CN115322055A

CN115322055A - 一种烟草土壤改良剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN115322055A
Application number: CN202211058383.9A
Authority: CN
Inventors: 于建光
Original assignee: Shaowu Branch Of Nanping Tobacco Co; Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Shaowu Branch Of Nanping Tobacco Co; Jiangsu Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体公开一种烟草土壤改良剂及其制备方法和应用。所述烟草土壤改良剂包括植物发酵腐熟料，以植物发酵腐熟料的质量为100％计，还包括如下组分：膨润土0.8％‑1.2％和聚丙烯酰胺0.08％‑0.12％；其中，所述植物发酵腐熟料为水稻秸秆与菜籽饼、或水稻秸秆与禽畜粪便经堆肥发酵得到。本发明提供的烟草土壤改良剂，以水稻秸秆、菜籽饼或禽畜粪便经堆肥腐熟后的腐熟料与膨润土和聚丙烯酰胺配合施用，可有效提高土壤养分，改善土壤物理结构，降低土壤pH值，增强土壤保水保肥能力，进而增加烟草产量，不但实现了水稻秸秆的综合利用，还促进了烟草产量和品质的提升，在烟草种植领域具有广阔的应用前景。

Description

一种烟草土壤改良剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及土壤改良剂技术领域，尤其涉及一种烟草土壤改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

烟草是我国的重要经济作物，我国每年烟草的种植面积超过100万hm²，烟叶产量超过200万吨。良好的土壤结构和养分状况能保证烟草的高品质生产，是生产优质烟叶的首要条件。长期烟草种植会导致土壤烟碱含量高，烟草土传染病害发病率高，烟草品质和产量下降，不合理的施肥引起有机质含量降低，土壤板结和酸化。福建是我国烟草三大优质产区之一，该地区主要实行烟草和水稻轮作种植体系，由于复种指数高，高产烟草、水稻品种的种植推广，土壤中的养分不断被作物吸收带离土壤，导致土壤养分不均衡，土壤有机质和全氮含量有下降趋势。且由于福建烟草种植地区气候高温多雨，存在严重的土壤风化，导致土壤盐基离子淋失严重，使土壤出现酸性问题愈加严重，成为限制福建地区烟草生长产出经济效益的重要因素之一。不仅如此，福建植烟区土壤存在质地粘重或过砂现象，随种植年限的增加，土壤容重逐年增加，团粒结构减少，土壤毛管孔隙度和总孔隙度下降；部分地区存在重金属污染问题。

我国秸秆年产量高达7.5亿吨，假如直接被焚烧或丢弃，会造成严重的资源浪费和环境污染。秸秆还田不仅可减少因焚烧引起的大气污染，同时还可对培肥地力有重要影响。但是，目前的秸秆直接还田或秸秆经发酵后还田，烟草生长依然相对缓慢，产量不高，对土壤的改善能力较差。因此，研发一种可针对性有效改善烟草土壤的土壤改良剂，提高烟草的产量和质量，对保护生态环境和烟草行业的可持续发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中秸秆直接还田或发酵后还田，无法对烟草土壤进行有效改善，烟草产量和质量无法有效提高的问题，本发明提供一种烟草土壤改良剂及其制备方法、应用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种烟草土壤改良剂，包括植物发酵腐熟料，以植物发酵腐熟料的质量为100％计，还包括如下组分：膨润土0.8％-1.2％和聚丙烯酰胺0.08％-0.12％；

