菌及其應(yīng)用”中公開，該菌株于2012年5月21日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)，保藏編號CGMCC No.6127；

所述的蠟樣芽孢桿菌(bacillus cereus)B19具有耐受和鈍化重金屬的功能，其保藏信息為：于2016年04月27日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏地址：北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，保藏編號CGMCC No.12405。

步驟(3)中所述的每次施用量達(dá)到有效活菌數(shù)優(yōu)選為10¹⁰～10¹¹cfu；

步驟(4)中所述的混合蚯蚓包括兩種，為表層種赤子愛勝蚓(Eisenia foetida)和內(nèi)層種壯偉環(huán)毛蚓(Amynthas robustus)，所述的內(nèi)層種壯偉環(huán)毛蚓與表層種赤子愛勝蚓的混合數(shù)量比例優(yōu)選為1：3～1：7。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果：

(1)效果好。本試驗中表明，土壤總氮和有效氮組分含量在一年內(nèi)顯著升高。速生林木高度、冠幅顯著高于對照組。

(2)氮素含量提升幅度大。本發(fā)明中施肥一年后，同時施加豬糞、沼液、蚯蚓、菌劑土壤全氮含量相對不施肥處理(CK)提高了77.2％，相對施豬糞和沼液的處理組提高了57.3％，從積累的氮成分上看，土壤中90％以上的氮是以有機(jī)態(tài)化合物存在的。本方法施用后堿解有效氮相對CK提高了63.3％，酸解總氮含量相對于CK提高了55.2％，說明一年期施加豬糞、沼液、菌劑和蚯蚓對土壤全氮、有效氮的積累具有顯著的協(xié)同增效作用。

(3)一舉多得。豬糞、沼液聯(lián)合蚯蚓、菌劑的施用不僅可以快速提高土壤有效氮含量以及氮素肥力的穩(wěn)定性，而且可以促進(jìn)速生木的生長，基徑、株高、冠幅相對于CK分別提高了1.7倍、1.3倍、5.1倍，消納畜禽糞便污染。

(4)本發(fā)明首次采用蚯蚓、菌劑協(xié)同豬糞、沼液提高土壤氮素含量的方法。研究表明，①蚯蚓、菌劑的施加可以提高土壤中豬糞的分解速率使得土壤氮素含量升高；②空氣中的一些不能被植物利用的氮氣轉(zhuǎn)化為可利用的氮；③蚯蚓、菌劑本身含有碳、氮養(yǎng)分，其合施能夠提高土壤氮素含量。

附圖說明

圖1是不同處理土壤全氮(TN)的含量變化圖。

圖2是不同處理土壤堿解氮(AN)的含量變化圖

圖3是不同處理土壤酸解總氮(HN)的含量變化圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

下面結(jié)合具體的試驗對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

試驗地位于廣東省云浮市新興縣東成鎮(zhèn)羅陳華農(nóng)溫氏豬場。試驗點土壤為赤紅壤。試驗點土壤0～20cm耕作層土壤養(yǎng)分基礎(chǔ)值：有機(jī)碳含量10.44g·kg^-1，全氮含量0.88g·kg^-1，速效磷含量21.95g·kg^-1，全鉀含量1.71g·kg^-1，速效鉀含量33.67g·kg^-1。

實施例1

一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法，利用豬糞、沼液、蚯蚓、菌劑提高土壤氮素含量的方法，在黃梁木速生林地圍繞每株林木1m²的范圍內(nèi)，土壤0～20cm的深度范圍內(nèi)，分季節(jié)施用豬糞、沼液、復(fù)合菌劑和混合蚯蚓，由以下步驟組成：2013年8月和2013年11月分別施入豬糞(已腐熟)10Kg/棵/次、5Kg/棵/次；從試驗布置開始(2013年8月)到試驗布置一年(2014年8月)，4～9月為雨季施加沼液量為15L/棵/次、共4次，10～3月為旱季施加沼液量為15L/棵/次、共10次；每隔三個月施加復(fù)合菌劑枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)HL-1和蠟狀芽孢桿菌(bacillus cereus)NC-1混合菌劑0.5L/棵/次，活菌數(shù)達(dá)到10¹⁰cfu，兩種混合蚯蚓的數(shù)量比例為1:5，施加30條內(nèi)層種壯偉環(huán)毛蚓和150條表層種赤子愛勝蚓/棵/次。

