CN108130091A - 一种设施专用砂质土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设施专用的砂质土壤改良剂,包括:油菜秸秆、孔雀草提取物、夹竹桃提取物、大蒜提取物、纳米壳聚糖、微量元素、水。本发明所述设施专用砂质土壤改良剂是一种替代化学农药的土壤处理有机配方,与国内外同类技术比较,本发明显著提高作物抗病性以及产品的品质和产量,有机成分达到99%以上,节水40~50%,增加设施砂地黄瓜产量65.45%。
Description
技术领域
本发明属于农业园艺蔬菜领域,尤其涉及蔬菜栽培技术领域,具体涉及一种设施专用砂质土壤改良剂及其制备方法和应用。
背景技术
设施砂质土壤即指能见到或感觉到单个砂粒,干时抓在手中,稍松开后即散落;湿时可捏成团,但一碰即散。砂质土壤(砂粒50%)的主要性状有:有机质缺乏、养分含量少,保水、持水、保肥能力差,但通气性、透水性好,土温变化快,易耕作。据第四次全国荒漠化和沙化监测结果显示,截至2009年底,全国沙化土地面积173万平方公里,占国土总面积的18%,我国设施农业砂质土壤面积仍然占有一定比重,温室大棚属于高投入的固定设施,一旦建成,便不可移动,因此设施砂质土壤改良势在必行。
近年来,我国设施农业作为一种超时令、反季节的高效农业产业迅猛发展。据第四次全国荒漠化和沙化监测结果显示,截至2009年底,全国沙化土地面积173万平方公里,占国土总面积的18%,我国设施农业砂质土面积仍然占有一定比重。到2001年,我国以蔬菜栽培为主体的设施园艺面积已达210万hm2,占全世界设施农业面积已(400万hm2)的52.5%,设施农业面积居世界第一。我国设施农业产业以不到3%的种植业土地,获得了20%左右的种植业总产值。2015设施农业联合会发布:截至2014年,我国设施面积高达410.9万公顷(6163.5万亩,其中设施蔬菜5700多万亩),产值超过8000亿元,我国设施栽培占全世界的85%以上,总面积和总产量均居第一位。设施栽培产量是露天种植的3.5倍,我国设施农业产业以不到3%的种植业土地,获得了20%左右的种植业总产值。
随着设施作物栽培年限的增加,重茬和连作障碍已经成为影响我国设施农业持续高效发展的瓶颈问题。据不完全统计:设施黄瓜连作栽培2年后,黄瓜产量减少20%;连作栽培4年后,黄瓜产量减少50%;连作栽培8年以上者,导致黄瓜产量几乎绝收。原因主要有:土传病虫害(85%)、土壤盐渍化、自毒作用、有机质与微量元素匮乏等,其中由重茬和连作障碍引起的土传病虫害造成的减产损失占整个损失的85%。因此,设施农业生产急需一种能够克服重茬连作障碍的砂质土壤改良剂。
目前我国生产中应用的砂质土壤改良剂多为无机矿物,如:以膨润土为主要原料的沙质土壤改良剂,其成本偏高,每亩地***在800-1000元之间,目前推广还在起步阶段。中国专利文献CN101584331A公开了一种三七砂质土壤改良剂及其使用方法,由50%多菌灵可湿性粉剂、95%恶霉灵可湿性粉剂、25%甲霜灵.霜霉威可湿性粉剂、72%农用链霉素可湿性粉剂组成,对真菌中的子囊菌纲、半知菌纲、卵菌纲引起的多数真菌性病害和假单胞杆菌、黄单胞杆菌属细菌引起的病害均有较好的防治效果。然而其对三七、部分蔬菜的种植土壤有效,对于大部分设施蔬菜未能体现出优良效果。随着农业种植的精细化,更广谱的、对绝大部分设施蔬菜的种植土壤具有杀菌作用的砂质土壤改良剂是一种必然趋势。本发明是一种设施专用的砂质土壤改良剂,以油菜秸秆(腐熟)为主要成分和载体,采用天然杀虫植物孔雀草、夹竹桃和植物杀菌素大蒜优化配比克服设施砂质土壤重茬障碍引起的土传病虫害问题,同时增补螯合态微量元素(如:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se),填加0.1%纳米壳聚糖(Chitosan),增加砂质土壤的有机胶体含量,改良砂质土壤结构,提升土壤保水保肥性能;成本低廉,每亩地***在300元左右,操作简单,稳定长效,抗重茬障碍,设施农业生产中还未见应用。