具壮苗与降低镉吸收的烟草育苗基质及其制备方法与用途与流程

本发明属于农业领域，涉及提高优质烟叶生产、降低烟叶重金属镉(cd)危害的烟草安全生产，具体涉及一种兼具壮苗与降低烟叶对cd吸收的烟草育苗基质及其制备及其应用技术。

背景技术：

育苗移栽是世界各国广泛进行的烟草栽培方法，育苗在烟草生产中占据重要的位置。培育足够的壮苗是完成烟叶生产计划的前提条件，也是获得优质高产烟叶的基础。目前，烟草的种植通常采用营养钵进行漂浮育苗后进行移栽，由于漂浮盘育苗的钵体不大，如果育苗基质没有富足的养分，通常需要不断地进行追肥。目前，烟草育苗栽培中，育苗基质通常采用草炭、生活污泥堆肥、粉煤灰等农业废弃物堆肥发酵产物，由于上述育苗基质中植物养分元素含量的不足、养分元素间的协调性及基质中微生物活性等方面存在不足，从而影响壮苗的培育。另外，调查资料显示，我国植烟区土壤cd污染超标率达到12.4％。烟草对土壤中cd具有较高的富集特性，土壤cd污染不仅对烟草的生长发育产生抑制，也会降低烟叶化学品质。大量研究表明，土壤cd污染对烟草生长有显著的抑制作用，cd可抑制烟叶中绿素中酸酯还原酶和氨基-γ-戊酮酸的合成，导致烟叶光合参数及荧光参数下降和叶绿素a/b和类胡萝卜素含量的降低，导致烟草叶片黄化失绿，烟叶单叶重显著下降；此外，cd通过影响烟叶中氨基酸的代谢、转运活动，进而影响烟叶化学品质，表现为糖/碱、氮/碱比不能达到优质烟叶指标的要求及烟叶其它品质指标的不协调；cd对烟草大量营养元素(包括k,ca,mg,si,fe等)和微量元素(如zn,se等)的吸收也有影响，从而影响烟草的品质，可见，有效降低烟草对重金属(cd)的吸收转运技术对低危害烟草的安全生产具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具壮苗与降低镉吸收的烟草育苗基质及其制备方法与用途。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具壮苗与降低镉吸收的烟草育苗基质，所述育苗基质包含蚯蚓粪与凹凸棒土粉。

在上述的烟草育苗基质中，作为一种优选实施方式，所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的重量比为：10:1-1:1(比如9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1)，更优选地，所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的重量比为：5:1-1:1，更优选为3:1-2:1，进一步优选为7:3。两种原料的用量比对壮苗与降低成熟期烟叶镉吸收的综合效果有较大影响，在本发明的重量比范围内可以获得较为理想的综合效果。发明人经过大量试验发现，蚯蚓粪与凹凸棒土粉的重量比为7:3时综合效果最为理想。

在上述的烟草育苗基质中，作为一种优选实施方式，所述蚯蚓粪的粒度不大于1mm(比如0.8mm、0.5mm、0.1mm、0.01mm)，优选为不大于0.2mm，和/或，所述凹凸棒土粉粒度为200目以下(-200目，比如250目、300目、350目)，优选地，所述凹凸棒土粉粒度为300目以下(-300目)。蚯蚓粪太细会增加人工成本，太粗不利于与凹凸棒土粉的混合，影响整体效果，凹凸棒粉属于黏土矿物，其中不仅含有植物所需的k、ca、mg、al、si等植物养分元素，而且作为无机矿物胶体，颗粒越细，胶体吸附比表面越大，效果越好，养分元素的有效性也越高，但是，为了控制成本优选过200目筛取筛下物。

