CN104628476A - 一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合烟草的肥料及其制备方法，肥料由以下原料制成：聚天冬氨酸2～10份、活化磷30～40份、有机钾45～60份、含肽氮肥5～10份、粘合剂5～11份、水适量。本发明可实现磷的缓释控释，提高磷肥使用率，有机钾肥有效钾18％以上、使用方便，水溶性强，24小时内即可被植物100％吸收。提供了烤烟生长所需要的营养物质，提高了烟叶品质。所添加的聚天冬氨酸可充分发挥其生物可降解型吸收促进剂的特性，既可以进一步增加烤烟的产量，还可以对其它肥料起到很好的缓释作用，使肥料在土壤中的释放时间较传统肥料延长4倍左右。在促进烤烟吸收的同时还起到抑制肥料成分快速分解和流失的作用，可直接减少肥料的用量20％以上，降低过量或施用化肥不当造成的烤烟品质下降，具有显著的增产节肥效果。

Description

一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料及其制备方法

技术领域

本发明属于烟草农业领域中的烟草专用肥技术，具体涉及一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料及其制备方法。

背景技术

新中国65年来，为适应卷烟工业的需要，大力发展烤烟生产烟草。烤烟种植面积占全国烟草面积90％左右的，主要集中在云南、贵州、河南、湖南、山东等地。其中云南烟叶以清香味浓而闻名全国，是高档卷烟生产不可缺少的主要原料，是各大烟厂竞相抢购的紧俏商品。但是国内烟叶总体质量较低，烟叶的外观质量和香吃味，与国外特别是美国、津巴布韦的烟叶相比有一定差距。出口国外价格低，使用价值不高，只能用作填充料。究其原因：在烘烤技术、生态适宜性、烟叶成熟度方面欠缺外，最主要的是肥料施用不当，世界农业发展的实践证明，施用化肥是最快、最有效、最重要的增产措施。从1980年起，中国化肥施用量以年均4％的速度增长，目前，中国已经成为世界上最大的花费生产国和消费国。以氮肥为例，中国目前每年使用纯氮约2100万吨，氮肥通过挥发、淋溶和径流等途径，平均损失45％，每年损失氮素高达945万吨，相当于2050万吨尿素。化肥的大量损失已经引起一系列的环境问题。在北方某些农业高度集约化的地区氮肥的不合理施用导致地下水硝酸盐超标时有报道，有些地区竟达到100％的严重超标程度。中国南方经济发达地区，氮、磷肥过度施用导致地表水富营养化，湖泊严重污染。此外，蔬菜中硝酸盐超标、大气中氧化亚氮排放量增加、沿海城市赤潮现象的发生等环境问题也与肥料的不合理施用有关。因此如何提高肥料利用率、充分发挥化肥的作用，对中国农业可持续发展有极其重要的意义。同样，优质烟叶的生产离不开充足的肥料供应，肥料投入在提高烟叶产量和品质方面发挥了重要作用。然而，由于我国烟叶生产仍然是农民小规模经营，每户农民施肥方式与施肥种类不一样，造成了投入肥料过多，经济效益却很低的局面。比如在我国大部分烟区，为提高烟叶钾含量，在烟草生产中经常使用的钾肥主要是硫酸钾、氯化钾和磷酸二氢钾等无机钾肥，施用无机钾肥虽然能缓解我国土壤对钾元素的需求，但由于无机钾肥施入土壤后，一方面无机钾肥容易被土壤固定，烟叶吸收有效钾含量低，仅为30％～40％，另一方面会在土壤中残留酸根离子和氯离子等，使土壤变酸或盐指数升高，长期施用容易造成土壤板结，严重影响土壤环境和生态环境。目前许多西方国家为了保护环境，发展绿色食品，已逐步限制施用无机钾肥，而大力发展有机钾肥。因此，烤烟专用肥料对提高烟草产量、改善品质方面的研究亟待解决，本专利的设计主要是解决肥料利用率低的问题。

