一种黏性红壤种植烟草的微调配方有机肥组合

技术领域

本发明属于技术领域，尤其是涉及一种黏性红壤种植烟草的微调配方有机肥组合技术领域。

背景技术

随着人们生活水平和消费水平的提高，对优质高档烟草的需求也在不断增加。曲靖市作为清甜香型烤烟的主要产区之一，发展烤烟产业一直是当地增加地方财税、富农的重要途径。然而，长期以来，一些烟区和农民单方面追求产量和经济效益，化肥施用强度的增加也导致土壤质量退化，包括土壤酸化、盐渍化、土壤养分失衡，以及土壤硝酸盐积累、地下水和地表水农业面源污染，以及烤烟肥料利用率和烟叶质量的下降。选择商品有机肥部分替代化肥将是解决这一问题，实现烟草农业绿色发展的关键措施。在大多数情况下，施用适量的有机肥有利于改善烤烟品质和烟叶香气。有机肥能为烤烟提供全面的营养，促进微生物繁殖，改善土壤结构，显著提高土壤中大团聚体的含量及其水分稳定性，有利于耕作和根系生长发育，增强土壤的保肥、供肥和缓冲能力，提高抗旱、抗涝能力。有机肥分解后产生的一些酸性物质和生理活性物质可以刺激烤烟生长，促进矿质养分在土壤和肥料中的溶解，提高化肥的利用率。同时施用化肥和有机肥可以使养分供应更加全面持久，提高肥料效率，减少养分流失，改善土壤结构，增加土壤养分。

近年来，有机肥料的应用也存在许多问题。一些有机肥料由于其特殊的物理性质和总量，在运输和转移方面有一定的局限性；农作物秸秆堆放、废弃、焚烧、浪费严重；生产技术落后，有机肥只能在脱胶和成熟后施用。然而，在传统的农业生产中，有机肥料的积累和施用既耗时又费力，而且缺乏劳动力。目前，农民对土地收入的依赖程度较低，他们不愿意在有机肥料上花费更多成本；企业追求高利润，大多数有机肥产品价格高。短期内施用有机肥效果缓慢，推广有限。研究表明，与传统有机肥相比，商品有机肥具有有机质丰富、养分齐全、见效慢等功能，长期施用可以提高土壤结构的稳定性、微生物活性、土壤综合肥力和烟叶的综合品质，因此，商品化有机肥料在烤烟生产中的应用不断扩大。特种商品有机肥料利用自身的技术和加工优势，克服了普通有机肥料无害、分解转化水平低的缺点。然而，由不同有机原料制成的有机肥料具有不同的物理和化学特性，如碳氮比和无机盐。它们在土壤中的分解转化、释放速度和利用效率，以及对土壤结构、烤烟生长发育、产量和品质的影响是不同的。

桑枝(桑树枝条)是蚕桑生产中数量最多的副产品。除了每年修剪一小部分用作柴火的桑枝外，大部分都被丢弃在田间，既浪费又污染环境。堆肥是处理有机固体废物较为常见和有效的方法之一。堆肥桑枝清洁环保，有机质含量高，营养元素齐全，污染成分少。它们在微生物降解和发酵后转化为腐殖质，很容易被作物吸收，可以显著提高土壤肥力。中国是白酒生产和消费大国。随着产量的不断增加，白酒的废酒糟对环境造成了很大的污染。目前，焚烧是酒糟无害化处理的主要方式，但其能耗高、成本高、资源利用率低。酒糟富含有机质和多种营养元素，是优质有机肥料的潜在来源。以酒糟为原料生产有机肥，可以充分利用酒糟的营养资源，实现酿造废弃物的无害化处理和资源化利用。甘蔗生产作为农业生产的支柱产业，生产规模的扩大带来了大量蔗渣废弃物资源的积累，造成了生产区农业环境的污染。将甘蔗渣制成有机肥，既能保护生态环境，又能节约资源。甘蔗渣富含纤维素、木质素等难分解的有机物。在生产中，可以通过调整碳氮比和添加微生物制剂来加速其分解过程。施用草炭可以改善土壤活性和根系活力，而菜籽油枯对提高烟叶产量、改善烟叶外观质量和增加香气含量有良好的效果。

