聚环氧琥珀酸（钾）作为土壤调理剂的应用的制作方法

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及聚环氧琥珀酸（钾）作为土壤调理剂的应用。

背景技术：

土壤调理剂（Soil conditioner）是一类主要用于改良土壤性质以便有利于作物生长，而并非是作为主要为作物生长提供所需养分的物质，主要功能包括改善土壤物理、化学及生物性状，并且对保持土壤含水量、改良土壤团粒结构、调节土壤pH、降低土壤盐碱危害以及修复污染土壤等也具有明显作用，同时，很多研究表明，土壤调理剂能促进作物生长发育，提高作物产质量，增强作物抗逆性。近年来，土壤调理剂种类研发越来越多，韩小霞将土壤调理剂分为 4种类型，即有机类、矿物类、高分子类和其他类型。

在我国大部分地区，还种植着不少经济作物，并且土壤的生理生化状况决定着经济作物的品质与产量。受经济利益的驱使、栽培条件及耕地有限性的制约，经济作物连作已经成为大部分经济作物种植地不可避免的现象。连作会造成田间土壤有害物质的逐年积累，土传病虫害程度增加，并且导致土壤养分失衡，抑制土壤微生物代谢过程，影响经济作物正常生长发育，最终造成经济作物品质与产量逐年降低。现有土壤调理剂因为常年施用，田间土壤很多已经对其产生了耐药性，已经起不到最初的土壤改良效果了。因此，研究一种新型土壤调理剂是十分必要的。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种聚环氧琥珀酸（钾）作为土壤调理剂的应用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

聚环氧琥珀酸（钾）作为土壤调理剂的应用。聚环氧琥珀酸（钾）是指聚环氧琥珀酸或者聚环氧琥珀酸钾。

所述土壤调理剂为花生田或烟田土壤调理剂。

所述聚环氧琥珀酸的质量指标为：有效物质含量≥95wt%，并且10质量倍的水稀释液pH为7.5~11.0，降解率≥60%；所述聚环氧琥珀酸钾的质量指标为：K₂O含量占5~25wt%，有效物质含量≥95wt%，并且10质量倍的水稀释液pH为7.5~11.0，降解率≥60%。

聚环氧琥珀酸钾的用量为15~150kg/hm²。

有益效果：

1、聚环氧琥珀酸（钾）之前都是用作水处理中的阻垢剂，本发明将其作为土壤改良剂，尚属首次；

2、施用聚环氧琥珀酸（钾）能增加花生不同生育期叶片SPAD值，提高0-20cm耕层土壤pH值，增加0-20cm耕层土壤中速效氮磷钾的含量，使花生主茎高、侧枝长、分枝数、饱果数增加，提高花生饱果重、秕果重、百果重、出仁率；

3、聚环氧琥珀酸（钾）可以起到很好的烟田土壤改良效果，尤其是在在豫南雨养烟区和豫西旱作烟区中，都能对烟田起到很好的改良效果。

附图说明

图1：对烤烟叶片可溶性糖含量的影响。

图2：对烤烟叶片抗氧化酶活性的影响。

图3：对烤烟叶片MDA含量的影响。

图4：对烤烟叶片蛋白质含量的影响。

具体实施方式

下面结合具体应用例对本发明作进一步详细说明。

以下应用例中的聚环氧琥珀酸钾的质量指标为：K₂O含量：5wt%，10质量倍的水稀释液pH：8.5，有效物质含量95wt%，降解率60%。

应用例1

1、材料与方法

1.1 试验地点和供试花生品种

试验于2016年6月-10月安排在河南省正阳县兰青乡大余村花生试验田。试验田土壤为砂姜黑土，质地粘壤，地势平坦，土壤肥力均匀，排灌条件良好。0-20cm耕层土壤基础地力：有机质15.3g/kg、全氮0.9g/kg、速效氮87.1mg/kg、速效磷15.40mg/kg、速效钾100.02mg/kg、有效锌1.31mg/kg、PH值5.00。

供试花生品种为远杂6。

1.2 试验设计

试验共设3个处理：T1，对照，不施土壤调理剂；T2，施用聚环氧琥珀酸钾，施用量为150 kg/hm²；T3，聚天门冬氨酸，施用量为150 kg/hm²。

氮磷钾的施用量分别为N 120 kg/hm²，P₂O₅ 90 kg/hm²、K₂O 150 kg/hm²，肥料品种为尿素、过磷酸钙、氯化钾，肥料全部作基肥施用，肥料撒施起垄后，种植花生。试验小区面积为 15m²，重复 3 次，随机排列。种植方式为起垄种植，种植密度为18万穴/hm²，每穴播种2粒。其它田间管理按照一般丰产大田进行管理。