其中，所述植物发酵腐熟料为水稻秸秆与菜籽饼、或水稻秸秆与禽畜粪便经堆肥发酵得到。

相对于现有技术，本发明提供的烟草土壤改良剂，通过将水稻秸秆与菜籽饼或禽畜粪便经过堆肥发酵后还田，不但可增加土壤有机质，还能使土壤中的分散性土粒胶结形成较大粒径的水稳定性团聚体，改善土壤的物理结构，提高土壤孔隙度和水分含量，增加土壤养分流动，促进烟草生长，同时，还能降低土壤pH、缓解酸化；膨润土能提高土壤持水和保氮能力，促进烟草对养分和水分的利用，进而提高烟草产量；加入聚丙烯酰胺，提高土壤水稳定性大团聚体比例，提高土壤最大持水量和田间持水量，降低土壤容重；水稻秸秆还田配施膨润土和聚丙烯酰胺能显著提高土壤有机质含量、阳离子交换量，改善土壤团粒结构，对烟草有明显的增产效果，不但实现了水稻秸秆高效还田，解决了秸秆浪费问题，还能有效改善烟草土壤，促进烟草的优质高产。

优选的，所述膨润土为钙基膨润土，粒径为100-200目。

优选的膨润土能提高土壤持水能力，减少水分蒸发，提高水分利用率；同时，优选的膨润土还能提高土壤的保氮能力，减少氮肥淋失，且还能降低烟草中吸收累积的重金属含量，从提高烟草的产量和品质。

优选的，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，粒径为20-80目。

优选的聚丙烯酰胺能提高土壤养分，减少水土流失，降低土壤中氮、磷养分的淋失，促进烟草对养分的充分利用。

优选的，所述植物发酵腐熟料的制备方法包括如下步骤：

步骤a、称取水稻秸秆、菜籽饼或禽畜粪便，分别进行粉碎，将粉碎后的水稻秸秆与菜籽饼或禽畜粪便混合均匀，得混合料；

步骤b、将所述混合料堆放成条形堆，调节含水率，进行堆肥发酵，晾干至水分含量10％以下，得所述植物发酵腐熟料。

可选的，所述禽畜粪便可为本领域常见的禽畜粪便，畜禽粪便可选自鸡粪、鸭粪、猪粪、牛粪、蚕粪、羊粪和鹅粪中的一种或几种都可以，上述一种或几种家畜粪便在上述配方中，都可以达到目的且对烟草土壤改良剂的影响在可以接受的范围内。优选的，所述禽畜粪便为牛粪。

优选的，步骤a中，水稻秸秆粉碎至长度2cm以下，菜籽饼或禽畜粪便粉碎至粒径0.5cm以下。

优选的，步骤a中，粉碎后的水稻秸秆与菜籽饼或禽畜粪便的干重比为4.5:1-5.5:1。

优选的水稻秸秆与菜籽饼或禽畜粪便的比例，可以使混合后的堆体的碳氮比在25:1-35:1的范围内，提高发酵效率，缩短发酵周期。

优选的，步骤b中，调节含水率为68％-72％。

优选的，步骤b中，所述堆肥发酵的具体过程为：常温堆肥发酵，第3-4天进行翻堆，此后每隔3-6天进行一次翻堆，发酵30-35天后形成植物发酵腐熟料。

优选的堆肥熟化过程，不但可以使水稻秸秆、菜籽饼或禽畜粪便中的各种成分充分降解，以便烟草充分吸收利用，同时，还可以提高堆肥效率，缩短腐熟时间。

本发明还提供一种烟草土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

按照上述任一项所述的烟草土壤改良剂的设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得所述烟草土壤改良剂。

本发明还提供上述烟草土壤改良剂在烟草种植中的应用。

优选的，所述烟草土壤改良剂的用量为8-12g/kg土壤。

本发明提供的烟草土壤改良剂，不但避免了秸秆焚烧引起的环境污染问题，减少了农业废弃物的浪费，实现了秸秆的高效还田，且还能促进土壤团粒结构形成，提高土壤养分含量，改善土壤理化性质，促进烟草生长，提高烟草产量，具有较高的实用价值。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种烟草土壤改良剂，制备方法包括以下步骤：