最后，一般技术人员认为针对不同的作物不同的有机肥在微调的时候，其功效显著性似乎可以预测，但通过本发明研究人员深入研究后发现，其效果并非与预期预测吻合，当一个黄金比例出现时，其某一方面的功效可能会出现显著的变化。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种黏性红壤种植烟草的微调配方有机肥组合。本发明的目的是提供三种不同有机物料特制的有机肥，在黏性红壤上施用，可有效提高土壤pH 及土壤肥力，不同程度的促进了烟株生长发育，增加烟叶产量和产值，降低烤烟总氮、烟碱含量，提高总糖、还原糖和钾离子含量，进步协调烟叶化学品质，提高烟株对氮、磷、钾肥的利用率。

本发明采用如下技术方案实现。

一种黏性红壤种植烟草的微调配方有机肥组合，其特征在于，所述有机肥组合包括原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：桑树枝条或酒糟或甘蔗渣择一选择；所述有机肥组合包括：

有机肥A：原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：桑树枝；

有机肥B：原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：酒糟；

有机肥C：原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：甘蔗渣。

进一步为，本发明所述有机肥A：原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：桑树枝的参数为：以质量百分数计，含有机质53.82％，N 2.31％、P

所述有机肥C：原料一：草炭；原料二：菜籽油枯；原料三：甘蔗渣参数为：以质量百分数计，含有机质52.98％，N 2.27％、P

进一步为，本发明所述有机肥组合的使用方法为，有机肥与常规化肥按照质量比3:7的比例组合使用；所述常规化肥为：纯氮97.5kg/hm

本发明微调配方有机肥组合的用途为使用有机肥B提高土壤pH值。

本发明微调配方有机肥组合的用途为使用有机肥B提高增加土壤有机质；或使用有机肥B提高水解性氮含量比；或使用有机肥B提高土壤有效磷含量或使用有机肥B降低土壤电导率。

本发明微调配方有机肥组合的用途为使用有机肥B增加土壤中大粒径团聚体＞5mm和 2～5mm的含量。

本发明微调配方有机肥组合的用途为，使用有机肥B增加烤烟株高、茎围和叶片数。

本发明微调配方有机肥组合的用途为，使用有机肥C增加烤烟叶面积、叶面积系数。

本发明微调配方有机肥组合的用途为，使用有机肥B或有机肥C增加上中部烟叶的化学成分可用性指数。

本发明微调配方有机肥组合的用途为，使用有机肥B增加氮素表观利用率和氮素生理利用率。

本发明的有益效果为，

1、这三种有机肥料有利于改善土壤pH值、土壤肥力和降低土壤电导率。本发明的三种有机肥与常规化肥用量相比，能显著提高土壤pH值0.14～0.31个单位，有机质含量分别提高15.56％、31.27％和20.16％，水解物含量分别显著提高7.97％、26.81％和12.87％，土壤电导率显著降低20.03％，有机肥B(有机物料为酒糟、草炭和菜籽油枯)的效果更为显著。有研究表明，在种植制度、质地和环境相似的情况下，施肥方法是影响土壤理化性质的关键因素。本发明与单施化肥相比，用不同的有机肥替代30％的化肥，可以改善土壤pH值，显著提高土壤有机质、水解氮、速效磷和速效钾的含量，降低土壤电导率。这是因为：一方面，化肥中的氮在土壤氨化和硝化过程中释放出大量质子(H