實施例2

一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法，利用蚯蚓、菌劑提高土壤氮素含量的方法，在米老排速生林地圍繞每株林木1m²的范圍內(nèi)，土壤0～20cm的深度范圍內(nèi)，分季節(jié)施用豬糞、沼液、復(fù)合菌劑和混合蚯蚓，由以下步驟組成：2013年8月和2013年11月分別施入豬糞(已腐熟)20Kg/棵/次、10Kg/棵/次；從試驗布置開始(2013年8月)到試驗布置一年(2014年8月)，4～9月為雨季施加沼液量為10L/棵/次、共4次，10～3月為旱季施加沼液量為20L/棵/次、共10次，每隔三個月施加復(fù)合菌劑枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)HL-1和蠟狀芽孢桿菌(bacillus cereus)NC-1混合菌劑1L/棵/次，活菌數(shù)達(dá)到10¹¹cfu，兩種混合蚯蚓的數(shù)量比例為1:7，施加40條內(nèi)層種壯偉環(huán)毛蚓和280條表層種赤子愛勝蚓/棵/次。

實施例3

一種利用蚯蚓菌劑提高土壤氮素養(yǎng)分促生速生林木的方法，利用蚯蚓、菌劑提高土壤氮素含量的方法，在黃梁木速生林地圍繞每株林木1m²的范圍內(nèi)，土壤0～20cm的深度范圍內(nèi)，分季節(jié)施用豬糞、沼液、復(fù)合菌劑和混合蚯蚓，由以下步驟組成：2013年8月和2013年11月分別施入豬糞(已腐熟)5Kg/棵/次、2.5Kg/棵/次；從試驗布置開始(2013年8月)到試驗布置一年(2014年8月)，4～9月為雨季施加沼液量為2.5L/棵/次、共4次，10～3月為旱季施加沼液量為5L/棵/次、共10次，每隔三個月施加復(fù)合菌劑枯草芽孢桿菌(bacillus subtilis)HL-1、蠟狀芽孢桿菌(bacillus cereus)NC-1和蠟樣芽孢桿菌(bacillus cereus)B19混合菌劑0.25L/棵/次，活菌數(shù)達(dá)到10¹⁰cfu，兩種混合蚯蚓的數(shù)量比例為1:3，施加20條內(nèi)層種壯偉環(huán)毛蚓和60條內(nèi)層種赤子愛勝蚓/棵/次。

效果實施例1

以實施例1的實施效果為例來看，同時施加豬糞、沼液、混合蚯蚓、復(fù)合菌劑的處理T(e+b)，施加豬糞、沼液和復(fù)合菌劑的處理(Tb)，施加豬糞、沼液和混合蚯蚓的處理(Te)，以不施肥只施用灌溉水的處理(CK)、同時施加豬糞和沼液的處理(T或Pm+S)作為對照。于2013年8月、11月和2014年2月、5月、8月施肥前采集0～20cm耕層的土壤樣品，經(jīng)處理后測定土壤全氮含量(TN)、堿解氮(AN)含量、硝態(tài)氮(NO₃^--N)含量、銨態(tài)氮(NH⁴⁺-N)含量以及酸解總氮(HN)(有機(jī)氮)含量。

