一种抑制果树树体过早老化的果园土壤液体全元生物有机肥
及其应用
技术领域
背景技术
[0002] 由于果树连年种植(生长)在同一田
块，生命周期内既不能翻耕，又不能全层
施肥，再加上我国果园土壤长期过量施用化肥，特别是化学氮肥，使果园土壤物理、化学和生物性状恶化速度快，恶化程度十分严重，导致果树树体“提早老龄化”。如果果园土壤管理得当，苹果树、梨树和柑橘等，寿命可达50年，桃树可达30年，甚至更长；但我国目前果树的生命周期普遍只有预期生物学周期的一半左右，广大果农好不容易种栽了一片苹果、梨或柑橘树后，一般不到25年就因为“提早老化”需要重新挖掉移栽新的果树苗；果树苗移栽后的前3-5年，由于要培育树势，果农收入很少或没有任何收入，这给广大果农带来了巨大经济损失，因此，如何延长果树生命周期成为我国农业科技中的一个技术难题。
[0003] 果树树体“迅速提早老龄化”的根本原因是由于果园土壤
酸化(化学氮肥施用过量)和有机质含量过低(长期不施用或少施用有机肥)所导致的土壤
微生物区系破坏和土壤生物活性下降，细菌和
真菌比例变小，从而直接导致果树根系生长不良和根系“迅速老化”，主要表现在根系分布浅层化(大多只分布在30-40cm以内)，每年长出的新根越来越少，根系活
力越来越低，从而导致“根不深、叶不茂”，果树产量到了盛果期之后随着树体年龄的增加迅速减产。防止这一现象发生的根本措施是要对果园土壤连续不断地施用含功能菌的生物有机肥料。然而，果园土壤在果树生命周期内不能全层施入固体生物有机肥，成为果园土壤培肥、尤其是果园
土壤微生物区系培育的技术
瓶颈。
发明内容
[0004] 本发明的目的是针对果园土壤生命周期内无法全层施用固体有机肥或生物有机肥的特点，提供一种抑制果树树体过早老化的果园土壤液体全元生物有机肥。
[0005] 本发明的另一目的是提供该果园土壤液体全元生物有机肥的制备方法。
[0006] 本发明的又一目的是提供该果园土壤液体全元生物有机肥的应用。
[0007] 本发明的目的可通过如下技术方案实现：
[0008] 一种抑制果树树体过早老化的果园土壤液体全元生物有机肥，所述的果园土壤液体全元生物有机肥以全元生物有机肥、动物
粪便、农业废弃物为固体原料，加
水发酵后制得；所述的全元生物有机肥、动物粪便、农业废弃物以干重计的
质量比为4:2～3:2～3；所述的农业废弃物选自米糠、糖蜜中的一种或两种；固体原料与水的质量比为1:10～20。
[0009] 本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥，优选将全元生物有机肥、动物粪便、农业废弃物和水投料进入发酵池，充分通气搅拌，使全元生物有机肥中的功能菌在发酵池中生长繁殖，期间每天上午和下午各通气搅拌一次，持续时间为10～15分钟，如此发酵10-20天后即得所述的果园土壤液体全元生物有机肥。
[0010] 本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥，进一步优选将固体原料投料进入发酵池，按固体物料与水的比例为1:10加水，然后充分通气搅拌，使生物有机肥中的功能菌在发酵池中生长繁殖，期间每天上午和下午各通气搅拌一次，持续时间为10-30分钟，如此发酵10-20天后发酵完毕即得所述的果园土壤液体全元生物有机肥；所述的固体原料组成为全元生物有机肥：动物粪便：米糠均按干计质量比为2:2:1；或者全元生物有机肥：动物粪便：米糠：糖蜜均按干计质量比为4:3:2:1。
[0011] 本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥优选使用满足以下条件全元生物有机肥：功能菌为芽孢杆菌或者芽孢杆菌与木霉菌的复合菌，且满足地方标准《全元生物有机肥料通用技术要求》，标准号为DB 32/T 3334—2017。本发明中所述的全元生物有机肥可以自制，也可以购买商品化的复合上述标准的复合微
生物肥料。
