本发明涉及土壤改良技术领域，尤其涉及一种山药种植专用土壤改良剂及制备方法。
背景技术：
山药也称长山药，是多年生草本植物，茎蔓生，常带紫色，块根圆柱形，叶子对生，卵形或椭圆形，花乳白色，雌雄异株，其根茎富含淀粉和蛋白质，口感和营养价值都很高，是广受人们喜爱的蔬菜；同时，山药亦可入药，能健脾补虚，滋精固肾，治诸虚百损，疗五劳七伤，有健脾、养胃、益气等功效，具有巨大的药用价值，因此山药在药用、食用与食品加工业中大有发展前途，种植的市场前景广阔。
近年来，一些山药种植地区频频出现死苗、烂根现象，山药的品质和产量下降。追溯原因，连年轮作，过度使用化肥，造成土壤中有机质含量低、土壤板结酸化、微量元素缺乏、有害菌群泛滥等，从而导致山药滋生根腐病等多种病害，直接影响了山药的生长以及山药的产量和品质。
现有技术中，山药种植用土壤改良剂及制备方法得到了广泛的报道，例如，申请号为201410703729.5为中国专利文献报道了一种用于种植山药的高效化肥，该化肥包括下述原料：尿素、过磷酸钙、硫酸钾、硫酸镁、氨基酸原粉、腐殖酸、保水剂、硼砂、硫酸锰、硫酸锌、亚硒酸钠、硝酸铁、硫酸铜、钼酸铵、硅藻土、缓控释长效剂、高抗重茬剂、秸秆腐化剂。申请号为201410522691.1的中国专利文献报道了一种山药专用化肥及其制备方法，包括：尿素、磷肥、药材根大灵、硫酸钾、蚕豆绿肥、土杂肥、硫酸亚铁、根瘤菌肥、硼砂、腐熟鸡粪、草木灰、腐植酸铵、敌百虫、杀螨特、水。
但是，过度使用化肥易造成土壤质地变差，使得土壤养分失调，导致土传病害严重。为此，本发明人考虑，开发一种以原生态为主的、能够改良山药种植土壤并促进其生长、增产、改善品质的专用改良剂十分必要。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题在于提供一种山药种植专用土壤改良剂及制备方法，改良山药种植土壤，促进山药生长，增产、改善品质。
有鉴于此，本发明提供了一种山药种植专用土壤改良剂，由以下原料制备：低阶煤1000-2000重量份，人畜粪便300-800重量份，干秸秆400-600重量份，em菌5-20重量份，秸秆腐熟剂0.5-3重量份，过磷酸钙60-150重量份，水。
优选的，由以下原料制备：低阶煤1500重量份，人畜粪便500重量份，干秸秆500重量份，em菌10重量份，秸秆腐熟剂1重量份，过磷酸钙100重量份，水。
优选的，所述低阶煤为褐煤、风化煤、年轻烟煤和泥炭中的一种或几种。
优选的，所述em菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的一种微生物菌制剂。
相应的，本发明还提供一种山药种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a）将400-600重量份干秸秆粉碎，用溶解了0.5-3重量份秸秆腐熟剂的水浸湿；步骤b）将处理的秸秆粉、700-1300重量份低阶煤，300-800重量份人畜粪便，5-20重量份em菌置入发酵池内，搅拌混合后密闭发酵，发酵温度为40-65℃，发酵时间为40-60天，得到发酵物；步骤c）将所述发酵物、300-1700重量份低阶煤、60-150重量份过磷酸钙混合，搅拌，得到山药种植专用土壤改良剂。
优选的，所述低阶煤为褐煤、风化煤、年轻烟煤和泥炭中的一种或几种。
优选的，所述em菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的一种微生物菌制剂。
