CN113994805A

CN113994805A - 一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法

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Publication number: CN113994805A
Application number: CN202111431899.9A
Authority: CN
Inventors: 黄永东; 文典; 杜瑞英; 邓腾灏博; 石含之; 江棋; 王旭
Original assignee: Institute Of Agricultural Quality Standards And Monitoring Technology Guangdong Academy Of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute Of Agricultural Quality Standards And Monitoring Technology Guangdong Academy Of Agricultural Sciences
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-02-01

Abstract

本发明公开了一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，属于蔬菜品质改良技术领域。包括以下步骤：(1)依据土壤有机质水平确定生物炭基钼肥施用量；(2)根据确定的施用量基施生物炭基钼肥，减量配施氮肥、磷肥和钾肥。所述生物炭基钼肥以生物炭和钼酸铵为原料制备而成。本发明具有合理施用生物炭基钼肥、有效替代化肥的特点，可实现氮肥减施10～30％，磷肥减施30～50％，钾肥减施70～100％的效果。按照本发明的方法施用生物炭基钼肥不仅可提高蔬菜产量10～30％，还能提高蔬菜品质，同时可大大降低喜硝类叶菜体内硝酸盐含量，从而提高蔬菜安全性，对提高农民收入和保障人民健康均有重要意义。

Description

一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法

技术领域

本发明属于蔬菜品质改良技术领域，具体涉及一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法。

背景技术

随着现代社会的不断发展和人民生活水平的提高，人们对高品质农产品的需求大幅增加。同时，蔬菜化肥过量施用问题日渐突显，严重制约着蔬菜产业的可持续发展。长期施用化肥给土地和作物带来了极大的危害，不仅造成土壤板结、土壤微生物环境劣化、加剧环境污染，而且导致作物营养失调或转化合成受阻，造成农产品品质降低。因此，在保证土壤养分供给和蔬菜产量的同时，化肥减量增效、提升蔬菜品质是当前农业生产面临的重要问题。

有机肥作为一种富含大量有益物质且肥效长的有机物料已被广泛应用于农业生产，可增加和更新土壤有机质，提高土壤养分活力，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，对保障作物高产优质等有较好的效果。传统有机肥料如作物秸秆、粪尿肥、堆沤肥、杂肥以及绿肥等，收集施用难度较大，作物所需营养含量较低，且需腐熟沤制才能使用，否则会传播病菌、腐熟过程与作物和土壤微生物争夺养分等。因此，施用普通有机肥的人力、物力投入都较高，无法达到简单高效的要求。

氮肥不论以何种形态(铵态、硝态、酰胺态)施入土壤，都主要以硝态氮的形式被旱地植物吸收。硝酸根在蔬菜体内经硝酸还原酶、亚硝酸还原酶催化还原成铵，再经谷氨酸合成酶循环和谷氨酸脱氢酶途径合成氨基酸。硝酸还原酶是氮同化最关键的酶，其次是谷氨酰胺合成酶。酸性土壤地区的蔬菜体内大多缺少硝酸还原酶，由于缺少硝酸还原酶，硝酸盐易于在该区域的蔬菜体内积累，导致酸性土壤地区蔬菜硝酸盐含量高于平均水平，同时，酸性土壤地区蔬菜的产量和品质都比较低，因此，在对酸性土壤地区种植的蔬菜等植物进行施肥时，不仅要考虑化肥的减量增效问题，还要考虑蔬菜的品质安全问题。在全球范围内，约有70％的耕地具有酸性特征。但是，现阶段，关于酸性土壤适用的施肥方式方面的研究较少，酸性土壤地区蔬菜的产量和品质都没有得到有效改善，因此结合酸性土壤特性，开发一种适用于酸性土壤的简单高效的施肥方法，有效地促进植物(蔬菜)吸收的大量硝态氮转化为铵态氮是蔬菜产量和品质的重要保障，亦是本领域技术人员研究的重点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，能有效替代化肥、提高酸性土壤上种植的蔬菜的品质和产量。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的技术方案之一，一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，包括以下步骤：

(1)依据土壤有机质水平确定生物炭基钼肥施用量：土壤有机质含量＜10g/kg时，生物炭基钼肥施用量为1000～1500kg/亩；土壤有机质含量为10～20g/kg时，生物炭基钼肥施用量为600～1000kg/亩；土壤有机质含量≥20g/kg时，生物炭基钼肥施用量为500～800kg/亩；

