一种降低烟叶镉含量的复合肥及其施用方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低烟叶镉含量的复合肥及其施用方法，该复合肥包括基肥和追肥，基肥为将发酵菜粕按每亩40kg与60kg?N∶P∶K＝1∶1∶3的烟草专用基肥混合；追肥为将发酵菜粕按每亩20kg与10kg?N∶K＝1∶3的烟草专用追肥及3kg硫酸锌混合。本发明的复合肥安全、配制简便、原料来源广泛、可有效阻止土壤重金属镉向烟叶转移，通过推广使用，达到高效、低成本、操作简便并大幅降低湘南烟区烟叶重金属镉含量的目标。
【专利说明】一种降低烟叶镉含量的复合肥及其施用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于烟草降镉【技术领域】，具体涉及一种降低烟叶镉含量的复合肥及其施用方法。
【背景技术】
[0002]湖南湘南烟区是我国的重金属广泛分布的地区，当地大部分土壤已被重金属严重污染，并且已导致农作物和经济作物的重金属含量逐年升高。由于重金属镉相对于其它重金属来说危害更大，关注度更高，而这些地区已经出现区域性超过国家制定的粮食、茶叶、蔬菜的镉限量标准的现象(粮食限量标准为0.5mg/kg、茶叶限量标准为lmg/kg、蔬菜限量标准为5mg/kg，目前还没有关于烟草中镉限量的国家标准，可以参考茶叶等经济作物的标准来判断)。目前，烟叶生产中尚无可大规模推广使用且效果显著的降低烟草中重金属含量的方法。在无法停止农业生产和清除大面积土壤重金属的情况下，通过阻止土壤重金属向农作物中转移无疑是最有效的途径。
[0003]现有技术研究表明，施用有机肥可以提高土壤对重金属的缓冲性，从而减少农作物对重金属的吸收，阻碍其进入食物链。因为有机肥中有些成分具有对重金属的固定作用，包括大分子固体相有机物和土壤中一些粘土矿物质，从而限制重金属的移动性，降低其有效性。因此，合理施 用有机肥不仅可以改善土壤的肥力，促进农作物的生长发育、增强作物的抗逆性，提高作物的产量，而且可以影响重金属在土壤中的形态和农作物中重金属的含量，从而减轻对作物和生物链的危害。但是，由于有机肥种类多样、来源广泛、均一性差，导致其对土壤重金属生物有效性的影响变得复杂和难以预测。
[0004]虽然前人在通过调整施肥种类和浓度，影响土壤中重金属有效态，改变重金属向作物迁移量，从而达到降低农作物重金属含量方面做过许多研究。但大多针对的是蔬菜、水稻、小麦等农作物，对于烟草这种叶片巨大，生长速度很快的一年生经济作物降低烟叶重金属含量的研究极少，尤其是针对显著降低镉含量的相关研究更少。其次，在有机肥种类上，前人大多采用腐熟牛粪、猪粪、干鸡粪、污泥、赤泥及含特有微生物的生物肥等，但这些有机肥的主要目的是为了给烟草生长提供丰富的有机质，以提高烟草的香气质量，它们虽也有降低烟叶重金属含量的效果，但效果远不及本发明的复合肥显著，更不用说可以高效降低烟叶镉含量；而且有机肥料来源有限，难以收集，成分复杂，前处理及发酵时间长，导致制造成本很高，难以在生产上推广使用。而本发明中使用的菜柏是食用油生产中的副产品，不仅容易大量获取及运输，而且大多数脂溶性化合物已在榨油过程中去除，其剩余成分均易溶于水和矿化，因此，是一种非常适用于制备降低烟草叶片镉含量的有机肥原料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种安全、配制简便、原料来源广泛易得、成分简单、可高效阻止土壤重金属镉向烟叶转移的复合肥及其施用方法，通过推广使用，达到高效、低成本、操作简便并大幅降低湘南烟区烟叶重金属镉含量的目标。[0006]本发明的技术方案是:
[0007]—种降低烟叶镉含量的复合肥，基肥添加比例为发酵菜柏按每亩40kg与60kgN:P:K = 1:1:3的烟草专用基肥混合；追肥添加比例为发酵菜柏按每亩20kg与IOkgN:K = 1:3的烟草专用追肥及3kg硫酸锌混合。
[0008]菜柏发酵方法是将菜柏堆置于避雨、避光、通风的环境下，一边洒水一边混匀，使菜柏含水率达45-55%，并保温自然发酵，期间依据情况添加水，使堆肥含水率维持在40-50%范围；堆肥温度降至环境温度，并且菜柏用手捏成团，伸开手掌时肥料团便松散开，表明发酵完成，发酵时间需10-15天；发酵后放置时间不要超过I个月。
[0009]所述的降低烟叶镉含量的复合肥的施用方法，基肥在烟苗移栽前一周施入挖好的移栽深穴中，每穴施入基肥90-100g，并覆盖少量泥土避免阳光直射；追肥在烟苗移栽后35天进行中耕培土时施入每棵烟株周围土壤中，每株施入追肥25-30g，并覆盖泥土。
[0010]本发明研究发现，采用植物油料加工厂的废弃物饼柏，经自然发酵后，按一定比例与烟草专用肥及含锌无机物配制成的复合肥，可有效降低烟叶镉含量达50%以上。本发明的关键点主要体现在以下方面:
[0011]1、菜柏发酵方法及配制复合肥的时间:对比试验表明，菜柏经过堆捂发酵后才能展现降镉效果。并且此发酵过程必须提前一个月在烟草移栽之前进行，过早发酵或配制好的降镉复合肥放置时间过长都会降低施用效果，即需要现发酵现用，发酵后放置时间不能超过I个月，否则发酵产物中的微生物存活率低，不能起到有效的降镉作用。
[0012]2、降镉复合肥中发酵菜柏与烟草专用追肥及硫酸锌的配比:增加发酵菜柏后烟草专用肥的用量需要降低约20% ;追肥中硫酸锌的用量不能过高也不能太低，高了对烟草生长有抑制作用，低了没有拮抗镉离子吸收的效果。
[0013]3、现有技术也有在烟草的有机肥或者无机肥中添加饼柏的，但含量一般不超过15%，与本发明的用量相比，差别比较大，目的是为了增加有机质，促进生长和改善烟草香气，不是为了降低重金属，或者有降低重金属的作用，但效果远不及本发明显著。
[0014]4、本发明针对烟草的降镉率能够达到50%以上，可以说这对烟草种植行业来说是巨大的进步，在这之前都是本领域技术人员都无法预料的。
[0015]5、利用本发明的发酵菜柏对其他几种常见烟草的重金属的降低率进行比较，发现本发明的发酵菜柏的添加对于降镉有更突出的效果；可见发酵菜柏的添加特别适合于降低烟草中的镉。
[0016]6、复合肥施用方法:必需分成基肥与追肥两次施，基肥主要钝化烟草下部土壤中的镉，追肥主要针对烟草根系扩展后，钝化烟株周围土壤中的镉，而且追肥对降低烟叶镉含量的效果更显著。
[0017]7、本发明配方安全、配制简便、原料来源广泛易得、成分简单，由于基本只要添加发酵饼柏一种添加物，不会影响烟草的吸味；而以往的有机肥添加物过多导致烟草的生长受到一定影响，进而使得烟草的吸味发生变化。
[0018] 8、在基肥中加入按照本发明发酵方式和添加比例制备的发酵菜柏，能够提升烟叶原料的安全性，并改善烟叶的农艺性状和香气品质。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为基肥加不同用量发酵或未发酵菜柏的盆栽试验结果；
[0020]图2为烟草专用基肥和追肥中加入4种发酵饼柏对烟叶镉含量的影响；