优选的，人畜粪便为500重量份，干秸秆为500重量份，em菌为10重量份，秸秆腐熟剂为1重量份，过磷酸钙为100重量份。
优选的，步骤b中的低阶煤与步骤c中的低阶煤的质量比为1-3:1。
优选的，发酵时间为45天。
本发明提供一种山药种植专用土壤改良剂及其制备方法，由以下原料制备：低阶煤、人畜粪便、干秸秆、em菌、秸秆腐熟剂、过磷酸钙、水。与现有技术相比，本发明分两次加入煤粉，不仅能较快地产生更多的腐殖酸，而且煤遇水发生层状吸附发热膨胀，起到保水升温的作用；加入秸秆，丰富了土壤中的有机质，均衡了土壤中的元素含量；加入em菌，有效控制病原微生物的繁殖。上述原料起到改良山药种植土壤、促进其增产的效果，对后期作物也有较大的生长促进作用。因此，本发明具有改良山药种植土壤，促进山药生长，增产、改善山药品质的作用。此外，本发明原料来源广泛，成本低，生产方法简单，既可批量生产，也可农户个体生产。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种山药种植专用土壤改良剂，由以下原料制备：低阶煤1000-2000重量份，人畜粪便300-800重量份，干秸秆400-600重量份，em菌5-20重量份，秸秆腐熟剂0.5-3重量份，过磷酸钙60-150重量份，水。
本发明的山药种植土壤改良剂以低阶煤、干秸秆、em菌、过磷酸钙及人畜粪便为主要物料配置，根据山药生长对土壤的要求，发挥了低阶煤经处理后富含腐殖酸对土壤的改良作用和对作物生长的促进作用，煤遇水吸附并发热，起到的保水和提高地温作用。低阶煤的加入发挥丰富了秸秆肥中的有机质，其所含化学元素与作物所需化学元素匹配、氮、磷、钾养分较为均衡性质。作为优选方案，所述低阶煤为褐煤、风化煤、年轻烟煤和泥炭中的一种或几种。
所述em菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的一种微生物菌制剂。em菌控制病原微生物的繁殖，从而避免对作物的侵袭。
作为优选方案，本发明优选由以下原料制备：低阶煤1500重量份，人畜粪便500重量份，干秸秆500重量份，em菌10重量份，秸秆腐熟剂1重量份，过磷酸钙100重量份，水。
相应的，本发明还提供一种山药种植专用土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：步骤a）将400-600重量份干秸秆粉碎，用溶解了0.5-3重量份秸秆腐熟剂的水浸湿；步骤b）将处理的秸秆粉、700-1300重量份低阶煤，300-800重量份人畜粪便，5-20重量份em菌置入发酵池内，搅拌混合后密闭发酵，发酵温度为40-65℃，发酵时间为40-60天，得到发酵物；步骤c）将所述发酵物、300-1700重量份低阶煤、60-150重量份过磷酸钙混合，搅拌，得到山药种植专用土壤改良剂。
山药生长对土壤的要求为：喜高温干燥，以土质深厚肥沃疏松、保水力强、富含有机物、排水流畅的砂质土壤为佳。对土壤的酸碱度要求为ph在6.0-8.0之间。
煤是一种有机岩，主要成分是有机物，也是一种“岩石”，在一定的条件下，可以产生大量腐殖酸。煤在加入土壤后，有利于土壤的改良，有利于保肥、保水、均衡酸碱性等，十分符合山药生长对土壤的要求。