高分子聚合物是高分子材料的别称，是以高分子化合物为主要组分的有机材料。作为高分子聚合物的代表，聚天冬氨酸(PASP)是一种水溶性多肽，相对分子质量4000～9000。天然存在于软体动物和蜗牛类的壳内粘液中，内含肽键和羧基等活性基团，具有极强的螯合、分散和吸附等作用，且配伍性极佳。美、德、日本等国家研究表明，聚天冬氨酸是一种无毒、可完全生物降解、环保的高分子有机聚合物，聚天冬每个单体上都有一个开放的羧基，这个羧基是配位化学上的供体也就是齿合位，其螯合正价离子输送至作物的新生部，从而起到营养输送工具的作用；聚天冬在进入植物体内后会逐步水解，形成不同聚合度级配，小肽和寡肽完全不同于氨基酸，具有很奇妙的生物活性，会对一些重要的生化过程进行催化；聚天冬的水解产物是单体天门冬氨酸，它是很多其他氨基酸的前驱体，一定游离天门冬氨酸的存在，缩短了氮代谢的路程。聚天冬氨酸作为新型肥料增效剂，可以强化作物对氮、磷、钾及中微量元素的全面吸收，从而提高肥料利用率，增加作物产量；此外，聚天冬氨酸无毒无害，可完全生物降解，是世界公认的绿色化学品。根据国内外的研究和应用效果显示，聚天冬氨酸作为肥料增效剂效果确实，适用于多种作物和土壤，聚天冬氨酸与肥料配合使用后其效果主要表现在：

1、减少化肥流失，活化养分元素，提高化肥利用率，据研究表明，聚天冬氨酸可提高氮肥利用率60.3％、磷肥5.3％、钾肥16.7％，每亩可节省化肥20％～30％。客观的讲，对相对贫瘠的土地增产效果好于肥沃土地，在较肥沃土地上的增产效果一般不会超过20％大多在5～15％左右，但品质有明显改善；对大棚蔬菜的增产效果好于大田粮食作物；对叶菜类的增产一般可保持在10～20％，且不发生缺素症状。

2、促进微量元素吸收。聚天冬氨酸(PASP)含有羧基，能迅速与养分离子结合并与作物根系分泌的H⁺交换，完成养分离子被作物吸收的过程。天门冬氨酸单体本身可与2价离子形成螯合物，使中微量元素Mg²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等变成易吸收态，因此作物口感好耐贮存，收率高。使用聚天冬氨酸处理过的作物，比对照作物的微量元素含量高出3～4倍。目前其他提高肥料利用率的方法对微量元素均无效。

3、促进生长，增加产量。国内外实验证明：不同的作物对聚天冬氨酸和化肥混合使用反映出相同的结果，即产量增加约9～25％，经济效益显著提高。蒋雯等的研究也证实，施用聚天冬氨酸处理的玉米苗比未施聚天冬氨酸的地上部和总干重分别高出0.07g和0.12g，增加19％和16％，差异显著。施用聚天冬氨酸处理的小芥兰和油麦的鲜重增产幅度达到了30％。

4、改善作物品质。聚天冬氨酸通过促进中微量元素的吸收，达到了作物养分的协调供应，改善了作物品质；避免了营养不良和使用激素引起的畸形果、秃尖、裂果和着色不好等情况。山东禹城中农润田化工有限公司在小麦上的大田试验显示：小麦品质明显改善，干粒重、湿面筋、容重、粗蛋白等值分别提高0.4g、6.87％、7g/l、2.22％。华东理工大学梅庆慧等的研究发现：用聚天冬氨酸对土壤进行处理后，其氮、磷、钾、钙、镁等营养蒜素及硼、钼、锰等微量元素的有效性均明显提高：聚天冬氨酸可以抑制施入土壤的氮肥以氨态氮挥发；可以减少磷肥在土壤中的固定与沉积。通过考察聚天冬氨酸对作物品质的影响，发现将聚天冬氨酸施加于青菜、蓬蒿菜上，维生素C和可溶性糖的含量均有不同程度的提高：青菜和花菜的氮磷元素的含量提高；油菜的油脂含量增加；水稻稻米的蛋白质含量和含钾量增加，在改进和提高作物品质方面发挥了作用。

5、促进根系生长，增强抗逆性。聚天冬氨酸不是激素，但是能有效地促进根系的发育，使之长出更长的根和更多的根毛，增加根的表面积，提高作物吸收养分的能力，增强作物的抗倒伏、抗旱、抗寒、抗病等抗逆能力。

6、绿色环保，改善土壤。首先，聚天冬氨酸本身是无毒、无污染、可降解、不含激素、不含重金属、无任何负作用的环境友好型产品。其次，聚天冬氨酸可减少过量施肥对环境造成的不良影响，还能活化土壤中处于固定态的养分元素，既提高了肥料利用率，又改善了土壤质量。