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种由天然植物杀虫剂、杀菌素组成的设施专用砂质土壤改良剂配方。采用天然杀虫植物孔雀草、夹竹桃和植物杀菌素大蒜优化配比,替代化学农药进行土壤消毒灭菌,以解决作物重茬障碍引起的土传病虫害问题。
本发明所采用的技术方案为:
一种设施专用的砂质土壤改良剂,包含:油菜秸秆、孔雀草、夹竹桃、大蒜、纳米壳聚糖、微量元素、水。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、1份孔雀草、0.65份夹竹桃、1份大蒜、1份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中油菜秸秆以腐熟干物质重量计算,按秸秆重量的1.8~2.0倍加水拌匀;同时掺入用量为秸秆0.1~0.3%的秸秆腐熟剂进行腐熟处理。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中孔雀草制备成提取物,提取物制备方法为:孔雀草植物50℃下烘粉碎过筛,丙酮浸提后浓缩,用无菌水将浓度配成10%(W/V)使用。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中夹竹桃制备成提取物,提取物制备方法为:夹竹桃叶洗净晾干切碎,加入95%乙醇萃取,过滤后,用无菌水配制成650㎎/L浓度使用。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中大蒜制备成提取物,提取物制备方法为:以蒜粉为材料,用浓度40%乙醇抽提得抽提液,以该抽提液为溶剂,配制浓度1.0%的冰醋酸溶液。
优选的,所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se,其中螯合态Fe 0.1%、螯合态Mn 0.05%、螯合态Zn 0.05%、螯合态Cu 0.05%、B0.4%、Mo 0.0005%、Si 0.68%、Se 0.00178%。
本发明还提供了一种设施专用的砂质土壤改良剂的制备方法:油菜秸秆腐熟后,添加8种螯合态微量元素,加入0.1%纳米壳聚糖(Chitosan),将孔雀草提取物、夹竹桃提取物、大蒜提取物按比例均匀喷洒在腐熟的油菜秸秆上并充分拌匀即可。
本发明使用的油菜秸秆(腐熟)制备方法:将油菜秸秆粉碎至0.1~0.3cm;按秸秆重量的1.8~2.0倍加水拌匀;同时掺入秸秆腐熟剂(用量为秸秆0.1~0.3%),与秸秆充分拌匀湿透,当秸秆含水量达到65%(把秸秆抓起用手拧,有水滴滴下即可)。将秸秆堆垛成宽2米,高1.5~1.6米,长度不限,用塑料薄膜封严。夏天超过50℃或7天翻堆一次,冬天间隔天数可适当延长。温度不能超过70℃,应经常淋点水以免风干,直到秸秆变黑、变糟、纤维被软化降解腐熟为止。一般夏季油菜秸秆7-15天左右即可腐熟,冬季30~60天。
本发明使用的孔雀草(Tagetes patula):俗称臭菊花,缎子花,太阳花、法国万寿菊、杨梅菊、小万寿菊等。孔雀草属菊科一年生草本植物,其根、叶、花中含有生物杀虫活性成分α-三联噻吩(a-T)和5-(3-J烯-1炔基-α,2,2-二噻吩),提取物用水稀释,对多种线虫和多种真菌有毒杀作用。目前已经大面积人工栽培。在本发明中使用以下用量配比:按照孔雀草干重:油菜秸秆(腐熟)=1.0∶1000。具体的孔雀草制备方法:孔雀草植物材料避光自然脱水,50℃下烘干至脆,用植物粉碎机粉碎,过40目筛,按照丙醇用量:孔雀草干粉5:1(质量比)浸提3次,浸液合并后在旋转蒸发仪内减压浓缩至浓稠状称重,用无菌水将浓度配成10%(W/V)待用。