2、施用三种有机肥后，土壤中大粒径团聚体(>5mm，2～5mm)含量分别显著增加69.28％，172.67％，90.89％和42.79％，94.97％，81.04％，其中有机肥B的效果最为明显；其他粒径的团聚体含量显著下降4.61％-23.94％。粉黏粒(<0.25mm)含量分别降低至50.09％、45.30％和 48.64％。与不施肥处理相比，常规施肥显著增加了中粒径(1～2mm)和粉粒径(<0.25mm) 的团聚体含量，分别为35.53％和7.10％。可以看出，施用化肥不利于大团聚体的形成，施用有机肥可以促进中、大粒径团聚体的胶结，推动粒径R<0.25mm、R(0.25～0.5mm)、R(0.5～ 1mm)的水稳性团聚体向粒径大于5mm和2～5mm的团聚体的转化，然后改善土壤结构和稳定性。本发明与单次施用化肥相比，施用有机肥促进了土壤微团聚体向大团聚体的形成，较小粒径团聚体的含量降低，表明水稳定性增强，土壤结构稳定。首先，施用化肥会改变土壤pH值和电解质浓度，进而影响土壤团聚体结构，降低其稳定性；相反，施用有机肥后，土壤有机质增加，进而增强了团聚体之间的凝聚力和抗拉强度，减少了团聚体孔隙中的空气在湿润过程中被压缩、膨胀和破碎的现象，改变了烟田孔隙中土壤养分的空间分布，促进土壤养分的保蓄。根据团聚体形成理论，土壤颗粒在胶结物质、微生物、根系等作用下促进黏粒向微团和大团聚体转化。本试验表明，酒糟专用有机肥的处理比桑枝和甘蔗渣有机肥更有利于大团聚体(>2mm)的形成，团聚体的水稳定性更强，可能与酒糟有机肥中的某些有机物质具有疏水性，团聚体中的疏水基团增加，以及酒糟有机肥可以提高土壤微生物的丰度。

有机肥B和有机肥C在常规化肥用量70％的基础上配施，可以促进烤烟生长发育，提高烟叶结构等级、产量和产值。施用有机肥B的烤烟株高、茎围和叶片数分别显著高于施用常规化肥的8.99％、4.76％和12.09％，显著高于施用有机肥A、C和不施肥的烤烟。与常规化肥相比，有机肥B和C的叶面积和叶面积系数分别显著增加8.33％、7.72％、15.55％和10.60％。从经济性状来看，有机肥B和C的优质烟叶比例、产量和产值分别比常规施肥显著提高12.10％、 8.92％、13.19％、9.09％、25.49％和20.35％。有机肥A的这些指标与常规施肥没有显著差异。本发明中，与化肥单施相比，酒糟蔗渣有机肥配施显著提高了烤烟叶面积、优质烟叶比例、产量和产值，平均分别提高13.08％、10.51％、11.14％和22.92％。究其原因：一方面，两种有机肥可以有效协调有机和无机养分的均衡供应，提高土壤有效养分，促进烟草植株和根系的生长发育，改善烟叶的叶面积和干物质积累，从而提高烟叶产量，优质叶的比例和产值。另一方面，有机肥增加了土壤可矿化有机氮库和土壤微生物群落，使土壤氮库的转化率、生产力和持续供氮能力保持稳定，有利于烤烟生长后期叶绿素的降解和成熟期烟叶的黄化。

施用有机肥显著降低了中部烟叶中总氮和烟碱的含量，增加了总糖、还原糖和钾离子的含量，使烟叶的化学成分更加协调。与常规施肥相比，施用3种有机肥后中部氮含量显著下降7.51％-15.81％；中部烟叶烟碱含量显著下降10.44％-14.81％；中部烟叶钾含量显著提高 8.84％-16.87％；上、中叶总糖含量分别增加0.41％～15.81％、4.47％～10.80％，还原糖含量显著增加7.78％～17.09％、21.68％～35.03％。本发明表明，与单独施用化肥相比，施用有机肥增加了烟叶的总糖、还原糖和钾离子，降低了总氮和烟碱的含量，烟叶的化学成分更加协调。这可能是因为有机肥中的钾促进了NO

