CN110776381A

CN110776381A - 一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料

Info

Publication number: CN110776381A
Application number: CN201911214853.4A
Authority: CN
Inventors: 刘超; 王宝林; 杨宗灿; 杨永锋; 姚倩; 张子颖; 王新中; 孙九喆; 马波波; 贾国涛
Original assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明涉及一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，本技术方案以生物质炭为基础，增加土壤炭库容量，配以黄腐酸、豆粕和麦麸，改善土壤结构，再分别以硝酸铵、磷酸二氢钙和硫酸钾来补充N、P、K元素，实现优化植烟土壤理化特性、改善植烟土壤微生物功能多样性的目的。

Description

一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料

技术领域

本发明属于烟草种植技术领域，特别是指一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料。

背景技术

土壤微生物是土壤微生态的重要组成部分，对土壤肥力形成和植物营养转化起着积极的作用。在烟叶生产中，由于常年连作，以及化肥、农药使用不合理等因素的影响，造成土壤碳库容量下降、微生物多样性和生物活性降低等问题，严重破坏了土壤微生态环境，使得土壤供肥能力和自我修复能力下降，影响了优质烟叶生产的可持续发展。因此，增加土壤碳库容量，改善植烟土壤微生物功能多样性迫在眉睫。

生物质炭是生物有机材料(农作物秸秆、杂草、粪便等生物质)在缺氧或低氧环境中通过高温裂解后的固体产物。生物质炭富含碳素，且惰性碳所占比例较大，主要是高度浓缩的芳香化合物，具有较大的孔隙度和比表面积，能够改善土壤理化特性，且具有很强的稳定性，施入土壤后较多的有机碳得以保存，有效增加土壤碳库容量，为微生物生长、繁殖提供优质的碳源底物和理化环境。

黄腐酸是一种是从低级别煤(泥煤、褐煤和风化煤)中提取出来的可溶于水的红棕色粉末状物质。黄腐酸可以促进土壤团粒结构的形成，增加土壤孔隙度，使土壤具有良好的通透性，有利于土壤水、肥、气、热状况调节，促进土壤微生物的繁殖，促进微生物对土壤中有机物的降解。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，以解决现有技术的肥料造成土壤碳库容量下降、微生物多样性和生物活性降低，土壤供肥能力和自我修复能力下降等问题，实现改善植烟土壤微生物功能多样性的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其组成按重量百分比为：

所述生物质炭是由烟杆经过蒸汽爆破技术处理后的产物。

所述生物质炭的pH7.75-8.05，总碳含量45.30％-45.74％，总氮含量2.35％-2.52％，比表面积1.46-1.65m²/g。

所述黄腐酸主要组成是芳香族羟基羧酸类物质，其基本理化指标为，PH2.5-3.0，E4/E6在10-15之间。

所述生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2-3cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用120-260℃饱和水蒸汽加热至2.0-2.5MPa，保持5-10min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)45-60℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭。

本发明的有益效果是：

本技术方案以生物质炭为基础，增加土壤炭库容量，配以黄腐酸、豆粕和麦麸，改善土壤结构，再分别以硝酸铵、磷酸二氢钙和硫酸钾来补充N、P、K元素，实现优化植烟土壤理化特性、改善植烟土壤微生物功能多样性的目的。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本发明提供一种生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2-3cm；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)45-60℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭。

制备例1

生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用120℃饱和水蒸汽加热至2.0MPa，保持10min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)45℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭P1。

制得的生物质炭P1的pH7.75，总碳含量45.30％，总氮含量2.35％，比表面积1.47m²/g。

制备例2

生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成3cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用260℃饱和水蒸汽加热至2.5MPa，保持5min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)60℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭P2。

制得的生物质炭P2的pH8.05，总碳含量45.73％，总氮含量2.50％，比表面积1.64m²/g。

制备例3

所述生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2.5cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用220℃饱和水蒸汽加热至2.3MPa，保持8min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)55℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭P3。

制得的生物质炭P3的pH7.94，总碳含量45.67％，总氮含量2.42％，比表面积1.61m²/g。

制备例4

生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用180℃饱和水蒸汽加热至2.1MPa，保持10min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)60℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭P4。

制得的生物质炭P4的pH7.87，总碳含量45.54％，总氮含量2.43％，比表面积1.55m²/g。

制备例5

所述生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2cm；

(2)粉碎后的烟杆放置于蒸汽爆破机中，采用200℃饱和水蒸汽加热至2.5MPa，保持10min；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)50℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭P5。

制得的生物质炭P5的pH8.01，总碳含量45.57％，总氮含量2.47％，比表面积1.53m²/g。

实施例T1

一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其组成按重量百分比为：生物质炭(P1-P5):30％，黄腐酸:10％，豆粕：3％，麦麸：5％，硝酸铵:22％，磷酸二氢钙:10％，硫酸钾:20％。

实施例T2

一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其组成按重量百分比为：生物质炭(P1-P5):45％，黄腐酸:5％，豆粕3％，麦麸：2％，硝酸铵:15％，磷酸二氢钙:10％，硫酸钾:20％。

实施例T3

一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其组成按重量百分比为：生物质炭(P1-P5):40％，黄腐酸:10％，豆粕6％，麦麸：4％；硝酸铵:15％，磷酸二氢钙:5％，硫酸钾:20％。