(2)根据确定的施用量基施生物炭基钼肥，配施氮肥、磷肥和钾肥；

所述生物炭基钼肥中的有效钼含量为1～100mg/kg。

进一步地，步骤(1)中所述土壤的pH＜6.5、有效钼含量≤0.15mg/kg。

进一步地，所述土壤的钼值为5.0～8.0。

进一步地，所述生物炭基钼肥以生物炭和钼酸铵为原料制备而成。

进一步地，所述生物炭为由农业废弃物制备的生物炭。

进一步地，所述农业废弃物为水稻秸秆、谷壳、甘蔗渣、花生壳等。

进一步地，所述生物炭的制备方法为：将农业废弃物破碎后置于真空箱式气氛炉内，抽真空后充入氮气作为保护气体，以每分钟10℃的升温速度升至600℃后恒温炭化2h，冷却后取出，粉碎过筛(0.85mm孔径)得到生物炭。

进一步地，所述生物炭与所述钼酸铵的质量比为1～4：0.00003～0.0003。

进一步地，所述基施生物炭基钼肥的时期为上茬作物收获后1～20天。

进一步地，施入生物炭基钼肥后根据常规田间管理方式进行旋耕、翻耕和起垄作业。

进一步地，步骤(2)中所述配施氮肥、磷肥和钾肥为减量配施，具体操作为：以根据常规田间管理方式确定的氮肥、磷肥和钾肥的施用量为基准，氮肥减施10～30％，磷肥减施30～50％，钾肥减施70～100％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明根据酸性土壤的有机质水平确定生物炭基钼肥的施用量，通过施用适量的富含氮、磷、钾、钼元素的生物炭基钼肥达到氮肥、磷肥和钾肥的减施，基施适量生物炭基钼肥与氮肥、磷肥、钾肥减量配施相结合，既能提高酸性土壤中的生物有效性，又避免了氮、磷、钾肥以及钼肥的过量施用而导致作物中毒及土壤板结，能够缓解土壤酸性、稳定提供有效钼。按照本发明的方法施用生物炭基钼肥不仅可大大地提高蔬菜的品质和产量，同时可大大降低喜硝类叶菜体内硝酸盐含量，从而提高蔬菜安全性，这对提高农民收入和保障人民健康均有重要意义。

(2)硝酸还原酶是一种可溶性的钼黄素蛋白，钼是其重要成分。酸性土壤地区由于钼与铁铝等离子结合而失去生物有效性。本发明通过合理施用生物炭基钼肥，提高了酸性土壤地区蔬菜体内硝酸还原酶等的生物有效性，有效地促进植物(蔬菜)吸收的大量硝态氮转化为铵态氮，提高氮肥利用率。另外，施用的适量的生物炭基钼肥还能提高水解各种磷酸脂的磷酸酶的活性，进而提高蔬菜体内维生素C等营养成分的含量。

(3)本发明中施用的生物炭基钼肥是采用农业废弃物通过限氧热解形成的含有丰富营养元素和有机养分的富碳物质，这样不仅能缓解农业废弃物对环境的压力，也能作为有机肥部分替代化肥施用，获得一定的经济效益，是解决化肥过量施用、农产品品质下降的有效策略。按照本发明的方法施用生物炭基钼肥能减施氮肥10％～30％，减施磷肥30％～50％，减施钾肥70％～100％，合理控制蔬菜种植成本。

(4)本发明中施用的生物炭基钼肥中的生物炭可作为肥料缓释载体，吸附钼的同时可以缓慢释放，满足植物对钼的长期需求。生物炭通常呈碱性，而钼在碱性环境下有利于提高其生物有效性。此外，钼与有机物结合有助于防止钼的淋溶。因此，本发明能提高钼肥利用率。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

以下实施例中，所用生物炭基钼肥中的生物炭由农业废弃物水稻秸秆、谷壳、甘蔗渣、花生壳等制备而成，制备方法为：

将农业废弃物破碎后置于真空箱式气氛炉内，抽真空后充入氮气作为保护气体，以每分钟10℃的升温速度升至600℃后恒温炭化2h，冷却后取出，粉碎过筛(0.85mm孔径)得到生物炭。

以上生物炭的原料来源以及生物炭的制备方法只是本发明的实施例中的一种选择，并不用以限制本发明。本发明中所述的生物炭还可以是以任意的可获得的农业废弃物为原料，通过本领域任意的制备生物炭的方法制备得到的生物炭。

生物炭基钼肥的制备方法为：

将一定量的生物炭加入到一定浓度的钼酸铵水溶液中，具体比例按各实施例要求，混悬液震荡吸附平衡48h，自然晾干后得到生物炭基钼肥。

以上生物炭基钼肥的制备方法只是本发明的实施例中的一种选择，并不用以限制本发明。本发明中所述的生物炭基钼肥还可以是通过本领域任意的制备生物炭基肥料的方法制备得到的生物炭基钼肥。