1.3 田间调查测定与样品采集

1.3.1 土壤样品采集与测定

整地施肥前采集基础土壤（0-20cm）样品1kg，测定基础地力。

花生苗期、开花期、结荚期、饱果期、收获后，每个处理取0-20cm耕层土壤，测定速效氮、磷、钾含量和pH值（按照土水比为1：10的质量比，测定土壤溶液）。

1.3.2 植株样品采集与测定

花生苗期、开花期、结荚期、饱果期，测定叶绿素含量，每个处理取有代表性5株花生，每株取5片新展开叶，采用植物养分测定仪（TYS-4N型）测定叶片SPAD值。

花生苗期、开花期、结荚期、饱果期，每个处理取有代表性的5株花生，测定主茎高，分枝高，分枝数；整株（除根外）在105℃下杀青15分钟，65℃恒温烘干，测定其干物重；花生收获后，分别按照花生茎、叶、根、果壳和花生仁等部位分开，65℃恒温烘干，测定其干物重；样品粉碎后，测定氮、磷、钾含量。

1.3.3 收获与计产

花生收获时，每个处理分别取4m²进行收获、晾晒、称重计产；同时每个处理取有代表性的10株花生进行考种，测定其株高、侧枝长、总分枝数、结果枝数、单株结果数（饱果数、秕果数）、单株果重、百果重等。

1.3.4 其他事项

记载花生播种期、出苗时间、始花时间和收获时间。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花生不同生育期叶片SPAD值的影响

从表1可以看出，随着花生生育期的推移，叶片SPAD值呈抛物线变化趋势，结荚期最高；花生不同生育期，施用土壤调理剂的处理叶片SPAD值均高于对照不施土壤调理剂的，其中，结荚期，施用聚环氧琥珀酸钾处理的叶片SPAD值显著高于对照的，饱果期，施用聚环氧琥珀酸钾处理的叶片SPAD值显著高于施用聚天门冬氨酸的。表明施用聚环氧琥珀酸钾在花生生育后期能显著增加花生叶片SPAD值，使花生保持较高的生长势。

2.2 不同处理对花针期叶片光合作用的影响

从表2可知，施用调理剂处理花生叶片的净光合速率、气孔导度、细胞间CO₂浓度、蒸腾速率均高于对照不施土壤调理剂的，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的净光合速率和细胞间CO₂浓度略高于施用聚天门冬氨酸的，而气孔导度、蒸腾速率则低于施用聚天门冬氨酸的。

2.3 不同处理对花生不同生育期土壤pH值的影响

从表3可以看出，随着花生生育期的推移，不施土壤调理剂对照的0-20cm耕层土壤pH值呈倒抛物线变化趋势，结荚期最低，收获期0-20cm耕层土壤pH值与苗期0-20cm耕层土壤pH值几乎没有变化；施用土壤调理剂的0-20cm耕层土壤pH值呈增加趋势，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的pH值高于施用聚天门冬氨酸的。

2.4 不同处理对花生不同生育期土壤速效氮磷钾含量的影响

从表4可知，随着花生生育期的推移，0-20cm耕层土壤速效氮含量呈倒抛物线变化趋势，结荚期最低，收获期0-20cm耕层土壤速效氮含量低于苗期0-20cm耕层土壤速效氮含量；花生不同生育期，0-20cm耕层速效氮含量大小的顺序为T2＞T3＞T1，表明施用土壤调理剂能增加0-20cm耕层土壤速效氮的含量，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的速效氮含量高于施用聚天门冬氨酸的。

随着花生生育期的推移，0-20cm耕层土壤速效磷含量呈逐渐降低趋势，花生不同生育期，0-20cm耕层速效磷含量大小的顺序为T2＞T3＞T1，表明施用土壤调理剂能增加0-20cm耕层土壤速效磷的含量，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的速效磷含量高于施用聚天门冬氨酸的。

