一种中川208烤烟烟杆炭基生物有机肥及制备方法

技术领域

本发明属于生物有机肥技术领域，具体涉及一种中川208烤烟烟 杆炭基生物有机肥及制备方法。

背景技术

炭基有机肥是以生物质炭为堆肥辅料，将秸秆废弃生物质由传统 的堆沤还田、过腹还田、机械粉碎还田转变为生物质炭，并与养殖业 废弃物发酵制作而成。而炭基多功能生物有机肥是集“多功能微生物 菌剂、生物质炭、畜禽粪便、复合肥和氨基酸肥”五位一体的新型绿 色高效肥料，该肥料在促进植物根系发育、优化作物结构、培肥地力、 调控营养元素转化、提高化肥利用率、拮抗土传病害，环境净化与生 态系统的平衡等方面起着重要作用。烟杆是烟草种植区广泛存在的重 要副产物，将烟杆制作成炭基多功能生物有机肥有利于实现其资源化 利用，降低环境污染风险。

炭基多功能生物有机肥的核心是高效多功能微生物菌剂，微生物 菌剂是经过特殊工艺制成的含有活菌并用于生物有机肥制作的专用 发酵菌剂，由于其具备溶磷解钾、降解纤维素、抗病促生等多重功能， 能对作物生长产生刺激、调控作用，促进作物吸收水分，同时接种微 生物在作物根际的广泛生长降低或抑制了有害微生物的存活与繁殖。 多功能微生物在缓解作物连作障碍方面也起到了较好的作用。因此， 开展烟田相关的微生物菌剂应用研究，有助于实现烟区废弃物资源化 利用，助推烟叶绿色高效生产，实现烤烟农业生产可持续发展。

中川208是中国农业科学院烟草研究所、中国烟草总公司四川省 公司以及上海烟草集团有限责任公司以卷烟工业对优质烟叶的需求 为导向，针对南方烟区病毒病、气候性斑点病等叶部病害逐年加重的 现状，以优质、适产、抗TMV为主攻目标，以优质烤烟品种中烟103 的雄性不育同型系MS中烟103为母本，以抗TMV、耐气候性斑点 病的烤烟新品系T136为父本，经杂交选育出质量性状、经济性状和 抗病抗逆性状较能兼顾的烤烟新品系，2018年12月通过全国烟草品 种审定委员会审定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中川208烤烟烟杆炭基生物有机肥 及制备方法，以改善烤烟的农艺性状，增强烟株抗病性，提高烤烟的 产量和产值。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种中川208烤烟烟杆炭基生物有机肥，包括烟杆生物质炭、牛 粪、油枯、腐熟微生物菌剂和促生型多功能菌剂，其中，所述的烟杆 生物质炭和牛粪的质量比为3:7，所述油枯的质量含量为2％，所述的 腐熟微生物菌剂活菌数>2.5×10

所述的烟杆生物质炭通过中川208烤烟烟杆碳化得到。

所述的炭基生物有机肥还包括烤烟专用复合肥和氨基酸，所述的 烤烟专用复合肥质量含量为15％，所述的氨基酸质量含量为1.5％。

进一步的，所述的烤烟专用复合肥中N、P

所述的炭基生物有机肥中活菌数大于1×10

所述的腐熟微生物菌剂为黑曲霉菌和球孢链霉菌的复合菌剂，其 中黑曲霉活菌数>2.3×10

所述的促生型多功能菌剂为黑曲霉菌、暗色产色链霉菌、赖氨酸 芽孢杆菌的复合菌剂，黑曲霉活菌数>2.3×10

进一步的，黑曲霉菌为黑曲霉(Aspergillus niger)SICU-33，保 藏编号为CCTCCNO:M 2019778，2019年10月8日保藏于中国典型 培养物保藏中心；球孢链霉菌为球孢链霉菌(Streptomyces globisporus)SCAU-1，保藏编号为CCTCC NO:M 2016577，2016年 10月18日保藏于中国典型培养物保藏中心；暗色产色链霉菌为暗色 产色链霉菌(StreptomycesPhaeochromogenes)SICAU417，保藏编号 为CCTCC NO:M 2018661，2018年10月8日保藏于中国典型培养物 保藏中心；赖氨酸芽孢杆菌为赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)SCAUI，保藏编号为CCTCC NO:M 2016106，2016年3 月11日保藏于中国典型培养物保藏中心；保藏地址均为：湖北省武 汉市武昌区八一路299号。