本发明使用的夹竹桃(Nerium indicum Mill.)夹竹桃科,又名柳叶桃。茎、叶、花朵分泌出的乳白色汁液含有一种叫夹竹桃苷的有毒物质,对爪哇根结线虫、半穿刺线幼虫有极强的毒杀活性,其树皮水提物和树胶有灭昆虫、灭螺作用,我国各省区均有栽培。在本发明中使用以下用量配比:按照夹竹桃叶的鲜重:油菜秸秆(腐熟)=0.65∶1000。具体的夹竹桃制备方法:新鲜夹竹桃叶洗净晾干切碎(0.5cm),称取650g,加入95%乙醇萃取,用组织匀浆机匀浆,过滤后获得夹竹桃的提取液,用无菌水配制成650㎎/L浓度待用。
本发明使用的大蒜集100多种药用和保健成分于一身,其中含硫挥发物43种,硫化亚磺酸(如大蒜素)酯类13种、氨基酸9种、肽类8种、甙类12种、酶类11种。另外,蒜氨酸是大蒜独具的成分,当它进入血液时便成为大蒜素,这种大蒜素即使稀释10万倍仍能在瞬间杀死伤寒杆菌、痢疾杆菌、流感病毒等,杀菌能力足以匹敌青霉素,对病原菌和寄生虫都有良好的杀灭作用。研究表明:大蒜具有极强的杀菌力,大蒜素是新鲜大蒜的主要活性成分之一,抑菌谱广,天然、高效、安全、无毒、性能稳定。在本发明中使用以下用量配比:按照大蒜干重:油菜秸秆(腐熟)=1.0∶1000。具体的大蒜制备方法:以蒜粉为材料,按照干重(g)与溶剂(mL)之比1∶60,用浓度40%乙醇抽提,获得抽提液,以该抽提液为溶剂,配制浓度1.0%的冰醋酸溶液。
本发明使用的纳米壳聚糖属于氨基多糖,含有丰富的C、N元素,具有较好的稳定性和可降解性,降解后可成为优良的有机肥料。壳聚糖具有胶结土粒、促进形成团聚体的能力,能够改善土壤团粒结构,是一类天然的土壤结构改良剂。另外壳聚糖可以改变土壤、根际和植物根组织微生物区系,促进有益微生物的生长,抑制植物病原菌。在本发明中使用以下纳米壳聚糖配比:纳米壳聚糖:油菜秸秆(腐熟)=1.0:1000(干物质重量比)。
本发明使用的以下微量元素配比:螯合态微量元素(如:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se),:油菜秸秆(腐熟)=0.13:1000(干物质重量比)。
本发明的是一种由天然植物杀虫剂、杀菌素组成的设施专用砂质土壤改良剂配方。采用天然杀虫植物孔雀草、夹竹桃和植物杀菌素大蒜优化配比,替代化学农药进行土壤消毒灭菌,以解决作物重茬障碍引起的土传病虫害问题。
本发明中将油菜秸秆做为设施专用的砂质土壤改良剂载体,油菜秸秆腐熟后,按照现代植物营养理论科学配比并增补螯合态微量元素(如:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se),填加0.1%纳米壳聚糖(Chitosan),增加砂质土壤的有机胶体含量,改良砂质土壤结构,提升土壤保水保肥性能;将天然杀虫植物孔雀草、夹竹桃和植物杀菌素大蒜按比例浸提液均匀喷洒在腐熟的油菜秸秆上并充分拌匀即可。设施专用的砂质土壤改良剂其组成成分及配比,生产中未见同类功能产品应用。
与现有技术相比,采用本发明所述技术方案,可以达到以下实施效果:
1、可以解决设施砂质土壤重茬障碍引起的土传病虫害问题。
通过筛选多种天然植物杀虫剂和杀菌素(如:孔雀草、夹竹桃、大蒜)进行优化,通过大量实验研究调整,获得本发明所述最佳配比,替代化学农药进行土壤消毒灭菌,可以解决作物重茬障碍引起的土传病虫害问题。
2、解决了现有沙地土壤改良剂成本高、推广难度大的问题。
