本发明涉及利用生物学技术提升土壤肥力的领域，具体为一种蚯蚓联合有机物料提升土壤肥力提升土壤质量的方法。
背景技术：
：由于人们对土地不合理的开发和利用，如道路施工、矿山开采、水土流失和植被破坏等导致的土壤退化问题日益严重。高速公路的建设会造成土壤耕层破坏、质量下降和水土流失，其中，由于耕层扰动引起的土壤有机质含量严重下降和养分贫瘠是其土壤退化的重要原因。因此必须对其损毁的土地进行复垦利用和生态重建。蚯蚓是土壤生态系统中生物量最大的土壤动物，能通过自身的掘穴、取食和其他活动对土壤的养分转化和释放、土壤结构以及土壤生物学性质方面均有积极作用，能显著的提升土壤肥力和改善土壤质量，被称为“生态系统的工程师”和“生物犁”等。其中壮伟远盲蚓(amynthasrobustus)是华南地区常见的本地种蚯蚓，以土壤为食，为内栖型蚯蚓，具有较大的开发和应用潜力。一般情况下，蚯蚓以枯枝落叶、农作物秸秆以及农业有机废弃物与土壤的混合物为食，且消耗量很大，据统计，1亿条蚯蚓1天可以吞食40吨的有机物料。我国农业废弃物产量巨大，其安置和处理是一个亟待解决的问题。秸秆和牛粪不仅可以为蚯蚓提供食物和能量来源，还能提升土壤肥力，进而应用到土壤质量改良技术中。类芦(neyraudiareynaudiana)是华南地区一种常见乡土草本植物，具有优良的水土保持能力。土壤质量的评价指标除了一些基本的土壤基本的理化指标外，还应包括土壤生物学方面的指标，如土壤呼吸、与土壤养分转化相关的酶活性以及土壤中的植物生长状况。在利用生物改良和提升土壤质量的实践中，发掘和选择较好的改良技术尤为必要。技术实现要素：本发明的目的是提供一种采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法。为此，本发明的提供的技术方案是这样的：一种通过有机物料和蚯蚓的联合施用来促进植物生长和土壤质量提升的方法，依次包括下述步骤：1)在每亩的土壤中混施1500-3000kg有机物料，每隔2天撒水润湿表面，平衡20天；2)将成年蚯蚓放入步骤2)处理后的土壤中，每亩的土壤投放200-400kg的蚯蚓。进一步的，上述的一种采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的土壤为赤红壤。进一步的，上述的采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的有机物料为牛粪、水稻秸秆的其中之一或者组合。进一步的，上述的一种采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的牛粪和水稻秸秆质量比为：1：1。进一步的，上述的一种采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的水稻秸秆为取水稻秸秆自然风干后剪成2-3cm，粉碎过2毫米筛后备用。进一步的，上述的一种采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的牛粪为取新鲜牛粪保持含水量60％自然堆置15天，晾干，过筛备用。进一步的，上述的采用蚯蚓和有机物料联合施用改良退化土壤的方法，所述的蚯蚓为壮伟环毛蚓。与现有技术相比，本发明提供的技术方案通过有机物料与蚯蚓的联合施用，可以显著的提升土壤在理化和生物学方面的质量。具体实施方式以下结合实施例对本发明的实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。实施例1本发明提供的一种通过有机物料和蚯蚓的联合施用来促进植物生长和土壤质量提升的方法，依次包括下述步骤：1)在每亩土壤中混施3000kg牛粪；2)将成年壮伟环毛蚓放入步骤1)处理后的土壤中，每亩土壤投放200kg的蚯蚓。实施例2本发明提供的一种通过有机物料和蚯蚓的联合施用来促进植物生长和土壤质量提升的方法，依次包括下述步骤：1)在每亩土壤中混施1500kg水稻秸秆；2)将成年壮伟环毛蚓放入步骤1)处理后的土壤中，每亩土壤投放400kg的蚯蚓。实施例3本发明提供的一种通过有机物料和蚯蚓的联合施用来促进植物生长和土壤质量提升的方法，依次包括下述步骤：1)在每亩赤红壤中撒入1000kg水稻秸秆和1000kg牛粪；2)将成年壮伟环毛蚓放入步骤1)处理后的土壤中，每亩土壤中引入300kg蚯蚓。