一种类芦的科学施肥方法

摘要

本发明属于土地复垦技术领域，具体公开了一种类芦的科学施肥方法。本发明根据生产建设活动中破坏土地土壤的特点以及类芦苗期需肥特性，依据缓控释肥原理和肥料生理特性，采用有机无机配施的施肥技术，既可以重构土壤的理化性质，又可以促进类芦根系生长和植株分蘖，培育壮苗，同时又可提高肥料利用率和肥效释放的速度。有利于肥料长期效应的实现，实现改土培肥、促进类芦长期生长的目标。

说明书

技术领域

本发明涉及土地复垦、生态重建及水土保持技术领域，具体公开了一种先锋植物类芦的科学施肥方法。 

背景技术

矿山开采和公路建设等生产建设活动在带来经济发展与繁荣的同时，也带来了环境破坏的负面影响，其中占用大量的土地资源和严重的水土流失是各类生产建设面临的最主要的环境问题。为保护土地资源和防治水土流失，在生产建设过程中开展损毁土地的复垦和生态重建成为必然选择。由于矿山开采、公路工程建设中大量的挖填活动，致使表土甚至整个土体丧失，土壤结构被严重破坏，通气和透水能力变差，有机质含量变低，速效养分贫乏，大大减缓和影响了复垦利用和生态重建的进程和效果。土壤和植被互为环境因子，土壤理化性质影响植被发生、发育和演替的速度，同时也因植被的演变而发生改变。因此，如何改良和培肥土壤，并进行有效的植物选择与配置成为突破当前生产建设损毁土地复垦与生态重建技术瓶颈的关键。 

植物群落有其自身的演替规律，在植物选择与配置时要考虑先锋植物、中期植物和目标植物的搭配，尽可能地多采用当地野生植物种。先锋植物需要生长速度快，能够起到尽快恢复植被，固土防冲刷和为其它植物的引进创造条件，因此寻找适合的先锋植物一直是土地复垦与生态重建研究的重点。类芦(Neyraudia reynaudiana)，又名石珍茅、望冬草、羊茅草，属禾本科类芦属。在我国南方13个省区天然分布，多生于河边、山坡或砾石草地，是一种适应性极强的天然禾草。类芦根兜萌蘖能力强、生长快、生物量大，可以迅速覆盖裸露地表，改变侵蚀区恶劣的生境，防止土壤侵蚀，为乔、灌木等人工群落的创建和迅速恢复创造一个良好的土壤植被环境，因此成为南方公路高陡边坡、崩岗侵蚀区和矿区生态恢复的理想植物。虽然类芦具有极强的耐贫瘠和干旱的能力，但在类芦幼苗期，在受到干旱、营养缺乏等不良环境的胁迫，也会导致根系生长迟缓，苗小、苗弱，影响土地复垦与生态重建的效果。施肥是调控土壤系统生产力，促进植物生长的重要手段。为了促进类芦植株的快速生长、分蘖，尽快覆盖地表裸露地区，实现快 速恢复植被和水土保持的目的，肥料施用十分关键。 

由于生产建设损毁土地地形地貌的特殊性，在对其进行复垦和生态重建时基肥施用非常关键。基肥施用是通过科学的肥料和养分组合直接施入土壤的方法，科学的基肥组合能改善土壤的理化性质，甚至形成新的土壤基质，促根壮苗效果显著，引起了越来越多研究人员的密切关注。然而，目前我国对类芦施肥的研究还未见报道。关于其他植物在土地复垦和生态重建中基肥施用也存在较大的盲目性，尤其对于基肥的种类、养分组合和施用方法上缺乏科学理论的指导。在肥料种类上多仅施用无机化肥，并且多凭经验施肥，要么肥料施用量过大，不仅造成肥料利用率低，而且还会造成烧苗。要么施用肥料量偏少，导致影响植物后期生长，极大地影响了土地复垦与生态重建的效果。实现类芦高产高效，需要科学的施肥技术，不仅要考虑土壤的理化性状，更要根据类芦生长对养分的需求特性，有针对地进行定向调控。针对以往基肥施用的种种问题，根据养分根际调控原理、缓控释肥原理以及肥料胜利特性，结合类芦苗期需肥规律，研究适合华南红壤地区的基肥配方和施用方法，以期为类芦更好地应用在土地复垦与生态重建中提供科学技术支持。 

发明内容

本发明的目的是针对目前生产建设损毁土地的土壤现状及类芦基肥施用中存在的问题，依据缓控释肥原理和肥料生理特性，提供一种适合破坏土地土壤特点和类芦苗期需肥规律的施肥方法。本发明所述施肥方法可以改善土壤的理化性质，促进类芦植株快速分蘖和生长。 