步骤一、称取水稻秸秆，将其粉碎至长度小于2cm；将菜籽饼粉碎至颗粒粒径小于0.5cm；

步骤二、将粉碎后的水稻秸秆与菜籽饼按照干重比5:1混合均匀，得混合料；

步骤三、将所述混合料转移至方形塑料箱体，调节含水率至70％，进行常温堆肥发酵，堆腐开始后的第3天进行翻堆，保证堆体内氧气充足，此后每4天进行一次翻堆，30天后堆腐结束，晾干至水分含量10％以下，得所述植物发酵腐熟料；

步骤四、向上述植物发酵腐熟料中加入其干重1％的钙基膨润土和0.1％的阴离子聚丙烯酰胺，混合均匀，得烟草土壤改良剂。

实施例2

步骤一、称取水稻秸秆，将其粉碎至长度小于2cm；将牛粪粉碎至颗粒粒径小于0.5cm；

步骤二、将粉碎后的水稻秸秆与牛粪按照干重比4.5:1混合均匀，得混合料；

步骤三、将所述混合料转移至方形塑料箱体，调节含水率至68％，进行常温堆肥发酵，堆腐开始后的第3天进行翻堆，保证堆体内氧气充足，此后每6天进行一次翻堆，33天后堆腐结束，晾干至水分含量10％以下，得所述植物发酵腐熟料；

步骤四、向上述植物发酵腐熟料中加入其干重1.2％的钙基膨润土和0.12％的阴离子聚丙烯酰胺，混合均匀，得烟草土壤改良剂。

实施例3

步骤二、将粉碎后的水稻秸秆与菜籽饼按照干重比5.5:1混合均匀，得混合料；

步骤三、将所述混合料转移至方形塑料箱体，调节含水率至72％，进行常温堆肥发酵，堆腐开始后的第4天进行翻堆，保证堆体内氧气充足，此后每3天进行一次翻堆，35天后堆腐结束，晾干至水分含量10％以下，得所述植物发酵腐熟料；

步骤四、向上述植物发酵腐熟料中加入其干重0.8％的钙基膨润土和0.08％的阴离子聚丙烯酰胺，混合均匀，得烟草土壤改良剂。

上述实施例中钙基膨润土的粒径为100-200目，阴离子聚丙烯酰胺的粒径为20-80目。

应用例

1.试验材料

水稻秸秆取自福建省邵武县烟稻轮作产区。土壤利用类型为水稻土，土壤质地为粉壤土(美国农部制)，砂粒(0.05-2mm)、粉粒(0.002-0.05mm)和粘粒(＜0.002mm)含量分别为45.16％、52.31％和2.53％，其基础理化性质为：pH值5.42，EC值434.1μs·cm^-1，有机质30.39g·kg^-1，全氮1.56g·kg^-1，有效磷51.10mg·kg^-1，速效钾365.93mg·kg^-1。堆肥发酵在江苏省农业科学院温室大棚内制备。种植烟草品种为K326。

2.试验设计

试验共设计8个处理：空白组，BP组(即向土壤中施加1％膨润土和0.1％聚丙烯酰胺)，S0组(向土壤中施加1％水稻秸秆)，S1组(向土壤中施加1％水稻秸秆与牛粪的堆腐物)，S2组(向土壤中施加1％水稻秸秆与菜籽饼的堆腐物)，S0BP组(向土壤中施加1％水稻秸秆、1％的膨润土和0.1％聚丙烯酰胺)，S1BP组(向土壤中施加1％水稻秸秆与牛粪的堆腐物、1％的膨润土和0.1％聚丙烯酰胺)，S1BP组(向土壤中施加1％水稻秸秆与牛粪的堆腐物、1％的膨润土和0.1％聚丙烯酰胺)，S2BP组(向土壤中施加1％水稻秸秆与菜籽饼的堆腐物、1％的膨润土和0.1％聚丙烯酰胺)，具体参见表1，每个处理3次重复，试验地位于江苏省农业科学院温室大棚。