减量施肥配合有机肥能显著提高烤烟氮、磷、钾肥的利用率，其中有机肥B的效果最为明显。三种有机肥的表观氮利用率和生理氮利用率分别比对照显著提高13.48％-27.46％和 5.42％-17.81％；磷的表观利用率为6.72％-8.14％，分别显著提高21.13％、35.44％和11.81％，磷的生理利用率分别显著提高28.11％、36.07％和33.83％；钾的表观利用率为37.49％-40.67％，显著提高6.29％、12.16％和3.39％，钾的生理利用率分别显著高于对照5.72％、13.08％和5.07％。酒糟和甘蔗渣有机肥与化肥配施处理的氮、磷和钾的表观利用率和生理利用率显著高于桑椹有机肥和无机肥。一方面，施用有机肥后，补充碳源促进烟草根际微生物的繁殖和生长，改善肥料的吸附和N、P、K的转化；同时，施用有机肥促进作物根系生长，增加根系生物量和根系分泌物，提高不溶性磷和钾在土壤中的溶解度，从而提高植物对养分的吸收。另一方面，酒糟和甘蔗渣有机肥料中含有大量有益细菌，可以富集固氮细菌和磷钾细菌，减少养分淋失，抑制有害真菌和细菌的定殖，优化根际环境，从而提高烤烟肥料的利用率。

下面结合具体实施方式对本发明做进一步解释和说明。

具体实施方式

1 材料与方法

1.1 试验地基本概况

试验地位于曲靖沾益区大坡乡大坡村(103°32′E，25°44′N，海拔1922.6m)，烤烟大田期4～ 9月平均降雨量926.9mm，年平均气温为16.7℃。试验地土壤类型为红壤，土壤质地黏土，前茬冬闲。烤烟移栽前耕层(0～20cm)土壤基础养分：pH 6.23，有机质30.29g/kg，全氮1.88 g/kg，水解性氮112.51mg/kg，有效磷32.61mg/kg，速效钾237.82mg/kg，水溶性氯离子(Cl

1.2供试材料

供试烤烟品种为云烟100。

肥料：烟草专用复合肥(N:P

有机肥A(有机物料以桑树枝条、草炭、菜籽油枯为主，含有机质53.82％、N2.31％、P

有机肥B(主有机物料为酒糟、草炭、菜籽油枯，含有机质51.71％、N 2.24％、P

有机肥C(有机物料主要为甘蔗渣、草炭、菜籽油枯，含有机质52.98％、N 2.27％、P

3种烟用有机肥病原菌、重金属等指标符合NY/T525-2021《有机肥》标准。

1.3试验设计

设置5个处理，即化肥常规用量(T1，CK)、化肥常规用量的70％分别与有机肥A(T2)、有机肥B(T3)和有机肥C配施(T4)、不施肥(T5)。

小区面积60m

采用漂浮育苗，2021年4月23日移栽，株行距0.6m×1.2m，烤烟移栽后覆膜直至采烤结束。

烟株大田期有机肥及N、P

其中有机肥(A、B、C)、氮和磷肥全部基施；钾肥70％基施，30％在烟株长出第8、第12 片新叶时兑水浇施，其他与当地优质烟生产相同。

表1各试验处理肥料施用量

Table 1 The amount of fertilizers application of different treatments

1.4样品采集及测定指标

1.4.1土壤于2021年9月下旬(烤烟采收结束)，按小区选取分布均匀且代表性强的点，除去 0.5cm左右土壤表层，用土钻采集根际土壤并标记，将同一样品混合带回实验室，风干、制样，测定土壤养分。同时，将根区大块土壤轻轻剥成直径0～20cm的小土块，剔除石块、根系自然风干，留作土壤水稳性团聚体测定样品。参照鲍士旦

1.4.2烟株农艺性状在烤烟成熟时，按小区随机选取健康烤烟植株8株，按YC/T142-2010 标准

1.4.3烤烟经济性状烤烟成熟时，按小区挂牌采收、烘烤，采用GB2635-92

1.4.4烟叶化学成分及可用性指数采集各小区烟叶B2F(上橘二)、C3F(中橘三)样品。利用连续流动分析仪(AA3型)测定烟叶总糖和还原糖(YC/T159-2002)

1.4.5烟株氮、磷和钾含量测定在烤烟成熟时，每小区固定烟株6株，分3次采收上、中、下部位烟叶。最后1次将根、茎、叶一并采收，用清水洗净烟株。将各类样品置于105℃杀青30min，80℃烘干，称重，粉碎混匀制成待测样，采用H