[0012] 本发明中全元生物有机肥制备方法如下：
[0013] (1)制备
氨基酸有机肥：将全价氨基酸稀释液加入腐熟堆肥中，使堆体pH降至5.0-6.0，后熟时间7天左右，期间前4天每2天翻堆1次，后3天每天翻堆1次，确保堆体反应完全获得pH值在5.5～7.0的氨基酸有机肥。为将氨基酸有机肥的pH值控制在7.0以下，由于腐熟堆肥的pH值依据堆肥原料的不同而有差异，相同质量的不同原料制备的腐熟堆肥中加入的酸解全价氨基
酸溶液的数量是不同的。其具体比例(质量比W/W，％)为：全价氨基酸/鸡粪堆肥为25-30％，全价氨基酸/猪粪堆肥为20-25％，全价氨基酸/
牛(羊)粪堆肥为15-20％，全价氨基酸/秸秆堆肥为5-15％。其中全价氨基酸通过以下方法制备：当起始
硫酸溶液浓度为
2.5mol/L，
温度控制在100-110℃，压力控制在1.0-1.5
大气压，将适量的毛发或废弃畜禽酸解4-5小时；全价氨基酸含17种游离氨基酸、小肽和少量多肽，稀释250倍后pH值为2.0-2.5，其游离氨基酸含量≥110g·L-1。
[0014] (2)将解
淀粉芽孢杆菌SQR9(CGMCC NO.5808)发酵液(SQR9浓度为5×109个/ml)按质量比2-5％接种到氨基酸有机肥(加前检查堆肥的pH是否已到5.5以上)，让其二次固体发酵5天以上，期间每天用翻抛机翻一次，五天后混合堆体中的功能菌SQR9含量就能超过1.4×108个/克得到芽孢杆菌生物有机肥。向芽孢杆菌生物有机肥中加入一定的养分，则获得含单一功能菌(解淀粉芽孢杆菌)的全元生物有机肥，该全元生物有机肥满足地方标准《全元生物有机肥料通用技术要求》，标准号为DB 32/T 3334—2017；
[0015] (3)按照2016101516401记载的方法制备木霉固体菌种；
[0016] (4)按3％的量向芽孢杆菌生物有机肥中加入木霉固体菌种，充分混匀，控制水分在30％以下，含两种功能菌的生物有机肥生产完毕；如将其中加入一定的养分(氮磷
钾)，充分混匀，则获得含两种功能菌(SQR9+NJAU4742)的全元生物有机肥，其产品指标为：氮磷钾养分含量为12-15％，有机质含量为≥30％，功能菌(解淀粉芽孢杆菌+哈茨木霉菌)数量≥1×108个(芽孢+孢子)/克，游离氨基酸含量≥0.8％，产品pH为6.5-7.0。
[0017] 本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥的制备方法，将全元生物有机肥、动物粪便、农业废弃物和水投料进入发酵池或塑料桶(要求塑料桶投料口要大，下部有放液出口)，充分通气搅拌，使全元生物有机肥中的功能菌在发酵池中生长繁殖，期间每天上午和下午各通气搅拌一次，持续时间为10～30分钟，如此发酵10-20天后即得所述的果园土壤液体全元生物有机肥；其中，所述的全元生物有机肥、动物粪便、农业废弃物以干重计的质量比为4:2～3:2～3；所述的农业废弃物选自米糠、糖蜜中的一种或两种；固体原料与水的质量比为1:10～20。
[0018] 本发明所述的制备方法，优选制肥期为每年4月中旬到10月下旬；每年的4月中旬第一次制肥和10月下旬最后一次制肥时，当
气候温度低于15℃时，在发酵池上面
覆盖一层白色塑料
薄膜，而夏季如遇特别高温则在发酵池上面覆盖一层
遮阳网，以使发酵池温度维持在15-40℃之间。
[0019] 本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥在抑制果树树体过早老化、延长其盛果期中的应用。
[0020] 一种抑制果树树体过早老化的方法，于4-10月份果树夏季生长期间，每棵树每20天浇灌一次本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥，一共浇灌8-12次，不再追施任何化学肥料和有机肥料。
