本发明属于烤烟种植领域，具体涉及改良连作烟田土壤理化特性、提高烟叶产量及协调内在化学成分的肥料及方法。
背景技术：
烤烟(nicotianatabacuml.)是重要的经济作物，烤烟的生长、发育及产量与品质的形成与土壤的理化特性和肥力水平息息相关，适宜的土壤条件是形成优质、适产烟叶的重要基础。土壤容重能有效反映土壤物理特性，指示土壤质量和生产力。土壤容重过大会抑制植物根系生长及矿质养分吸收，进而降低植物光合速率或地上生产力，适宜的土壤容重对植物生长具有促进作用(柴华2016；刘晚苟2015；张亚如2017)。酸化加剧土壤k+、na+及nh4+等盐离子淋失，降低土壤速效氮及速效磷的有效性，影响植物的正常生长(于天一等2014)。氮素是土壤肥力中最活跃的因素之一，也是烤烟生产中最敏感的营养元素，是植物蛋白质、核酸、磷脂主要成分，对烟叶生长及品质具有重要影响(张立新和韦成才2016)。土壤磷的有效性过低不利于植物正常生长及产量品质的形成(张雨瑶和李世友2013；翟优雅2014)。钾作为烤烟吸收最多的一种营养元素，对其生长发育及品质形成具有重要作用，常作为烤烟品质评定的重要指标之一(刘文祥2007；zhangandkong2014)。土壤钾的供应能力影响烟叶对钾的吸收和积累(曾洪玉2005)。土壤有机质不仅是农业生态系统中作物生长所需速效养分及各种微量元素的重要来源，同时对土壤耕性、透气性与透水性等物理特性的改善及土壤微生物的生长与活力具有重要影响(窦森2011；武天云2004)。土壤有机质含量的多少是评价土壤肥力水平的一个重要指标(鲍士旦2000)。
施用化肥是烤烟种植中培肥土壤的重要方式，然而受耕地资源短缺、经济利益驱使等多方面原因影响，目前连作及化肥滥用成为烟区普遍存在的现象，而这些是导致烟田土壤条件恶化的主要原因。由于长期施用化肥引发一系列的土壤问题，影响了烟叶的品质与产量。
中国专利“一种辣椒的有机肥及其制备方法”(cn107673896a)中披露了菜籽饼、酒糟、蚯蚓粪、鸡粪、牛粪、秸秆、玉米芯及豆腐渣等多种有机肥成分，该有机肥可以改善土壤板结、抑制根系病原菌，提高辣椒产量。菜籽饼养分完全，肥效持久，且由于其碳氮比小，施入土壤中容易被分解，具有一定的速效性，同时对土壤水、肥、气、热条件的改善以及微生物的活性提高具有积极的作用，配施菜籽饼能有效改良长期单施化肥对土壤造成的不良影响，提高土壤肥力，进而促进植物的生长及产量与品质的改善。但菜籽饼中的重金属含量难以控制，会在土壤和作物中富集，需要从土壤污染防控及对作物生长的限制作用与肥效上综合考量后对其使用及用量比例进行有效控制。酒糟含有丰富的营养物质，但其酸性强、含水量高，不易于储存，易腐败变质，且在制作肥料的过程中容易造成氮素的损失，使营养流失。蚯蚓粪可减少污染、修复土壤、保护环境，提供植物所需要的氮、磷、钾等营养物质，但其经济投入较高。秸秆、牛粪、鸡粪可以提高肥力，但在有机肥制作中需要发酵等复杂的处理操作。
尽管配施有机肥及土壤调理剂能有效缓解土壤恶化，改善土壤理化质量。但对于连作烟田，目前缺乏快速、有效的土壤改良修复措施。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改良修复连作烟田土壤的肥料制剂及其使用方法，可以改良连作烟田土壤理化特性、提高烟叶产量及协调烟叶内在化学成分。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种改良修复连作烟田土壤的肥料制剂，该肥料制剂按重量份数计包括以下组分：菜籽饼43-44份(43.5份左右)、酒糟17.2-17.6份以及蚯蚓粪51.6-52.8份。
优选的，所述肥料制剂按重量份数计还包括有机酸(例如，柠檬酸)3.0-3.2份、膨胀珍珠岩50-53份以及解淀粉芽孢杆菌0.3-0.4份。
上述改良修复连作烟田土壤的肥料制剂的使用方法，包括以下步骤：
将上述肥料制剂作为基肥施加于烟田土壤。
优选的，所述肥料制剂的施加方式为开沟条施。
优选的，所述肥料制剂的施加用量为110-120kg/亩。
本发明的有益效果体现在：