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的： 

一种适合破坏土地土壤特点和类芦苗期需肥规律的施肥方法，具体包括：将无机肥和有机肥作为基肥混合施入土壤中，种植类芦幼苗。所述基肥由无机肥和有机肥构成，无机肥为尿素和磷酸二氢钾，有机肥为稻秆。具体施肥量如下：无机肥——P的含量以P₂O₅计，钾的含量以K₂O计，无机肥施入量分别为，N为144kg/ha、P₂O₅为138kg/ha、K₂O为40kg/ha；有机肥——稻秆的施入量为57692kg/ha。 

上述施肥方法中，所用无机肥NPK和有机肥稻秆的基本养分构成如下： 

无机肥NPK的标准养分构成：尿素(分析纯)，含N46.67％；磷酸二氢钾 (分析纯)，含磷(P₂O₅)52.20％，含钾(K₂O)34.56％。 

有机肥料稻秆的基本理化性质：pH为7.76，有机碳为44.4％，全氮为0.94％，碳氮比47.2，全磷为0.03％，全钾为2.22％。 

本发明提供的方法可应用于生产建设活动造成的破坏土地土壤，如矿山开采、高速公路建设等破坏的南方酸性红壤中。 

本发明具有以下优点： 

(1)本发明根据南方地区生产建设活动中破坏土地土壤的特点以及类芦苗期需肥特性，依据缓控释肥原理和肥料生理特性，采用有机无机配施的施肥技术，既可以重构土壤的理化性质，又可以促进类芦根系生长和植株分蘖，培育壮苗，同时又可提高肥料利用率和肥效释放的速度。有利于肥料长期效应的实现，实现改土培肥、促进植物长期生长的目标。 

(2)本发明采用稻秆作为有机肥和无机肥尿素和磷酸二氢钾配施，是基于本课题组多年研究的结果。在土地的复垦与生态重建中将有机肥稻秆和无机肥NPK作为基肥配施后，有机肥稻秆能提供植物所需的有机质，改善土壤的物理性质，促进类芦根系的生长，无机肥尿素和磷酸二氢钾能提供类芦生长所需的速效养分，有机无机配施的“稻秆+化肥”对类芦植株的生长、分蘖和根系发育的促进作用显著好于单施无机肥NPK、单施有机肥蚯蚓粪、稻秆等。 

(3)本发明所用有机肥为南方地区最常用的农业废弃物——稻秆，价格便宜，且易获取。所用无机肥为南方地区最普通和最常用的尿素和磷酸二氢钾，价格也比较便宜。二者配施既能有效缓解当前农村水稻秸秆处理的难题，又能产生较好的经济效益。 

总之，本发明根据生产建设破坏土地土壤的特点以及类芦的生长特性，采用无机有机配施的方式，较传统施肥方式，既提高了肥料效率，又可显著促进类芦植株生长，增加了类芦的生物量。该项技术在我国南方地区利用类芦进行土地复垦与生态重建中将具有广阔的市场前景。 

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 

实施例1 

1材料与方法 

1.1供试材料 

1.1.1供试类芦 

供试植物类芦(Neyraudia reynaudiana)种子采集于华南农业大学校内的野生类芦，将种子播种于以河沙为基质的苗床中培养，在幼苗长至高约30cm时，从苗床中取出，随机选取27组株高、分蘖数、鲜重均无显著差异的幼苗(P<0.05)，备用。 

1.1.2供试蚯蚓粪、稻秆和化肥 

(1)蚯蚓粪的制备 

将自然堆沤后风干的牛粪湿润至饱和含水量的60％，按1kg干牛粪加入赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)100条(鲜重约30g)的比例，向牛粪中加入鲜活蚯蚓，在室温条件下培养2个月，让所有物料经过蚯蚓充分消化。分离蚯蚓和消化后的基质，风干、研磨，过2mm筛，备用。蚯蚓粪的基本理化性质：pH为5.94，有机质为450.71g/kg，全氮为21.05g/kg，全磷为5.79g/kg，全钾为17.30g/kg，速效磷为1039.85mg/kg，速效钾为15078.83mg/kg，碱解氮为337.13mg/kg。 

(2)稻秆的制备 

稻秆取自华南农业大学教学试验基地，将稻秆自然风干后剪成2-3cm，保持含水量60％自然堆置，将自然堆置腐熟30天后的稻秆风干、粉碎，备用。稻秆的基本理化性质：pH为7.76，有机碳为44.4％，全氮为0.94％，碳氮比47.2，全磷为0.03％，全钾为2.22％。 