随着花生生育期的推移，不施土壤调理剂的0-20cm耕层土壤速效钾含量呈逐渐降低趋势；施用土壤调理剂的0-20cm耕层土壤速效钾含量呈倒抛物线变化趋势，饱果期最小，且收获期0-20cm耕层土壤速效钾含量低于苗期0-20cm耕层土壤速效钾含量。花生不同生育期，0-20cm耕层速效钾含量大小的顺序为T2＞T3＞T1，表明施用土壤调理剂能增加0-20cm耕层土壤速效钾的含量，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的速效钾含量高于施用聚天门冬氨酸的。

2.5不同处理对花生农艺性状的影响

从表5可以看出，施用调理剂处理花生叶片的主茎高、侧枝长、分枝数、饱果数、秕果数均高于对照不施土壤调理剂的，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的分枝数、饱果数、秕果数均高于施用聚天门冬氨酸的。

2.6 不同处理对花生产量及经济性状的影响

从表6可知，施用调理剂处理花生叶片的饱果重、秕果重、百果重、出仁率均高于对照不施土壤调理剂的，其中，施用聚环氧琥珀酸钾处理的饱果重、秕果重、百果重、出仁率均高于施用聚天门冬氨酸的。施用聚环氧琥珀酸钾的花生产量最高，为6044.2 kg/hm²，分别比不施土壤调理剂的和施用聚天门冬氨酸的增产15.3%、5.9%。

2 小结

施用土壤调理剂能增加花生不同生育期叶片SPAD值，提高0-20cm耕层土壤pH值，增加0-20cm耕层土壤中速效氮磷钾的含量，使花生主茎高、侧枝长、分枝数、饱果数增加，提高花生饱果重、秕果重、百果重、出仁率，其中，施用聚环氧琥珀酸钾的效果优于施用聚天门冬氨酸的；施用聚环氧琥珀酸钾的花生产量最高，为6044.2 kg/hm²，分别比不施土壤调理剂的和施用聚天门冬氨酸的增产15.3%、5.9%。在N、P₂O₅、K₂O施用量分别为120 kg/hm²、90 kg/hm²、150 kg/hm²的基础上，施用聚环氧琥珀酸钾150 kg/hm²花生产量最高，为6044.2 kg/hm²。

应用例2

1材料和方法

1.1试验材料

试验于2016年分别在河南省豫南雨养烟区（SR）与豫西旱作烟区（WD）进行，豫南雨养烟区试验布置在泌阳县，供试烤烟品种为云烟87，供试土壤为黄褐土，基础理化性状为：pH值7.2，有机质12.2g/kg，碱解氮94.6 mg/kg，速效磷17.8 mg/kg，速效钾136.7 mg/kg；豫西旱作烟区试验布置在洛宁县，供试烤烟品种为秦烟96，供试土壤为褐土，基础理化性状为：pH值7.6，有机质11.8 g/kg，碱解氮53.8 mg/kg，速效磷10.6 mg/kg，速效钾162.5 mg/kg。两试验地点均为5年以上烟草连作烟田，供试肥料种类为：硝酸铵（N 34.5％）、重钙（P₂O₅44%）、硫酸钾（K₂O 50％）。供试土壤调理剂：聚环氧琥珀酸钾。

1.2试验设计

两个试点均设2个处理，T1：聚环氧琥珀酸钾150 kg/ hm²；T2（CK）：不施加调理剂。采取随机区组设计，设3个重复，小区面积72m²（4行，长15m）。各处理氮、磷、钾用量相同，质量比例为1∶1.5∶3.5，氮、磷、钾用量分别为 N 60.0 kg/hm²、P₂O₅ 90.0 kg/hm²、K₂O 210.0 kg/hm²，氮肥70％条施、30%穴施，磷肥全部条施，钾肥50％条施、20％穴施、30％追施。聚环氧琥珀酸钾条施和穴施均占50%。其他各项田间生产管理措施统一按当地规范化措施进行。

1.3测定项目与方法

1.3.1生理指标测定

过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑法，过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性采用紫外分光光度法，丙二醛（MDA）含量采用双组分光光度计法，可溶性糖含量采用蒽酮比色法，蛋白质含量采用考马斯亮蓝法。

1.3.2化学成分检测

总植物碱含量测定依据中国烟草行业标准《烟草及烟草制品总植物碱的测定—连续流动（硫氰酸钾）法》（YC/T 468—2013），检测仪器为美国Astoria Analyzer (Astoria-Pacific International, USA)；总氮含量测定采用半微量凯氏定氮法；总糖含量测定用蒽酮比色法；钾含量测定采用火焰光度计法；氯含量测定采用自动电位滴定法。