本发明将酒糟以及蚯蚓粪按一定比例与菜籽饼混合后即可施用，可以实现对连作烟田土壤的改良修复，解决连作烟田土壤条件恶化、板结、速效养分含量偏低，烟叶总氮、总钾及烟碱偏低、还原糖、淀粉含量偏高、糖碱比与氮碱比不协调等问题，可以明显改善烟叶品质，提高烟叶的经济性状，具有土壤改良修复起效快的特点。
进一步的，本发明将解淀粉芽孢杆菌、柠檬酸等小分子有机酸及珍珠岩作为调节剂，改善土壤物理结构，增强土壤蓄肥保水能力，提高烟株根系活力，促进根系生长，提高土壤温度，改善氮、钾营养，明显提高烟叶的产量和质量。
采用本发明的肥料制剂做基肥施用，使得烟田土壤容重降低，速效氮、速效磷及速效钾含量增加，农艺性状改善，中部叶内在化学成分含量发生变化，总氮、总钾、烟碱含量提高，还原糖、淀粉含量以及糖碱比与氮碱比降低，化学成分协调性得到改善，产量、产值、上等烟比例显著增加，烤烟经济效益提升显著。此外，本发明操作简单、成本低，有利于推广使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
针对陕南烟叶实际生产中的问题，本发明提出了一种通过施用肥料制剂(基肥)改良连作烟田土壤理化特性、提高烟叶产量及协调烟叶内在化学成分的方法。
(一)肥料制剂设计
1、肥料制剂的配方
组成配方(按重量计)的原材料：菜籽饼43-44份、酒糟17.2-17.6份、蚯蚓粪51.6-52.8份、柠檬酸3-3.2份、膨胀珍珠岩(jc/t1020-2007)50-53份以及解淀粉芽孢杆菌0.3-0.4份；其中，解淀粉芽孢杆菌购自山东奥丰生物科技有限责任公司(200亿/克)，蚯蚓粪购自陕西省烟草公司。
根据实验发现，本发明在设计有机肥组分时，在保证p、k元素供给的同时，控制了n元素的比例，n元素比例低于烟草专用复合肥。通过减少n的施用，可以降低土壤容重、避免板结等危害，同时，通过有机肥组分以及调节剂的优化组合，充分激发土壤自身转化营养元素的能力，保证烤烟生长的需要，从而提高烟叶经济性状。
在肥料组分的具体选择上，本专利还考虑了以下因素：菜籽饼提高烟叶色素含量、净光合速率以及烟叶硝酸还原酶与淀粉酶活性，提高了烟叶成熟期可溶性总糖，同时降低还原糖和淀粉含量。解淀粉芽孢杆菌(bacillusamyloliquefaciens)为芽孢杆菌属，生命力强且定植能力突出，能分泌多种胞外酶，降解有害微生物的细胞和细胞壁；分泌抗菌肽、抗菌素等活性物质，改善土壤微生物结构，提高有益微生物种群数量，抑制土传病害发生，并且分泌植物促生物质，能有效促进植物生长发育。柠檬酸作为小分子有机酸，能够结合土壤中固定磷的ca、fe、al等元素，从而促使土壤磷元素形态的转化，提高土壤中磷的有效性，也能改变根际土壤ph值和氧化还原状况，通过螯合及还原作用提高fe的活性，从而增加土壤有效微量元素含量和吸收效率，显著促进植物的生长；同时，柠檬酸具有促进矿物风化和土壤的形成、促进养分溶解及提高有效性、缓解铝毒和重金属毒性，以及作为微生物能源等作用。膨胀珍珠岩是一种白色或灰白色多孔的粒状物料，具有不规则的密闭气孔，蜂窝状结构发达，具有吸附性、吸水性、透气性、疏松性、保墒性、贮存(肥水)性和无菌性等综合优良特性；此外，其自身含有一定量的钛、锰、镁、钾、磷、硅、铁、钙等植物所不可缺少的微量元素，为农作物生长发育提供了很好的条件，满足作物对水、肥、气、热的要求，因此，膨胀珍珠岩作为基质添加到土壤中，具有明显的土壤改良，调节土壤板结，提高土壤保水性、持水性，控制肥效和肥度等方面的功效。
2、肥料制剂的制备
s1、配料：用电子秤按照上述配方进行配比、称取；
s2、粉碎：将菜籽饼用粉碎机粉碎至粉末状；
s3、混匀：将菜籽饼(粉末状)、酒糟及蚯蚓粪混合，再加入柠檬酸、膨胀珍珠岩及解淀粉芽孢杆菌，搅拌均匀；
s4、贮藏：混合料装袋并置于阴凉通风处贮藏。
本发明将菜籽饼、酒糟、蚯蚓粪等成分按一定比例混合后作为连作烟田的基肥，其无需发酵、沤制等复杂耗时的肥料制作流程，避免了营养元素流失，可以实现对连作烟田土壤的快速有效改良修复，满足促进烟叶生长和提高烟叶经济性状的实际需求。
(二)肥料制剂的使用方法
实施例1
本实施采用的肥料制剂，以重量计组分具体如下：菜籽饼43份、酒糟17.4份、蚯蚓粪52份、柠檬酸3.1份、膨胀珍珠岩52份，及解淀粉芽孢杆菌0.35份。
