本发明属于土壤改良与植物保护的技术领域，涉及一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，具体涉及一种利用蚯蚓而非传统物理化学方法来对设施农业中连作障碍土壤进行改良的方法。
背景技术：
随着耕地面积的减少，农业发展的设施化、集约化和专业化，设施农业发展迅速，设施大棚作为设施农业主要形式，其产业化程度高、效益好，但其复种指数高、化肥农药投入量大、肥料利用率低、连作现象普遍，即使在正常的栽培管理状况下，设施大棚也易出现土壤养分失衡，土壤板结、盐渍化、酸化、自毒物质及有害生物(病原真菌、细菌、线虫等)积累等土壤障碍问题，而制约设施农业发展最为突出的问题是“土壤连作障碍”。
农业生产中存在连作障碍的作物种类多、面积广，如常见的茄科、豆科、十字花科、葫芦科和蔷薇科作物均存在严重的连作障碍问题。而70％的连作障碍是由土壤传染性病虫害引起的。如瓜、果、豆类蔬菜的枯萎病；茄子等的黄萎病；茄果类蔬菜的青枯病；黄瓜、芹菜、木耳菜的根结线虫病；大白菜等的软腐病；芦笋的茎枯病等。目前，关于连作障碍的防治主要包括农艺措施、培育抗病品种、化学防治和生物防治等。其中农艺措施主要包括与非寄主植物轮作、暴晒、合理施肥等，其中轮作被广泛使用，但对一些特殊经济作物或特定地区无法达到合理轮作要求的，具有较大的局限性，虽然农业措施能有效的减缓连作障碍的发生，但是对于连作障碍严重的地块防治效果并不理想。抗病品种的选育是一个耗时、复杂的过程，且病原菌本身也在不断分化，培育出来的抗性品种很容易被病原菌分化出来的生理小种侵染。化学防治是利用各种化学药剂杀灭土壤中的病原菌，如多菌灵、双效灵水剂、dt杀菌剂、高锰酸钾、抗菌灵等，但化学药剂在杀灭病原菌的同时也杀灭土壤中的有益菌，降低土壤微生物多样性和造成群落结构的破坏；化学试剂还能提高病原菌的抗病性，长期使用导致药效降低，而且残留农药污染环境、破坏生态平衡、危害人类健康。生物防治主要是利用有益菌等来抑制土壤中的病原菌或干扰病原菌对寄主植物侵染的。如枯草芽孢杆菌bll、荧光假单杆菌、农抗120、芽孢杆菌和amf等。但生物防治效果受植物拮抗菌和病原菌等多因素的影响，也受到栽培管理制度和环境条件等因素的制约，恶劣的环境条件可能制约了益生菌的繁殖，导致防治效果不稳定，且益生菌不能自主传播，土壤接种操作困难、费工费时不利于其在农业生产中的推广应用。以上方法短时期内能够起到一定的作用，但是可持续性较差。
目前国内土壤改良依旧以物理、化学或者微生物菌剂的方法为主，如：周夕和等采用高温蒸汽灭菌结合根瘤菌肥的一种连作土壤处理方法(cn201710509918.2)、一种大棚草莓连作土壤改良的方法(cn201410049321.0)采用的是高温结合灌水的方法、曹志平等提出了一种土传病害防治方法(申请号cn200410004767)，将待消毒土壤覆以vif膜，然后向膜内土壤施用35-40g/m2土壤的甲基溴原剂，或70-80g/m2土壤的37％水剂威百亩进行土壤消毒。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，建立一种农业废弃物资源化利用、土壤改良、蚯蚓养殖、绿色种植相结合的技术模式，不仅解决了连作土壤障碍多、病害重、作物产量低、品质差等问题，而且还能充分利用农业废弃物减少化肥用量、改善农田生态环境，该技术管理方便，可操作性强，具有兼顾生态效益和经济效益高的优点。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，在设施大棚内作物换茬的间隙，将蚯蚓饲料翻耕入土壤耕层，再在土壤中投放蚯蚓种苗后覆盖湿稻草，然后种植下一茬作物。