目前我国生产中应用的沙质土壤改良剂多为无机矿物,如:以膨润土为主要原料的沙质土壤改良剂。其成本偏高,每亩地***在800-1000元之间,目前推广还在起步阶段;而本发明是一种设施专用的砂质土壤改良剂,以油菜秸秆(腐熟)为主要成分和载体,采用天然杀虫植物孔雀草、夹竹桃和植物杀菌素大蒜优化配比克服设施砂质土壤重茬障碍引起的土传病虫害问题,同时增补螯合态微量元素(如:Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se),填加0.1%纳米壳聚糖(Chitosan),增加砂质土壤的有机胶体含量,改良砂质土壤结构,提升土壤保水保肥性能;成本低廉,每亩地***在300左右,操作简单,稳定长效,抗重茬障碍,设施农业生产中还未见应用。
3、可以减少油菜秸秆焚烧污染环境的程度。
油菜秸秆來源广泛,可就地取材,是可再生资源,具有良好的离子吸附性、缓冲性和交换性,可以改良土壤结构,补充土壤中长期以来有机成分的欠缺;本发明提供一种设施专用的砂质土壤改良剂配方与配制方法,为油菜秸秆资源化综合利用提供了一条新途径。
4、利用纳米壳聚糖技术,提升了土壤抗旱性和保水性,明显提高作物抗病性以及作物产品的产量、品质。本发明设施专用的砂质土壤改良剂,有机成分达到99%以上,节水40~50%,增加设施砂地黄瓜产量65.45%,为我国有机农业的未来发展提供了一种新方法、新技术。
5、绿色、环保
砂质土壤改良剂组成成分、工艺流程和生产产品全部符合国家绿色食品标准,无残留,不会造成土壤、水质的污染,与国内同类产品比较,绿色、环保、安全。
附图说明
下面结合附图,更具体地说明本发明的内容。
图1施用本发明设施专用砂质土壤改良剂情况下黄瓜生长情况
图2未施用本发明设施专用砂质土壤改良剂情况下黄瓜生长情况;。
具体实施方式
下面结合实施例,更具体地说明本发明的内容。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。
实施例1
一种设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、1份孔雀草、0.65份夹竹桃、1份大蒜、1份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。其中油菜秸秆(腐熟)制备方法:将油菜秸秆粉碎至0.1~0.3cm;按秸秆重量的1.8~2.0倍加水拌匀;同时掺入秸秆腐熟剂(用量为秸秆0.1~0.3%),与秸秆充分拌匀湿透,当秸秆含水量达到65%(把秸秆抓起用手拧,有水滴滴下即可)。将秸秆堆垛成宽2米,高1.5~1.6米,长度不限,用塑料薄膜封严。夏天超过50℃或7天翻堆一次,冬天间隔天数可适当延长。温度不能超过70℃,应经常淋点水以免风干,直到秸秆变黑、变糟、纤维被软化降解腐熟为止。一般夏季油菜秸秆7-15天左右即可腐熟,冬季30~60天。孔雀草制备方法:孔雀草植物材料避光自然脱水,50℃下烘干至脆,用植物粉碎机粉碎,过40目筛,按照丙醇用量:孔雀草干粉5:1(质量比)浸提3次,浸液合并后在旋转蒸发仪内减压浓缩至浓稠状称重,用无菌水将浓度配成10%(W/V)待用。夹竹桃制备方法:新鲜夹竹桃叶洗净晾干切碎(0.5cm),称取650g,加入95%乙醇萃取,用组织匀浆机匀浆,过滤后获得夹竹桃的提取液,用无菌水配制成650㎎/L浓度待用。大蒜制备方法:以蒜粉为材料,按照干重(g)与溶剂(mL)之比1∶60,用浓度40%乙醇抽提,获得抽提液,以该抽提液为溶剂,配制浓度1.0%的冰醋酸溶液。
对比例1
一种设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、0.5份孔雀草、0.45份夹竹桃、1.5份大蒜、2份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。
对比例2