1.3.3经济性状

各小区单独计产，并根据烤烟分级标准对烤后烟叶分级，确定烤烟的产量、产值、均价、上等烟比例。

1.4数据收集与处理

两试验区烤烟大田生育期温度、光照、降水等气候数据如表7所示，采用EXCEL2010和SPSS16.0软件对试验数据进行统计分析。

2结果与分析

2.1对烤烟农艺性状的影响

由表8可以看出，豫南雨养烟区（SR）中，移栽30d后，T1处理的株高和叶片数显著高于CK，茎围和叶面积则无显著差异；移栽45d后，T1的株高、茎围、叶面积、叶片数与CK未达到显著差异；移栽60d后，T1的株高显著高于CK，T1的茎围、叶面积、叶片数与CK，无显著差异。豫西旱作烟区（WD）中，移栽30d后，T1处理的株高、叶面积均显著高于CK，茎围无显著差异；移栽45天后，T1的株高、茎围、叶面积、叶片数与CK未达到显著差异；移栽60d后，T1的株高、叶片数显著高于CK，茎围、叶面积无显著差异。结果说明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均在不同程度上促进了烟株的生长，优化了农艺性状。

2.2对烤烟SPAD值的影响

由表9可以看出，豫南雨养烟区中，烟株移栽30天后，T1的烤烟叶片SPAD与CK无显著差异；移栽45天后，T1的烤烟叶片SPAD高于CK，但未达到显著差异；移栽60天后，T1的烟株叶片SPAD值有所下降但并无显著差异，这是由于烟株开始进入成熟期，叶绿素逐渐降解的原因。豫西旱作烟区中，烟株移栽30天后，T1的烤烟叶片SPAD高于CK，但未达到显著差异；移栽45天后，T1显著高于CK；移栽60天后，T1的烤烟叶片SPAD高于CK，但无显著差异。结果说明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均在不同程度上提高了烟株叶片的SPAD值，并且主要表现在旺长期阶段，增加了叶绿素含量，从而提高光合速率，促进烟株生长。

2.3不同调理剂对烤烟化可溶性糖含量的影响

可溶性糖含量可以间接反映植物的碳代谢情况，其含量越高，说明其碳代谢越强。图1为烟株移栽45天后即旺长期时烟叶的可溶性糖含量，从中可以看出，豫南雨养烟区中，T1的可溶性糖含量显著高于CK，提高了29.5%。豫西旱作烟区中，T1的可溶性糖含量与CK无显著差异。结果说明，在雨养烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂提高了烟株旺长期的可溶性糖含量，增强了其碳代谢强度。

图2所示为烟株移栽45天后叶片抗氧化酶活性，从中可以看出，豫南雨养烟区中，与CK相比，T1显著提高了过氧化氢酶（CAT）与超氧化物歧化酶（SOD）的活性，分别提高了72.6%、36.8%，而对过氧化物酶（POD）及抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性影响不显著。豫南旱作烟区中，T1的4种抗氧化酶活性与CK相比差异不显著。这些结果说明，在雨养烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂在不同程度上提高了烟株的抗氧化能力，增强了烟株对环境的适应性。

2.5对烤烟MDA含量的影响

丙二醛（MDA）是细胞膜脂化的最终产物，其含量高低可以反映细胞损伤程度，含量越高，说明其伤害越大。图3为烟株移栽45天后即旺长期时烟叶的MDA含量，从中可以看出，豫南雨养烟区中，T1对MDA含量的降幅分别为47.3%；豫西旱作烟区中，T1对MDA含量的降幅分别为75.6%。结果说明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均显著提高了烟株的抗氧化能力，减少了MDA的积累，降低了细胞损伤。

2.6对烤烟蛋白质含量的影响

烟叶蛋白质对其吸味品质有着不利影响，其含量过高会造成吸味辛辣和苦涩。图4为烟株移栽45天后即旺长期时中部烟叶中的蛋白质含量，从中可以看出，豫南雨养烟区中，相比CK，T1的蛋白质含量显著降低，降低了15.8%；豫西旱作烟区中，T1显著降低了蛋白质含量，降幅为21.0%。结果说明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均显著降低了烟叶中的蛋白质含量。

