本发明涉及一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质及制作方法。
背景技术：
大蒜是一种营养价值较高的香辛类蔬菜，具有较高的药用价值，其幼苗（青蒜）、花茎（蒜薹）和鳞茎（蒜头）是人们日常生活中所需的重要蔬菜品种之一。由于大蒜是产出比大、经济效益高的作物，因此受到广大农民的青睐。2018年中国大蒜种植面积达到600万亩，产量近876万吨，其中，山东大蒜种植面积接近200万亩，产量达300万吨。为了获得高产，农户常常过度依赖并盲目大量施用化肥。据调查，山东省大蒜施肥量多在3000～6000kg/hm2，甚至高达7500kg/hm2。过量施肥不仅降低了肥料利用率，而且容易造成氮磷养分流失污染地表水和地下水等农业氮磷面源污染问题，制约了大蒜的可持续发展。
目前在农业氮磷面源污染防控技术方面已有许多研究，研究主要涉及化肥减投、种植结构调整、人工湿地、生态沟渠等技术。通过减少化肥投入的措施，能在一定程度上有效地减少氮磷流失，但操作不当常常导致土壤肥力下降和作物减产。种植结构调整虽然能充分利用土壤中剩余氮磷养分，但是对于已经形成特定蔬菜产业链的种植区，如果没有对应的销售渠道，农民的利益往往会受到损失。利用人工湿地控制氮磷面源污染，氮磷去除效果较好，但占地较大，难以大面积推广。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种能够改良土壤、促进根系生长、提高氮磷养分利用率的一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质及制作方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，其组成包括:糖醇镁、黄腐酸钾、牛粪、中药渣、茶叶渣、田螺壳粉、凹凸棒粉，所述的糖醇镁的重量份数为3-6，所述的黄腐酸钾的重量份数为5-10，所述的牛粪的重量份数为30-60，所述的中药渣的重量份数为5-20，所述茶叶渣的的重量份数为5-10，所述的田螺壳粉的重量份数为10-20，所述的凹凸棒粉的重量份数为5-10。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的糖醇镁中镁含量≥80g/l，复合糖醇≥90g/l。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的牛粪为新鲜牛粪，含水量控制在40%-60%。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的中药渣是指中药材在加工过程中产生的药渣，含水量控制在10wt%以下，粒径≤0.8cm。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的茶叶渣含水量控制在10wt%以下，粒径≤0.8cm。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的田螺壳粉指煅烧后的田螺壳制备所得，粒径为80-100目。
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，本发明优选的所述的凹凸棒粉粒径为100-150目。
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的制作方法，本制备方法包括六步，第一步将牛粪、中药渣、茶叶渣按照（4-6）：（1-2）：1的比例进行堆肥发酵，第二步加入发酵菌剂—富含毛霉菌、枯草菌及木霉菌的复合菌，第三步发酵温度控制在60℃以下，发酵15天以上，第四步将发酵后的牛粪、中药渣和茶叶渣混合物进行风干、粉碎至碎末状，风干后含水量低于25%，第五步向发酵后的牛粪、中药渣和茶叶渣混合物中重量份数的糖醇镁、田螺壳粉、凹凸棒粉、黄腐酸钾，第六步利用搅拌机将第五步的产品进行充分搅拌，即可出料获得所需生态基质。
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，生态基质在使用时，应首先确定大蒜地是否重插，同时应遵循与大蒜基肥互补的原则，对于新蒜地，将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1-2遍，旋耕深度为15-20cm，生态基质的亩施用量为80-120kg，之后在大蒜播种前7〜10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地；第二次整地要耙细、耙透、耙实，肥料中的养分与生态基质结合，防止肥料流失；
所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，对于重插地，将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为2-3遍，旋耕深度为15-20cm，生态基质的亩施用量为150-200kg，之后在大蒜播种前7〜10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地，第二次整地要耙细、耙透、耙实，肥料中的养分充分与生态基质结合，防止肥料流失。
有益效果
1.本发明立足于现有土地资源的基础上，既能实现土壤质量和大蒜产量的有效提升，又能降低氮磷面源污染并使之成为一项低成本而又行之有效的产品及其配套使用技术，在实际生产中将具有极其重要的意义。
2.本发明的生态基质组成成分来源较为广泛，成本较为低廉，不但可改良土壤、促进根系生长、提高氮磷养分利用率，而且还能固持过量的氮磷养分，同时在作物根部周围氮磷浓度下降时还能够将固持的氮磷释放出来以保持作物根系有足够的氮磷养分供应，降低了氮磷面源污染的发生几率。
3.本发明的黄腐酸钾一方面可通过改良土壤团粒结构，提高土壤的保水保肥能力，另一方面通过促进作物的生理代谢，强化植物根系的附着力和快速吸收氮磷等养分的能力，进而达到调控作物根部微生态环境的目的。
4.本发明的牛粪、中药渣和茶叶渣经发酵后含有丰富的有机质、生物活性成分及多种可溶性有机营养，能够提供作物根际微生物活动所需各级碳源，保证微生物活动可持续的能量供应，保证土壤微生物群落多样性，提高了土壤质量。
5.本发明的糖醇镁是一种有机镁制剂，促进叶绿素合成，显著增强光合作用，提高作物根系对氮磷养分的吸收能力；田螺壳粉可缓慢释放钙离子，用于调节因常年施肥导致酸化的土壤，改善土壤质量。