一种设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、2.5份孔雀草、0.95份夹竹桃、0.5份大蒜、1.5份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。
对比例3
一种设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、2.5份孔雀草、0.65份夹竹桃、1.5份大蒜、2.5份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。
实施例一设施专用的砂质土壤改良剂对黄瓜产量的影响
田间试验资料
1.试验时间与地点:试验于2013-2014年进行,试验田选择在河南省中牟试验基地日光温室(1.5亩棚),对不同抗重茬砂地土壤改良剂进行比较试验。
2.试验材料:黄瓜品种:津优15;设施专用砂质土壤改良剂自己配制;沙质土壤改良剂来自内蒙古三岩矿业有限公司;纳米重茬剂来自北京清大益农生物技术有限公司。
3.试验设计:试验分7个处理,A:实施例1设施专用砂地土壤改良剂处理;B:沙质土壤改良剂;C:纳米重茬剂;D:未处理(对照);E:对比例1砂地土壤改良剂处理;F:对比例2砂地土壤改良剂处理;G:对比例3砂地土壤改良剂处理。重复3次,随机排列,每个试验小区0.1亩。田间栽培管理同日光温室常规管理。
黄瓜越冬茬于2013年10月8日播种育苗,11月20日定植,大行距80cm,小行50cm,株距30cm。采用高垄双行黑膜覆盖栽培,垄高15cm。每个试验小区定植300株,定期后做好田间记录,最后测产汇总统计分析,2014年1月上旬开始采收,2月上旬-4月中旬是盛瓜期,6月25日拉秧采收结束。
观察项目:根结线虫发病率%、病毒病发病率%、茎基腐病发病率%、疫病发病率%、枯萎病发病率%。
调查性状:根结线虫发病率(%)、平均亩产量(㎏)、增产幅度(%)。
4.试验结果
表1设施专用砂质土壤改良剂对土传病虫害的防治效果
由表1可看出,不采用设施专用砂质土壤改良剂处理土壤,根结线虫发病率高达32.62%,病毒病发病率高达15.28%,茎基腐病发病率高达23.79%,疫病发病率高达33.92%,枯萎病发病率高达18.34%。采用本发明所述设施专用砂质土壤改良剂处理土壤,根结线虫发病率可显著降低至1.02%,病毒病发病率可显著降低至1.15%,茎基腐病发病率可显著降低至1.72%,疫病发病率可显著降低至3.11%,枯萎病发病率可显著降低至1.24%。采用本发明对比例1中所述设施专用砂质土壤改良剂处理土壤,根结线虫发病率可降低至3.56%,病毒病发病率可降低至2.45%,茎基腐病发病率可降低至6.54%,疫病发病率可降低至5.79%,枯萎病发病率可降低至9.22%。采用本发明对比例2中所述设施专用砂质土壤改良剂处理土壤,根结线虫发病率可降低至4.52%,病毒病发病率可降低至6.23%,茎基腐病发病率可降低至7.34%,疫病发病率可降低至7.98%,枯萎病发病率可降低至4.21%。采用本发明对比例3中所述设施专用砂质土壤改良剂处理土壤,根结线虫发病率可降低至3.32%,病毒病发病率可降低至4.12%,茎基腐病发病率可降低至6.23%,疫病发病率可降低至8.23%,枯萎病发病率可降低至5.34%。本发明设施专用砂质土壤改良剂杀灭土壤中病菌、线虫、地下害虫及其它有害生物效率高,且效果均明显高于采用对比例中的砂质土壤改良剂。
结合表1结果可知,当按照1000份油菜秸秆、2.5份孔雀草、0.65份夹竹桃、1.5份大蒜、2.5份纳米壳聚糖、0.13份微量元素比例施用时,其杀灭土壤中病菌、线虫、地下害虫及其它有害生物效率高于其他比例时的效率,并且优于其他杀菌剂或粉剂复配时的比例。综上所述,所有实施例及对比例中,实施例1是最佳配比,显著优于其他配比情况下对黄瓜生长的影响。