实施例1

选择广东省佛冈县赤红壤，测得土壤pH为4.47，土壤有机质含量为6.62g/kg，土壤有效钼含量为0.107mg/kg，钼值为5.54；施用的生物炭基钼肥为水稻秸秆生物炭1份、钼酸铵0.0003份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为1500kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为菜心，在上茬作物收获后的第1天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为7.5kg/亩、2.0kg/亩、0，氮肥、磷肥和钾肥分别减施25％、50％、100％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例1

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例1的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、5kg/亩，其余方法均与实施例1相同。

实施例2

选择广东省东源县赤红壤，测得土壤pH为5.64，土壤有机质含量为9.34g/kg，土壤有效钼含量为0.121mg/kg，钼值为6.85；施用的生物炭基钼肥为谷壳生物炭4份、钼酸铵0.00015份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为1000kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为小白菜，在上茬作物收获后的第5天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为7.0kg/亩、2.2kg/亩、0.5kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施30％、45％、88％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例2

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例2的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例2相同。

实施例3

选择广东省曲江区红壤，测得土壤pH为5.13，土壤有机质含量为11.2g/kg，土壤有效钼含量为0.126mg/kg，钼值为6.39；施用的生物炭基钼肥为甘蔗渣生物炭4份、钼酸铵0.0003份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为1000kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为小白菜，在上茬作物收获后的第20天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为8.0kg/亩、2.5kg/亩、1.0kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施20％、38％、75％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例3

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例3的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例3相同。

实施例4

选择广东省遂溪市砖红壤，测得土壤pH为5.57，土壤有机质含量为16.1g/kg，土壤有效钼含量为0.117mg/kg，钼值为6.74；施用的生物炭基钼肥为水稻秸秆生物炭3份、钼酸铵0.00005份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为600kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为大白菜，在上茬作物收获后的第15天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为9.0kg/亩、2.8kg/亩、1.2kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施10％、30％、70％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例4

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例4的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例4相同。

实施例5

选择广东省广州市水稻土，测得土壤pH为6.64，土壤有机质含量为21.5g/kg，土壤有效钼含量为0.147mg/kg，钼值为7.91；施用的生物炭基钼肥为花生壳生物炭4份、钼酸铵0.00003份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为800kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为油麦菜，在上茬作物收获后的第10天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为8.5kg/亩、2.1kg/亩、0.8kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施15％、48％、80％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例5

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例5的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例5相同。

实施例6

选择广东省东莞市水稻土，测得土壤pH为6.12，土壤有机质含量为28.7g/kg，土壤有效钼含量为0.132mg/kg，钼值为7.44；施用的生物炭基钼肥为谷壳生物炭1份、钼酸铵0.00003份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为500kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为油麦菜，在上茬作物收获后的第1天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为8.8kg/亩、2.6kg/亩、0.2kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施12％、35％、95％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例6

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例6的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例6相同。

实施例7

选择广东省阳春市黄壤，测得土壤pH为4.38，土壤有机质含量为13.4g/kg，土壤有效钼含量为0.097mg/kg，钼值为5.35；施用的生物炭基钼肥为甘蔗渣生物炭2份、钼酸铵0.0003份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为800kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为大白菜，在上茬作物收获后的第5天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为7.0kg/亩、2.0kg/亩、1.2kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施30％、50％、70％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例7

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例7的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、4kg/亩，其余方法均与实施例7相同。

实施例8

选择广东省揭西县赤红壤，测得土壤pH为5.26，土壤有机质含量为20.4g/kg，土壤有效钼含量为0.126mg/kg，钼值为6.52；施用的生物炭基钼肥为水稻秸秆生物炭1份、钼酸铵0.0001份通过吸附平衡制备的生物炭基钼肥，施用量为700kg/亩(667m²)。种植蔬菜品种为菜心，在上茬作物收获后的第20天基施生物炭基钼肥，随生物炭基钼肥施入氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为9.0kg/亩、3.0kg/亩、0kg/亩，氮肥、磷肥和钾肥分别减施10％、25％、100％，旋耕、翻耕、起垄、灌溉等田间作业同常规田间管理要求。

对比例8

本对比例按照常规种植施肥方法施肥，不施放实施例8的生物炭基钼肥，施氮肥(以N计)、磷肥(以P₂O₅计)和钾肥(以K₂O计)的量分别为10kg/亩、4kg/亩、5kg/亩，其余方法均与实施例8相同。