在上述的烟草育苗基质中，作为一种优选实施方式，所述育苗基质还包含营养液，所述营养液中含有n,p2o5,k2o,fe,b,cu,zn,mo,mn,s及mg；优选地，在所述营养液中，n,p2o5,k2o,fe,b,cu,zn,mo,mn,s及mg的浓度依次为30mg/l,15mg/l,30mg/l,0.10mg/l,0.05mg/l,0.02mg/l,0.02mg/l,0.01mg/l,0.05mg/l,0.05mg/l,0.05mg/l。

在上述的烟草育苗基质中，作为一种优选实施方式，所述营养液的ph值为6.0-6.5。其ph对烟苗发育具有一定影响，ph过高或过低会对根系发育产生抑制。

在上述的烟草育苗基质中，作为一种优选实施方式，所述营养液在所述烟草育苗基质中的用量为使所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的混合物具有60-80％的最大持水量，优选地，所述营养液在所述烟草育苗基质中的用量为使所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的混合物具有70％的最大持水量。

一种上述烟草育苗基质的制备方法，所述制备方法包括：将蚯蚓粪与凹凸棒土粉混合。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述蚯蚓粪的制备步骤包括：

对牛粪进行堆肥腐熟发酵，形成腐熟发酵的产物；

用所述腐熟发酵的产物养殖蚯蚓；

待所述腐熟发酵的产物被蚯蚓食用完毕后通过人工方式将蚯蚓与蚯蚓粪分离，由此获取蚯蚓粪；

可选地，风干，得到干蚯蚓粪；

可选地，将所述干蚯蚓粪过筛，得到粒度符合要求的蚯蚓粪(即不大于1mm)；和/或

所述凹凸棒土粉碎的制备步骤包括：

将凹凸棒土用机械法初步粉碎后，再利用球磨法粉碎；

可选地，将粉碎后的凹凸棒土过筛，得到粒度符合要求的凹凸棒土粉(-200目)。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，

将上述营养液添加入所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的混合物中，搅拌均匀；

可选地，所述营养液的加入量为使所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的混合物具有60-80％的最大持水量，

优选地，所述营养液的加入量为使所述蚯蚓粪与所述凹凸棒土粉的混合物具有70％的最大持水量。

上述烟草育苗基质或上述烟草育苗基质的制备方法在提高烟叶重量和/或降低烟叶中金属镉含量中的用途。

在上述用途中，作为一种优选实施方式，

将采用所述烟草育苗基质培育的烟苗及其基质共同移栽到cd污染的土壤中进行种植；优选地，所述cd污染的土壤中cd的含量为2-2.5mg/kg，所述cd污染土壤的ph为6-7。

本发明的有益效果：

(1)该方法为：通过对牛粪进行堆肥腐熟发酵，然后用腐熟发酵后的牛粪养殖蚯蚓，得到蚯蚓粪，再把蚯蚓粪风干后，经过过筛后得到蚯蚓粪肥；将凹凸棒土(黏土矿物)球磨法粉碎后过筛制备成凹凸棒粉；然后将蚯蚓粪肥、凹凸棒粉按照一定比例混合后拌匀。配制育苗基质和漂浮池用的营养液，营养液成分包括不同浓度的n,p2o5,k2o,fe,b,cu,zn,mo,mn,s及mg成分，用0.1mol/l的h2so4或koh溶液调整营养液的ph值至6.0-6.5之间，向蚯蚓粪与凹凸棒粉混合物中添加上述营养液至60-80％(优选为70％)的最大持水量(优选70％mwhc)，然后充分搅拌均匀后用于烟草育苗钵进行育苗，育苗结束后，连同育苗基质进行烟苗移栽。利用本发明中的育苗基质可使移栽前烟苗的农艺性状大幅提高。与传统育苗基质相比，本发明的不同育苗基质可使移栽前烟苗茎围、株高和地上部鲜重最大增加19.9％、25.9％和57.3％；另外，不同育苗基质处理烟苗叶绿素的spad值与根系活力(ug/根.h)比对照最大增加26.5％和35.9％。除此外，不同育苗基质处理的成熟期烟叶单叶重比对照最大增加了75.5％，烟叶中cd含量最大降低72.0％。本发明利用所制备的烟草育苗基质对中低产烟田优质烟草的生产及植烟区cd污染土壤中低危害烟叶的生产具有重要价值。