实施例1至实施例3所述的水稻秸秆为取水稻秸秆自然风干后剪成2～3cm，粉碎过2mm筛后备用；所述的牛粪为取新鲜牛粪保持含水量60％自然堆置15天，晾干，过筛备用。为了证明本申请提供的技术方案的效果，下面给出本申请提供的技术方案的试验效果例。1.供试土壤选取广州附近高速公路临时建地的土壤，受过施工设施的强烈扰动，有机质含量低，属于花岗岩发育而成的赤红壤，随机五点法取样后自然风干后过2mm筛后充分混匀备用。其基本化学性质参数如表1所示：表1供试土壤的基本化学性状参数2.供试有机物料水稻秸秆：取水稻秸秆自然风干后剪成2～3cm，粉碎过2mm筛后备用。牛粪：取新鲜牛粪保持含水量60％自然堆置15天，晾干，过筛备用。考虑到供试土壤有机质含量低和养分贫瘠会影响蚯蚓存活，所以对文中两种有机物料的投入量进行了适量的增加。物料的基本化学性状参数如表2所示：表2供试有机物料的基本化学性状参数物料ph有机碳g/kg全氮g/kg碳氮比全磷g/kg全钾g/kg稻秆7.76444.019.4247.20.322.20牛粪7.96170.689.2718.418.1212.993.供试蚯蚓壮伟环毛蚓(amynthasrobustus)：采集于自华南农业大学校内树木园。4.供试植物类芦，种子取自校内野生类芦，有机物料拌土育苗，待苗高约20cm时，取健壮及长势均一的无显著差异的苗用于盆栽试验，育苗期适当喷水保持土壤湿度。本发明的技术方案为：试验设置4组，共5个处理：无有机物料无蚯蚓(ck)、稻杆(sck)、稻杆+壮伟环毛蚓(sp)、牛粪(cck)、牛粪+壮伟环毛蚓(cp)，稻杆+牛粪(cck)+壮伟环毛蚓(cp)(建议添加该组，并补充试验数据)。试验期间不进行追肥，根据具体情况调节水分含量。每处理均重复4次，各处理如表3所示。表3试验各处理实验例1具体操作如下：称取3kg过2mm筛且充分混匀后的赤红壤，按处理加入制备好的150g相应有机物料，拌匀，装入内径23cm，底径17cm，高19cm塑料盆，然后缓慢加水调节至60％的饱和持水量，每隔2天采用称重法加水，持续20天后移苗。每盆取苗长约20cm健壮及长势均一的类芦幼苗2株进行移栽，移栽后浇定植水，计时种植120d，期间根据水分状况浇水(称重法)。类芦移栽15天后接种蚯蚓，选取长势均一，带成熟环的健康成年蚯蚓，洗净、吸干蚯蚓体表多余水分后称重，后投放于每个盆钵表面，少量清水湿润土表便于蚯蚓进入土壤，待蚯蚓完全进入土壤后用细沙网仔细封闭盆钵表面，防止蚯蚓逃逸。在类芦移苗后，每隔15天，即在15、30、45、60、75、90、105、120天时记录植株生长情况，分别测定株高、叶绿素spad值、分蘖数；在第120天收获植株并破坏取土。植株样品105℃杀青30min，70℃烘干至恒重，记录植株地上部、地下部干重，磨碎测定全氮、全磷和全钾的含量；第120天时取出土壤风干过2mm及0.149mm筛备用。测定土壤基本物理性质：容重；基本化学性质：ph、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾；生物学性质：过氧化氢酶、转化酶、脲酶、中性磷酸酶、土壤呼吸强度。类芦植物学特性测定：采用日本spad-502叶色测量仪测定叶绿素含量，以spad值表示。植株烘干后，测试植株全氮、全磷和全钾含量。全氮：硫酸-过氧化氢消煮，半微量凯氏法(kdn-102c定氮仪)；全磷：硫酸-过氧化氢消煮，钼锑抗吸光光度法(uv-1700紫外分光光度计)；全钾：硫酸-过氧化氢消煮，火焰光度法(6400a火焰光度计)。土壤样品化学性质的测定：土壤的理化性质的测定参照《土壤农化分析(第三版)》。ph值的测定选用ph计电位法(1：2.5土水比)；有机质用重铬酸钾容量法-外加热氧化法；土壤全氮用硫酸-过氧化氢消煮法，半微量凯氏法(kdn-102c定氮仪)；土壤全磷用naoh熔融-钼锑抗比色法(uv-1700紫外分光光度计)；土壤全钾用naoh熔融，火焰光度法(6400a火焰光度计)；碱解氮用碱解扩散法；有效磷用0.5mol·l-1nahco3法；速效钾用nh4oac浸提，火焰光度法(6400a火焰光度计)。