1.5数据处理

利用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0软件进行数据处理和分析，处理间差异显著性检验采用最小显著差异(LSD)法。

2结果与分析

2.1不同处理对烟株根际土壤养分含量的影响

由表2可知，不施肥T5处理的pH及土壤养分均最低。

CK的pH为6.40，土壤中性，施用有机肥T2、T3、T4的pH较CK显著升高0.14～0.31个单位，以T3增幅最大。

与CK相比，T2、T3和T4土壤有机质含量分别增加15.56％、31.27％和20.16％。

T2、T3、T4水解性氮含量比CK分别提高7.97％、26.81％和12.87％，且均差异显著。T2和T3的土壤有效磷和速效钾含量分别较CK显著提高27.68％、37.28％、42.79％、6.47％。与CK相比，T2、T3、T4的土壤电导率分别显著下降20.03％、26.73％和22.37％。

可见，施用3种有机肥均有利于提升土壤pH、土壤肥力，降低土壤电导率，且有机肥B(有机物料为酒糟、草炭、菜籽油枯)的效果更为明显。

表2有机肥替代部分化肥对植烟土壤有效养分含量的影响

Table 2 Effect of commercial organic fertilizer replacing partialchemical fertilizer on soil nutrients of planting tobacco soil

注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)，表中数据为平均值与标准差。下同。

Note:Values in the same column followed by different lowercaseletters indicate significant difference at the 0.05level,and the date in thetable are mean and standard deviation.The same as below.

2.2不同处理土壤水稳性团聚体的分布

由表3可知，各处理以微团聚体(＜0.25mm)含量最高，施用有机肥后(T1、T2和T3)，土壤水稳性团聚体组成发生显著变化。

与CK相比，T2、T3、T4的中大粒径团聚体(＞5mm、2～5mm)含量分别显著增加69.28％、 172.67％、90.89％及42.79％、94.97％、81.04％，且T3效果最为明显；而其他粒级的团聚体含量显著下降4.61％～23.94％。

其中，T2、T3、T4粉黏粒(＜0.25mm)含量分别降低至50.09％、45.30％、48.64％。与不施肥处理(T5)相比，T1显著增加中粒级(1～2mm)和粉粒级(＜0.25mm)团聚体含量35.53％、 7.10％。

由此可见，化肥施用不利于大团聚体形成，施有机肥更能促进中大粒径团聚体胶结，驱动R＜0.25mm、R(0.25～0.5mm)、R(0.5～1mm)粒径的水稳性团聚体向＞5mm和2～5mm粒径的团聚体转变，进而改善土壤结构和稳定性。

表3有机肥替代部分化肥对土壤水稳性团聚体分布的影响

Table 3 Effects of commercial organic fertilizer replacing partialchemical fertilizer on the distribution of water-stable aggregates in soils

注：R表示土壤团聚体粒径。Note:R indicate soil aggregation size.

2.3不同处理对烤烟生长及产量、产值的影响

由表4可知，不施肥处理(T5)烟株长势较差，烟叶产量、产值最低。

T3的烤烟株高、茎围、叶片数较CK分别显著提高8.99％、4.76％和12.09％，其显著高于T2、T4、T5。

与CK相比，T3和T4的叶面积、叶面积系数分别显著提高8.33％、7.72％、15.55％和10.60％。

从经济性状看，T3和T4的上等烟比例、产量和产值较CK分别显著增加12.10％、8.92％、 13.19％、9.09％、25.49％、20.35％，T2的这些指标与CK差异均不显著。

由此表明，在化肥常规用量70％的基础上，配施有机肥B(T3)和有机肥C(T4)可促进烤烟生长发育，提高烟叶结构等级、产量和产值的效果显著。

表4有机肥替代部分化肥对烟株生长，产量及产值的影响

Table 4 Effects of commercial organic fertilizer replacing partialchemical fertilizer on growth,yield,and output value of flue-cured tobacco