在本发明的另一方面，提供了上述中川208烤烟烟杆炭基生物有 机肥的制备方法，包括以下步骤：

1)将中川208烟杆于炭化炉中进行烟杆生物质炭的制作，炭化 温度450℃，炭化时间2h；

2)将含水量45％的牛飞、获得的烟杆生物质炭油枯干混，调节 含水量至62％建堆；

3)将腐熟微生物菌和促生型多功能菌培养至对数期，与清水充 分混合稀释，使每毫升溶液含活菌数≥10

4)在发酵堆中添加腐熟微生物菌剂，定时翻堆直至堆肥腐熟；

5)调节含水量至30％，添加促生型多功能菌剂、烤烟专用复合 肥以及粗氨基酸，形成烟杆炭基多功能生物有机肥。

本发明的有益效果为：

1)有利于农村地区烟杆废弃物的资源化利用，减少环境污染。

2)生物质炭的添加可以钝化有机肥中的重金属和抗生素活性， 降低环境风险。

3)复合菌剂的添加，有利于土壤碳氮磷钾养分转化、减少化肥 施用、改善植物根际微生态条件、保护土壤质量、增加作物产量。

附图说明

图1是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中的温度变化；

图2是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中的剖面；

图3是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中的全氮的含量变化；

图4是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中的全磷的含量变化；

图5是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中的全钾的含量变化；

图6是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中全量养分的含量变化；

图7是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中含水量的变化；

图8是烟杆炭基有机肥堆肥发酵过程中含水量的变化；

图中：NY为烟杆炭基有机肥+腐熟菌剂处理，CK为烟杆炭基有 机肥。

具体实施方式

下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在 没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

实施例1炭基生物有机肥

(一)烟杆生物质炭的制备

1)收集中川208采收完顶部烟叶残余的烟杆，烟杆长度1.7米 左右，直径4cm左右，于田间自然晒干，剔除发生霉变的那部分。

2)烟杆生物质炭的制作，取烟杆于炭化炉中进行烟杆生物质炭 的制作，炭化温度450℃，炭化时间2h。

基本理化性状为：2～0.02mm的颗粒组成占91.25％，0.02～0.002 mm占6.86％，<0.002mm占1.89％，pH10.55，比表面积84.98m

(二)烟杆生物质炭与牛粪的复配

1)收集川南山地黄牛的牛粪[养分含量为：有机质14.4％，氮 0.38％，磷(P

2)将获得的干牛粪敲碎成核桃大小，然后与步骤(一)中获得 烟杆生物质炭按质量比(牛粪:生物质炭)为7:3的比例进行干混，混 匀后再添加2％的油枯，加水调节混料含水量约62％左右以待后续建 堆使用。

(三)腐熟及多功能微生物菌剂的准备

1)原料准备，筛选颗粒饱满、颜色金黄的麦粒，除去杂物麦粒用 清水漂洗2～3遍；

2)制种：制种的前一天，用质量浓度为1％的石灰水浸泡小麦 10～20小时捞出用清水洗净，放入锅内煮沸20～25分钟时捞出，沥干 水分；

3)将麦粒摊开，晾去表面水分，麦粒不沾手时收起装入500ml 的聚丙烯塑料袋，每袋重量500g,用橡皮筋封口，然后进行高压湿热 蒸汽灭菌处理(灭菌压力103kPa，温度121℃，时间90min)，形成 无菌培养基环境；

4)将腐熟微生物菌剂以及抗病促生型多功能菌株的液体培养物 按0.5％的比例分别接种于已灭菌的麦粒培养基中进行培养；

5)菌种培养至对数期，然后与清水充分混合稀释，使每毫升溶 液含活菌数≥10

(四)烟杆炭基多功能生物有机肥的制作

1)于2020年3月在攀枝花米易县普威镇进行堆肥有机肥的制作， 取制作的烟杆生物质炭与牛粪及油枯的混合物10吨进行堆沤腐熟， 堆高1.5米，堆宽约2米。建堆时加入腐熟微生物菌剂，然后根据温 度上升情况适时翻堆(温度达到65左右)建堆，翻堆5次直至堆肥 腐熟(约20天)。