对比例9

同实施例1，区别在于，用生物炭基钼肥的原料之一水稻秸秆生物炭代替水稻秸秆生物炭基钼肥，即不施用生物炭基钼肥，而施用与生物炭基钼肥同等质量的单纯的生物炭。

对比例10

同实施例1，区别在于，用市售化学钼肥代替生物炭基钼肥，施用的化学钼肥的有效钼含量与实施例1中施用的生物炭基钼肥中的有效钼含量相同。

收获期统计各实施例和对比例的蔬菜的亩产量，并检测采收后的蔬菜中的可溶性固形物、维生素C、粗纤维、硝酸盐、氮和钼含量，计算氮肥利用率和钼肥利用率，结果如表1所示：

表1各具体实施方式产量、可溶性固形物、维生素C、粗纤维和硝酸盐含量测定结果以及氮肥利用率、钼肥利用率计算结果

注：“——”表示未施钼肥，没有钼肥利用率数据。

氮肥利用率和钼肥利用率的计算方法如下：

氮肥利用率＝蔬菜产量×蔬菜含氮量/氮肥施用量；

钼肥利用率＝蔬菜产量×蔬菜含钼量/钼肥施用量。

由表1可知，相对于对比例1，实施例1提高蔬菜产量21.6％，提高可溶性固形物含量36.1％、维生素C含量20.5％和粗纤维含量18.6％，降低硝酸盐含量42.9％。

相对于对比例2，实施例2提高蔬菜产量16.9％，提高可溶性固形物含量20.8％、维生素C含量18.6％和粗纤维含量15.9％，降低硝酸盐含量36.1％。

相对于对比例3，实施例3提高蔬菜产量19.5％，提高可溶性固形物含量29.4％、维生素C含量25.4％和粗纤维含量17.3％，降低硝酸盐含量33.5％。

相对于对比例4，实施例4提高蔬菜产量23.5％，提高可溶性固形物含量24.5％、维生素C含量17.9％和粗纤维含量18.4％，降低硝酸盐含量21.8％。

相对于对比例5，实施例5提高蔬菜产量16.8％，提高可溶性固形物含量19.4％、维生素C含量20.7％和粗纤维含量10.6％，降低硝酸盐含量25.8％。

相对于对比例6，实施例6提高蔬菜产量15.9％，提高可溶性固形物含量20.1％、维生素C含量18.4％和粗纤维含量11.5％，降低硝酸盐含量28.4％。

相对于对比例7，实施例7提高蔬菜产量19.1％，提高可溶性固形物含量11.8％、维生素C含量17.5％和粗纤维含量9.4％，降低硝酸盐含量22.6％。

相对于对比例8，实施例8提高蔬菜产量17.1％，提高可溶性固形物含量14.2％、维生素C含量15.4％和粗纤维含量7.6％，降低硝酸盐含量37.9％。

相对于对比例9，实施例1提高蔬菜产量18.9％，提高可溶性固形物含量23.5％、维生素C含量18.3％和粗纤维含量20.9％，降低硝酸盐含量25.6％。

相对于对比例10，实施例1提高蔬菜产量20.4％，提高可溶性固形物含量13.2％、维生素C含量17.0％和粗纤维含量26.8％，降低硝酸盐含量27.8％。

由此可见，利用本发明的生物炭基钼肥施用方法相较于常规种植施肥方法可有效提高蔬菜产量和蔬菜品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包围之内。

Claims

1.一种提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述生物炭基钼肥中的有效钼含量为1～100mg/kg。

2.根据权利要求1所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，步骤(1)中所述土壤的pH＜6.5、有效钼含量≤0.15mg/kg。

3.根据权利要求1所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，所述生物炭基钼肥以生物炭和钼酸铵为原料制备而成。

4.根据权利要求3所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，所述生物炭与所述钼酸铵的质量比为1～4：0.00003～0.0003。

5.根据权利要求1所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，所述基施生物炭基钼肥的时期为上茬作物收获后1～20天。

6.根据权利要求1所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，施入生物炭基钼肥后根据常规田间管理方式进行旋耕、翻耕和起垄作业。

7.根据权利要求1所述的提高蔬菜品质的生物炭基钼肥施用方法，其特征在于，步骤(2)中所述配施氮肥、磷肥和钾肥为减量配施，具体操作为：以根据常规田间管理方式确定的氮肥、磷肥和钾肥的施用量为基准，氮肥减施10～30％，磷肥减施30～50％，钾肥减施70～100％。