CN110668869A

CN110668869A - 一种获得优质烟草的生物有机土壤及其制备方法

Info

Publication number: CN110668869A
Application number: CN201911019827.6A
Authority: CN
Inventors: 李正风; 夏玉珍; 杨建明; 朱杰; 王兆宝; 吴涛; 杨燕
Original assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2039-10-24
Also published as: CN110668869B

Abstract

本发明提供了一种获得优质烟草的生物有机土壤及其制备方法。本发明通过测定生物有机土壤的物理结构、化学指标、生物学指标等来衡量改良效果，同时测定植株的固氮效率以及在一定程度上减少化肥的使用量，间接意义上解决农林与生活垃圾的资源化利用。与其他土壤改良方法相比，本发明从堆肥原料、发酵物料与作用对象两方面同时入手，不但将农林牧畜过程中的枯叶老梗、人畜粪尿等易腐农林废弃有机物充分收集进行堆肥腐熟处理，实现了农林与生活垃圾的资源化利用，一定程度减少了土壤的污染，减少致癌物质对人类的危害，同时改良了植烟土壤，对实现烟草产量的增加有着重要意义。既可以在一定程度上缓解现阶段我国日益增长的环保可持续发展的需求同有限的管理办法之间的矛盾，又可改善烟草植株的品质的同时降低了劳动力成本。

Description

一种获得优质烟草的生物有机土壤及其制备方法

技术领域

本发明属于农林废弃物资源化综合利用工程技术领域，涉及一种生物有机土壤，尤其是一种获得优质烟草的生物有机土壤，还涉及其制备方法。

背景技术

烟草作为我国重要经济来源作物，对国民经济促进作用巨大。由于生产需要，传统意义上种植烟草时长期单一地偏施化肥，导致土壤有机质含量低，遇水易涝渍，遇旱易干，以及各种营养物质匮乏，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土面变硬，使得土壤质量变差，不适于作物生长，导致植物根系生长较差。

现有技术将猪粪和园林废弃物(枯枝落叶粉碎物)按照一定的初始碳氮比混合，发酵腐熟后与植烟土壤进行混合，并在堆肥过程中接种菌种，改良植烟土壤。但是以上方法存在一定缺陷，仅仅是通过对较为单一的原料进行腐熟发酵，场地有限且对氮肥等有机质损失大，不能更好的将所有易腐有机物充分腐熟充分利用。还有现有技术通过将猪粪和园林废弃物按照一定的初始碳氮比发酵腐熟产生的堆肥产物和基坑土混合后，再接种进入具有降解木质纤维素的菌种，获得生物有机土壤，该发明利用园林废弃物堆肥产物改良城市建设过程中贫瘠的基抗土，改善废土板结并提高了城市建设废土中原有的贫瘠养分和微生物量，仅仅实现了对城市建设废土的资源化利用。

与其他土壤改良方法相比，本申请从堆肥原料、发酵物料与作用对象两方面同时入手，不但将农林牧畜过程中的枯叶老梗、人畜粪尿等易腐农林废弃有机物充分收集进行堆肥腐熟处理，实现了农林与生活垃圾的资源化利用，一定程度减少了土壤的污染，减少致癌物质对人类的危害，同时改良了植烟土壤，对实现烟草产量的增加有着重要意义本。既可以在一定程度上缓解现阶段我国日益增长的环保可持续发展的需求同有限的管理办法之间的矛盾，又可改善烟草植株的品质的同时降低了劳动力成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种获得优质烟草的生物有机土壤及其制备方法，本发明主要利用将人畜粪尿和秸秆、花生壳、草木灰等农林废弃物按照碳氮比为22:1-35:1的比例充分混合，控制发酵产物的含水量在65%左右。在堆肥过程中进行两次接菌发酵获得腐熟的堆肥产物，将两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.55-0.75:0.55-0.75:1的比例进行混合均匀，得到所述生物有机土壤。获得的所述生物有机土壤有机质含量丰富，养分全面，各种微量元素均衡，容重小，持水性能好，孔隙度大，增加土壤有益微生物菌群，促进土壤有机质分解，提高土壤的保水和透气性能，同时堆肥产物的外观、营养成分和重金属各项指标也基本符合标准。在经过一定的实验室盆栽实验证明该生物有机土壤的固氮效果，种植出的烟草发芽率更高、烟叶也生长的更茂盛更有光泽，生态环保。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种获得优质烟草的生物有机土壤制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）、堆肥原料准备：