优选地，所述设施大棚的四周设有排水沟，所述排水沟的宽度为20～30cm，所述排水沟的深度为80～100cm。所述排水沟能够保障排水良好且可以防止蚯蚓逃逸。
优选地，所述设施大棚内设有供水装置。所述供水装置选自滴管或喷灌设备中的一种或两种组合。所述喷灌设备为常规使用的农作物喷灌设备。
优选地，所述蚯蚓饲料包括有秸秆和有机肥，所述秸秆与有机肥的投放量之比为1:8～3:2。所述投放量为投放重量。
更优选地，所述蚯蚓饲料的投放量包括0.5～1.5吨/亩的秸秆和1.0～4.0吨/亩的有机肥。
更优选地，所述秸秆选自稻麦秸秆、蔬菜废弃物、菇渣、绿肥或牧草中的一种或多种混合。所述稻麦秸秆为水稻或小麦的秸秆。所述蔬菜废弃物为蔬菜采收后废弃的残体。所述菇渣为蘑菇料渣，包括废弃的蘑菇培养料及蘑菇残体。所述绿肥为用作肥料的绿色植物体，包括豆科绿肥和非豆科绿肥。所述牧草为饲养牲畜使用的草或其他草本植物。
更优选地，所述秸秆需粉碎后预堆制7～15天。
更优选地，所述有机肥选自腐熟的畜禽粪便、厩肥或商品有机肥中的一种或多种混合。所述厩肥为家畜粪尿、垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料。所述商品有机肥为禽畜粪便、作物秸秆等废弃物经高温发酵、腐熟、除臭等无害化处理后，按照国家标准制成的有机肥料。
优选地，所述翻耕的深度为15～30cm。所述翻耕是采用翻耕犁将蚯蚓饲料均匀翻入土壤。
优选地，所述翻耕后要起垄、开沟，所述垄宽为20～50cm，所述垄间距为5～20cm。所述起垄、开沟是为了满足作物种植需要。
优选地，所述土壤在投放蚯蚓种苗前，要保持以下条件：土壤含水率保持在15～50％；土壤的ph值为4.5～8.5；土壤的温度保持在5～30℃。
上述土壤含水率为水分的重量占干土重量的百分比。当土壤含水率较低，即土壤较为干燥时，可结合作物需水情况通过农田灌溉等常规手段控制。
优选地，所述蚯蚓种苗的投放量为200～1000kg/亩。
优选地，所述蚯蚓种苗的投放温度为10～25℃。
优选地，所述蚯蚓种苗的投放时间为夏季的18:00～20:00。
优选地，所述蚯蚓种苗的生长繁殖温度为10～30℃。
更优选地，所述蚯蚓种苗的生长繁殖温度为20～25℃。
可通过以下措施调控温度：冬季增加稻草覆盖量并施用有机肥；夏季做好设施大棚通风，同时配合灌溉降低土壤温度。
优选地，所述蚯蚓种苗为常规的人工养殖的蚯蚓品种。
更优选地，所述蚯蚓种苗包括且不限于正蚓科赤子爱胜蚓、巨蚓科威廉环毛蚓、杂交大平蚓。
优选地，所述蚯蚓种苗的投放后每年每亩追加配施不小于1.0吨的有机肥。利用蚯蚓改良土壤，需要提供足够饲料，保障作物和幼蚓的生长需要，持续改良土壤。
优选地，所述湿稻草的覆盖厚度为2～10cm。
优选地，所述湿稻草的含水率为10～30％。为蚯蚓提供遮阴环境及保持水分、温度稳定，无特殊要求可替代地膜。
优选地，所述蚯蚓每隔3～6个月采用诱饵诱捕法捡收非生育期的成蚓。所述成蚓依据环带判断。捡收的成蚓用于入药或制作饲料。
优选地，所述作物种植方式为移栽或直播。
优选地，所述作物种植时，病虫害防控方式选自投放有益昆虫或杀灭害虫中一种或两种组合。
更优选地，所述杀灭害虫选自投放性诱剂、设置杀虫灯、投放对蚯蚓和环境安全的农药中一种或多种组合。所述农药包括且不限于螺虫乙酯、蜡芽菌、氟环唑、宁南霉素、井岗霉素、嘧苷素、噻呋酰胺。
优选地，所述作物选自瓜类、茄果类、豆类或叶菜类中的一种或多种。所述作物可根据茬口安排选择。
本发明中提及的蚯蚓，作为一种对农业生态系统有重要影响的大型土壤动物，其吞噬、排泄(蚯蚓粪)、掘穴等活动对土壤的物质循环、能量传递、肥力改善等产生重要影响，在维持土壤生态平衡中起着不可替代的作用。