低阶煤由于变质程度低，含有较多的氢氧元素，有机分子结构的碳化及有序化程度低，规则部分少，不规则部分多，含有腐殖酸，经发酵沤制后会产生更多的腐殖酸。腐植酸含有多种活性功能基因，可刺激生理代谢，促进生物生长发育；腐植酸及其降解物有较强的离子交换和吸附能力，有利于对钾离子、铵根离子及磷酸根离子等植物所必需营养成分的吸附，对土壤保肥性能有较大的提升作用，可以保持添加的钾肥、微肥等持续发挥效果；腐植酸可以促进土壤团粒结构的形成，调节土壤ph值，调节土壤水、肥、气、热状况，促进土壤微生物的活动，加速有机物质的分解转化，促进营养元素释放，便于作物吸收营养。腐植酸对真菌有抑制作用，可以改变细胞膜渗透性，促进无机养分的吸收，防止腐烂病、根腐病，减少病虫害。煤又是一种“有机岩石”，其颗粒可以起到沙化土壤作用，煤遇水吸附产生润湿热会起到保水和提高土壤温度的作用。
低阶煤结构多呈层状结构，易于粉碎，成为粒度较小的颗粒，可以增强土壤的沙质化；这种层状结构的层间可以容纳较多的包括空气、水分子在内的小分子物质，遇水会由于层间吸附起到促进土壤提高保水能力的作用；同时煤遇水产生润湿热，可提高土壤的热容量。土壤温度的提高，一方面满足了山药喜温暖的要求；另一方面，较高的土壤温度及富含有机营养成分的腐殖酸为有益微生物的繁殖和成长提供了必需的养分，有利于提高有益生物活性。这些因素都可以达到促进长山药生长、增加长山药产量、提高长山药品质的目的；煤含有的微量元素对山药生长会起到积极作用。
煤经过多年复杂的地质演化过程，含有很多微量元素，一些微量元素可以对长山药的生长、产量提高、品质改善起到有效的促进作用；在发挥煤的作用的同时，加之于人畜粪便、秸秆、em菌等的作用，使改良剂具有一定肥效和生物功能，从而更容易达到改良山药种植土壤、减少病原微生物、促进山药增产的目的。
本发明采用的低阶煤，是指变质程度低的年轻煤，如褐煤、泥炭、年轻烟煤等，可以选择风化煤、风化后的烟煤煤粉、露头煤等。其煤粉粒度：泥炭不大于0.5cm，其他不大于0.3cm。作为优选方案，所述低阶煤优选为褐煤、风化煤、年轻烟煤和泥炭中的一种或几种。
秸秆经过处理变为秸秆费秸秆肥，与尿素配合施用能明显提高土壤生物量碳、氮的含量，由于土壤微生物量氮与土壤的供氮能力关系非常密切，从而提高了肥料氮利用率。所述干秸秆是指玉米秸秆、小麦秸秆、豆类作物秸秆等。在配制时需将秸秆粉碎，长度不大于5cm。
em菌可以起到改良土壤结构、提高土壤肥力、抑制有害微生物的生存与繁殖、抑制与消除杂草、增强植物代谢等的功能。由于em菌在土壤中极易生存繁殖，所以能较快而稳定地占据土壤中的生态地位，形成有益的微生物菌的优势群落，从而控制病原微生物的繁殖和对作物的侵袭。所述em菌是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌为主的一种微生物菌制剂。本发明优选采用郑州百益宝生物技术有限公司生产的百益宝牌em菌液，规格为每瓶1000ml。
人畜粪便是指由人粪尿和羊粪、马粪、鸡粪等农家肥组成的混合粪便。混合粪便的氮含量不低于5%，磷含量不低于1.0%，钾含量不低于2.5%，以上三项均以风干基计算。
本发明采用的秸秆腐熟剂优选为广州市微元生物科技有限公司生产的秸秆还田腐熟剂，规格为每袋1kg，其使用量优选为干秸秆的0.2%；过磷酸钙优选为安徽铜陵市铜官山化工有限公司生产的“九华山”牌过磷酸钙，规格为每袋50kg。