表2不同设施砂地土壤改良剂对黄瓜产量的影响
从表2试验结果分析得出:4个处理中,A设施专用砂质土壤改良剂处理表现最好。根结线虫发病率比对照降低96.87%,黄瓜亩产量达5825.51㎏/667㎡,比对照增加65.45%;其次是E、F沙质土壤改良剂处理表现较好,根结线虫发病率比对照降低89.14%和86.20%,黄瓜亩产量达4996.23和5134.21㎏/667㎡,比对照增加41.90%和45.81%;再其次是B沙质土壤改良剂处理表现较好,根结线虫发病率比对照降低38.41%,黄瓜亩产量达4912.83㎏/667㎡,比对照增加39.52%;再其次是G沙质土壤改良剂处理表现较好,根结线虫发病率比对照降低89.87%,黄瓜亩产量达4818.98㎏/667㎡,比对照增加36.86%;最后是C纳米重茬剂处理,根结线虫发病率比对照降低83.08%,黄瓜亩产量3820.17㎏/667㎡,比对照增加8.50%。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品,但不论在其形状或结构上作任何变化,凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种设施专用的砂质土壤改良剂,其特征在于,包含:油菜秸秆、孔雀草、夹竹桃、大蒜、纳米壳聚糖、微量元素、水。
2.根据权利要求1所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中,各原料用量配比为:1000份油菜秸秆、1份孔雀草、0.65份夹竹桃、1份大蒜、1份纳米壳聚糖、0.13份微量元素。
3.根据权利要求1-2任一项所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中油菜秸秆以腐熟干物质重量计算,按秸秆重量的1.8~2.0倍加水拌匀;同时掺入用量为秸秆0.1~0.3%的秸秆腐熟剂进行腐熟处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中孔雀草制备成提取物,提取物制备方法为:孔雀草植物50℃下烘粉碎过筛,丙酮浸提后浓缩,用无菌水将浓度配成10%(W/V)使用。
5.根据权利要求1-4任一项所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中夹竹桃制备成提取物,提取物制备方法为:夹竹桃叶洗净晾干切碎,加入95%乙醇萃取,过滤后,用无菌水配制成650㎎/L浓度使用。
6.根据权利要求1-5任一项所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中大蒜制备成提取物,提取物制备方法为:以蒜粉为材料,用浓度40%乙醇抽提得抽提液,以该抽提液为溶剂,配制浓度1.0%的冰醋酸溶液。
7.根据权利要求1-6任一项所述的设施专用的砂质土壤改良剂,其中微量元素包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Si、Se,其中螯合态Fe 0.1%、螯合态Mn 0.05%、螯合态Zn 0.05%、螯合态Cu 0.05%、B 0.4%、Mo 0.0005%、Si 0.68%、Se 0.00178%。
8.一种根据权利要求1-7任一项设施专用的砂质土壤改良剂的制备方法:油菜秸秆腐熟后,添加8种螯合态微量元素,加入0.1%纳米壳聚糖(Chitosan),将孔雀草提取物、夹竹桃提取物、大蒜提取物按比例均匀喷洒在腐熟的油菜秸秆上并充分拌匀即可。
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