但是，蚯蚓作为大型的土壤动物，以土壤中有机物及其分解产物为食，包括土壤中的腐植质、细菌、真菌等。当土壤中蚯蚓食物缺乏时，蚯蚓会消耗土壤的有机质甚至逃逸或者死亡，不仅无法取得改良土壤作用，而且对土壤造成损害。因此，并不是简单地在土壤中投放蚯蚓就能够对土壤进行改良。
本发明中提及的蚯蚓饲料包括大量农业废弃物如畜禽粪便、农作物秸秆等，对其进行资源化利用，对改善农业生态环境，促进农业可持续发展有现实和深远的意义。由于蚯蚓是腐生动物，以有机废弃物为食，在土壤投放有机废弃物(蚯蚓饲料)不仅可以保障蚯蚓的生长发育，利用蚯蚓来处理农业废弃物，既能将有机废弃物转化为优质的有机肥料，且蚯蚓粪也是具有团粒结构的天然有机肥料，从而促进作物生长发育、实现土壤生态系统物质的良性循环及能量流动，提升地力、改善土壤微生态环境质量，还可以获得蚯蚓体。同时，由于土壤的改良效果取决蚯蚓生长情况，本发明根据蚯蚓喜阴暗、潮湿、温暖的环境及其食量大的特性，投放饲料(适量配比)的同时，以覆盖稻草(适量厚度、含水率)的方式营造阴暗、潮湿、温暖的生长环境，促进了蚯蚓生长、繁殖，为土壤改良奠定了基础。
同时，蚯蚓具有药用、食用价值，蚯蚓含有丰富的蛋白质，可用作畜、禽和水产养殖业的饲料，亦是一种珍贵的中药材，具有有解热、镇痉、活络、平喘、降压和利尿等作用，市场需求量大。因此，利用蚯蚓改良连作土壤具有显著的生态和经济效益。
目前，应用蚯蚓改良土壤的相对较少，主要改良方法为施用添加蚓粪的土壤改良剂，如一种生态土壤修复剂(cn201810367751.5)、一种土壤修复剂(cn201810356409.5)；以及养殖蚯蚓的改良模式，如一种简单、有效的土壤修复方法(cn201710642835.0)、一种利用蚯蚓进行土壤修复的方法(cn201310338838.7)，缺乏在种养模式下将蚯蚓养殖、作物种植、土壤改良及农业废弃物资源化利用有机结合的新型土壤改良方法。
如上所述，本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，根据设施农业生产以及蚯蚓土壤生活特点，在非轮作条件下利用蚯蚓改良土壤，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，通过蚯蚓能增加水稳性大团聚体的占比、疏松土壤，调节调节土壤ph、改善了土壤的养分特性、调控土壤微生物活性及群落结构、诱导寄主植物产生抗性，减缓土壤板结。只需根据栽培作物的特点起垄、开沟后移栽或直播作物即可，有利于土壤改良和保育。从而达到修复连作障碍的目的。
(2)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，只需根据茬口安排，在作物种植之前将秸秆和有机肥按照比例施入土壤，投放蚯蚓后，按照常规种植和管理作物就可，技术操作简便、管理方便、易操作、易于掌握。
(3)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，改良土壤后，有利于提升农产品的品质和附加值，从而获得更好的经济效益。
(4)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，生态效益好，采用农业废弃物作为蚯蚓饵料，不仅实现了废弃物的资源化利用，而且可以疏松土壤、提升土壤肥力、改善土壤微生态环境，同时由于大量使用绿色植保防控技术，减少了化学农药用量，更加环保。
(5)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，通过农业废弃物资源化利用与蚯蚓养殖，可加快秸秆养分转化效率，改良连作土壤、提升产土壤生态环境质量，厚植农业绿色生产理念，提高农产品产量、品质，形成蚯蚓等生态产品，对改善农田生态环境、促进农业废弃物资源化利用及推进农田生态循环产业化发展均具有重要意义。
