CN114933907A - 一种土壤改良剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土壤改良剂及应用,属于土壤改良剂领域,采用废弃青烟叶制成,所述土壤改良剂包括青烟叶添加料。利用废弃烟叶经过处理得到烟渣作为青烟叶添加料,烟渣的理化指标经检验后根据其指标性状,再适当添加其他生物原料可作为生产土壤改良剂主要的原料。充分利用废弃烟叶研制土壤改良剂,而到达资源化、减量化、科学化利用目的,最终实现“废弃物资源利用—化肥减施增效—土壤培肥与改良—烟草品质提升”。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良剂技术领域,特别是涉及一种土壤改良剂及应用。
背景技术
烟草是一年生草本植物,属茄科(Solanaceas)烟草属(Nicotiana)。单叶互生,有粘质柔毛,多分布在温带、热带等地区。烟草原产于南美洲,我国引种很早,产量较大,产区主要分布在山东、安徽、福建、湖南、云南、贵州等地。
烟叶是卷烟工业的主要原料,按照烤烟国家分级标准,烟叶分为不同的等级,但由于气候条件、生产技术等因素的影响,生产出的烟叶质量参差不齐。为保证卷烟品质的稳定性,在种植、加工和生产过程中会有大量的青烟叶不能用于生产卷烟而被废弃,随着行业有关“优化烟叶结构,打掉部分上部发育不全叶和下部营养不良叶(上三片、下三片)”方针的实施,烟叶中废弃青烟叶的量更是不断增加。每年废弃的青烟叶可达六十万吨左右。这些废弃的青烟叶大部分被作为废弃物丢弃,或者就地处理直接回田。目前的处理方法容易造成资源浪费,也可能造成病虫害的二次污染,破坏土壤健康,加重烟草土传病害的危害。
为了更好地资源化利用废弃鲜烟叶,不造成青烟叶的二次污染或浪费,解决鲜烟叶被作为废弃物被丢弃而造成资源浪费或直接回田造成的污染风险,改善由于废弃物随意丢弃而造成的环境污染现状;有效控制烟田耕地质量风险,提高耕地地力水平,实现投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源安全化、产业模式生态化。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种土壤改良剂及应用。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明的第一方面提供一种土壤改良剂,所述土壤改良剂包括青烟叶添加料。
在本发明的一些实施方式中,所述土壤改良剂还包括碱类物质,所述青烟叶添加料与所述碱类物质的重量比为1:0.01~1,可选1:0.01~0.05,或1:0.05~0.1,或1:0.1~0.4,或1:0.4~0.6,或1:0.6~0.8,或1:0.8~1。碱类物质根据土壤酸碱程度进行添加。
在本发明的一些实施方式中,所述土壤改良剂还包括营养成分和/或酶制剂;
在本发明的一些实施方式中,所述青烟叶添加料、碱类物质、营养成分和酶制剂的重量比为1:0.01~1:0.01~0.5:0.01~0.5,可选1:0.01~0.05:0.01~0.05:0.01~0.05,或1:0.05~0.1:0.01~0.1:0.01~0.1,或1:0.1~0.4:0.1~0.3:0.1~0.3,或1:0.4~0.8:0.1~0.3:0.1~0.3,或1:0.8~1:0.1~0.3:0.1~0.3,或1:0.8~1:0.01~0.1:0.01~0.1,或1:0.8~1:0.1~0.3:0.1~0.3。碱类物质、营养成分和酶制剂根据不同土质需求进行配制。
在本发明的一些实施方式中,所述青烟叶添加料为采用废弃青烟叶制备,一般为先将废弃青烟叶粉碎然后经过水热法及生物反应制备。
在本发明的一些实施方式中,所述青烟叶添加料的pH值为5-6,和/或,所述青烟叶添加料的粒径为0.1~5mm,优选0.5~2mm。
在本发明的一些实施方式中,所述碱类物质选自生物碱和/或矿物碱;
和/或,所述营养物质为豆粕;
和/或,所述酶制剂选自糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶和/或植酸酶中的一种或多种;