各组中堆腐物的制备方法与实施例1步骤一至步骤三相同。

表1

试验选用大小一致的PVC材质盆钵，每盆钵装风干土4kg。3月种植烟草，每个盆钵中移栽一棵烟草幼苗，各处理肥料施用量相同，采用当地烟草公司推荐施用量，其用量为纯N 0.06g/kg，P₂O₅ 0.06g/kg，K₂O 0.15g/kg。试验中全部的磷肥、2/3的氮肥和3/5的钾肥用作基肥，剩余均用作追肥，其中氮肥采用尿素、磷肥采用过磷酸钙、钾肥采用硫酸钾。当年7月进行烟草收获和土壤样品采集。烟草样品杀青烘干测定理化指标；土壤样品分为两份，一份新鲜土壤样品4℃冰箱保存，用于土壤微生物学指标测定；另一份样品经风干处理，用于土壤理化指标测定。

3.测定指标与方法

3.1土壤物质指标

土壤水稳性团聚体分级测定采用湿筛法。套筛筛孔孔径分别为2mm、0.25mm和0.053mm，将土壤团聚体分为4个粒级：＞2mm的大的大团聚体(LM，Large macro-aggreates)、0.25～2mm的小的大团聚体(SM，Small macro-aggreates)、0.053～0.25mm的微团聚体(M，Micro-aggreates)和粉粘粒组分(SC，Silt+clay fractions)。计算各粒径大小的水稳性团聚体的质量分数(＜0.053mm粒径大小的粉粘粒组分的质量＝土样总重-LM-SM-M)。结果如表2所示。

土壤水稳性团聚体平均重量直径(MWD)：

其中，x_i为一级别范围内团聚体的平均直径(mm)；y_i为对应于x_i的团聚体质量分数(％)。

土壤容重(BD)采用环刀法，土壤最大持水量(饱和持水量)、毛管持水量、最小持水量(田间持水量)、总孔隙度、毛管孔隙度测定方法参照森林土壤水分-物理性质的测定。环刀质量(环刀内容积为100cm-³)，计A；环刀取土后淹水至环刀上沿浸泡24小时，称重计B；环刀置于平整干砂上2h(土壤中因重力失去非毛管水)，称重计C；继续置于平整干砂上10h，称重计D；最后将环刀105℃烘干至恒重，称重计E。结果如表3所示。

非毛管孔隙度(％)＝0.1×(最大持水量-最小持水量)×土壤容重 (2-5)

毛管孔隙度(％)＝0.1×最小持水量×土壤容重 (2-6)

总孔隙度(％)＝非毛管孔隙度(％)+毛管孔隙度(％) (2-7)

表2不同处理下土壤水稳性团聚体组成及MWD值

注：a、b、c等字母表示不同处理间的差异(P＜0.05)。*、**、***分别表示P<0.05，P<0.01，P<0.001水平上的差异。

由上表可以看出，与空白组相比，BP处理和S0处理在一定程度上提高了土壤团聚体的平均重量直径(MWD)，其中，S0BP和S1BP处理达到显著水平(P＜0.05)。S0与BP的交互作用显著影响土壤＞2mm大团聚体组分；施用改良剂膨润土和聚丙烯酰胺和S1、S2显著影响土壤团聚体的平均重量直径(MWD)。由以上数据证明，水稻秸秆与菜籽饼或牛粪的堆腐物，与膨润土、聚丙烯酰胺复配施用，能提高土壤中大团聚体的比例，提高土壤团聚体的平均重量直径，增强其稳定性，改善土壤结构。

表3不同处理下土壤孔隙度、持水量和容重

由上表可以看出，各处理显著均提高了土壤最小持水量，S2BP显著提高了土壤总孔隙度，S0BP和S2BP处理显著降低了土壤容重，由以上数据证明，水稻秸秆与菜籽饼或牛粪的堆腐物，与膨润土、聚丙烯酰胺复配施用，能提高土壤持水量和孔隙度，降低土壤容重，对土壤物理结构的改善有积极作用。