2.7对烤烟化学成分的影响

由表10可以看出，豫南雨养地区中，与CK相比，T1对各部位烟叶的总糖和还原糖含量均有所提高，其中对下部叶糖含量提高幅度不明显，总氮和烟碱含量显著降低，烟叶钾含量显著提高，氯含量未达到显著差异；豫西旱作地区中，T1提高了中部叶总糖含量以及上、中部叶还原糖含量，下部叶糖含量与CK无显著差异，各部位烟叶总氮含量以及下部叶烟碱含量显著降低，而中、上部烟叶烟碱含量与CK无显著差异，钾含量显著提高，氯含量与CK无显著差异。

2.8不同调理剂对烤烟经济产量的影响

由表11可知，不同种植区施用土壤调理剂后，烟叶的产量、产值、均价及上等烟比例均得到显著提高吗，豫南雨养地区烤烟产量和产值提升幅度分别为8.7%、18.4%，豫西旱作地区烟叶的产量及产值提高幅度分别为2.6%、5.2%。结果表明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均显著提高了烟株的经济产量。

3讨论

土壤调理剂具有改善土壤的物理性状，增强微生物以及土壤酶活性，促进了作物对养分吸收的作用。高阿祥等研究了自制有机类型土壤调理剂的应用效果，发现施用后促进了土壤水稳性大团聚体的形成，提高了烟叶产质量。邢世和等研究了不同土壤调理剂对土壤生化性质及烤烟产量的影响，结果发现施用不同组合调理剂提高了土壤细菌、放线菌、纤维素分解菌、钾细菌及磷细菌数量，并且增强了土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶及纤维素酶的活性，提高了烟叶的经济产量。刘巧真等研究发现，烟田施用土壤调理剂后显著提高了土壤过氧化氢酶与碱性磷酸酶的活性，增加了土壤微生物数量。薛超群等研究了一种有机类型土壤调理剂（Agri）对烟叶产质量的影响，发现烟叶的感官质量及经济产量均得到显著提高。本发明表明，无论在雨养烟区还是旱作烟区，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂均促进了烟株的生长发育，提高了烟株的化学品质与经济产量。

另外，聚环氧琥珀酸钾作为土壤调理剂在不同程度上提高了烟株叶片的叶绿素及可溶性糖含量，并且增强了抗氧化能力，降低了蛋白质含量，这是由于土壤调理剂具有促进作物发育，增强作物抗逆性的作用。任胜超在湖北恩施施用土壤调理剂对植烟土壤进行改良，结果表明，烟株生长的各个时期，施用土壤调理剂均显著提高了烟株叶片的光合色素含量，同时显著提高了旺长期间烟株叶片SOD和POD活性，提高了叶片抵御外界逆境的能力。伊梅等研究发现，土壤调理剂能增强玉米的抗氧化能力，降低MDA含量。程玲等研究发现，施用土壤调理剂提高了棉花幼苗叶片中的POD、CAT活性以及可溶性糖含量。张海研究发现，施加土壤调理剂降低了烟叶总氮和蛋白质的含量，这与本发明结果一致。

本发明还发现，聚环氧琥珀酸钾调理剂（T1）在豫南雨养烟区中的应用效果要优于在豫西旱作烟区中的应用效果。这可能是由于该调理剂的主要功能以及种植区的生态环境差异导致。聚环氧琥珀酸钾调理剂属于高分子类调理剂，主要使分散的矿物质颗粒形成人工团粒，进而使土壤的结构及其理化性质如透水性、孔隙度、通气性等得到改善。由表1可以看出，豫南雨养地区降雨量明显高于豫南旱作烟区，尤其是在烟株需水量较大的旺长期，聚环氧琥珀酸钾在豫西雨养烟区的应用，可能是由于提高了土壤的透水性，促进烟株的生长，因此聚环氧琥珀酸钾在豫西雨养烟区的经济效益高于豫南旱作烟区。

4结论

本发明以不同烤烟种植区连作土壤为条件，研究了聚环氧琥珀酸钾土壤调理剂对烤烟生长发育及活性氧代谢的影响，结果表明，在豫南雨养烟区和豫西旱作烟区中，聚环氧琥珀酸钾在不同程度上提高了烤烟叶片CAT、POD、SOD及APX活性，并降低了MDA和蛋白质含量，增强了碳代谢强度，促进了烟株生长，提高了烟叶糖和钾含量，降低了总氮及烟碱含量。经济性状分析表明，豫南雨养地区烤烟产量和产值提升幅度分别为8.7%、18.4%，豫西旱作地区烟叶的产量及产值提高幅度分别为2.6%、5.2%。