6.本发明的凹凸棒粉是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物，其结构属2:1型粘土矿物，对氨氮、磷具有较强的吸附、固定能力且保水性较好；能够通过固持水分，把溶解于水中的氮磷吸附固持住；在周围养分下降时可以将固持的养分释放出来供作物利用，提高了肥料利用率。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，其组成包括:糖醇镁、黄腐酸钾、牛粪、中药渣、茶叶渣、田螺壳粉、凹凸棒粉，所述的糖醇镁的重量份数为3-6，所述的黄腐酸钾的重量份数为5-10，所述的牛粪的重量份数为30-60，所述的中药渣的重量份数为5-20，所述茶叶渣的的重量份数为5-10，所述的田螺壳粉的重量份数为10-20，所述的凹凸棒粉的重量份数为5-10。
实施例2
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的糖醇镁中镁含量≥80g/l，复合糖醇≥90g/l。
实施例3
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的牛粪为新鲜牛粪，含水量控制在40%-60%。
实施例4
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的中药渣是指中药材在加工过程中产生的药渣，含水量控制在10wt%以下，粒径≤0.8cm。
实施例5
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的茶叶渣含水量控制在10wt%以下，粒径≤0.8cm。
实施例6
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的田螺壳粉指煅烧后的田螺壳制备所得，粒径为80-100目。
实施例7
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的凹凸棒粉粒径为100-150目。
实施例8
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的制作方法，本制备方法包括六步，第一步将牛粪、中药渣、茶叶渣按照（4-6）：（1-2）：1的比例进行堆肥发酵，第二步加入发酵菌剂—富含毛霉菌、枯草菌及木霉菌的复合菌，第三步发酵温度控制在60℃以下，发酵15天以上，第四步将发酵后的牛粪、中药渣和茶叶渣混合物进行风干、粉碎至碎末状，风干后含水量低于25%，第五步向发酵后的牛粪、中药渣和茶叶渣混合物中重量份数的糖醇镁、田螺壳粉（硫酸钾）、凹凸棒粉、黄腐酸钾，第六步利用搅拌机将第五步的产品进行充分搅拌，即可出料获得所需生态基质。
实施例9
一种集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，生态基质在使用时，应首先确定大蒜地是否重插，同时应遵循与大蒜基肥互补的原则，对于新蒜地（指连续种植两年及以下），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1-2遍，旋耕深度为15-20cm，生态基质的亩施用量为80-120kg，之后在大蒜播种前7〜10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地；第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例10
实施例9所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，对于重插地（指连续种植三年及以上），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为2-3遍，旋耕深度为15-20cm，生态基质的亩施用量为150-200kg，之后在大蒜播种前7〜10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地，第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例11
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的糖醇镁的重量份数为3，所述的黄腐酸钾的重量份数为5，所述的牛粪的重量份数为30，所述的中药渣的重量份数为5，所述茶叶渣的的重量份数为5，所述的田螺壳粉的重量份数为10，所述的凹凸棒粉的重量份数为5。
实施例12
实施例1所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的糖醇镁的重量份数为6，所述的黄腐酸钾的重量份数为10，所述的牛粪的重量份数为60，所述的中药渣的重量份数为20，所述茶叶渣的的重量份数为10，所述的田螺壳粉的重量份数为20，所述的凹凸棒粉的重量份数为10。
实施例13
实施例3所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的牛粪为新鲜牛粪，含水量控制在40%。
实施例14
实施例3所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的牛粪为新鲜牛粪，含水量控制在60%。
实施例15
实施例6所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的田螺壳粉指煅烧后的田螺壳制备所得，粒径为80目。
实施例16
实施例6所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的田螺壳粉指煅烧后的田螺壳制备所得，粒径为100目。
实施例17
实施例7所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的凹凸棒粉粒径为100目。
实施例18
实施例7所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质，所述的凹凸棒粉粒径为150目。
实施例19
实施例9所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，生态基质在使用时，应首先确定大蒜地是否重插，同时应遵循与大蒜基肥互补的原则，对于新蒜地（指连续种植两年及以下），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1遍，旋耕深度为15cm，生态基质的亩施用量为80kg，之后在大蒜播种前7天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地；第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例20