堆肥原料包括主料和辅料，其中主料为农林废弃物，辅料为家养畜禽粪便或者人类粪尿；堆肥前，农林废弃物进行粉碎处理；

步骤（2）、发酵物料的配制：

将堆肥原料按照碳氮比22：1-35：1充分混合得到发酵产物，同时注意将秸秆、花生壳、草木灰等和人畜粪尿分别堆肥，因为二者相结合会造成粪肥中的氮素急剧下降。控制发酵产物的含水量在65%左右，堆肥时保持底部干燥，底部不能有水浸入，开始堆肥时有氧发酵，保持15-20天左右的高温期发酵，所述高温期温度为60℃-75℃；然后进入降温期，降温期温度为50℃±5℃；

步骤（3）、堆肥发酵：

在堆肥的第20-25天进行第一次接菌发酵，接入黄孢原毛平革菌和链霉菌，富含漆酶成分的绿色木霉菌、里氏木霉菌，其中，黄孢原毛平革菌的密度为0.9×10¹⁰ CFU/1kg湿物料-2.0×10¹⁰CFU/1kg湿物料，链霉菌的密度为0.8×10¹⁰ CFU/1kg湿物料-1.8×10¹⁰CFU/1kg湿物料；发酵至堆肥的第20-35天，获得腐熟的堆肥产物；

步骤（4）、生物有机土壤制备：

将步骤（3）的两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.55-0.75:0.55-0.75:1进行混合均匀，向混合后的土壤表面喷洒枯草芽孢杆菌，混匀后得到所述生物有机土壤。

进一步地，步骤（1）中，主料为稻草、麦秸秆、草木灰、玉米秸秆、花生壳、构树；堆肥原料经过破碎和分选，去除不可堆肥化物质，堆肥前，玉米秸秆、麦秸秆、花生壳、稻草进行粉碎处理，粉碎完毕后，至少65 %物料的粒径<3 cm。

进一步地，步骤（2）中，堆肥时在肥堆四周和顶上加一层泥土或者稻草杆来维持肥堆内的热量，同时阻止氮气的挥发，减少了氮素的损失，同时主料和辅料分别堆肥；堆肥过程中适量拌入一些磷肥，添加量为每100公斤堆肥添加5-6公斤磷肥。

本发明还涉及的上述的制备方法获得的生物有机土壤。

进一步地，所述生物有机土壤的脲酶酶活最高为695 mg/kg。

进一步地，所述生物有机土壤全氮含量为180-220 mg/kg，碱解氮含量达到125-155 mg/kg，速效磷含量为85-115 mg/kg，速效钾含量为140-280 mg/kg。

进一步地，在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草叶绿素总量为1.62mg/gFW。

进一步地，在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草植株干重≥9g。

进一步地，在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草植株中部叶蛋白质含量≤12%。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果如下：

本发明提供的堆肥方法由实验室提供，发酵技术相对成熟，操作过程熟练易操控，有效改善了土壤微生态，分解土壤中的有害物质。同时两种堆肥产物和植烟土壤混合发酵后的生物有机土壤与普通大田土相比氮素等相关营养元素损失减小，之后利用生产的生物有机土壤改良烟草土壤，获得更加优质的烟草植株，具有增进植株叶片光泽、生态环保、减少病虫害、增产丰收的作用。