在本发明的一些实施方式中,所述生物碱为脱脂骨粉;
和/或,所述矿物碱选自天然矿物碱或合成碱。
在本发明的一些实施方式中,所述脱脂骨粉的粒径为2~5mm。
本发明的第二方面提供一种上述土壤改良剂的制备方法,将废弃青烟叶粉碎后得到青烟叶添加料,将所述青烟叶添加料通过生物反应获得所述土壤改良剂。
在本发明的一些实施方式中,所述土壤改良剂中还添加碱类物质,所述青烟叶添加料与碱类物质混合后进行生物反应获得所述土壤改良剂;
和/或,所述土壤改良剂中还添加营养成分和/或酶制剂。
在本发明的一些实施方式中,所述生物反应的反应条件为0.5MPa-1.5MPa,温度在60℃-120℃,反应时间为20min-60min。
本发明的第三方面提供一种上述土壤改良剂在改良烟田土壤生态环境中的应用,特别是所述土壤改良剂在改良酸性烟田土壤环境中的应用。
具体实施方式
本发明旨在解决废弃烟叶的利用问题,废弃烟叶经过处理得到烟渣作为青烟叶添加料,烟渣的理化指标经检验后根据其指标性状,再适当添加其他生物原料可作为生产土壤改良剂主要的原料。例如可通过调整pH、有机质总量等参数,可将本发明的土壤改良剂应用于酸化土壤生态环境的调理。基于此,完成了本发明。
本发明第一方面提供一种土壤改良剂,所述土壤改良剂包括青烟叶添加料,一般的土壤改良剂包括如下重量份的原料:青烟叶添加料20~60份、碱类物质0~60份、营养成分0~20份和酶制剂0~5份。充分利用废弃烟叶研制土壤改良剂,而到达资源化、减量化、科学化利用目的,最终实现“废弃物资源利用—化肥减施增效—土壤培肥与改良—烟草品质提升”。其中,废弃青烟叶为烟草植物上部发育不全叶和下部营养不良叶。上述配方中,青烟叶添加料的pH值为5-6,所述青烟叶添加料的粒径为0.1~5mm,所述青烟叶添加料包括有机质、营养元素、氨基酸、微量元素和激素。所述营养元素为N、P或K中至少一种,所述微量元素为Te、Zn、Ca、Cl或Mg中至少一种,所述激素为生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯或脱落酸中至少一种。按照对酸碱性的需求可添加碱类物质,通过对青烟叶添加料中机质含量、游离氨基酸含量、N、P、K大量元素含量以及各种中微量元素含量的数值,在添加其他营养成分或酶制剂等。经科学配制并调整物料的pH值,混合均匀后通过生物反应后,生产出土壤改良剂。
一种含废弃青烟叶的土壤改良剂,可选的配方为:
1)可应用于酸性土壤的改良剂配方:重量份:青烟叶添加料20~40份、生物碱20~30份;青烟叶添加料20~40份、生物碱1~20份;青烟叶添加料40~60份、生物碱1~20份;青烟叶添加料40~60份、生物碱40~60份。上述配方可应用于酸性土壤的调理。上述配方中,根据实际土壤相关成分的缺失补充营养成分0~20份、酶制剂0~5份。
2)可应用于酸性土壤的改良剂配方:只添加青烟叶添加料,然后根据实际土壤相关成分的缺失补充营养成分0~20份或酶制剂0~5份。
本发明第二方面提供所述的土壤改良剂的制备方法,将所述青烟叶添加料20~60份、碱类物质0~60份、营养成分0~20份和酶制剂0~5份混合后,通过生物反应获得所述土壤改良剂,或者通过反应后在适量添加营养成分和酶制剂。所述生物反应的反应条件为0.5MPa-1.5MPa,温度在60℃-120℃,反应时间为20min-60min。在处理过程中,充分混合后放入反应釜进行处理,根据粒径大小可做分层处理或堆积处理两种处理方法,粒径小的可选择装入专用容器进行处理,这样可以有效防止因粒径小物料密度大,造成通透困难从而导致不能充分反应。采用上述方法制备的土壤改良剂的有机质总量大于45%,一般为45%-60%。且采用上述处理方法可以去除青烟叶中的有害物质,一般为青枯菌、黒茎病菌、软腐欧氏杆菌、腐霉、镰刀菌和/或疫霉。
以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是,应当理解的是,本发明的实施例仅仅是为了解释本发明,并非为了限制本发明,且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作,或按材料供应商推荐的条件制作。