3.2土壤化学指标

土壤酸碱度(pH)测定采用水土比2.5:1电位法；土壤电导率(EC)测定用EC计；土壤有机碳(SOC)含量测定采用重铬酸钾外加热法；土壤全氮(TN)含量测定采用半微量开氏法；土壤有效磷(Available phosphorus，AP)含量测定采用0.5M NaHCO₃溶液浸提-钼锑抗比色法；土壤速效钾(Available potassium，AK)含量测定采用1M的NH₄OAc溶液浸提-火焰光度计法；土壤溶解性有机碳(DOC)含量测定采用TOC仪上机法。结果参见表4和表5。

表4不同处理下土壤养分含量

由上表可以看出，施用改良剂(膨润土和聚丙烯酰胺)显著影响土壤pH、电导率、全氮和溶解性有机碳含量；秸秆还田处理(S0)显著影响了除土壤有效磷含量外的其他土壤理化性质；BP与S0的交互作用只显著影响了土壤有机碳含量，BP与S2的交互作用显著影响了土壤pH和有机碳含量，对土壤有机碳含量的影响大于BP与S0的交互作用(9.58＞4.58)。S2BP处理的土壤养分明显高于其他处理组。

3.3植株指标

作物产量：烟草成熟后收获，将各部位分装在信封内，105℃杀青30min后70℃烘干至恒重，称重记录。结果如表5。

表5不同处理下烟草产量及构成因子

由表5可以看出，与CK处理相比，BP处理虽提高了下部叶的生物量及占比，但降低了上部叶和中部叶的生物量及占比，包括烟草总产量。S1和S2处理提高了烟草产量，包括上部叶和下部叶的生物量及占比。S0BP处理降低了烟草中部叶生物量及占比。方差分析结果表明，施用改良剂(膨润土和聚丙烯酰胺)对烟草产量无显著影响。S2BP处理显著影响了中部叶的生物量及叶片数，中部叶的生物量及叶片数增多有利于烟草产量的增加。

综上所述，本发明提供的烟草土壤改良剂，以水稻秸秆、菜籽饼或禽畜粪便经堆肥腐熟后的腐熟料，与膨润土和聚丙烯酰胺配合施用，可有效提高土壤养分、改善土壤物理结构，进而增加烟草产量，不但实现了水稻秸秆的综合利用，还促进了烟草产量和品质的提升，在烟草种植领域具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种烟草土壤改良剂，其特征在于，包括植物发酵腐熟料，以植物发酵腐熟料的质量为100％计，还包括如下组分：膨润土0.8％-1.2％和聚丙烯酰胺0.08％-0.12％；

2.如权利要求1所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，所述膨润土为钙基膨润土，粒径为100-200目。

3.如权利要求1所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺，粒径为20-80目。

4.如权利要求1所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，所述植物发酵腐熟料的制备方法包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，步骤a中，水稻秸秆粉碎至长度2cm以下，菜籽饼或禽畜粪便粉碎至粒径0.5cm以下。

6.如权利要求4所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，步骤a中，粉碎后的水稻秸秆与菜籽饼或禽畜粪便的干重比为4.5:1-5.5:1；和/或

步骤b中，调节含水率为68％-72％。

7.如权利要求4所述的烟草土壤改良剂，其特征在于，步骤b中，所述堆肥发酵的具体过程为：常温堆肥发酵，第3-4天进行翻堆，此后每隔3-6天进行一次翻堆，发酵30-35天后形成植物发酵腐熟料。

8.一种烟草土壤改良剂的制备方法，其特征在于，按照权利要求1-7任一项所述的烟草土壤改良剂的设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得所述烟草土壤改良剂。

9.权利要求1-7任一项所述的烟草土壤改良剂在烟草种植中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述烟草土壤改良剂的用量为8-12g/kg土壤。