[0021] 本发明所述的方法优选，每亩果园需要设置0.5m3的发酵池用于发酵制备本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥，挖坑后用防渗漏塑料薄膜(有条件的地方可用
水泥)密封表面，使之没有渗漏发生；或用500-1000升塑料桶进行发酵，要求塑料桶投料口要大，下部有放液出口。
[0022] 本发明所述的方法优选，用高压
泵将发酵池中发酵好的果园土壤液体全元生物有机肥直接浇灌于每棵树冠下的土壤中，施肥量为5公斤/棵；浇灌完毕立即向发酵池进行第二次投料，制作下一次浇灌的果园土壤液体全元生物有机肥。
[0023] 果树夏季生长期间(4-10月份)，通过每20天浇灌一次本发明所述的果园土壤液体全元生物有机肥，果园土壤(0-40cm)细菌/真菌比例应大于300/1，且芽孢杆菌和木霉菌含量应分别维持在大于108CFU/克和104CFU/克以上，果园土壤(0-40cm)有效氮(NO3--N和NH4+-N)、有效磷和有效钾分别维持在30-50mg/kg、10-20mg/kg和80-100mg/kg，果园土壤(0-40cm)有机质含量维持在2％以上，以确保果树根系生长良好和果品质量和
风味的提高。
[0024] 有益效果：
[0025] 针对果园土壤生命周期内无法全层施用固体有机肥或生物有机肥的特点，本发明提供了一种果园土壤液体全元生物有机肥，连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，通过改善土壤微生物区系，平衡土壤养分供应，增加果树根系生物量，实现老果园土壤培肥和抑制果树过早老化并延长其盛果期和整个生命周期的目标。
[0026] 果树夏秋季生长期间(4月10日-10月10日)按照本发明方法连续7年施用果园土壤液体全元生物有机肥后，能使31年树龄的苹果产量恢复到盛果期(15-18年树龄)苹果产量(3450公斤/亩)的90％；就桃园而言，连续6年施用后使22年树龄的桃产量恢复到盛果期(7-10年树龄)桃产量(1760公斤/亩)的85％。
具体实施方式
[0028] 1、制备全元生物有机肥
[0029] (1)将适量的毛发或废弃畜禽加入起始浓度为2.5mol/L的硫酸溶液酸解4-5小时，
温度控制在100-110℃，压力控制在1.0-1.5大气压得全价氨基酸；全价氨基酸含17种游离氨基酸、小肽和少量多肽，稀释250倍后pH值为2.0-2.5，其游离氨基酸含量≥110g·L-1。
[0030] 将全价氨基酸稀释液加入腐熟鸡粪堆肥中，全价氨基酸/鸡粪堆肥的质量比为25-30％，使堆体pH降至5.0-6.0，后熟时间7天左右，期间前4天每2天翻堆1次，后3天每天翻堆1次，确保堆体反应完全获得pH值低于7.0的氨基酸有机肥。
[0031] (2)将解淀粉芽孢杆菌SQR9(CGMCC NO.5808)发酵液(SQR9浓度为5×109个/ml)按质量比5％接种到氨基酸有机肥(加前检查堆肥的pH是否已到5.5以上)，让其二次固体发酵5天以上，期间每天用翻抛机翻一次，五天后混合堆体中的功能菌SQR9含量就能超过1.4×
108个/克得到芽孢杆菌生物有机肥。
[0032] (3)按照2016101516401
说明书实施例1记载的方法制备木霉固体菌种；但所用的木霉为贵州木霉NJAU4742(CGMCC NO.12166)，该木霉为哈茨木霉。
[0033] (4)按3％的量向芽孢杆菌生物有机肥中加入木霉固体菌种，充分混匀，控制水分在30％以下，含两种功能菌的生物有机肥生产完毕；如将其中加入一定的养分(氮磷钾)，充分混匀，则获得含两种功能菌(SQR9+NJAU4742)的全元生物有机肥，其产品指标为：氮磷钾养分含量为12％、有机质含量为30％、功能菌(解淀粉芽孢杆菌+哈茨木霉菌)含量为1×108个(芽孢+孢子)/克、总氨基酸含量为1％、产品pH为6.8。
[0034] 2、制备果园土壤液体全元生物有机肥