但是，目前尚无关于高分子聚合物聚天冬氨酸在烟草专用肥方面应用的报道，研究发明一种烟草专用型聚天冬氨酸增效复合肥料，提高肥料利用效率、减少肥料损失，对促进农民增产增收和人类生存环境的保护都有着重要意义。本发明的目的即在于提供一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料及其生产方法，为我国优质烟叶生产提供技术支持。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料，其中，以重量计，所述复合肥料的氮磷钾比例是N：P₂O₅：K₂O＝1.0：2.0～2.5：3.0～3.5，并且，所述复合肥料还包括聚天冬氨酸，所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的2～10份。优选地，所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的3～4.5份最优。所述聚天冬氨酸是一种粒径10～30nm，纯度高达97％，内含肽键和羧基等活性基团，具有极强的螯合、分散和吸附等作用，且配伍性极佳的高分子材料。所述复合肥料呈粒径是1～6mm的粒。

在上述实施方案中，所述复合肥料可以包括：按重量份数计，活化磷30～40份、有机钾45～60份、含肽氮肥5～10份。优选地，按重量份数计，所述活化磷30～38份。在另一个实施方案中，所述复合肥料还包括：按重量份数计，粘合剂5～11份。所述粘合剂是膨润土。

本发明还提供一种上述烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料的制备方法，包括以下步骤：a.将氮肥(含肽氮肥)、磷肥(活化磷)、钾肥(有机钾肥)分别粉碎成粉状，过60目筛；

b.按照氮磷钾的比例N：P₂O₅：K₂O﹦1.0：2.0～2.5：3.0～3.5配置所述氮肥、磷肥、钾肥；

c.将聚天冬氨酸与所述氮肥、磷肥、钾肥充分混匀，其中所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的2-10份。上述制备方法还可以包括步骤

d.加入粘合剂，将所述复合肥料制备成粒径是1～6mm的粒。优选地，所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的3～4.5份数。在另一实施方案中，配置所述氮肥、磷肥、钾肥的步骤可以包括：按重量份数计，取含肽氮肥5～10份、活化磷30～40份、有机钾45～60份。优选地，按重量份数计，所述活化磷是30～38份。在又一实施方案中，加入粘合剂的步骤包括加入5～11份的所述粘合剂。所述粘合剂可以是膨润土。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)高分子聚合物聚天冬氨酸材料的生物可降解型吸收促进剂的特性，既可以进一步增加烤烟的产量，还可以对肥料起到很好的缓释作用，使肥料在土壤中的释放时间较传统肥料延长了4倍左右。在促进烤烟吸收的同时还起到抑制肥料成分快速分解和流失的作用，可直接减少肥料的用量20％以上，降低过量或施用化肥不当等造成的环境污染，具有显著的增产节肥效果，还能减少水土养分流失，又能通过水肥的交互作用起到缓释效果，提高水肥利用率，一次施用即可达到肥田好保水的双重效果。

(2)本发明的聚天冬氨酸增效复合肥料中特有的聚天冬氨酸羧基，能迅速与养分离子结合，使中微量元素Mg²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等变成易吸收态，因此烤烟口感好。使用聚天冬氨酸处理过的烤烟，比对照的微量元素含量高，能够刺激烟株生长，提高烟叶产量和产值。试验表明，施用本发明的增效复合肥料的烤烟植株根系生物量明显增加；烟叶产量增加，品质明显改善。

(3)本发明的聚天冬氨酸增效复合肥料氮磷钾比例协调N：P₂O₅：K₂O﹦1.0：2.0～2.5：3.0～3.5，与烤烟需肥特性相吻合，有利于促进烟株生长发育。

(4)本技术所用材料投资成本低，一次造粒成功，使用操作简单，便于推广，可广泛用于大田烟叶生产。

具体实施方式

通过下面给出的具体实施实例，可以更清楚地了解本发明。但所列举的说明性的示例实施方案仅为了说明，并不对本发明造成限制。因此，本发明的保护范围并不受以下具体实施方案所限，仅以所附的权利要求书的范围为准。

实施例1

首先将原材料含肽氮肥、活化磷肥、有机钾肥分别粉碎并过60目筛，按重量比例分别称取含肽氮肥5份、活化磷肥38份、有机钾肥47份，放入搅拌器中，然后加入粒径是10～30nm的聚天冬氨酸颗粒4.5份，充分混合均匀，将混合后的原料放入造粒圆盘，加入粘合剂5.5份进行造粒，制成粒径1～6mm颗粒的聚天冬氨酸增效复合肥料。