(2)蚯蚓粪是蚯蚓食用的有机物经过蚯蚓砂囊磨碎，再通过蚯蚓体腔内进行生物化学、微生物协同作用后得到分解和转化后的排泄物，是一种有“生命”的有机肥。蚯蚓肠道中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等多种生物酶，能够很好的降解有机物并产生优质的蚯蚓粪。蚯蚓粪具有很好的物理、化学以及生物特性，不仅能够保水、保肥、通气，而且有机质、植物养分和微生物等含量很高，能够显著改善植物的生长发育。蚯蚓粪与普通有机肥相比，不仅具有其他有机肥的特点，而且肥力效果不是各种有机肥简单混合所能达到的，研究表明，蚯蚓粪保水、透气能力是一般土壤的1.5-2.0倍，有益微生物可达2亿个/克土。它能够很好的调节土壤、植物和微生物间的关系，改善植物根际圈微环境，使植物最终达到抗病、促生长的目的。蚯蚓粪的特点是将土壤微生物、养分及活性因子有机结合起来，首先，蚯蚓粪为一种固体颗粒物，孔隙度较大，具有良好的透气、保水能力，非常适合微生物生长；其次，蚯蚓粪中腐殖酸、有机质、cec、可溶性盐等含量很高，非常有利于植物的生长发育；再次，蚯蚓粪中包含数量、种类很多的微生物，由于微生物间的竞争而使蚯蚓粪具有抑制有害菌繁殖的作用，从而减少病虫害的发生。作为基质中的黏土矿物成分，凹凸棒土是一种由硅氧四面体与铝氧八面体组成的2:1型的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，晶体中含有不定量的k⁺、ca²⁺、fe³⁺、mg²⁺、al³⁺等养分离子。实验结果证明，利用本发明中的烟草育苗基质可使移栽前烟苗的农艺性状大幅提高。与对照相比，不同育苗基质可以使移栽前烟苗的茎围(cm)增加15.8％-19.9％，株高(cm)增加17.9％-25.9％，地上部鲜重增加31.0％-57.3％；另外，不同育苗基质处理烟苗的spad值与根系活力(ug/根.h)比对照分别增加15.0％-26.5％和27.4％-35.9％。除了可以显著促进烟苗生长外，与对照相比，不同育苗基质处理的烟叶单叶重增加了51.3％-75.5％，烟叶中cd含量分别下降了59.5％-72.0％。总体而言，其中以蚯蚓粪/凹凸棒粉＝7:3比例处理的基质(t2)效果最佳。

附图说明

图1不同育苗基质对烟叶单叶重鲜重(fw)的影响对照图(不同字母表示差异显著，p<0.05)。

图2不同育苗基质对烟叶中cd含量(mg/kg)的影响对照图(不同字母表示差异显著，p<0.05)。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1：烟草育苗基质的制备

对牛粪进行堆肥腐熟发酵，然后用腐熟发酵的产物养殖蚯蚓，蚯蚓的养殖采用pvc槽(长*宽*深＝1.6米*1.2米*0.3米)进行：先将前期腐熟发酵后的牛粪铺在pvc槽约15cm厚，按照牛粪(风干重)：水(重量比)＝4:1的比例喷洒水分，然后将约6kg(鲜重)的蚯蚓置于牛粪上，为了保持适宜含水量，每隔1周向养殖槽喷洒少量水分，养殖约45天(牛粪基本完全被取食)后，人工分离养殖槽中的蚯蚓，得到蚯蚓粪，再把蚯蚓粪风干后，过1-mm筛后取筛下物作为蚯蚓粪肥；将凹凸棒土用机械法初步粉碎后，再利用球磨法粉碎，过200目筛后取筛下物作为凹凸棒粉剂备用；本例中，利用蚯蚓粪与凹凸棒粉按照三种不同重量比(w/w)，制备成3种不同育苗基质，分别为：蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为6:4(t1)、蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为7:3(t2)和蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为8:2(t3)。