[0035] 将全元生物有机肥、猪粪、米糠三种原料分别按40％、40％、20％(均按干计)的比例，投料进入发酵池，按固体物料与水的比例为1:10加水，然后充分通气搅拌，使生物有机肥中的解淀粉芽孢杆菌和木霉菌在发酵池中生长繁殖20天，期间每天上午8点和下午4点各通气搅拌一次，持续时间为10分钟，如此发酵20天后完毕。
[0036] 实施例2
[0037] 分别在需要更新的苹果园和桃园中用高压泵将实施例1制备的果园土壤液体全元生物有机肥直接浇灌于每棵树冠下面(5公斤/棵)。浇灌完毕立即向发酵池进行第二次投料，制作下一次浇灌的液体全元生物有机肥料。每棵树每20天浇灌一次该发酵液混合物，从每年的4月10日开始第一次田间制肥，4月30日第一次浇灌，直至10月30日，一共浇灌10次，而不再追施任何化学肥料和有机肥料。
[0038] 从表1可看出，试验第一年，其产量只有盛果期最高产量的31.8％，但连续7年浇灌果园土壤液体全元生物有机肥后苹果的产量逐渐回升，从试验第三年开始，产量就迅速上升，至第七年时，其产量达到3099公斤/亩，为该田块盛果期最高产量的89.8％。由于本试验是在一块即将要更新的老果园(苹果树龄为25年)开始进行的，试验前一年的苹果产量只有1000公斤，仅为盛果期最高产量的29％，可以推算，如果在果树的盛果期，甚至在果树的苗期就开始连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，就可以显著延苹果树的盛果期，实现苹果树遗传潜能的最长生命周期。
[0039] 表1试验期间苹果产量变化
[0040]
[0041] 注：该苹果园盛果期最高产量为3450公斤/亩
[0042] 就桃树而言，15-20年树龄的桃树已经属于要更新的桃园了，因此，我们选择了一块17年树龄的桃园进行了田间试验，经调查该桃园试验前一年的桃产量只有466公斤/亩，为盛果期最高产量的26.5％。从表2可看出，试验第一年，桃产量只有476公斤/亩，为盛果期最高产量的27.1％，试验第二年桃果产量就有明显增加，直至试验的第六年，桃果产量达到1499公斤/亩，为盛果期最高产量的85.2％。与苹果果园一样，如果在桃树的盛果期，甚至在桃树的苗期就开始连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，就可以显著延长桃树的盛果期，实现桃树遗传潜能的最长生命周期。
[0043] 表2试验期间桃果产量变化
[0044]
[0045] 注：该桃园盛果期最高产量为1760公斤/亩
[0046] 试验期间我们定期于当年的4月中旬(当年施用液体生物有机肥前)和11月上旬(当年施用液体生物有机肥后)检测了土壤总细菌和总真菌数量以及功能菌(芽孢杆菌和哈慈木霉真菌)数量。从表3可看出，无论是苹果园还是桃园，在施用本发明果园土壤液体全元生物有机肥前(试验前一年10月下旬采集的样品)土壤中细菌含量菌只有107CFU/克土，而6
真菌含量则达到了10CFU/克土。通常认为土壤中细菌/真菌为应大于或等于100/1比较理想，细菌含量越高、真菌含量越低，土壤越健康，因此，老果园土壤根系生长不良的一个重要原因就是细菌/真菌的比例太小，例如，本试验中老苹果园土壤和老桃园土壤的细菌/真菌比例分别仅为7.7和1.4，远远小于健康或正常土壤中的细菌与真菌的比例。通过七年(苹果园)和六年(桃园)的连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，土壤中细菌和真菌含量与比例发生了极显著的变化，例如，苹果园土壤中细菌含量达到了5.5×109CFU/克土，而真菌含量则有所下降，为5.6×106CFU/克土，土壤中细菌与真菌比例为640/1，远大于100/
1；六年连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥后桃园土壤的总细菌和总真菌变化趋势基本与苹果园土壤变化趋势一样，六年后土壤中总细菌和总真菌含量分别为1.0×109和克土壤3.2×106，土壤中细菌与真菌比例为313/1，也显著大于100/1。
