一种盐碱土壤的改良方法

1.本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种盐碱土壤进行改良的方法。


背景技术：

2.苏打盐碱土具有ph高、含盐量大的特点，是一种高度退化的土壤。具体表现为土壤胶体吸附大量的na
+
，致使土壤的含盐量、碱化度升高，ph增加，土壤板结难以渗水，团聚体被破坏，黏粒分散，肥力下降，同时，过高的盐度会引起渗透、离子胁迫以及氧化胁迫，土壤中大量的碳酸钠不仅对农作物有一定毒性，其水解产生的强碱性反应还会使铁、钾、钙等许多营养元素在土壤中被固定，致使农作物难以吸收养分，根系无法下扎，造成作物枯萎甚至死亡，对农业生产造成了严重的不利影响。
3.蚯蚓(earthworm)，又名地龙，是环节动物们寡毛纲的陆栖无脊椎动物，是一种大型土壤生物，被认为是“生态系统工程师”,蚯蚓的排泄物以及钻洞等活动会影响土壤结构，促进土壤的团聚过程，同时，其对土壤的ph、氧化还原状态，土壤温度等调节因子也有所影响，此外，它们以土壤中的植物碎片和微生物为食，把有机物转化为易被微生物吸收的营养物质，提高土壤氮磷等养分的有效性，维持和提高土壤肥力，同时还能够增加土壤透气性，改善微生物的运输和分布，通过改变土壤的物理环境，影响土壤中微生物量、促进微生物的活性，调控土壤中的微生物群落结构。在土壤生态系统中起着重要且不可替代的作用。
4.但是最适合蚯蚓生长的ph为6～8，而盐碱土壤ph大多超过8.5，甚至能够达到10～11，过高的盐度也会使蚯蚓细胞严重缺水从而导致其死亡。因此，一般情况下，蚯蚓难以在盐碱土壤中生存。鉴于此，对于能在盐碱环境中正常生长并对盐碱土壤有改良效果的蚯蚓的研究至关重要。专利cn20107912097a通过在盐碱地周边挖掘蚯蚓与大平二号蚯蚓杂交，并在养殖期间添加复合盐或碱驯化耐盐碱蚯蚓，直接接种至盐碱土壤中，该方案中存在如下弊端：(1)盐碱地不适合蚯蚓生存，周边很难找到存活蚯蚓；(2)将蚯蚓接种至盐碱土壤中，土壤中的肥力、养分流失过大，并不能提供维持蚯蚓的生长繁殖所需的养分，导致蚯蚓繁殖受阻。其次，盐碱土壤的ph改良是非常困难且漫长的事情，仅仅是接种蚯蚓，在土壤结构不理想，没有足够养分供给蚯蚓进行繁殖的情况下，50天就能让土壤ph从9以上降至中性、含盐量降低70-80％基本是不可能的事情。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本发明目的在于提供一种盐碱土壤的改良方法，通过驯养蚯蚓，接种驯养后的蚯蚓与土壤结构初步改良双管齐下，达到有效降低土壤ph和含盐量的效果。
6.本发明目的通过如下技术方案实现：
7.一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：包括制备基础养料、驯养蚯蚓，以及加入基础养料和接种驯养蚯蚓进行复合改良。
8.进一步，上述制备基础养料是采用牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合，自然发酵21天形成。
9.进一步，驯养蚯蚓是将盐碱土壤与普通土壤以7：3的比例混合，加入基础养料，混匀，调节含水率为70％左右，接种蚯蚓，养殖6周，得驯养蚯蚓和驯养土壤。
10.进一步，上述混合土壤和基础养料的质量比为10:1，按照20条/kg土壤进行接种。
11.接种的蚯蚓为环带清晰的成熟蚯蚓，体重为0.4
±
0.05g。
12.上述盐碱土壤采自中国吉林省大安市平安镇(北纬45.3
°
n，东经123.6
°
e)，土壤类型为碱盐碱土。土壤ph为9.08，水溶性盐总量为3.64g kg-1
，交换性钠含量(esp)为31.93％，有机质含量为9.1g kg-1
。
13.普通土壤(即非盐碱土)取自吉林农业大学实验点(北纬43.5
°
，东经125.3
°
)，对应组织溶胶，土壤ph值为7.4，含盐量2.1g kg-1，有机质含量为18.3g kg-1
。
14.进一步，上述复合改良过程中，盐碱土壤和基础养料的质量比为10:1，按照20条/kg土壤进行接种驯养蚯蚓。
15.进一步，接种前，先将驯养蚯蚓置于基础养料中养殖1周，使其恢复活力。
16.优选的，复合改良过程中，除了接种驯养蚯蚓和基础养料，还加入驯养土壤，加入量和加入的基础养料加入量为1:1。