表1土壤TN(g.kg^-1)、AN(mg.kg^-1)、NO₃^--N(mg.kg^-1)、NH₄⁺-N(mg.kg^-1)、HN(mg.kg^-1)含量

結(jié)果如表1和圖1所示，整體上土壤全氮含量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，試驗布置前，布置三個月，各處理土壤全氮(TN)含量沒有出現(xiàn)顯著性差異，試驗布置6個月各處理土壤全氮含量表出現(xiàn)顯著性差異，T(e+b)的土壤TN含量相對于其它處理明顯升高，顯著高于CK以及T處理，相對CK處理提高了57.1％，相對T處理提高了32.5％，相對Te和Tb處理差異不顯著；試驗布置9個月，T(e+b)的土壤TN含量顯著高于其它處理(P＜0.05)，相對CK處理提高了100％，相對T處理提高了58％，試驗布置12個月各處理土壤TN含量仍然表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，T(e+b)的土壤TN含量相對CK處理提高了77.2％，相對T處理提高了57.3％土壤。結(jié)果表明，長期施肥提高土壤全氮含量能力的強(qiáng)弱順序為：T(e+b)＞Te＞Tb＞T＞CK。綜上所述，本發(fā)明的處理能夠使土壤全氮含量在一年內(nèi)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，提高土壤無機(jī)氮含量。

結(jié)果如表1和圖2所示，試驗布置前各處理土壤堿解氮含量沒有表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，試驗布置3個月各處理土壤堿解氮含量表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，且施肥處理高于不施肥處理CK的堿解氮含量，之后各批次土壤堿解氮含量均表現(xiàn)出顯著性差異，且在試驗布置一年同時施加豬糞、沼液、蚯蚓、菌劑的處理T(e+b)顯著高于其它處理。土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量與試驗布置前相比，整體升沒有顯著的提高作用。說明土壤堿解氮含量的增加不是由于土壤無機(jī)氮含量的增加所引起，可能由于土壤有機(jī)氮含量的增加而導(dǎo)致其含量的增加。

結(jié)果如表1和圖3所示，試驗布置前各處理土壤酸解總氮含量沒有表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，試驗布置三個月各處理土壤酸解總氮含量表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)，T(e+b)的土壤酸解總氮含量相對于其它處理明顯升高，之后各批次各處理土壤酸解總氮含量均出現(xiàn)顯著性差異(P＜0.05)，且在試驗布置一年T(e+b)的土壤酸解總氮相對于CK提高了50.9％，相對于T提高了23.3％，各處理土壤酸解總氮含量高低順序為T(e+b)＞Te＞Tb＞T＞CK。綜上所述，本發(fā)明的處理能提高土壤有機(jī)氮的含量。

結(jié)果的分析：豬糞、沼液配施處理使土壤有機(jī)氮以及無機(jī)氮含量均有所增加。蚯蚓施用于豬糞農(nóng)用土壤中可以明顯提高土壤氮素含量，而菌劑對土壤氮素的提高作用不夠明顯，但當(dāng)與蚯蚓、菌劑同時施用于豬糞、沼液農(nóng)用土壤中對有機(jī)、無機(jī)氮含量的提升效果最為明顯，原因可能是豬糞、沼液、配施蚯蚓、菌劑的施加能夠顯著提高土壤碳含量，蚯蚓的施加加速了土壤碳素的轉(zhuǎn)化，可以改善土壤的有機(jī)質(zhì)特性，從而增加土壤的活性有機(jī)氮庫，另一方面可能是因為生物菌劑中含有固氮微生物，可以將大氣中N₂還原為氨，因此能夠增加土壤中的氮素含量。

黃粱木生長指標(biāo)，見表2。

表2黃粱木生長指標(biāo)

結(jié)果如表2所示，整體上同時施加豬糞、沼液、混合蚯蚓、復(fù)合菌劑的處理能夠顯著促進(jìn)黃粱木的生長。試驗布置三個月，該施用方法就開始發(fā)揮作用，基徑、株高、冠幅分別是CK處理的3.4倍、3.7倍、6.9倍。布置一年后，T(e+b)處理中黃粱木的基徑、株高、冠幅分別是CK處理的2.7倍、2.3倍、6.1倍。

以上實例均能夠提高土壤氮素含量，豬糞的消化速率，土壤肥力，且三個實例結(jié)果相似。

綜上所述，本發(fā)明集成了豬糞發(fā)酵、沼液的排灌系統(tǒng)、蚯蚓的開發(fā)利用、菌肥的資源化利用以及黃梁木的栽培等技術(shù)，形成了“豬糞—沼液—蚯蚓—菌肥—作物”生態(tài)利用模式，減少了豬糞對環(huán)境的污染，實現(xiàn)了資源化利用，可以為建立良好的施肥體系以及土壤改良提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。