(6)本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，以覆盖稻草的方式代替农膜，减少了农膜的白色污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
在土壤耕地上设置设施大棚，设施大棚的四周设置宽度为20～30cm、深度为80～100cm的排水沟。设施大棚内设置供水装置，供水装置选自滴管或喷灌设备中的一种或两种组合。
在设施大棚内作物换茬的间隙，将蚯蚓饲料翻耕入土壤耕层，翻耕后要起垄、开沟，垄宽为20～50cm，垄间距为5～20cm。选用的蚯蚓饲料的投放量包括0.5～1.5吨/亩的秸秆和1.0～4.0吨/亩的有机肥。秸秆需粉碎后预堆制7～15天，秸秆选自稻麦秸秆、蔬菜废弃物、菇渣、绿肥或牧草中的一种或多种混合。有机肥选自腐熟的畜禽粪便、厩肥或商品有机肥中的一种或多种混合。
在土壤投放蚯蚓种苗前，要保持土壤含水率在15～50％，土壤的ph值为4.5～8.5，土壤的温度保持在5～30℃。然后，在土壤中投放蚯蚓种苗，蚯蚓种苗的投放量为200～1000kg/亩，蚯蚓种苗的投放温度为10～25℃，蚯蚓种苗的投放时间为夏季的18:00～20:00。蚯蚓种苗选自正蚓科赤子爱胜蚓、巨蚓科威廉环毛蚓、杂交大平蚓中的一种。
然后覆盖湿稻草，移栽或直播下一茬作物。湿稻草的覆盖厚度为2～10cm。蚯蚓种苗的生长繁殖温度为20～25℃。蚯蚓种苗的投放后每年每亩追加配施不小于1.0吨的有机肥。蚯蚓每隔3～6个月采用诱饵诱捕法捡收非生育期的成蚓。作物种植时，病虫害防控方式选自投放有益昆虫或杀灭害虫，杀灭害虫选自投放性诱剂、设置杀虫灯、投放对蚯蚓和环境安全的农药中一种或多种组合。作物选自瓜类、茄果类、豆类或叶菜类中的一种。
实施例2
在上海某试验基地的西瓜连作5年大棚，西瓜连作障碍较为严重(前茬西瓜枯萎病发病40％左右)土壤类型为潮土。障碍土壤基本理化性状：土壤基本性状：ph7.72、电导率1.18ms/cm、有机质含量18.1g/kg、全氮含量1.46g/kg、全磷含量2.04g/kg、全钾含量12.83g/kg。
设施大棚的四周设置宽度为24～26cm、深度为85～95cm的排水沟。设施大棚内设置供水装置，供水装置为滴管和喷灌设备。设施大棚内不同试验区域由1m深的土工膜分隔，防止相互干扰、影响。
在西瓜连作5年大棚内秋季西瓜采收后，将蚯蚓饲料翻耕入土壤耕层，翻耕后要起垄、开沟，垄宽为30～40cm，垄间距为10～15cm。选用的蚯蚓饲料的投放量包括0.8吨/亩的秸秆和2.5吨/亩的有机肥。秸秆需粉碎后预堆制10～12天，秸秆为稻麦秸秆和蔬菜废弃物的混合物。有机肥为牛粪，有机肥中水分含量39.46％、有机质含量42.20g/kg、全氮含量8.82g/kg、全磷含量7.38g/kg、全钾含量5.88g/kg。
在土壤投放蚯蚓种苗前，要保持土壤含水率在30～40％，土壤的ph值为6～7，土壤的温度保持在15～25℃。然后，在土壤中投放蚯蚓种苗，蚯蚓种苗为威廉环毛蚓(pheretimaguillelmi)和赤子爱胜蚓(eiseniafoetida)，两种蚯蚓种苗的投放量各为300kg/亩，蚯蚓种苗的投放温度为15～20℃，蚯蚓种苗的投放时间为夏季的18:00～20:00。。
然后覆盖湿稻草，移栽或直播下一茬作物。湿稻草的覆盖厚度为5cm。蚯蚓种苗的生长繁殖温度为20～25℃。根据茬口安排，在春季采用常规栽培和释放蚯蚓两种方式进行障碍土壤改良和西瓜种植，在每年伸蔓期、盛花期分别开沟追加配施一次商品有机肥，追加量为0.5吨/亩。
实施例3