17.本发明中通过盐碱土壤和普通土壤特定的比例形成的新的土壤环境中，加入基础养料，接种蚯蚓养殖6周，有效驯化蚯蚓适应盐碱土壤的高ph和高含盐量环境，在复合改良过程中，通过接种驯养蚯蚓、加入基础养料和驯养土壤，其中基础养料自身对盐碱土壤有产生了一定的改良作用，其次其为驯养蚯蚓提供养分，促进其在盐碱土让中有效生长繁殖，此外，驯养土壤的加入，使其实现了二次利用，且对盐碱土壤起到了进一步的调节作用，为驯养蚯蚓提供了更舒适的生长环境，且驯养土壤中含有大量的蚯蚓粪，以及已经足够适应盐碱土壤的幼蚓和蚓茧，盐碱土壤对于它们的生长繁殖抑制作用减弱，使得整体蚯蚓对土壤的改良作用得到大大提高，由此多重作用下，实现了对盐碱土壤的改良。
18.最具体的，一种盐碱土壤改良方法，其特征在于，按如下步骤进行：
19.步骤1：制备基础养料
20.将玉米秸秆粉碎成2-5cm长的小段，然后将牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合，自然发酵21天，作为蚯蚓养殖的益处养料；
21.步骤2：驯养蚯蚓
22.将盐碱土壤和普通土壤按照质量比为7:3组成混合土壤，然后加入基础养料，调节含水量至70％，接种成年蚯蚓，养殖6周，得到驯养蚯蚓和驯养土壤，混合土壤和基础养料的质量比为10:1；
23.步骤3：复合改良
24.在待改良的盐碱土壤中加入基础养料混合，盐碱土壤和基础养料的质量比为10:1，混合均匀后的土壤中按照20-30条/kg土壤接种驯养蚯蚓，接种前，先将驯养蚯蚓置于基础养料中养殖1周。
25.本发明具有如下技术效果：
26.本发明中的耐盐碱蚯蚓与普通蚯蚓相比，在盐碱环境中存活率提高了56.6％。经耐盐碱蚯蚓和农业废弃物协同改良的盐碱土壤，其ph、水溶性盐含量、碱化度以及钠吸附比均有降低，有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾等营养物元素含量均有所提升，大于2mm的团聚体占比有所提高。土壤中碱性磷酸酶、脲酶以及蔗糖酶活性显著提高(p《0.05)。
附图说明
27.图1：耐盐碱蚯蚓与普通蚯蚓在盐碱土壤中存活率和体重变化对比。
28.图2：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤ph的影响。
29.图3：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤水溶性盐含量的影响。
30.图4：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤有机质含量的影响。
31.图5：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤碱解氮含量的影响。
32.图6：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤速效磷含量的影响。
33.图7：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤速效钾含量的影响。
34.图8：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤碱性磷酸酶活性的影响。
35.图9：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤脲酶活性的影响。
36.图10：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤蔗糖酶活性的影响。
37.图11：耐盐碱蚯蚓对盐碱土壤团聚体的影响。
具体实施方式
38.下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
39.以下实验中：
40.盐碱土壤采自中国吉林省大安市平安镇(北纬45.3
°
n，东经123.6
°
e)，土壤类型为碱盐碱土。土壤ph为9.08，水溶性盐总量为3.64g kg-1
，交换性钠含量(esp)为31.93％，有机质含量为9.1g kg-1
。
41.普通土壤(即非盐碱土)取自吉林农业大学实验点(北纬43.5
°
，东经125.3
°
)，对应组织溶胶，土壤ph值为7.4，含盐量2.1g kg-1，有机质含量为18.3g kg-1
。
42.实施例1
43.一种盐碱土壤改良方法，按如下步骤进行：
44.步骤1：制备基础养料