本发明主要利用将人畜粪尿和玉米秸秆、麦秸秆、花生壳、稻草等农林废弃物按照碳氮比为22:1-35:1的比例充分混合，控制发酵产物的含水量在65%左右。

在堆肥过程中进行两次接菌发酵获得腐熟的堆肥产物，将两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.55-0.75:0.55-0.75:1的比例进行混合均匀，得到所述生物有机土壤。获得的所述生物有机土壤有机质含量丰富，养分全面，各种微量元素均衡，容重小，持水性能好，孔隙度大，增加土壤有益微生物菌群，促进土壤有机质分解，提高土壤的保水和透气性能，同时堆肥产物的外观、营养成分和重金属各项指标也基本符合标准。在经过一定的实验室盆栽实验证明该生物有机土壤的固氮效果，种植出的烟草发芽率更高、烟叶也生长的更茂盛更有光泽，生态环保。

本发明生物有机土壤的制备过程分为两步，首先是堆肥原料和发酵物料的制备，包括原料成分，对光照、温度和通风情况的把控；其次，按照一定比例进行两次接菌发酵，通过测定生物有机土壤烟草植株干重、生物有机土壤烟草植株中部叶蛋白质含量、生物有机土壤土壤酶活、生物有机土壤氮素含量，生物有机土壤烟草叶绿素含量来研究生物有机土壤是否达到固氮标准。此方法与其他土壤改良方法相比技术成熟、防止营养元素流失的效率更加明显，获得更加优质的烟草植株，具有增加叶片大小、增进植株叶片光泽、减少病虫害、生态环保、增产丰收的作用。本发明对于提高土壤有机质含量和生态环保有着重要意义。

本发明堆肥时在肥堆四周和顶上加一层泥土或者稻草杆来维持肥堆内的热量，同时阻止氮气的挥发，减少了氮素的损失，同时主料和辅料分别堆肥，因为二者相结合会造成粪肥中的氮素急剧下降。在堆肥过程中适量拌入一些磷肥，可以起到很好的保氮作用。

附图说明

图1为所述生物有机土壤和普通大田土烟草植株干重的对比结果；

图2为所述生物有机土壤和普通大田土烟草植株中部叶蛋白质含量的对比结果；

图3为所述生物有机土壤和普通大田土土土壤脲酶酶活的对比结果；

图4为所述生物有机土壤和普通大田土中氮素含量对比结果；

图5为烟草在所述生物有机土壤和普通大田土种植条件下烟草叶绿素含量的对比结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例的获得优质烟草的生物有机土壤的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）、堆肥原料准备：

步骤（2）、发酵物料的配制：

将堆肥原料按照碳氮比22：1充分混合得到发酵产物，同时注意将秸秆、花生壳、草木灰等和人畜粪尿分别堆肥，因为二者相结合会造成粪肥中的氮素急剧下降。控制发酵产物的含水量在65%左右，堆肥时保持底部干燥，底部不能有水浸入，开始堆肥时有氧发酵，保持15天的高温期发酵，所述高温期温度为60℃；然后进入降温期，降温期温度为50℃±5℃；

步骤（3）、堆肥发酵：

在堆肥的第20天进行第一次接菌发酵，接入黄孢原毛平革菌和链霉菌，富含漆酶成分的绿色木霉菌、里氏木霉菌，其中，黄孢原毛平革菌的密度为0.9×10¹⁰ CFU/1kg湿物料，链霉菌的密度为0.8×10¹⁰ CFU/1kg湿物料；发酵至堆肥的第20天，获得腐熟的堆肥产物；

步骤（4）、生物有机土壤制备：

将步骤（3）的两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.55：0.55：1进行混合均匀，向混合后的土壤表面喷洒枯草芽孢杆菌，混匀后得到所述生物有机土壤。