实施例9所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，生态基质在使用时，应首先确定大蒜地是否重插，同时应遵循与大蒜基肥互补的原则，对于新蒜地（指连续种植两年及以下），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为2遍，旋耕深度为20cm，生态基质的亩施用量为120kg，之后在大蒜播种前10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地；第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例21
实施例10所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，对于重插地（指连续种植三年及以上），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为2遍，旋耕深度为15cm，生态基质的亩施用量为150kg，之后在大蒜播种前7天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地，第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例22
实施例10所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控生态基质的使用方法，对于重插地（指连续种植三年及以上），将生态基质撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为3遍，旋耕深度为20cm，生态基质的亩施用量为200kg，之后在大蒜播种前10天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地，第二次整地要耙细、耙透、耙实，这样肥料中的养分可充分与生态基质结合，可有效防止肥料流失，减少污染，提高肥效。
实施例23
上述实施例所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控的生态基质及制作、使用方法，包括糖醇镁4份，黄腐酸钾6份、牛粪30份、中药渣10份、茶叶渣5份、田螺壳粉10份、凹凸棒粉8份。
生态基质制备步骤如下：
（1）将牛粪、中药渣、茶叶渣按所提供份数进行堆肥发酵，发酵菌剂为富含毛霉菌、枯草菌及木霉菌的复合菌，发酵温度控制在55℃，发酵20天。
（2）所述的发酵后牛粪、中药渣和茶叶渣混合物进行风干、粉碎后添加上述比例的糖醇镁、凹凸棒粉以及黄腐酸钾，利用搅拌机将上述组份充分搅拌，即可出料获得所需生态基质。
选择已种植两年的大蒜产区，利用上述生态基质防控大蒜产区氮磷面源污染的方法，包括如下步骤：将生态基质按照每亩100kg的用量撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1遍，旋耕深度为20cm，之后在大蒜播种前7天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地。第二次整地时要耙细、耙透、耙实。
实施例24
上述实施例所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控的生态基质及制作、使用方法，包括糖醇镁5份，黄腐酸钾8份、牛粪40份、中药渣10份、茶叶渣8份、田螺壳粉12份、凹凸棒粉10份。
生态基质制备步骤如下：
（1）将牛粪、中药渣、茶叶渣按所提供份数进行堆肥发酵，发酵菌剂为富含毛霉菌、枯草菌及木霉菌的复合菌，发酵温度控制在60℃，发酵16天。
（2）所述的发酵后牛粪、中药渣和茶叶渣混合物进行风干、粉碎后添加上述比例的糖醇镁、凹凸棒粉以及黄腐酸钾，利用搅拌机将上述组份充分搅拌，即可出料获得所需生态基质。
选择已种植五年的大蒜产区，利用上述生态基质防控大蒜产区氮磷面源污染的方法，包括如下步骤：将生态基质按照每亩160kg的用量撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1遍，旋耕深度为20cm，之后在大蒜播种前7天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地。第二次整地时要耙细、耙透、耙实。
实施例25
上述实施例所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控的生态基质及制作、使用方法，包括糖醇镁6份，黄腐酸钾10份、牛粪50份、中药渣12份、茶叶渣10份、田螺壳粉15份、凹凸棒粉9份。
生态基质制备步骤如下：
（1）将牛粪、中药渣、茶叶渣按所提供份数进行堆肥发酵，发酵菌剂为富含毛霉菌、枯草菌及木霉菌的复合菌，发酵温度控制在60℃，发酵18天。
（2）所述的发酵后牛粪、中药渣和茶叶渣混合物进行风干、粉碎后添加上述比例的糖醇镁、凹凸棒粉以及黄腐酸钾，利用搅拌机将上述组份充分搅拌，即可出料获得所需生态基质。
选择已种植十年的大蒜产区，利用上述生态基质防控大蒜产区氮磷面源污染的方法，包括如下步骤：将生态基质按照每亩200kg的用量撒入土壤表面，然后进行第一次旋耕、整地，旋耕次数为1遍，旋耕深度为20cm，之后在大蒜播种前7天使用基肥，并进行第二次旋耕、整地。第二次整地时要耙细、耙透、耙实。
实施例26
上述实施例所述的集约化大蒜产区氮磷面源污染防控的生态基质及制作、使用方法，本发明生态基质在集约化大蒜产区氮磷面源污染防控中的应用
1、试验概况
1.1、试验地点：山东莱芜市莱城区寨里镇大蒜产区，选择连续种植大蒜年限分别为2年、5年和10年的地块。
1.2、试验设置：试验共设置6个处理，具体处理及实施方式见表1，每个试验处理50m2，每个处理3次重复。表1不同大蒜种植年限生态基质试验处理。
表1
2、试验结果
不同大蒜种植年限生态基质试验处理大蒜产量和氮磷流失量见表2，表2不同大蒜种植年限生态基质试验处理大蒜产量和氮磷流失量。
表2
从表2可以看出，使用生态基质后，不同种植年限大蒜产量均有增产，实施例1大蒜产量比对照1增产6.5%，实施例2大蒜产量比对照2增产8.1%，实施例3大蒜产量比对照3增产10.5%。实施例1氮流失量比对照1减少17.4%，实施例2氮流失量比对照2减少22.5%，实施例3氮流失量比对照3减少21.0%。实施例1磷流失量比对照1减少22.6%，实施例2磷流失量比对照2减少32.2%，实施例3磷流失量比对照3减少30.6%。可以看出，使用本发明生态基质后，不仅能增加大蒜产量，还能减少氮磷流失量，对于防控集约化大蒜产区氮磷面源污染具有显著效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。