实验在大田中进行，以云烟99为试验材料，烟苗移栽后进行日常管理(刘国顺.烟草栽培学.中国农业出版社，2003；韩锦峰.烟草栽培生理.中国农业出版社，2003)。实验组t1：将肥料制剂所含菜籽饼、酒糟及蚯蚓粪三者的混合物作为基肥施入土壤，开沟条施，施用量按照肥料制剂计为110-120kg/亩。实验组t2：将肥料制剂作为基肥，采用开沟条施的方式施入土壤，施用量为110-120kg/亩。对照组(ck)：施用化肥(烟草专用复合肥)氮:磷:钾比为10:10:25，110-120kg/亩。
将各实验组和对照组的土壤及烟叶进行检验分析，结果如下：
由表1可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤容重降低10.83％，成熟期土壤容重降低11.90％；t2处理在团棵期土壤容重降低22.50％，成熟期土壤容重降低15.08％。
由表2可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效氮含量增加7.70％，成熟期土壤速效氮含量增加33.31％；t2处理在团棵期土壤速效氮含量增加10.35％，成熟期土壤速效氮含量增加43.89％。
由表3可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效磷含量增加44.31％，成熟期土壤速效磷含量增加160.58％；t2处理在团棵期土壤速效磷含量增加58.77％，成熟期土壤速效磷含量增加177.85％。
由表4可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效钾含量增加103.50％，成熟期土壤速效钾含量增加86.86％；t2处理在团棵期土壤速效钾含量增加130.30％，成熟期土壤速效钾含量增加115.18％。
由表5可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期株高增加4.00％、叶数增加1.96％、茎围增加7.10％、节距增加6.36％、叶长增加4.27％、叶宽增加3.04％、叶面积增加7.44％；t2处理在团棵期株高增加7.55％、叶数增加2.94％、茎围增加9.74％、节距增加10.02％、叶长增加5.51％、叶宽增加3.16％、叶面积增加8.84％。
由表6可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶亩产量增加11.07％、均价增加2.14％、亩产值增加13.45％、上等烟比例增加13.80％、中上等烟比例增加8.05％；t2处理所收获烟叶亩产量增加15.81％、均价增加3.95％、亩产值增加20.38％、上等烟比例增加24.52％、中上等烟比例增加15.03％。
由表7可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶(中部叶)总氮提高9.83％、总钾提高2.84％、烟碱提高19.12％、还原糖降低4.33％、总糖提高2.57％、淀粉含量降低28.54％、糖碱比降低19.54％、氮碱比降低7.06％；t2处理所收获烟叶(中部叶)总氮提高13.29％、总钾提高4.96％、烟碱提高25.98％、还原糖降低8.06％、总糖提高4.90％、淀粉含量降低35.19％、糖碱比降低22.57％、氮碱比降低20.00％。
由表8可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶(中部叶)除氮碱比评分较低，其余各化学指标协调性评分均较ck处理有不同程度提高；t2处理所收获烟叶(中部叶)各化学指标协调性评分均较ck处理有不同程度提高。
根据以上实验结果，可以得出：
1)菜籽饼、酒糟及蚯蚓粪三者的混合物，可以降低土壤容重，提高土壤速效氮、速效磷、速效钾含量，改善株高、茎围、叶面积等农艺性状，增加中上等烟比例，提升经济效益。进一步加入柠檬酸、珍珠岩及解淀粉芽孢杆菌后(即肥料制剂)，可进一步改良烟田土壤，提高烟叶产量和品质。