实施例2：烟草漂浮育苗池中的营养液配制

烟草育苗漂浮池中营养液的配制是根据烟草对营养的需求特征，分别利用硝酸铵、磷酸二氢钾、七水硫酸亚铁、五水硫酸铜、七水硫酸锌、钼酸钾、一水硫酸锰、硫酸镁、硼酸、硫酸等溶于蒸馏水，配制n,p2o5,k2o,fe,b,cu,zn,mo,mn,s及mg的浓度(mg/l)分别为30,15,30,0.10,0.05,0.02,0.02,0.01,0.05,0.05,0.05的营养液，用0.1mol/l的h2so4或koh溶液调整营养液的ph值至6.0-6.5之间。本例中，营养液的配制是根据烟草对营养的需求及zn对cd拮抗特征。

实施例3：不同基质对烟草育苗的效果实验

(1)本发明烟草育苗基质的前处理方法如下：a)将制备的过1-mm筛的蚯蚓粪肥颗粒与过200目筛的凹凸棒粉分别按照重量比(w/w)为6:4(t1)、7:3(t2)和8:2(t3)比例混合，充分搅拌均匀，得到3种不同配比的蚯蚓粪与凹凸棒粉混合物，即三种育苗基质(t1、t2和t3)；b)根据《土壤农业化学分析方法》(鲁如坤，北京：中国农业科技出版社，2000，)中记载的漏斗法(漏斗法如下)，测定出蚯蚓粪与凹凸棒粉混合物的最大持水量(％)；c)按照步骤2测定的最大持水量结果，向蚯蚓粪与凹凸棒粉混合物中添加实施例2所述营养液至70％的最大持水量(70％mwhc)，然后充分搅拌均匀后待用。

其中，基质的前处理方法中的步骤b)的漏斗法，具体操作步骤为：

1)将直径11cm的漏斗内垫一层滤纸，漏斗下用橡胶管相连，用夹子夹住；2)称取50g烘干基质装入漏斗中，用量筒准确量取100ml水，加入部分水到漏斗中至基质水分饱和，平衡半小时；3)打开橡胶管夹子，用量筒接基质漏下的水；4)最大持水量mwhc＝100-滤纸吸的水-漏出来的水体积。

本实施例中所述烟草育苗的对照基质(ck)取自湖南衡阳地区大田育苗常用的育苗基质，主要成分为草本植物堆肥发酵后的草炭土，其同样按照本发明烟草育苗基质的处理方法进行前处理。

未进行上述前处理的不同育苗基质的主要理化性质参见表1。

表1不同育苗基质的主要理化性质

注：t1：蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为6:4；t2：蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为7:3；t3：蚯蚓粪/凹凸棒土(w/w)为8:2；相同列的不同字母表示差异显著(p<0.05)，如果相同列的数据后面有相同字母则表示差异不显著，比如：a和b有显著差异，ab和b无显著差异，ab和a无显著差异，a和a无显著差异，b和b无显著差异。

(2)采用步骤(1)前处理后的烟草育苗基质进行育苗以获得移栽前的烟苗：

a)烟草种子催芽：将云烟87烟草种子浸泡在1:150(v/v)的波尔多液溶液中20分钟后取出，然后将种子浸泡在20℃水中6-8小时，搁置在润湿的滤纸上，在20-25℃催芽48-72小时，当培根长度约2-mm时进行育苗钵的播种。

b)采用塑料育苗盘进行育苗，每个塑料育苗盘分别有5×10＝50个育苗钵，每个育苗钵的长×宽×深分别为4.5cm×4.5cm×5.0cm，育苗钵的低端有约直径2mm的漏孔。