土壤样品酶活性和土壤呼吸速率的测定样品酶活性测定方法参照《土壤酶及其研究法》。(1)过氧化氢酶活性测定方法过氧化氢酶活性测定采用滴定法。称取5g过2mm风干土样于100ml塑料瓶，并加入40ml蒸馏水和5ml0.3％过氧化氢溶液；同时设置对照，即不加土样，加入40ml蒸馏水和5ml0.3％过氧化氢溶液；塞紧瓶塞，至于往返式摇床，以120r/min振荡30分钟，立即加入5ml1.5mol·l-1的硫酸以终止反应；然后用慢速致密滤纸过滤，吸取25ml滤液，用0.02mol·l-1高锰酸钾溶液滴定至淡粉红色，即为终点。过氧化氢酶活性以单位样品重的0.02mol·l-1高锰酸钾毫升数与对照之差表示。(2)脲酶活性测定方法脲酶活性测定采用比色法。称取相当于干重5g过2mm筛风干样，置于100ml塑料瓶中，加入1ml甲苯，室温放置15min后，加入5ml10％尿素溶液和10mlph6.7柠檬酸盐缓冲液仔细混匀，在37℃恒温箱中培养24h。24h后，用热至38℃的蒸馏水稀释至刻度，摇荡，将悬液过滤备用。与此同时，对每一样品设置用水代替基质的对照，对整个试验，设置无供试样品的对照，以检验试剂的纯度。取滤液1ml置于50ml容量瓶中，用蒸馏水稀释至10ml，然后加入4ml苯酚钠溶液，并立即加入3ml次氯酸钠溶液。加入每一试剂后，立即将混合物仔细混匀。混合20min后，将混合物稀释至刻度，溶液呈蓝色，定容。于1h内，在比色计上于波长578nm处测定颜色深度，用供试样品所得的消光值减去对照样品消光值之差，根据标准曲线求出氨态氮量。脲酶活性，以每克重生成的nh3+-n的毫克数表示。(3)转化酶活性测定方法转化酶活性测定采用滴定法，称取5g过2mm筛的风干土于塑料瓶中，加1ml甲苯，放置15min，注入5ml20％蔗糖溶液，无基质对照加5ml蒸馏水，以及5ml磷酸盐缓冲液(ph5.5)，并作无土对照。将瓶中内容物仔细混合，放在37℃恒温箱中培养24h后，用38℃的水将瓶中混合物稀释至刻度，充分混合后重新置于恒温箱中，再培养1h。取出用定量滤纸过滤，取10ml滤液，测定其还原糖。还原糖测定方法：往100ml三角瓶加入5ml菲林试剂和10ml蒸馏水，将三角瓶在在沸腾水中水浴10min后，冷却后加1.5ml33％碘化钾溶液以及2ml(1:3)稀硫酸，后加0.5ml淀粉指示剂，用0.2mol·l-1na2s2o3滴定以上混合液，滴定至蓝色消失。蔗糖酶的活性，以单位样品重的0.1molna2s2o3ml·g-1毫升数与对照之差表示。(4)中性磷酸酶测定方法磷酸酶活性的测定采用磷酸苯二钠比色法，称取5.00g过2mm筛风干土于100ml塑料瓶中，加水至田间出水量的60％，培养1d后，加1ml甲苯钝化，放置15min，加5ml苯磷酸二钠和5mlph7.0的柠檬酸盐缓冲液，对照土样用5ml水代替苯磷酸二钠，将混合物置于恒温箱中37℃培养24h后，取出并加入40ml38℃热水稀释，过滤。吸1ml滤液于25ml比色管中，加1.25mlph9.6硼酸盐缓冲液，用水稀释至12ml，加1mlgibbs试剂混合静止20min。用蒸馏水稀释定容，24h内，在分光光度计上于578nm处比色，读取消光值。以供试样品所得消光值减去对照样品消光值的差，根据标准曲线，求出酚量。样品磷酸酶活性，以每克样品生成酚的毫克数表示。(5)土壤呼吸速率测定采用封闭式naoh吸收法，在标准条件下测定微生物矿化碳源过程中产生的co2量。称取20g过2mm筛土到500ml塑料瓶，调整其田间持水量到55％。在28℃恒温箱培养三天，再放入盛有20ml0.2mol·l-1的naoh溶液的小烧杯，密封，黑暗培养7d，取出小烧杯。加入5ml1mol·l-1bacl2，加1滴酚酞指示剂，用标准酸滴定剩余的naoh，计算co2含量。呼吸速率为单位时间内单位有机碳含量的呼吸量。由表4和5可以看出，第60天处理间类芦的株高、分蘖数已出现显著的变化，在第120天，稻杆和牛粪的添加均显著促进了类芦株高的升高。其中稻杆组中蚯蚓的添加处理显著高于无蚯蚓添加的处理(p<0.05)。牛粪的添加均显著促进了类芦的分蘖。牛粪组中蚯蚓的添加处理显著高于无蚯蚓添加的处理(p<0.05)。表4不同处理类芦株高(cm)注：表中数值为平均值±标准误，平均值采用duncan法进行多重比较，同列具有不同字母的数据表示处理间有显著差异(p<0.05)，n＝4。