一般来说，表土疏松的轻壤而心土又略较紧实的土壤较为适宜烟草的生长发育，因为这样的土壤保水保肥能力和排水通气性能均较好，有利于烟草的前、中期生长而后期又能适时落黄，产质量较好。同时，土壤肥力的高低对烟草的生产质量有着很大的影响，不同类型的烟草对土壤肥力要求不同。有研究认为，烤烟要求土壤有机质含量适中，香料烟要求贫瘠的土壤且氮素含量较低，白肋烟则要求肥沃的土壤。若土壤有机质含量和肥力过低，烤烟在生长过程中由于缺乏营养，则长势弱，植株矮小，叶片小而薄，产质量均较差；若土壤肥力过高，则所生产的烤烟叶片肥厚、主脉较粗，蛋白质和烟碱等含氮化合物的含量增加，品质不良。

实施例2

步骤（1）、堆肥原料准备：

步骤（2）、发酵物料的配制：

将堆肥原料按照碳氮比30：1充分混合得到发酵产物，同时注意将秸秆、花生壳、草木灰等和人畜粪尿分别堆肥，因为二者相结合会造成粪肥中的氮素急剧下降。控制发酵产物的含水量在65%左右，堆肥时保持底部干燥，底部不能有水浸入，开始堆肥时有氧发酵，保持18天左右的高温期发酵，所述高温期温度为70℃；然后进入降温期，降温期温度为50℃±5℃；

步骤（3）、堆肥发酵：

在堆肥的第23天进行第一次接菌发酵，接入黄孢原毛平革菌和链霉菌，富含漆酶成分的绿色木霉菌、里氏木霉菌，其中，黄孢原毛平革菌的密度为1.2×10¹⁰CFU/1kg湿物料，链霉菌的密度为1.2×10¹⁰CFU/1kg湿物料；发酵至堆肥的第30天，获得腐熟的堆肥产物；

步骤（4）、生物有机土壤制备：

将步骤（3）的两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.65：0.65：1进行混合均匀，向混合后的土壤表面喷洒枯草芽孢杆菌，混匀后得到所述生物有机土壤。

实施例3

步骤（1）、堆肥原料准备：

步骤（2）、发酵物料的配制：

将堆肥原料按照碳氮比35：1充分混合得到发酵产物，同时注意将秸秆、花生壳、草木灰等和人畜粪尿分别堆肥，因为二者相结合会造成粪肥中的氮素急剧下降。控制发酵产物的含水量在65%左右，堆肥时保持底部干燥，底部不能有水浸入，开始堆肥时有氧发酵，保持20天左右的高温期发酵，所述高温期温度为75℃；然后进入降温期，降温期温度为50℃±5℃；

步骤（3）、堆肥发酵：

在堆肥的第25天进行第一次接菌发酵，接入黄孢原毛平革菌和链霉菌，富含漆酶成分的绿色木霉菌、里氏木霉菌，其中，黄孢原毛平革菌的密度为2.0×10¹⁰CFU/1kg湿物料，链霉菌的密度为1.8×10¹⁰CFU/1kg湿物料；发酵至堆肥的第35天，获得腐熟的堆肥产物；