利用按照以上方法制成的复合肥料进行如下试验：

试验在云南农业大学温室内进行，供试烤烟品种为云烟85。试验设2种处理组，分别为1)对照组：即不添加聚天冬氨酸颗粒、其余组分为与上述复合肥料相同的含肽氮肥、活化磷、有机钾配方肥料；2)实验组：以上述方法配置的聚天冬氨酸增效复合肥料。试验处理氮磷钾养分用量相同，均按纯氮3.0g/盆施用肥料。烤烟根、茎、叶生物量(干物质)和肥料利用率的测定均选取烟株3株。

根、茎、叶生物量结果表明，在烟株生长发育的3个关键时期，与不添加聚天冬氨酸颗粒的常规肥料相比，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟株的根、茎、叶生物量明显增加，在团棵期和旺长期、成熟期的根、茎、叶生物量与对照组间的差异都达到显著水平(见表1、2、3)，说明聚天冬氨酸增效复合肥料能够促进烟草生长发育，有利于提高植株养分吸收能力。

表1不同处理组团棵期根、茎、叶片生物量(g/株)

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异达5％显著水平，相同小写字母表示差异未达到5％显著水平，下同。

表2不同处理组旺长期根、茎、叶片生物量(g/株)

表3不同处理组成熟期根、茎、叶片生物量(g/株)

通过N¹⁵示踪法，查明本试验配方对烤烟肥料的利用率，结果表明，施用聚天冬氨酸增效复合肥料显著提高烤烟肥料利用率，与不添加聚天冬氨酸颗粒的含肽氮肥、活化磷、有机钾配方肥料相比，基肥利用率提高10.83个百分点，追肥利用率提高8.56个百分点(见表4)。

表4不同处理组的肥料利用率(N¹⁵示踪法)

实施例2

首先将原材料硝酸铵、磷酸二铵、硫酸钾、硝酸钾分别粉碎并过60目筛，按重量比例分别称取含肽氮肥6份、活化磷肥38份、有机钾肥46份，放入搅拌器中，然后加入粒径是10～30nm的聚天冬氨酸颗粒3份，充分混合均匀，将混合后的原料放入造粒圆盘，加入粘合剂7份进行造粒，制成粒径1～6mm颗粒的聚天冬氨酸增效复合肥料。

利用按照以上方法制成的复合肥料进行试验如下：

试验在云南玉溪江川县进行，供试土壤为壤土，供试烤烟品种为云烟85。试验设2种处理组，分别为1)对照组：即不添加聚天冬氨酸颗粒、其余组分与上述复合肥料相同的配方肥料；2)实验组：以上述方法配置的聚天冬氨酸增效复合肥料。试验处理氮磷钾养分用量相同，均按纯氮4.0kg/667m²施用肥料。每种处理组设3个小区即3次重复，每小区面积为0.5亩，数据按小区统计。

操作方法：在烟田起垄时将肥料的70％用量作为基肥条施，然后起垄；剩余30％的肥料在移栽时穴施，肥料与土壤混匀，浇足水后移栽。

从表5可以看出，与不添加聚天冬氨酸颗粒的配方肥料相比，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟叶产量和产值与对照组相比均达到显著性差异，产量增幅达到13.81％，产值增幅达到14.51％。这说明聚天冬氨酸增效复合肥料在烤烟增产增效方面具有较好的效果。

表5不同处理组产量、产值统计

从表6可以看出，与不添加聚天冬氨酸颗粒的配方肥料相比，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟叶烟碱含量有所降低；还原糖含量有所增加，糖碱比显著提高，化学成分更趋于协调。同时，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟叶钾含量显著增加，有利于改善烟叶质量。

表6不同处理组的烤后烟叶常规化学成分

采用YC/T138-1998烟草及烟草制品感官评价方法对试验样品进行感官质量评价，表7为不同处理组的烤烟感官质量结果，可以看出，聚天冬氨酸增效复合肥料处理香气质、香气量要优于不添加聚天冬氨酸颗粒的肥料处理，杂气、余味也得到明显改善，说明聚天冬氨酸增效复合肥料能够改善烟叶感官质量。

表7不同处理组的烤后烟叶感官质量

实施例3

首先将原材料硝酸铵、磷酸二铵、硫酸钾、硝酸钾分别粉碎并过60目筛，按重量比例分别称取含肽氮肥7份、活化磷肥35份、有机钾肥48份，放入搅拌器中，然后加入粒径是10～30nm的聚天冬氨酸颗粒3份，充分混合均匀，将混合后的原料放入造粒圆盘，加入粘合剂7份进行造粒，制成粒径1～6mm颗粒的聚天冬氨酸增效复合肥料。