[0021]图3为不同发酵饼柏做基肥和追肥对初烤烟叶砷含量的影响；
[0022]图4为不同发酵饼柏做基肥和追肥对初烤烟叶铅含量的影响；
[0023]图5为追施硫酸锌30天后烟叶镉含量下降的曲线图；
[0024]图6为追肥中加入不同发酵饼柏的植烟土壤重金属镉形态占比；
[0025]图7为追肥加入不同发酵饼柏的植烟土壤重金属镉形态占比。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0027]实施例1，
[0028]基肥加不同用量的发酵或未发酵菜柏的盆栽试验
[0029]本发明菜柏发酵:将菜柏堆置于避雨、避光、通风的大棚下，一边洒水一边混匀，使饼柏含水率达50%左右，并用塑料布覆盖保温自然发酵，期间依据天气变化情况需添加3-4次水，使堆肥含水率维持在40-50%范围。每天观察堆肥的温度变化，待温度由环境温度18°C左右升高至40°C左右，然后又降至环境温度18°C左右，并且菜柏用手捏成团，伸开手掌时肥料团便松散开，表明发酵完成，发酵时间约需10-15天。发酵菜柏需要现发酵现用，发酵后放置时间不要超过I个月，以避免微生物活性下降。
[0030]基肥加不同用量上述发酵的或未发酵菜柏的盆栽试验结果(见图1)表明:每盆加发酵菜柏40g、60g、80g都有降低烟叶镉含量的效果，而加未发酵菜柏烟叶镉含量基本没有降低。其中施60g发酵菜柏的处理降低烟叶镉含量的效果最好；施40g发酵菜柏的烟叶镉含量虽略高于施60g处理，但方差分析结果表明差异未达到显著水平；施80g发酵菜柏降低烟叶镉含量的效果较差，其原因可能与发酵菜柏中某些有机物含量过高，对烟株生长反而有不利影响，进而使降低烟叶镉含量的效果减小有关，具体是哪种有机物还有待进一步研究。
[0031]实施例2
[0032]不同发酵饼柏加入烟草专用基肥和追肥降低初烤烟叶镉含量的研究
[0033]基肥添加比例为实施例1制备的发酵菜柏按每亩40kg与60kg N:P:K=1:1:3的烟草专用基肥混合；追肥添加比例为实施例1制备的发酵菜柏按每亩20kg与IOkg N:K =1:3的烟草专用追肥及3kg硫酸锌混合。两种肥的施用方法，复合基肥需在烟苗移栽前一周施入挖好的移栽深穴中，每穴施入复合基肥约100g，并覆盖少量泥土避免阳光直射；复合追肥需在烟苗移栽后35天后进行中耕培土时施入每棵烟株周围，每株施入复合追肥约30g,并覆盖泥土。
[0034]按照上述基肥和追肥的配制和施用方法比较4种发酵饼柏减少烟叶镉含量的分析结果见图2。由图中CK可见，烤烟对土壤重金属镉有很强的积累作用。烟草专用基肥和追肥中加入发酵饼柏在一定程度上都可消减初烤烟叶中重金属镉含量，但4种发酵饼柏消减镉的幅度有很大差别。以对照初烤烟叶镉含量减去各发酵饼柏初烤烟叶的镉含量，再除以对照初烤烟叶镉含量的方式计算各发酵饼柏消减重金属镉含量的百分比可知，在烟草专用基肥和追肥中加入发酵菜柏对烤烟重金属镉含量的消减率最高，分别可达到40.88%和50.44% ;其次是加发酵茶柏，加入基肥或追肥分别可消减烤烟重金属镉含量38.36%和26.63%的；发酵棉柏加入基肥对烤烟重金属镉含量的消减率(28.93% )明显好于其加入追肥的消减率(5.53% );发酵芝麻柏加入基肥和追肥对消减烤烟重金属镉的效果最差，加入基肥的消减率仅为11.64%，加入追肥的消减率仅为2.76%。由此可见，在烟草专用基肥和追肥中加入发酵菜柏可大幅度消减烟叶中重金属镉的含量，而且加入追肥的效果好于加入基肥。