2)于堆肥发酵过程中每天测定堆肥的温度，以堆肥温度升高到 65℃时为参考进行采样并分析堆肥样品的养分含量。

3)通过筛分机去除烟杆炭基有机肥中的塑料及秸秆等各种杂质， 调节含水量至30％左右，然后将获得的促生型多功能菌剂按1％的比 例加入到烟杆炭基有机肥中，同时添加本地烤烟专用复合肥以及粗氨 基酸(总氨基酸74.5％)形成烟杆炭基多功能生物有机肥(成分含量： 无机养分15％、氨基酸1.5％、有机质36％，pH6.8，水分28％，活菌 数>1×10

其中，腐熟微生物菌剂为黑曲霉(保藏号CCTCCM2019778)和 球孢链霉菌(保藏号CCTCCM2016577)的复合菌剂。

促生型多功能菌剂为黑曲霉(保藏号CCTCCM2019778)、暗色 产色链霉菌(保藏号CCTCCM2018661)和赖氨酸芽孢杆菌(保藏号 CCTCCM2016106)的复合菌剂，具有溶磷解钾、产纤维素酶、抑制 植物病原菌和产生植物生长促进剂(吲哚乙酸，IAA)等多重功能。

烤烟专用无机复合肥中N、P

实施例2烟杆炭基有机肥堆制过程中的温度变化

堆肥温度变化是反映堆肥发酵的一个重要物理指标。因此，对烟 杆炭基堆肥发酵过程中的温度进行了监测测定，于每日早上9点左右 测定堆肥的温度。测定结果见下图(图1)。从图1可以看出，第一 次建堆的8天后，堆肥(NG)温度达到了60℃以上，因此进行第一次翻堆和建堆工作。此后，间隔5天和4天和3天分别进行三次翻堆 建堆处理，每次翻堆的标准是堆温上升到60℃。另外，可以看到添 加了腐熟菌剂的烟杆炭基堆肥温度总体要比未加腐熟菌剂的堆肥温 度高，显示腐熟菌剂有利于提高堆肥发酵温度，促进堆肥发酵的顺利进行。

翻堆时，可以看到在料堆20cm左右出现一层明显的白色粉末层 (图2)，显示有大量高温放线菌在此处繁殖，这是烟杆炭基堆肥温 度上升和发酵成功的一个关键。

实施例3杆炭基有机肥堆制过程中的养分变化

1)全量氮磷钾的含量变化

烟杆炭基有机肥堆制过程全量氮磷钾的变化见图3～5。从图3～5 可以看到，两个堆肥在堆制过程中，全量氮磷钾出现不同变化，总体 而言，全氮表现为减少的趋势，但堆制中期有一定增加，可能跟堆制 中期微生物大量生长，其中部分微生物起到固氮作用有关系；而全磷 和全钾总体表现较为稳定，虽然发酵中期有一定升高，但伴随发酵的 结束，含量又逐渐降低。相对于CK而言，加菌发酵会在一定程度提 高堆肥的全量磷钾含量。

2)全量总养分(全氮+全磷+全钾)含量的变化

烟杆炭基有机肥堆肥堆制过程堆肥全量养分含量的变化见图6。 可以看出，不同堆肥的全量养分在整个发酵过程中，总体表现为降低 的趋势。

3)含水量的变化

堆肥堆制过程含水量的变化见图7。从图7可以看到，不同堆肥 在堆制过程中，堆肥含水量出现了明显变化。总体而言，堆肥含水量 随堆肥的不断腐熟而下降。主要原因是微生物活性日益旺盛，耗水量 增加，同时堆肥温度进一步升高，水分损失更大。

4)有机碳含量的变化

烟杆炭基有机肥堆肥堆制过程堆肥有机碳含量的变化见图8。从 图8可以看出，同全量养分变化相似，堆肥有机碳的含量变化总体较 为稳定，但在堆制过程中仍然有小幅增加的趋势。加入腐熟菌剂的烟 杆炭基有机肥堆肥在整个堆肥期间有机碳含量均高于不加腐熟菌剂 处理。