本发明在制备山药种植专用土壤改良剂过程中对煤粉进行两次处理。意义在于：1、步骤b中将煤、秸秆、em菌和人畜粪便一起沤制发酵是为了获得更多的腐殖酸、保证秸秆充分腐熟，并形成更多的有益微生物菌的优势群落；2、步骤c中将煤粉直接施入土壤，是为了发挥煤遇水吸附并发热特点，进一步起到保水、提高地温和沙化土壤的作用。本发明步骤b中的低阶煤与步骤c中的低阶煤的质量比优选为1-3：1。
本发明山药种植专用土壤改良剂在沤制时也可另外加入其它农家肥，起到增加肥效作用。也可添加油渣料，如棉籽油饼、花生油饼、豆油饼等。
作为优选方案，人畜粪便为500重量份，干秸秆为500重量份，em菌为10重量份，秸秆腐熟剂为1重量份，过磷酸钙为100重量份。发酵时间为45天。
将本发明制备的山药种植专用土壤改良剂在山药种植地平遥岳北(2011年被农业部公布为第一批45个“农产品地理标志产品”之一)使用后，增产效果十分明显。经多组对照试用，每66.7平米比对照地块多产山药30-40公斤，每667平米(1亩)可增收山药300-400公斤，其增产幅度达10%-15%。每66.7平米山药种植地施加改良剂为100-200公斤，产出效益远大于投入成本，效果明显。而且由于该专用改良剂对土壤的改良作用，后期作物也受到益处。
本实施例对照是指：在两块相邻山药种植土壤地块，在加入其它肥料一致、管理情况也一致的情况下，一块添加本发明改良剂进行处理；另一块添加与前述地块等量的人畜粪便和过磷酸钙，没有加入改良剂。
本发明提供的山药种植专用土壤改良剂及其制备方法具有如下优点：
1、使用原生态物料，有机质含量高，微生物菌群丰富，原料来源价廉、广泛，成本低，配方简单实用，生产方法易操作，既可批量生产，也可农户单独生产。
2、将山药生长的要求和煤的特性结合了起来。发挥了煤遇水吸附并发热而起到的保水和提高地温作用，发挥了煤经处理后富含腐殖酸对土壤的改良作用和对作物生长的促进作用。特别是将煤粉分前后两次处理，是根据山药生长的特殊要求而精心设计，将煤对山药生长的有效作用发挥到了极致。
3、显著改良土壤，有效控制病原微生物繁殖。以煤为基、辅助以秸秆和em菌的改良剂，在恢复土壤质地，改善土壤板结、酸化，提升土壤有机质含量，提高土壤热容量，保肥保水，增强土壤肥力方面积极意义巨大。同时发挥了em菌控制病原微生物的繁殖和对作物的侵袭作用。可以稀释或减低化学肥料、化学农药对土壤的不利影响。
4、配料广泛灵活。根据实际情况，该专用改良剂在沤制时，因地制宜，根据当地情况，增加人畜粪便使用量，起到增加肥效作用。或者添加油渣料，如棉籽油饼、花生油饼、豆油饼等。
5、有利低阶煤的利用。该山药种植专用土壤改良剂使用的低阶煤由于碳含量低、发热量低不被重视，一旦利用为肥料，价值将增大，而且有利环保。
6、有利秸秆归田，避免焚烧秸秆造成的空气污染。
7、有利提高山药品质。该山药种植专用土壤改良剂有显著的改善土壤作用，对山药恢复传统品质方面作用明显。
8、该山药种植专用土壤改良剂在薯类、块茎类等作物生长中也会有明显效果。
综上所述，本发明按照山药喜温暖、喜有机质含量高和沙质肥沃土壤特点，并考虑控制山药病虫害而配置。两次分别加入煤粉的技术，不仅能较快地产生更多的腐殖酸，而且发挥了煤遇水发生层状吸附发热膨胀从而保水升温的作用；加入秸秆，丰富了土壤中的有机质，均衡了土壤中的元素含量；加入em菌，有效控制力病原微生物的繁殖和危害。这些都能起到改良山药种植土壤、促进其增产的效果，对后期作物也有较大的生长促进作用。而且原料来源广泛，成本低，生产方法简单，既可批量生产，也可农户个体生产。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料均为市购。