此外应理解,本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤,除非另有说明;还应理解,本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置,除非另有说明。而且,除非另有说明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况下,当亦视为本发明可实施的范畴。
在下述实施例中,所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明,均可商购获得。
试验材料:为国内各省市烟草核心种植区域产生的废弃青烟叶、矿物碱(酸氢钙)、生物碱(脱脂骨粉)、豆粕。
青烟叶的预处理,集中收集青烟叶,主要为生产过程中的上三片和下三片烟叶,干燥后经粉碎机粉碎得到青烟叶添加料,粉碎粒径在0.5~2mm之间。
废弃青烟叶通过生物反应处理得到的青烟叶添加料中包含丰富的包含有机质、营养元素、氨基酸、微量元素和激素,其中营养元素为N、P和K,微量元素为Te、Zn、Ca、Cl和Mg,激素为生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯和脱落酸。平稳营养,营养元素是均衡的、缓释的,适合制备土壤改良剂,特别是烟田专用的土壤改良剂,能够提高植株的抗病、抗逆能力,提高成活率。土壤改良剂在施用过程中可以产生有益微生物,具有可再生可循环利用性。再者本发明提供的适合烟草种植的专用土壤改良剂,从包装、运输、施用等方面带来很大的方便,尤其在施用上,无须再加工,减少了大量的人力物力,不用重新配制直接施用即可。
实施例1
青烟叶添加料,充分混合后放入反应釜进行生物反应处理(也称为水热处理),反应条件为1.0MPa,温度在90℃,反应时间为35min。
实施例2
青烟叶添加料50份和生物碱50份,充分混合后放入反应釜进行生物反应处理,反应条件为0.5MPa-1.5MPa,温度在60℃-120℃,反应时间为35min。
实施例3
青烟叶添加料50份和矿物碱50份,充分混合后放入反应釜进行生物反应处理,反应条件为0.5MPa-1.5MPa,温度在60℃-120℃,反应时间为35min。
实施例4
青烟叶添加料50份、生物碱30份和豆粕20份,充分混合后放入反应釜进行生物反应处理,反应条件为0.5MPa-1.5MPa,温度在60℃-120℃,反应时间为35min。
实验例1
测定实施例1-4的土壤改良剂pH值,结果如表1所示:
表1不同原料组分土壤改良剂的pH值
由表1可知,青烟叶粉粹后经过水热处理的青烟叶添加料的pH值为酸性,经过加入生物碱或矿物碱后都将提高产品的pH值。其中只加入生物碱或矿物碱的处理pH提高的更多,第3种处理中生物碱的配比降低,且添加另一种营养物质后,pH也能提高。其中,由于矿物碱很容易导致土壤出现板结问题,不利于土壤的生态环境健康。更优势的配比选择为烟渣+生物碱的处理,均采用生物原料,活性高,不容易导致土壤出现板结问题,更有利于促进土壤生态环境健康。
实验例2
测定实施例1-4的土壤改良剂有机物总量和易氧化有机质,结果如表2所示:
表2不同原料组分土壤改良剂的有机质总量
配方青烟叶添加料+生物碱的改良剂总有机物含量可达52.9%,对增加土壤有机质含量和培肥土壤会有明显的提升,而且该配方的易氧化有机质较高,有利于促进烟草生长过程中对养分的吸收利用,对提高烟草的抗病性和抗逆性以及提升烟草品质会有明显效果。配方青烟叶添加料+矿物碱的土壤改良剂总有机物含量较低,不适用于有机质偏低的烟田,在酸化严重的地区能起到很好的作用,在降水量较大区域对土壤生态环境的改变不明显,不利于土壤培肥,而且该配方易氧化有机质的含量偏低,在使用过程中需要添加一定量的有机肥来进行补充。组分青烟叶添加料+生物碱+豆粕的土壤改良剂总有机物含量最高,适用于土壤有机质缺乏的区域,对土壤的保水保肥能力有很大的改善,对培肥地力有较大作用。
实验例3