将经步骤(1)前处理的3种烟草育苗基质和对照基质分别装入不同的育苗钵，每个塑料育苗钵播种2颗发芽的烟草种子，等7天出苗后间苗，每钵留一颗烟草苗。每种基质处理重复15次(15个育苗穴，其中10个育苗穴得到的烟苗用于育苗移栽时烟苗农艺性状测定，另外5穴烟苗为实施例4盆栽实验的用苗)，一共60个育苗穴。将播种后的育苗钵置于塑料漂浮池中，在塑料池中加营养液至深度约为2cm，将上述塑料漂浮池置于温室(25±2℃，自然光照)培养60天后，每种基质处理收获10穴烟苗进行农艺性状、spad值及根系活力值测定，另外一部分烟苗用于实施例4的盆栽实验。不同阶段栽培条件参见表2。

表2实验不同处理编号

spad值测定：采用spad-502叶绿素仪进行测定。测定时选择从烟苗顶部往下数第三片完全生长开的叶片，并取其平均值。根系活力(ug/根.h)：根系活力的测定采用氯化三苯基四氮唑(ttc)还原法进行测定。

实验结果发现，利用本发明中的烟草育苗基质可使移栽前烟苗的农艺性状大幅提高。与ck相比，不同育苗基质处理中烟苗的茎围增加15.8％-19.9％，株高增加17.9％-25.9％，地上部鲜重增加31.0％-57.3％(表3)。不同育苗基质处理烟苗叶绿素的spad值与根系活力(ug/根.h)比对照分别增加15.0％-26.5％和27.4％-35.9％。

表3不同育苗基质处理移栽前烟苗的农艺性状

注：相同列的不同字母表示差异显著(p<0.05).

实施例4：不同基质对降低烟草cd吸收效果的盆栽实验

本例中的烟草是将实施例3得到的烟苗进行盆栽后得到，烟草品种为云烟87。

本例所述盆栽中所用的cd污染土壤中cd的含量为2.16mg/kg，所述cd污染土壤的ph为6.75，土壤含水量为25％-30％。

采用直径为(25cm)×深(30cm)的塑料桶，将cd污染土壤加水(蒸馏水)至70％最大田间持水量后充分搅拌均匀，每桶装cd污染土壤(基于风干重)13.0kg，将实施例3中上述经过60天不同处理的烟苗连培养基质一起移栽至每个塑料桶，每桶移栽一颗烟苗，每个处理重复3次，共有12盆。盆栽实验于大棚温室(白天25±2℃，夜晚20±2℃，自然光照)中进行，自然生长90天后收获，收获时采集从下部往上数的第8-17片叶进行单叶重(鲜重)测定，将每株烟草的第8-17片叶子的测定结果取平均值后再将每个处理的三次重复取平均值，同时对中部烟叶(从下往上数第9-12片叶)进行烟叶cd含量测定。

本例中，土壤中cd含量测定参照gb/t17141的标准方法进行；烟草中cd含量测定参照《土壤农业化学分析方法》鲁如坤，北京：中国农业科技出版社中的方法进行测定。

对烟叶生物量(单叶重)测定结果发现，不同基质育苗处理的烟叶单叶重和烟叶中cd含量具有显著(p<0.05)差异。ck处理中，平均单叶鲜重为42.5g，不同育苗基质处理(t1-t3)的单叶鲜重为64.3g-74.6g(图1)，比对照增加了51.3％-75.5％。

对烟叶中cd含量测定结果发现，对照(ck，传统基质草炭土)处理中，烟叶cd含量为6.86mg/kg，t1、t2、t3处理烟叶中cd含量分别为2.47mg/kg、1.92mg/kg和2.78mg/kg，比对照分别下降了64.0％、72.0％和59.5％(图2)，其中以t2对降低烟叶中cd含量的效果最好。因此，本发明中所制备的育苗基质t2，可以作为兼具培育烟草壮苗、同时降低烟草对cd吸收的一种特别理想的材料。