(3)供试化肥 

尿素(分析纯)，含N46.67％；磷酸二氢钾(分析纯)，含磷(P₂O₅)52.20％，含钾(K₂O)34.56％；氯化钾(分析纯)，含钾(K₂O)63.09％。 

1.1.3供试土壤 

供试土壤采自修建公路破坏的发育于花岗岩上的赤红壤。样品经自然风干，过5mm筛，备用。土壤的基本理化性质：pH为5.47，有机质为6.09g/kg，全氮为0.11g/kg，全磷为0.29g/kg，全钾为11.23g/kg，速效磷为0.41mg/kg，速效钾为32.83mg/kg，碱解氮为14.11mg/kg。 

1.2试验设计 

试验设置为作物栽培条件下不同施肥水平的多因素试验设计，共5个处理，每个处理3次重复，共15盆。其中，CK为不施肥对照，“稻秆+化肥”处理组施用与蚯蚓粪处理组等量的N、P、K化肥和稻秆；化肥处理组施用与蚯蚓粪处理组等量的N、P、K化肥。各处理具体用量见表1。 

表1不同施肥处理对类芦植株生长影响的试验设计 

试验在华南农业大学资源环境学院温室内进行。按照试验设计用量将蚯蚓粪、化肥和稻秆分别作为基肥与土壤混匀装入4L塑料盆中，每盆土壤和肥料总重为2kg，每盆种植类芦2株，计时培养160d，类芦生长期间不进行追肥，试验每1～3d(每天观察土壤水分状况)采用称重法调节水分含量，确保植物正常生长。在20d、40d、60d、80d、100d、120d、140d和160d时分别测定株高和分蘖数值。收获时分别测定植株样品地上和地下部鲜重；植株样品地上部105℃杀青30min，70℃烘干至恒重，测定其干重；植株样品地下部分别测其鲜重、根长、根体积、根表面积和根均直径后，烘干至恒重，测定其干重后，磨碎，备用；盆栽土壤取出风干后，过2mm和0.149mm筛，备用。 

1.3测定方法 

(1)土壤样品测定 

土壤pH值测定采用pH计电位法(1:2.5土水质量体积比)；有机质测定采用重铬酸钾容量法；全氮测定采用开氏消煮法；全磷测定采用NaOH熔融—钼锑抗比色法；全钾测定采用NaOH熔融—火焰光度法；速效磷测定采用0.5mol·L^-1NaHCO₃浸提—钼锑抗比色法；速效钾测定采用NH₄OAc浸提—火焰光度法；碱解氮测定采用碱解扩散法。 

(2)类芦植株样品测定 

植株烘干后采用H₂SO₄-H₂O₂消煮，全氮测定采用凯氏定氮法；全磷测定采 用钒钼黄比色法；全钾测定采用火焰光度法。根长、根表面积、根体积和根均直径测定先用EPSON EU-22型根系扫描仪对类芦根样进行扫描，再用Win RHIZO(Canada，Regent Instrument Inc.)根系分析系统软件对扫描的根系图片进行分析，得到根长、根表面积、根体积和根均直径。 

2结果 

2.1不同施肥处理对类芦植株地上部生长特性的影响 

2.1.1对株高和分蘖数的影响 

(1)对类芦植株株高的影响 

在同一培育期内，除培育初期(20d)外，不同施肥处理类芦植株株高差异显著(P<0.05)。培育初期(20d)，类芦植株生长缓慢，不同施肥处理株高差异不大。培育中期(80d)，与CK相比，施“稻秆+化肥”处理株高提高了86％，施蚯蚓粪和稻秆处理株高均低于CK。培育结束时(160d)，施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理株高分别比CK提高了16％和111％，但施稻秆处理株高仍然低于CK。施化肥处理3个重复仅成活了1株。见表2 

表2不同施肥处理对类芦植株株高的影响 

注：表中数据为平均值±标准误，重复数n＝3；同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同。 

(2)对类芦植株分蘖数的影响 

在同一培育期内，不同施肥处理类芦植株分蘖数差异显著(P<0.05)。培育初期(20d)，施蚯蚓粪处理分蘖数比CK提高了12％，施稻秆和“稻秆+化肥”处理分蘖缓慢，分蘖数反而低于CK。培育中期(80d)，施“稻秆+化肥”处理类芦植株分蘖数急剧增多，超过了蚯蚓粪处理，施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理分蘖数比CK分别提高了27％和111％。培育结束时(160d)，施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理分蘖数分别比CK提高了53％和156％。在整个培育期内施“稻秆+化肥”和蚯蚓粪处理分蘖数始终明显高于CK，但单施稻秆处理类芦分蘖数始终低于CK。见表3 

表3不同施肥处理对类芦植株分蘖数的影响 

2.1.2对类芦植株地上部生物量和养分累积的影响 

不同施肥处理类芦植株地上部干重，全氮、全钾和全磷养分含量差异极显著(P<0.001)。施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理，地上部干重分别比CK提高了115％和1083％；地上部全氮分别比CK提高了56％和797％；地上部全磷分别比CK提高了2585％和4773％；地上部全钾分别比CK提高了128％和954％。见表4 