45.将玉米秸秆粉碎成2-5cm长的小段，然后将牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合，含水量调节至80％，厌氧条件下自然发酵21天，作为蚯蚓养殖的益处养料；
46.步骤2：驯养蚯蚓
47.将盐碱土壤和普通土壤风干后过2mm的筛子，按照质量比为7:3组成混合土壤，然后加入基础养料的混合料，混合土壤和基础养料的质量比为10:1，调节含水量至70％，挑选环带清晰，体重为0.4
±
0.05g的成年大平二号蚯蚓，在接种前将蚯蚓放置于铺有滤纸的培养皿中，避光条件下静置24小时，使蚯蚓排空肠道，然后按照20条/混合料接种养殖6周，得到驯养蚯蚓和驯养土壤；
48.步骤3：复合改良
49.在待改良的盐碱土壤中加入基础养料混合，盐碱土壤和基础养料的质量比为10:1，混合均匀后的土壤中按照20条/kg土壤接种驯养蚯蚓，接种前，先将驯养蚯蚓置于基础养料中养殖1周。
50.对于在驯养蚯蚓过程中使用的盐碱土壤和普通土壤尝试了不同的质量比分别为：
1：1、3：2、7：3、4：1、9：1五个处理组，每个处理组接种的蚯蚓培养2周，测试指标为蚯蚓体内蛋白质含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛含量以及存活率和体重变化。5个处理
×
3次重复
×
2次取样。综合分析发现，在土壤比例为7：3的处理组中，蚯蚓可以最好地通过自身调节来适应盐碱环境，此时可以在保证大部分蚯蚓存活的同时使其体内抗氧化酶活性得到增强，而其他组别均无法兼顾以上两个指标。且在驯养时间达到6周时，蚯蚓体内各项指标恢复到正常水平，可以完全适应盐碱环境。
51.对比例1：
52.为了验证驯养蚯蚓对盐碱土壤的改良作用，将盐碱土样与基础养料按照质量比10:1混合后，分别加入与实施例1中相同比例数量的普通蚯蚓，含水量控制在70％，在与实施例1相同环境下养殖8周。
53.每两周对实施例1和对比例1土壤中蚯蚓存活率和平均体重进行一次测定，变化情况如图1所示。与普通蚯蚓相比，驯养蚯蚓在盐碱土壤中的存活率提高了56.6％，而且平均体重处于上升趋势，说明经耐盐碱驯化的蚯蚓在盐碱土壤中可以正常生存，对盐碱环境的耐受性有所提高。
54.为了验证在盐碱土壤中，基础养料对于蚯蚓的重要性，研究过程中尝试将驯养蚯蚓按照20条/kg土壤直接接种至没有混合基础养料的盐碱土壤中，养殖8周后，发现驯养蚯蚓的存活率仅为0.54，驯养蚯蚓的平均体重降至0.36g。
55.实施例2
56.一种盐碱土壤改良方法，按如下步骤进行：
57.步骤1：制备基础养料
58.将玉米秸秆粉碎成2-5cm长的小段，然后将牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合，自然发酵21天，作为蚯蚓养殖的益处养料；
59.步骤2：驯养蚯蚓
60.将盐碱土壤和普通土壤按照质量比为7:3组成混合土壤，然后加入基础养料，调节含水量至70％，接种成年蚯蚓，养殖6周，得到驯养蚯蚓和驯养土壤，混合土壤和基础养料的质量比为10:1；
61.步骤3：复合改良
62.在待改良的盐碱土壤中加入基础养料混合和驯养土壤，盐碱土壤、基础养料和驯养土壤的质量比为10:1：1，混合均匀后的土壤中按照20条/kg土壤接种驯养蚯蚓，接种前，先将驯养蚯蚓置于基础养料中养殖1周。
63.本实施例中驯养蚯蚓复合改良过程中，养殖8周后，存活率较普通蚯蚓驯提高了65.4％，驯养蚯蚓的平均重量0.58g，且土壤中发现很多新的成年蚯蚓及蚓茧。
64.实施例3
65.为了验证基础养料对土壤改良的影响，进行了如下处理：
66.(1)除了实施例1(ep)、实施例2(op)对比例1(oe)，还再设置了一个处理组：不添加蚯蚓(ne)，在加入蚯蚓之前，先将蚯蚓在基础养料中养殖1周，使其恢复活力。
67.(2)在每个处理组中添加2kg盐碱土壤和0.2kg混合基料，调节含水率为70％左右，接种蚯蚓并培养8周，每2周进行一次土壤取样，一部分样品经自然风干后研磨过筛，用于测定有机质、ph、速效磷、速效钾、水溶性盐总量、碱化度，钠吸附比。另取一部分风干样品用于
测定土壤团聚体。一部分取完后立即进行酶活力(碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶)的测定。
68.测定结果如下：
69.(1)盐碱土壤盐碱指标的变化
70.土壤碱化度的计算公式如下：
[0071][0072]
其中，na
+
、ca
2+
、mg
2+
和k
+
分别为盐碱土中可交换态na
+
、ca