2.4各处理对烟叶化学成分的影响

由表5可知，不施肥处理(T5)上部和中部烟叶总糖和还原糖含量均显著高于其他施肥处理。

在施有机肥的T2、T3、T4处理中，上、中部烟叶总糖含量分别为31.95％～36.85％、32.02％～33.96％，均值分别为34.58％、32.77％，烟叶还原糖含量分别为19.88％～23.77％、 23.51％～25.98％，均值分别是21.99％、24.54％；与CK相比，施有机肥的3个处理上部和中部烟叶总糖含量分别增加0.41％～15.81％、4.47％～10.80％，而还原糖含量则显著提高 7.78％～17.09％、21.68％～35.03％。

T2、T3和T4上部和中部烟叶总氮含量为2.11％～2.58％、2.13％～2.34％，均值分别为 2.34％、2.33％，其中T2、T3和T4中部总氮较CK显著下降7.51％～15.81％。

各施肥处理上、中部部位烟叶烟碱含量分别为2.43％～2.83％、2.53％～2.93％，平均值为 2.58％、2.68％，T2、T3、T4中部烟叶烟碱含量较CK显著降低10.44％～14.81％。

施肥处理上、中部烟叶钾含量分别为2.15％～2.34％、2.49％～2.91％，均值为2.24％、2.72％， T3上部烟叶钾含量最高，其较CK显著提高8.84％，T2、T3、T4中部烟叶钾较CK显著增加 8.84％～16.87％。

上、中部烟叶水溶性氯含量在不同处理间差异均不显著。

从化学成分可用性指数(CCUI)看，上中部烟叶CCUI均以T3、T4最高，与CK间差异显著，T5的CCUI最低。由上述分析表明，与单施化肥相比，施用有机肥显著降低中部烟叶总氮和烟碱含量，并提高总糖、还原糖和钾离子含量，使烟叶化学成分更为协调。

表5有机肥替代部分化肥对烟叶化学成分的影响

Table 5 Effect of commercial organic fertilizer replacing partialchemical fertilizer on main chemical components of tobacco leaves

注：CCUI：化学成分可用性指数；B2F：上橘二；C3F：中橘三。

Note:CCUI:Chemical components usability index；B2F:Upper orange leaf2；C3F:Middle orange leaf 3.

2.5各处理对烤烟肥料利用率的影响

由表6可知，T2、T3和T4的氮素表观利用率和氮素生理利用率较CK分别显著提高13.48％～ 27.46％和5.42％～17.81％，T2与T3的两种氮素利用率差异性不显著。

T2、T3和T4磷素表观利用率为6.72％～8.14％，较CK分别显著增加21.13％、35.44％和11.81％。

与CK相比，T2、T3和T4的磷素生理利用率显著提高28.11％、36.07％和33.83％。

T2、T3、T4的钾素表观利用率变幅37.49％～40.67％，较CK显著增加6.29％、12.16％和3.39％；

T2、T3和T4钾素生理利用率较CK分别显著提高5.72％、13.08％和5.07％。

由此表明，化肥减量配施有机肥可显著提高烤烟氮磷钾肥料利用率，施用有机肥B处理效果最为明显。

表6有机肥替代部分化肥对烤烟氮、磷、钾肥料利用率的影响

Table 6 Effect of commercial organic fertilizer replacing partialchemical fertilizer on N,P and K fertilizer utilization rate of flue-curedtobacco

结论：3种特制有机肥替代30％化肥均可有效提高土壤pH及土壤肥力，不同程度的促进了烟株生长发育，增加烟叶产量和产值，降低烤烟总氮、烟碱含量，提高总糖、还原糖和钾离子含量，进步协调烟叶化学品质，提高烟株对氮、磷、钾肥的利用率，其中以酒糟、草炭、菜籽油枯为主要有机物料生产的有机肥对提高土壤大团聚体数量(R＞5mm、2～5mm粒径)和土壤养分，提高肥料率用率及烤烟产质量效果最佳，值得推广应用。在曲靖红壤区，以当前无机氮磷钾施用量 (N 97.5kg/hm

以上所述的仅是本发明的部分具体实施例，方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述(包括但不仅限于简写、缩写、本领域惯用的单位)。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。