[0047] 由于浇灌的果园土壤液体全元生物有机肥中含有浓度很高的芽孢杆菌和哈茨木霉菌，再加上在果园田间发酵池中直接发酵有机肥，繁殖这两类功能菌，然后立即浇灌进入土壤，使这些功能菌非常容易在土壤中定殖。从表3可看出，连续施用该肥料后土壤中芽孢杆菌和哈慈木霉菌含量显著提高，在苹果园土壤中芽孢杆菌和哈慈木霉菌含量分别达到8.3×108和9.3×104，分别比试验开始时的土壤增加了244倍和111倍；在桃园土壤中芽孢杆
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菌和哈慈木霉菌含量分别达到2.1×10和1.2×10 ，分别比试验开始时的土壤增加了131倍和132倍。这两类功能菌在土壤养分转化、促进根系生长和抑制土传病害等方面发挥了重要作用。
[0048] 总之，在老果园土壤中连续多年浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥能够显著改变土壤细菌和真菌的比例，提高土壤中有益功能菌的含量，通过调控土壤中生物活性，实现更新老果园土壤、恢复老果园土壤的生产能力。
[0049] 表3试验期间果园土壤总细菌和总真菌数量以及功能菌数量(CFU/克土)[0050]
[0051]
[0052] 我们监测了试验开始和试验结束当年二个果园土壤速效养分的动态变化，按照本发明在果园土壤上每20天连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，能够使果园土壤中的有效态氮磷钾含量处于一个非常理想的供应状态。从表4可看出，在4-10月份期间，凡是连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥的田块，土壤中有效氮、有效磷和有效钾分别为30-100mg N/kg土、15-33mg P2O5/kg土和90-120mg K2O/kg土，而当地果农习惯施肥的田块土壤有效氮、有效磷和有效钾则分别为16-95mg N/kg土、5-32mg P2O5/kg土和52-120mg K2O/kg土，连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥显著提高土壤中有效态氮磷钾的下限指标，表明这些田块的土壤能够持续稳定地给作物提供适量养分，满足果树全生育期的养分需求，从而显著改善果品品质和风味。
[0053] 表4试验开始和试验结束当年二个果园土壤有效氮、磷和钾含量变化(mg/kg土)[0054]
[0055]
[0056] 注：土壤有效氮指土壤中的硝态氮和铵态氮之和，土壤有效磷指土壤中的Olson磷(石灰性土壤)，土壤有效钾指土壤中的交换性钾和
水溶性钾之和。
[0057] 试验结束时我们挖去了连续几年施用本发明果园土壤液体全元生物有机肥和对照(果农习惯施肥的果园土壤)的果树根系，并测定了根系总量，从表5可看出，连续七年浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥后单棵苹果树根系鲜重比对照增加了132％，连续六年浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥后单棵桃树根系鲜重比对照增加了127％，由此可见，浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥能够显著促进老果树更新和增加根系生物量，从而显著提高吸收水分和养分的能力，为老果树庞大的树体提供物质生长的
基础。
[0058] 表5试验结束时连续施用液体全元生物有机肥和对照田块的果树根系生物量[0059]
[0060] 综上所述，连续浇灌本发明果园土壤液体全元生物有机肥，通过改善土壤微生物区系，平衡土壤养分供应，增加果树根系生物量，实现老果园土壤培肥和抑制果树过早老化并延长其盛果期和整个生命周期的目标。