2+
、mg
2+
和k
+
的量。
[0073]
土壤钠吸附比的计算公式如下：
[0074][0075]
其中na
+
、ca
2+
、mg
2+
分别为盐碱土壤溶液中na
+
、ca
2+
、mg
2+
的浓度。
[0076]
经计算，实施例1和实施例2处理的土壤的碱化度降低了15.19％和24.52％，钠吸附比降低了2.17和2.78。同时，大于2mm的土壤团聚体的比例显著升高(p《0.05)，如图11所示。
[0077]
经驯养蚯蚓处理的盐碱土壤(实施例1)与原土壤相比，其ph由9.06下降到8.58，而接种驯养蚯蚓的同时加入驯养土壤处理的盐碱土壤(实施例2)与原土壤相比，ph降至8.35(图2)，实施例1土壤中水溶性盐含量由3.64g/kg下降到2.78g/kg，实施例2降至2.57g/kg(图3)。
[0078]
(2)盐碱土壤营养指标的变化
[0079]
实施经驯养蚯蚓处理的盐碱土壤与原土壤相比，有机质含量显著提高，实施例1中由9.1g/kg增加到18.2g/kg，实施例2中增加至22.1g/kg(图4)，实施例1和实施例2处理的土壤中碱解氮含量分别提高了0.191g/kg和0.223g/kg(图5)，速效磷分别增加了0.26g/kg和0.29g/kg(图6)，速效钾分别增加了0.32g/kg和0.36g/kg(图7)。
[0080]
(3)盐碱土壤中酶活性的变化
[0081]
实施例1和实施例2经驯养蚯蚓处理的盐碱土壤与原土壤相比，碱性磷酸酶活性提高了32.06u/g和31.28u/g(图8)，脲酶活性提高了2.75u/g和2.77u/g(图9)，蔗糖酶提高了33.02u/g和34.51u/g(图10)。

技术特征：
1.一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：包括制备基础养料、驯养蚯蚓，以及加入基础养料和接种驯养蚯蚓进行复合改良。2.如权利要求1所述的一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：所述制备基础养料是采用牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合发酵形成。3.如权利要求1或2所述的一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：所述驯养蚯蚓是将盐碱土壤与普通土壤以7：3的质量比组成混合土壤，再加入基础养料，混匀，调节含水率为70%左右，接种蚯蚓，养殖6周，得驯养蚯蚓和驯养土壤。4.如权利要求1所述的一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：所述驯养蚯蚓中混合土壤和基础养料的质量比为10:1，蚯蚓按照20条/kg土壤进行接种。5.如权利要求1所述的一种土壤盐碱土壤的改良方法，其特征在于：所述复合改良过程中，除了接种驯养蚯蚓和基础养料，还加入驯养土壤，驯养土壤和基础养料加入量为1:1。6.一种盐碱土壤改良方法，其特征在于，按如下步骤进行：步骤1：制备基础养料将玉米秸秆粉碎成2-5cm长的小段，然后将牛粪和玉米秸秆按照质量比为4:1混合，自然发酵21天，作为蚯蚓养殖的益处养料；步骤2：驯养蚯蚓将盐碱土壤和普通土壤按照质量比为7:3组成混合土壤，然后加入基础养料，调节含水量至70%，接种成年蚯蚓，养殖6周，得到驯养蚯蚓和驯养土壤，混合土壤和基础养料的质量比为10:1；步骤3：复合改良在待改良的盐碱土壤中加入基础养料混合，盐碱土壤和基础养料的质量比为10:1，混合均匀后的土壤中按照20-30条/kg土壤接种驯养蚯蚓。

技术总结
一种土壤盐碱土壤的改良方法，包括制备基础养料、驯养蚯蚓，以及加入基础养料和接种驯养蚯蚓进行复合改良。本发明中的耐盐碱蚯蚓与普通蚯蚓相比，在盐碱环境中存活率提高了56.6%。经耐盐碱蚯蚓和农业废弃物协同改良的盐碱土壤，其pH、水溶性盐含量、碱化度以及钠吸附比均有降低，有机质、碱解氮、速效磷以及速效钾等营养物元素含量均有所提升，大于2mm的团聚体占比有所提高。土壤中碱性磷酸酶、脲酶以及蔗糖酶活性显著提高。及蔗糖酶活性显著提高。及蔗糖酶活性显著提高。


技术研发人员：钟荣珍 张斯童 褚晟哲 魏强 王明月 田春杰 陈光 房义
受保护的技术使用者：吉林农业大学
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/13