[0035]实施例3
[0036]不同发酵饼柏做基肥和追肥对初烤烟叶砷和铅含量的影响试验
[0037]由图3中可见，烤烟对土壤重金属砷有一定的积累作用，基肥和追肥中加入实施例I方法制备的发酵饼柏可消减初烤烟叶中重金属砷含量，但4种发酵饼柏消减砷的幅度均不及消减烟叶中镉的幅度。发酵菜柏作基肥和追肥对烤烟重金属砷含量的消减率为31.26%和29.57% ;其次是发酵茶柏，作基肥或追施分别可消减30.09%和28.70%的烤烟重金属砷含量；发酵棉柏作基肥对烤烟重金属砷含量的消减率(23.93%)明显好于追施(15.02% );发酵芝麻柏消减烤烟重金属砷的效果最差，作基肥的消减率仅为19.89%，追施的消减率仅为12.03%。
[0038]由图4中可见，烤烟对土壤重金属铅有一定的积累作用，基肥或追肥中加入实施例I方法制备的发酵饼柏都可消减初烤烟叶中重金属铅含量，但4种发酵饼柏消减铅的幅度均不及烟叶镉的消减幅度。发酵菜柏作基肥或追肥对烤烟重金属铅含量的消减率分别为28.01%和27.52% ;其次是发酵茶柏和发酵芝麻柏，作基肥分别可消减14.95%和15.67%的烤烟重金属铅含量；作追肥的消减率分别为17.34%和12.03%，发酵棉柏消减烤烟重金属铅的效果最差。
[0039]由此可见，发酵菜柏对于烟叶中镉的消减相比于砷和铅要显著得多，应该说发酵菜柏特别适合于烟叶中镉的消减。
[0040]实施例4
[0041 ] 外源锌对烟株吸收土壤重金属的拮抗作用研究
[0042]由表1和表2可知，单独追施硫酸锌后15天和30天，检测不同烟叶中的Cd含量均呈显著性差异。其中，每株烟追施1.5g/L硫酸锌处理的上部叶、中部叶、下部叶中的镉含量与CK差异不显著；追施3g/L硫酸锌上、中、下部叶的镉含量明显低于对照；追施6g/L硫酸锌处理烟叶的Cd含量进一步降低,但降低幅度减小；进一步增加硫酸锌浓度,烟叶Cd含量几乎不再下降。由追施硫酸锌30天后烟叶镉含量下降的曲线图可见(图5)，以每株烟追施3g/L硫酸锌，对降低烟叶镉含量的效果最好。
[0043]表1追施硫酸锌后15天不同处理烟叶镉含量(单位；mg/kg)
[0044]
【权利要求】
1.一种降低烟叶镉含量的复合肥，其特征在于，基肥添加比例为发酵菜柏按每亩40kg与60kg N:P:K= 1:1:3的烟草专用基肥混合；追肥添加比例为发酵菜柏按每亩20kg与IOkgNiK = 1:3的烟草专用追肥及3kg硫酸锌混合。
2.根据权利要求1所述的降低烟叶镉含量的复合肥，其特征在于，菜柏发酵方法是将菜柏堆置于避雨、避光、通风的环境下，一边洒水一边混匀，使菜柏含水率达45-55%，并保温自然发酵，期间依据情况添加水，使堆肥含水率维持在40-50%范围；堆肥温度降至环境温度，并且菜柏用手捏成团，伸开手掌时肥料团便松散开，表明发酵完成，发酵时间需10-15天；发酵后放置时间不要超过I个月。
3.权利要求1或2所述的降低烟叶镉含量的复合肥的施用方法，其特征在于，基肥在烟苗移栽前一周施入 挖好的移栽深穴中，每穴施入基肥90-100g，并覆盖少量泥土避免阳光直射；追肥在烟苗移栽后35天进行中耕培土时施入每棵烟株周围土壤中，每株施入追肥25-30g,并覆盖泥土。
【文档编号】A01C21/00GK103947363SQ201410200816
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】杨红旗, 陈颐, 熊志林 申请人:湖南农业大学