表4不同施肥处理对类芦植株地上部生物量、养分累积量影响 

2.2不同施肥处理对类芦植株地下部生长特性的影响 

2.2.1对类芦植株地下部生物量及养分累积的影响 

不同施肥处理类芦植株地下部干重，全氮、全磷和全钾养分含量差异极显著(P<0.001)。施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理，地下部干重分别比CK提高了144％和650％；全氮分别比CK提高了76％和367％；全磷分别比CK提高了1417％和3088％；全钾分别比CK提高了275％和874％。见表5 

表5不同施肥处理对类芦植株地下部生物量及养分累积的影响 

2.2.2对类芦植株根系形态学特征的影响 

不同施肥处理类芦植株总根长和根表面积差异达到极显著水平(P<0.001)，根均直径和根体积差异达到显著水平(P<0.01)。施蚯蚓粪和“稻秆+化肥”处理，总根长分别比CK提高了146％和517％；根表面积分别比CK提高了188％和 929％；根均直径分别比CK提高了19％和63％；根体积分别比CK提高了234％和1634％。见表6 

表6不同施肥处理对类芦植株根系形态学特征的影响 

结果表明：施肥对类芦植株生长产生了显著的影响，不同施肥处理类芦植株干重、株高和分蘖数，根系形态学特征(根长、根表面积、根体积、根系平均直径)以及植株养分累积量差异显著(P<0.001)。有机无机配施的“稻秆+化肥”处理是最有效的施肥方式，施“稻秆+化肥”处理类芦植株上述参数明显高于其他施肥处理。表明在利用类芦进行土地复垦和生态重建中，施“稻秆+化肥”最有利于类芦植株快速生长和分蘖，植被恢复和水土保持的效果也最好。 

实施例2 

1材料与方法 

1.1供试材料 

供试材料同实施例1。 

1.2试验设计 

试验设置为作物栽培条件下不同施肥水平的多因素试验设计，共5个处理，每个处理3次重复，共15盆。其中，CK为不施肥对照，“稻秆+化肥”处理组1施入和化肥处理组1等N、P、K的化肥和稻秆；“稻秆+化肥”处理组2施入和化肥处理组2等N、P、K的化肥和稻秆。各处理具体用量见表7。 

表7不同施肥处理对类芦植株生长影响的试验设计 

试验步骤同实施例1。 

1.3测定方法 

测定方法同实施例1。 

2结果 

2.1不同施肥处理对类芦植株地上部生长特性的影响 

2.1.1对株高和分蘖数的影响 

(1)对类芦植株株高的影响 

在同一培育期内，施“稻秆+化肥”处理类芦株高都显著高于对照，但处理1和2之间没有差异。可能由于单施化肥肥效释放太快，化肥2处理在15d后因烧苗而相继死亡，化肥1处理3个重复仅成活了1株。见表8 

表8不同施肥处理对类芦植株株高的影响 

(2)对类芦植株分蘖数的影响 

在同一培育期内，施“稻秆+化肥”处理类芦植株分蘖数都显著高于对照，但处理1和2之间差异不明显。见表9 

表9不同施肥处理对类芦植株分蘖数的影响 

2.1.2对类芦植株地上部生物量和养分累积的影响 

施“稻秆+化肥”处理类芦植株地上部干重和养分累积都显著高于对照。处理1和2之间地上部干重差异不明显。全氮、全磷和全钾含量有差异。见表10 

表10不同施肥处理类芦植株地上部生物量和养分累积量的影响 

2.2不同施肥处理对类芦植株地下部生长特性的影响 

2.2.1对类芦植株地下部生物量及养分累积的影响 

施“稻秆+化肥”处理类芦植株地下部干重和养分累积都显著高于对照。处理1和2之间地下部干重差异不明显。全氮、全磷和全钾含量有差异，但差异小于地上部。见表11 

表11不同施肥处理类芦植株地下部生物量和养分累积量的影响 

2.2.2对类芦植株根系形态学特征的影响 

不同施肥处理类芦植株根系形态学特征(根长、根表面积、根体积、根系平均直径)和对照差异明显。但“稻秆+化肥”处理1和处理2差异不明显。见表12 

表12不同施肥处理对类芦植株根系形态学特征的影响 

结果表明：当“稻秆+化肥”施用量加倍时，类芦植株生长没有明显变化；化肥施用量加倍时，则会直接造成类芦植株烧苗死亡。说明施用适量的“稻秆+化肥”既有利于类芦植株快速生长和分蘖，起到快速植被恢复和水土保持的效果，也能节约资源，保持环境，产生良好的环境效益、经济效益和社会效益。