实施例4烟杆炭基多功能生物有机肥的田间应用

田间应用在米易县普威镇进行，米易县隶属四川省攀枝花市，位 于四川省西南角，攀枝花市东北部，安宁河与雅砻江交汇区，介于北 纬26°42′～27°10′，东经101°44′～102°15′之间，气候属于南亚热带为 基带的干热河谷立体气候。干、雨季分明而四季不分明，河谷区全年 无冬，秋、春季相连，夏季长达5个多月，是四川乃至全国的传统优 质烟叶生产基地。

试验设5个C，在田间采用随机区组排列，每个C包括三个重复 小区，共15个小区；每个小区种植40株烤烟，每个小区之间用2行 施用常规底肥的烟株作为隔离带或保护行。烤烟品种为中川208。

C1：无肥对照处理。

C2：

常规施肥对照：将常规牛粪有机肥按50公斤/亩，烤烟复合肥按 50公斤/亩的用量作为底肥施入并与窝土充分搅匀，烤烟复混肥(氮磷 钾含量＝4:11:33)按25公斤/亩的用量进行施用，具体为在移栽后 20-25天内，25公斤烤烟复混肥兑水500公斤灌根，每株灌5两。

C3：

将炭基多功能生物有机肥按50公斤/亩，烤烟复合肥50公斤/亩 的用量作为基肥并与窝土充分搅匀，再将烤烟复混肥(4:11:33)20公斤 /亩作为追肥在烟苗移栽后20-25天内进行兑水灌根(水肥比＝1:25)， 每株灌5两。

C4：

将炭基多功能生物有机肥按50公斤/亩，烤烟复合肥45公斤/亩 的用量(化肥减施10％)作为基肥并与窝土充分搅匀，再将烤烟复混 肥(4:11:33)20公斤/亩作为追肥在烟苗移栽后20-25天内进行兑水灌 根(水肥比＝1:25)，每株灌5两。

C5：

将炭基多功能生物有机肥按50公斤/亩，烤烟复合肥40公斤/亩 的用量(化肥减施20％)作为基肥并与窝土充分搅匀，再将烤烟复混 肥(4:11:33)20公斤/亩作为追肥在烟苗移栽后20-25天内进行兑水灌 根(水肥比＝1:25)，每株灌5两。

1)团棵期农艺性状

不同烟杆炭基多功能生物有机肥处理下的烤烟团棵期生长情况 见表1。从表1可以看出施用烟杆炭基多功能生物有机肥处理表现出 良好的效果。相对于不施肥C1和常规施肥C2处理，施用烟杆炭基 多功能生物有机肥有利于提高烤烟的株高、叶片数、叶面大小、叶色、 光泽、整齐度等农艺性状；就施用烟杆炭基多功能生物有机肥的三种 处理而言，C4(也即是烤烟专用复合肥减施10％)处理下烤烟团棵 期的各方面指标均优于其它二个处理，显示烟杆炭基多功能生物有机 肥具有较好的化肥替代效果。

表1 不同烟杆炭基多功能生物有机肥处理下烤烟团棵期的农艺性状

2)不同烟杆炭基多功能生物有机肥处理下的烤烟成熟期农艺性 状见表2。

表2 不同烟杆炭基多功能生物有机肥处理下烤烟成熟期的农艺性状

表2显示，不同烟杆炭基多功能生物有机肥处理同样对烤烟成熟 期的农艺性状具有明显的影响，表现出对烤烟生长较为明显的促进作 用。总体而言，C4(也即是烤烟专用复合肥减施10％)处理下烤烟 成熟期的农艺性状指标均优于其它四个处理。

表3 本发明与其他施肥处理在攀枝花米易县田间试验中经济性状的对比

从产量来看(表3)，C3～5均高于对照C1～2，比对照C1和C2的 亩产量分别增加了8.35％-15.7％和1.55％-8.44％。从产值来看， C3,4,5均高于对照C1和C2，比对照C1和C2的亩产量分别增加了 17.5％-26.4％和2.83％-10.6％。5个不同施肥处理中，以C4的产量和产值最高。从不同等级烟叶比例看出，也是C4处理下的上等烟比 例最高，其次是C3。

综上，中川208施用本项目研发的烟杆炭基多功能生物有机肥， 可不同程度地改善烤烟的农艺性状，增强烟株抗病性，提高烤烟的产 量和产值，其中以施用烟杆炭基多功能生物有机肥实例4效果最佳。

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C进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利 要求及其等同物限定。