步骤（4）、生物有机土壤制备：

将步骤（3）的两种堆肥产物和植烟土壤按照重量比0.75：0.75：1进行混合均匀，向混合后的土壤表面喷洒枯草芽孢杆菌，混匀后得到所述生物有机土壤。

将本实施例1获得的所述生物有机土壤和普通大田土进行比较，实验结果如下

图1表明了普通大田土和生物有机土壤的植株干重，改良后的生物固氮土壤植株中部叶片单叶干重达到9 g，相对于普通大田土平均干重7 g的单叶重干重质量有了一定的改善。

图2表明了在普通大田土和生物有机土壤生长的烟草植株中部叶蛋白质含量。考马斯亮蓝G-250测定蛋白质含量属于染料结合法的一种。在游离状态下呈红色，最大光吸收在488nm。蛋白质与考马斯亮蓝G-250结合在2min左右的时间内达到平衡，当它与蛋白质结合后变为青色，蛋白质-色素结合物在595nm波长下有最大光吸收完成反应十分迅速；其结合物在室温下1h内保持稳定，试剂配制简单，操作简便快捷，反应非常灵敏。蛋白质是烟草植物体的主要营养物质之一，是烟草生长过程中维持机体生命活力的主要物质基础。新鲜干烟叶中的蛋白质含量和质量很高，而且等级越低的烟叶其蛋白质越高。烟草中的蛋白质对烟草质量影响较大，其含量在5%-15%之间，蛋白质中氮元素的平均含量为16%，在检测烟草化学成份时不直接检测蛋白质，而是通过测得的氮元素来换算出蛋白质量。一般来讲，蛋白质含量的多少与烟草的品质优劣成反比，优质烟的蛋白质含量在10 %以下。使用普通大田土生长烟草植株蛋白质含量在5%-15%之间。而生物有机土壤生长烟草植株蛋白质含量均在7%-12%之间，具有开发利用的广阔前景。

图3表明了普通大田土和生物有机土壤的各时期土壤脲酶酶活情况。一般来说，在烟草生长前期，土壤脲酶活性较高；磷酸酶活性在前、中期均处于比较高的水平；在后期，随着土壤熟化程度的提高，蔗糖酶活性增强较明显。土壤脲酶主要来源于植物和微生物，是决定土壤中N转化的关键酶,其活性高低反映了各种生化过程的方向和强度。普通大田土和生物固氮土壤相比，在相同土层条件下,随着氮营养水平的提高，脲酶活性呈递增的趋势。

图4表明了普通大田土和生物有机土壤氮素含量的对比，氮元素是植物生长的大量元素，一定程度上反映了土壤的肥力，生物有机土壤全氮含量在205 mg/kg左右，能够充分满足植物生长的氮营养需求。

图5表明了烟草分别在两种土壤中种植，经过两个月的生长后，每种栽培土壤中分别抽取相同部位叶片测定其叶绿素含量，普通大田土中栽植的烟草整体比较瘦弱，叶色较浅，而栽种在生物有机土壤中的烟草生理表现为叶色浓绿，叶绿素a含量在0.38 mg/gFW，叶绿素b含量在1.24mg/gFW，叶绿素总量为1.62mg/gFW。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种获得优质烟草的生物有机土壤制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（1）、堆肥原料准备：

步骤（2）、发酵物料的配制：

步骤（3）、堆肥发酵：

步骤（4）、生物有机土壤制备：

2.根据权利要求1所述的获得优质烟草的生物有机土壤制备方法，其特征在于：步骤（1）中，主料为稻草、麦秸秆、草木灰、玉米秸秆、花生壳、构树；堆肥原料经过破碎和分选，去除不可堆肥化物质，堆肥前，玉米秸秆、麦秸秆、花生壳、稻草进行粉碎处理，粉碎完毕后，至少65 %物料的粒径<3 cm。

3.根据权利要求1所述的获得优质烟草的生物有机土壤制备方法，其特征在于：步骤（2）中，堆肥时在肥堆四周和顶上加一层泥土或者稻草杆来维持肥堆内的热量，同时阻止氮气的挥发，减少了氮素的损失，同时主料和辅料分别堆肥；堆肥过程中适量拌入一些磷肥，添加量为每100公斤堆肥添加5-6公斤磷肥。

4.权利要求1-3之一所述的制备方法获得的生物有机土壤。

5.根据权利要求4所述的生物有机土壤，其特征在于：所述生物有机土壤的脲酶酶活最高为695 mg/kg。

6.根据权利要求4所述的生物有机土壤，其特征在于：所述生物有机土壤全氮含量为180-220 mg/kg，碱解氮含量达到125-155 mg/kg，速效磷含量为85-115 mg/kg，速效钾含量为140-280 mg/kg。

7.根据权利要求4所述的生物有机土壤，其特征在于：在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草叶绿素总量为1.62mg/gFW。

8.根据权利要求4所述的生物有机土壤，其特征在于：在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草植株干重≥9g。

9.根据权利要求4所述的生物有机土壤，其特征在于：在所述生物有机土壤的种植条件下，烟草植株中部叶蛋白质含量≤12%。