下同。表5不同处理类芦分蘖数(个)处理30d60d90天120天ck5.1±0.7a5.3±0.5b5.5±0.6b5.8±0.8csck3.9±0.4a4.1±0.2b5.9±0.2b7.1±0.4cdsp4.4±0.2a7.3±0.6a8.1±0.4a9.4±1.1abcck4.4±0.2a8.4±0.8a10.1±1.0a11.1±1.2acp5.0±0.7a7.8±0.5a9.0±0.7a9.5±0.9ab不同处理类芦spad值如表6所示。在第120天，只有稻杆组中蚯蚓的无蚯蚓添加的处理的类芦spad值显著高于其他处理(p<0.05)，其他处理间均无显著性差异。表6不同处理类芦spad值处理30d60d90d120dck23.61±0.98ab22.13±1.14bc18.53±2.45a18.04±1.76bsck19.10±1.92b18.53±2.66c23.20±2.62a25.05±1.16asp23.48±2.61ab28.58±0.29a21.09±0.83a18.93±0.62bcck23.29±0.77ab27.28±2.73ab24.04±1.14a20.68±0.62bcp27.99±1.92a30.03±1.47a19.23±1.76a18.89±0.73b如表7所示，在第120天，稻杆+壮伟环毛蚓(sp)、牛粪(cck)和牛粪+壮伟环毛蚓(cp)处理的类芦地上部生物量均显著大于无有机物料无蚯蚓(ck)和稻杆(sck)处理(p<0.05)。同样，无有机物料无蚯蚓(ck)处理的类芦地下部干重显著低于其他处理。此外，添加蚯蚓的处理(sp和cp)分别显著高于对应的无蚯蚓处理，且牛粪(cck)处理的地下部干重显著大于稻杆(sck)处理(p<0.05)。说明对于类芦地下部生物量来说，蚯蚓和稻杆和牛粪的联合施用效果最好。表7不同处理类芦生物量(干重g)(第120天)处理地上部地下部ck6.88±0.58b2.67±0.21dsck12.56±1.37b8.95±1.20csp35.94±3.64a19.46±0.65acck29.87±4.42a14.31±0.73bcp38.44±2.94a18.53±0.97a不同处理类芦的养分含量如表8所示。除全氮以外，稻杆和蚯蚓的施加均显著的促进了类芦地上部、地下部的全磷和全钾含量(p<0.05)。对全磷来说，牛粪(cck)处理的植株地上和地下部的含量最高，而稻杆(sck)处理的类芦地上和地下部的含量是最高的(p<0.05)。表8不同处理类芦养分含量不同处理土壤理化性质见表9。物料和蚯蚓的添加略微提高了土壤的ph，但未达到显著水平。与无有机物料无蚯蚓(ck)相比，物料和蚯蚓的添加均显著提高了土壤的有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量(p<0.05)，其中牛粪(cck)处理的土壤有机质和全氮含量最高；牛粪+壮伟环毛蚓(cp)处理的土壤碱解氮和全磷含量最高(p<0.05)。稻杆(sck)处理的土壤速效钾含量最高(p<0.05)。表9不同处理土壤理化性质不同处理类芦的养分含量如表10所示。物料和蚯蚓的添加除了显著降低土壤的碳氮比(p<0.05)之外，土壤呼吸速率、脲酶、转化酶、过氧化氢酶和中性磷酸酶活性均显著高于无有机物料无蚯蚓(ck)处理(p<0.05)。对于脲酶来说，牛粪(cck)和牛粪+壮伟环毛蚓(cp)处理均显著高于稻杆(sck)和稻杆+壮伟环毛蚓(sp)处理(p<0.05)；稻杆+壮伟环毛蚓(sp)处理的土壤过氧化氢酶活性显著高于稻杆(sck)。表10不同处理土壤生物学性质综上所述，稻杆和牛粪的添加均能显著促进类芦的生长以及磷、钾的吸收。其中，稻杆、牛粪与蚯蚓的联合施用能显著的促进类芦地上部和地下部的生物量；稻杆(牛粪)和蚯蚓的施加和显著提高土壤养分和生物学性质。总之，蚯蚓和有机物料的联合施用可用于改良退化的土壤。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本
技术领域：
中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。当前第1页12