采用实施例4提供的土壤改良剂配方,做盆栽与田间试验
土壤改良剂施用方法:作为基肥一次施入,在收获前50天左右追施一次烟草专用生物钾肥,每亩追施25公斤,禁止施用土壤杀菌剂。
种植试验选择在山东沂水现代烟草科技园内施用烟草专用土壤调理剂分别进行了盆栽和地栽种植试验。盆栽和地栽定植时间为2021年5月28日,收获日期为8月27日。分别对种植前和种植后采取的土样进行了理化指标分析。测定土壤总有机质、总氮、总磷、总钾和硫、氯等的含量以及土壤的pH值。
如表3,在盆栽和地栽试验中,施用土壤改良剂后的土壤pH值均有升高趋势,说明施用土壤改良剂有利于提高土壤酸化的改良。
表3土壤改良剂对土壤pH的影响
如表4所示,在盆栽和地栽试验中,施用土壤改良剂后的土壤有机质总含量有升高趋势,钾和硫的含量也高于处理前,说明土壤改良剂能提高土壤中的养分含量。土壤中氮、磷和氯三种元素的变化在两种处理中的变化不太一致,可能与在盆栽和地栽条件下,烟草对土壤中养分的消耗不太一致有关。
表4土壤改良剂对土壤养分与营养元素的影响
本发明实施例试验分析了三种不同配方生产的土壤改良剂的pH值和有机质的含量以及对土壤的调节作用,结果证明利用青烟叶添加料可以生产调节土壤酸化和养分流失的土壤改良剂。不同配方土壤调理剂根据各自的理化性状,可充分发挥各自优势或三种产品有机结合,施用于相应的烟田,解决烟田土壤酸化的问题。采用烟渣+生物碱的配方可以有效调节土壤pH值,增加土壤养分。针对土壤养分较少的地块,可以采用烟渣+生物碱+豆粕的配方,在提高土壤pH值的同时还能更好的补充土壤中的养分。对于土壤酸化较严重的地块,可以采用烟渣+矿物碱的配方,但由于矿物碱容易导致土壤板结,使用时要特别注意,并适量补充有机肥来调节土壤养分。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效,而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种土壤改良剂,所述土壤改良剂包括青烟叶添加料。
2.根据权利要求1所述的土壤改良剂,其特征在于,所述土壤改良剂还包括碱类物质,所述青烟叶添加料与所述碱类物质的重量比为1:0.01~1。
3.根据权利要求2所述的土壤改良剂,其特征在于,所述土壤改良剂还包括营养成分和/或酶制剂;
优选的,所述青烟叶添加料、碱类物质、营养成分和酶制剂的重量比为1:0.01~1:0.01~0.5:0.01~0.5。
4.根据权利要求1所述的土壤改良剂,其特征在于,所述青烟叶添加料由废弃青烟叶制成;
和/或,所述青烟叶添加料的pH值为5-6;
和/或,所述青烟叶添加料的粒径为0.1~5mm。
5.根据权利要求2所述的土壤改良剂,其特征在于,所述碱类物质选自生物碱和/或矿物碱;
优选的,所述生物碱为脱脂骨粉,优选的所述脱脂骨粉的粒径为2~5mm;
优选的,所述矿物碱选自天然矿物碱或合成碱。
6.根据权利要求3所述的土壤改良剂,其特征在于,所述营养成分选自豆粕;
和/或,所述酶制剂选自糖化酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、脂肪酶和/或植酸酶中的一种或多种。
7.一种用于制备如权利要求1-6任一项所述的土壤改良剂的制备方法,包括:将所述青烟叶添加料通过生物反应获得所述土壤改良剂。
8.根据权利要求7所述的土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述土壤改良剂中还添加碱类物质,所述青烟叶添加料与碱类物质混合后进行生物反应获得所述土壤改良剂;
和/或,所述土壤改良剂中还添加营养成分和/或酶制剂。
9.根据权利要求7或8所述的土壤改良剂的制备方法,其特征在于,所述生物反应的反应条件:压强为0.5MPa-1.5MPa,温度为60℃-120℃,反应时间为20min-60min。
10.如权利要求1-6任一项所述的土壤改良剂在改良烟田土壤生态环境中的应用,优选的,所述土壤改良剂在改良酸性烟田土壤环境中的应用。
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