将上述实施例2中投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)与不投放蚯蚓的设施大棚土壤进行测试，对土壤理化性质的影响数据见表1。
由表1可知投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)的设施大棚连作障碍土壤的土壤ph、电导率、容重均有不同程度的改善，投放蚯蚓后土壤速效氮、速效磷、速效钾、有机质较常规处理分别高出了30.6～36.7％、31.3～45.6％、18.8～19.3％、34.7～37.2％、53.3～64.4％，生态效益显著。
表1投放蚯蚓对土壤理化性质的影响
注：同列数据后不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)
实施例4
将上述实施例2中投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)与不投放蚯蚓的设施大棚土壤进行测试，对土壤可培养微生物的影响数据见表2。
土传病原菌多为真菌，由表2可知，与常规处理相比，投放蚯蚓大幅提高了可培养微生物的数量，降低土壤真菌/细菌比值。投放蚯蚓能够改善土壤微生物群落结构，可以有效的降低土传病害的发生率。
表2投放蚯蚓对土壤可培养微生物的影响
注：同列数据后不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)
实施例5
将上述实施例2中投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)与不投放蚯蚓的设施大棚土壤进行测试，西瓜连作土壤的生化指标的数据见表3。
由表3可知，投放蚯蚓后土壤中总酚酸(自毒物质)、尖孢镰刀菌(病原菌)的含量，较常规处理分别下降了44.9～73.9％、51.8～68.4％，同时土壤脱氢酶(微生物活性)、微生物量碳(微生物总量)较常规处理提升了26.6～77.9％、51.5～69.0％，土壤改良效果显著。
表3投放蚯蚓对土壤生化指标的影响
注：不同时间下，同列数据后不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)
实施例6
将上述实施例2中投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)与不投放蚯蚓的设施大棚西瓜的产量进行测试，具体数据见表4。
由表4可知，投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)的设施大棚西瓜中，枯萎病的防治效果分别达到64.61％、52.64％，防治效果明显。同时，投放威廉环毛蚓、赤子爱胜蚓(太平2号)的设施大棚西瓜，较常规栽培西瓜产量提升了28.3～38.8％，西瓜增产效果显著。
表4投放蚯蚓对西瓜产量的影响
注：防治效果(％)＝(常规处理组发病率-处理组发病率)/常规处理发病率*100；同列数据后不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)
综上所述，本发明提供的一种利用蚯蚓改良设施连作土壤的方法，结合当前生态农业、经济社会发展需求，依据蚯蚓生活特性，创造适当的生活环境，将土壤改良、农业废弃物资源化利用与蚯蚓养殖相结合，加快农业废弃物养分转化效率，提升农田土壤生态环境质量，厚植农业绿色生产理念，提升农产品产量及品质。具有构思新颖，经济和生态效益高，管理简便和技术操作易掌握等优点，值得推广应用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。