对照组CK1

本对照组仅使用由硝酸铵、磷酸二氢钙及硫酸钾组成的复合肥并且为与本申请的实施例相匹配，按重量百分比计的硝酸铵为15％、磷酸二氢钙为10％，硫酸钾为20％，在本对照组中没有使用生物质炭和黄腐酸。

对照组CK2

在对照组CK1的基础上，添加按重量百分比计为10％的黄腐酸。

对照组CK3

在对照组CK1的基础上，添加按重量百分比计为40％的生物质炭。

本申请的技术方案在进行试验时，为了保证数据的准确及对比清晰，各实施例中，生物质炭均采用按同一制备例制备的生物质炭，在本申请的以下试验中，使用的是制备例3的生物质炭。

试验在河南省许昌市襄县科技园进行，供试土壤类型为褐土，质地中壤，有机质含量12.73g/kg,碱解氮含量81.3mg/kg，速效磷含量14.5mg/kg，速效钾含量61.25mg/kg，pH7.57；供试品种为中烟100。

共设置6个处理,采用完全随机区组设计，每个处理占地面积333m²(33.3m×10m)，重复3次。

本技术方案的专用肥料于3月中旬撒施30％，4月下旬起垄条施40％，5月1日移栽时穴施30％，烟株行距1.20m，株距0.55m，单株留叶数22片，10月中旬前烟叶采烤结束。对照例除专用肥料不一样外，其他田间措施保持一致。

在烟草旺长期(移栽后60d)按5点采样法选取烟株，去掉表层土壤，垂直采集烟株根系附近0-20cm土壤，剔除土壤样品中杂物，混匀过2mm筛，放入4℃冰箱保存。对采集的土壤样品进行土壤微生物量碳含量和微生物碳源利用多样性的测定。

土壤微生物量碳含量测定方法：熏蒸提取-容量分析法。

微生物功能多样性分析方法：

1.测定方法：

采用96孔BIOLOGECO板进行检测，每一测试板内有96个小孔，其中含有3个重复的系列，每个系列中包含1个空白对照(水)和31种碳源。称取相当于5g烘干土重的新鲜土样，加入盛有45mL已灭菌的0.85％NaCl溶液锥形瓶中，密封震荡30min后，稀释至1:1000。将BIOLOGECO微平板从冰箱取出，预热至20℃，将稀释液接种到平板中，每孔接种量为150μL。接种后28℃下恒温培养7d，每隔24h用BIOLOG自动读板仪在590nm下读数。上述操作均在无菌条件下进行。

2.表征指标：

(1)每孔平均颜色变化率(AWCD)，衡量微生物利用不同碳源的整体能力，值越大表示土壤微生物密度越大、活性越高。

(2)Shannon多样性指数(H)，反映群落物种及其个体数和分布均匀程度。

(3)Simpson多样性指数(D)，反映了群落中最常见的物种优势度。

(4)McIntosh多样性指数(U)，是群落物种均一性的度量。

AWCD＝∑(Ci-R)/31

H＝-∑[(Ci-R)/(∑(Ci-R)]×ln[(Ci-R)/(∑(Ci-R))]

D＝1-∑{(Ci-R)/∑(Ci-R)×ln[(Ci-R)/(∑(Ci-r)]}^2

U＝√[∑(Ci-R)^2]

式中，Ci为各反应孔在590nm下的吸光值；

R为对照孔(用水代替碳源)的吸光值；当Ci-R＜0时，在计算中记为0。

表1

土壤微生物量碳作为土壤有机库中的活性部分，是易于被植物利用的养分库，同时是土壤微生物活动强弱的外在表现，可以表征土壤微生物群落大小。由表1可知，土壤微生物量碳含量在不同处理间表现为：T2>T3>T1>CK2>CK3>CK1，表明(1)生物质炭对土壤中微生物量碳增加量的影响高于黄腐酸；(2)生物质炭和黄腐酸的交互作用可以显著增加土壤微生物量碳的含量，同时说明该专用肥料可以改良土壤物理性状，固持养分元素，为微生物提供了适宜的繁衍空间，提升了土壤微生态碳代谢水平。

表2

由表2可知，AWCD在不同处理间均表现为：T2>T3>T1>CK3>CK2>CK1，Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和McIntosh多样性指数在不同处理间均表现为：T3>T2>T1>CK3>CK2>CK1,表明(1)生物质炭对增强土壤微生物对碳源的利用程度(AWCD)的影响高于黄腐酸；(2)生物质炭和黄腐酸的交互作用可以显著增加Shannon多样性指数、Simpson多样性指数和McIntosh多样性指数，改善植烟土壤微生物功能多样性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其特征在于，其组成按重量百分比为：

所述生物质炭是由烟杆经过蒸汽爆破技术处理后的产物。

2.根据权利要求1所述的改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其特征在于，所述生物质炭的pH7.75-8.05，总碳含量45.30％-45.74％，总氮含量2.35％-2.52％，比表面积1.46-1.65m²/g。

3.根据权利要求1所述的改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其特征在于，所述黄腐酸主要组成是芳香族羟基羧酸类物质，其基本理化指标为，PH 2.5-3.0，E4/E6在10-15之间。

4.根据权利要求1所述的改善植烟土壤微生物功能多样性的烟草专用肥料，其特征在于，所述生物质炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烟秆机械粉碎成2-3cm；

(3)1/100s内快速减压至大气压实现瞬时爆破；

(4)45-60℃烘干后粉碎过筛制得生物质炭。