本发明采用郑州百益宝生物技术有限公司生产的百益宝牌em菌液，规格为每瓶1000ml。
本发明采用的秸秆腐熟剂为广州市微元生物科技有限公司生产的秸秆还田腐熟剂，规格为每袋1kg。
实施例1
将碎秸秆500公斤用溶解了1公斤秸秆腐熟剂的水浸湿，与粒度不大于0.3cm的褐煤粉末1000公斤、人畜粪便500公斤、em菌10公斤一起置入深约2尺的发酵池内，搅拌后覆盖。一周后温度缓慢上升，60天后沤制完毕，此时混合物料为黑褐色团状颗粒物状。
山药种植时，取出，再加入褐煤粉末500公斤和安徽铜陵市铜官山化工有限公司生产的“九华山”牌过磷酸钙100公斤，搅拌后即配制为山药种植土壤改良剂，改良剂呈深黑褐色颗粒物状，将其施加入1亩山药种植土壤做改良剂。
秋后结果显示，施加该专用改良剂的地块每66.7平米产量250多kg，比对照地块每66.7平米多产50kg，山药增产效果十分明显。
实施例2
将碎秸秆250公斤用溶解了0.5公斤秸秆腐熟剂的水浸湿，与粒度不大于0.3cm的风化煤粉末500公斤、人畜粪便250公斤、em菌5公斤一起置入深约2尺的发酵池内，搅拌后覆盖。一周后温度缓慢上升，60天后沤制完毕，此时混合物料为黑褐色团状颗粒物状。
山药种植时，取出，再加入风化煤粉末250公斤和安徽铜陵市铜官山化工有限公司生产的“九华山”牌过磷酸钙50公斤，搅拌后即配制为山药种植土壤改良剂，改良剂呈深黑褐色颗粒物状，将其施加入0.4亩山药种植土壤做改良剂。
秋后结果显示，施加该专用改良剂的地块每66.7平米产量245多kg，比对照地块每66.7平米多产40kg。
实施例3
将煤场附近的烟煤煤粉约600公斤在空气中充分暴露一个月后，与人畜粪便300公斤、碎秸秆300公斤、em菌5公斤、秸秆腐化剂0.5公斤，以上述方法炮制。50天沤制完毕，此时混合物料为黑褐色颗粒物状，稍有粘稠现象。取出，加入上述风化后的烟煤煤粉200公斤和过磷酸钙40公斤，搅拌后即配制为山药种植土壤改良剂，改良剂呈黑褐色颗粒物状。
将其施加入0.5亩山药种植土壤做改良剂。
秋后结果显示，施加该专用改良剂的地块每66.7平米产量235多kg，比对照地块每66.7平米多产36kg，山药增产效果明显。
实施例4
将露头煤520公斤、人畜粪便250公斤、碎秸秆300公斤、em菌5公斤、秸秆腐化剂0.5公斤，依上述方法置于深1.8尺的发酵池内炮制，2个月后沤制完毕，此时，混合物为黑褐色颗粒物状。取出，加入露头煤200公斤和过磷酸钙50公斤，搅拌后即配制为山药种植土壤改良剂，改良剂呈黑褐色颗粒物状。
将其施加入0.6亩山药种植土壤做改良剂。
秋后结果显示，施加该专用改良剂的地块每66.7平米产量240多kg，比对照地块每66.7平米多产43kg。
实施例5
将不大于0.5cm的泥炭粉末500公斤、人畜粪便300公斤、碎秸秆300公斤、em菌5公斤、秸秆腐化剂0.5公斤，依上述方法置入深2.2尺的发酵池内，55天后沤制完毕，此时混合物为褐色颗粒物状。取出，加入泥炭200公斤和过磷酸钙50公斤，搅拌后即配制为山药种植土壤改良剂，改良剂呈褐黑色颗粒物状。
将其施加入0.5亩山药种植土壤做改良剂。
秋后结果显示，施加该专用改良剂的地块每66.7平米产量270多kg，比对照地块每66.7平米多产60kg，山药增产效果十分明显。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。