利用按照以上方法制成的复合肥料进行试验如下：

试验在云南省玉溪市研和镇进行。供试烤烟品种为云烟85。试验设2种处理组，分别为1)对照组：即不添加聚天冬氨酸颗粒、其余组分与上述复合肥料相同的常规肥料；2)实验组：以上述方法配置的聚天冬氨酸增效复合肥料。试验处理氮磷钾养分用量相同，均按纯氮4.0kg/667m²施用肥料。每种处理组设3个小区即3次重复，每小区面积为0.5亩，数据按小区统计。

从表8可以看出，与不添加聚天冬氨酸颗粒的新配方肥料(对照组)相比，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟叶产量和产值均有显著提高，产量增幅达到13.78％，产值增幅达到14.48％。说明聚天冬氨酸增效复合肥料在烤烟增产增效方面具有较好的效果。

表8不同处理组的产量产值统计

从表9可以看出，与不添加聚天冬氨酸颗粒的配方肥料相比，聚天冬氨酸增效复合肥料处理烟叶烟碱含量显著降低；还原糖含量有所增加，糖碱比显著提高，化学成分更趋于协调，烟叶钾含量显著增加，有利于改善烟叶质量。

表9不同处理组烤后烟叶常规化学成分

本发明配方采用新的肥料含肽氮肥、活化磷肥、有机钾肥作为基肥，提高了烤烟的优良品质，这从对照组可以看出，而添加了聚天冬氨酸高分子材料肥料优势更加明显。

尽管已经在上面以细节描述了数个示例性实施方案，但是所公开的实施方案仅是示例性而非限制性的，并且本领域技术人员将容易意识到，在示例性实施方案中很多其他修改、改动和/或替换是可能的，而不实质偏离本公开的新颖性教导和优点。因此，所有这些修改、改动和/或替换意图被包括在如所附权利要求书所限定的本公开的范围内。

Claims (17)

1.一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料，其中，以重量计，所述复合肥料的氮磷钾比例是

N：P₂O₅：K₂O＝1.0：2.0～2.5：3.0～3.5，并且，所述复合肥料还包括聚天冬氨酸。

2.如权利要求1所述的复合肥料，其中所述聚天冬氨酸的粒径是10～30nm。

3.如权利要求1所述的复合肥料，其中所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数2～10份。

4.如权利要求1所述的复合肥料，其中所述复合肥料呈粒径是1～6mm的粒。

5.如权利要求1至4中任一项所述的复合肥料，包括：按重量份数计，活化磷30～40份、有机钾45～60份、含肽氮肥5～10份。

6.如权利要求5所述的复合肥料，其中，按重量份数计，所述活化磷是30～38份。

7.如权利要求5所述的复合肥料，还包括：按重量份数计，粘合剂5～11份。

8.如权利要求7所述的复合肥料，其中所述粘合剂是膨润土。

9.如权利要求1所述的复合肥料，其中：

所述聚天冬氨酸按重量份数计为3～4.5份；

按重量份数计，活化磷30～38份、有机钾45～60份、含肽氮肥5～10份；

所述的复合肥料，还包括：按重量份数计，粘合剂5～11份，其中所述粘合剂是膨润土。

10.一种烟草专用聚天冬氨酸增效复合肥料的制备方法，包括以下步骤：

a.将氮肥(含肽氮肥)、磷肥(活化磷)、钾肥(有机钾肥)分别粉碎成粉状，过60目筛；

b.按照氮磷钾的比例N：P₂O₅：K₂O＝1.0：2.0～2.5：3.0～3.5配置所述氮肥、磷肥、钾肥；

c.将聚天冬氨酸与所述氮肥、磷肥、钾肥充分混匀，其中所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的2～10份。

11.如权利要求10所述的制备方法，其中所述聚天冬氨酸的粒径是10～30nm。

12.如权利要求10所述的制备方法，其中所述方法还包括：

d.加入粘合剂，将所述复合肥料制备成粒径是1～6mm的粒。

13.如权利要求10所述的制备方法，其中所述聚天冬氨酸占所述复合肥料总重份数的3～4.5份。

14.如权利要求10至13中任一项所述的制备方法，其中配置所述氮肥、磷肥、钾肥的步骤包括：按重量份数计，取活化磷30～40份、有机钾45～60份、含肽氮肥5～10份。

15.如权利要求14所述的制备方法，其中，按重量份数计，所述活化磷是30～38份。

16.如权利要求12所述的制备方法，其中加入粘合剂量为加入5～11份的粘合剂。

17.如权利要求16所述的制备方法，其中所述粘合剂为膨润土。