2)t1、t2处理不同程度降低连作土壤的容重，提高土壤速效氮、磷、钾含量，对连作土壤的改良修复效果显著，其中t2处理效果更佳。而ck处理未明显改良修复连作土壤。
表1.本发明对烟田土壤容重(g/cm3)的影响
注：数据后不同字母，表示组间差异显著，下同
表2.本发明对烟田土壤速效氮含量(mg/kg)的影响
表3.本发明对烟田土壤速效磷含量(mg/kg)的影响
表4.本发明对烟田土壤速效钾含量(mg/kg)的影响
表5.本发明对烤烟农艺性状的影响
表6.本发明对烤烟经济性状的影响
表7.本发明对烤烟中部叶化学成分的影响
表8.本发明对烤烟中部叶化学成分协调性的影响
实施例2
本实施例采用的肥料制剂，以重量计组分具体如下：菜籽饼44份、酒糟17.2份、蚯蚓粪51.6份、柠檬酸3.1份、膨胀珍珠岩52份，及解淀粉芽孢杆菌0.35份。
实验在大田中进行，以云烟99为试验材料，烟苗移栽后进行日常管理(刘国顺.烟草栽培学.中国农业出版社，2003；韩锦峰.烟草栽培生理.中国农业出版社，2003)。实验组t1：将肥料制剂所含菜籽饼、酒糟及蚯蚓粪三者的混合物作为基肥施入土壤，开沟条施，施用量按照肥料制剂计为110-120kg/亩。实验组t2：将肥料制剂作为基肥，采用开沟条施的方式施入土壤，施用量为110-120kg/亩。对照组(ck)：施用化肥(烟草专用复合肥)氮:磷:钾比为10:10:25，110-120kg/亩。
将各实验组和对照组的土壤及烟叶进行检验分析，结果如下：
由表9可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤容重降低17.42％，成熟期土壤容重降低6.11％；t2处理在团棵期土壤容重降低31.06％，成熟期土壤容重降低22.14％。
由表10可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效氮含量增加4.21％，成熟期土壤速效氮含量增加38.75％；t2处理在团棵期土壤速效氮含量增加9.00％，成熟期土壤速效氮含量增加40.89％。
由表11可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效磷含量增加49.27％，成熟期土壤速效磷含量增加142.39％；t2处理在团棵期土壤速效磷含量增加57.29％，成熟期土壤速效磷含量增加171.72％。
由表12可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期土壤速效钾含量增加98.07％，成熟期土壤速效钾含量增加79.33％；t2处理在团棵期土壤速效钾含量增加107.01％，成熟期土壤速效钾含量增加88.09％。
由表13可知，与ck处理相比，t1处理在团棵期株高增加5.97％、叶数增加4.01％、茎围增加2.86％、节距增加6.89％、叶长增加5.77％、叶宽增加5.20％、叶面积增加8.20％；t2处理在团棵期株高增加8.03％、叶数增加6.10％、茎围增加4.23％、节距增加9.50％、叶长增加7.28％、叶宽增加7.07％、叶面积增加14.86％。
由表14可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶亩产量增加8.18％、均价增加2.52％、亩产值增加14.89％、上等烟比例增加11.48％、中上等烟比例增加8.70％；t2处理所收获烟叶亩产量增加14.15％、均价增加2.89％、亩产值增加25.73％、上等烟比例增加44.07％、中上等烟比例增加11.83％。
由表15可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶(中部叶)总氮提高8.94％、总钾提高5.48％、烟碱提高30.41％、还原糖降低0.84％、总糖提高1.09％、淀粉含量降低16.35％、糖碱比降低21.68％、氮碱比降低5.75％；t2处理所收获烟叶(中部叶)总氮提高10.61％、总钾提高10.96％、烟碱提高35.48％、还原糖降低5.42％、总糖提高2.77％、淀粉含量降低31.21％、糖碱比降低23.87％、氮碱比降低9.20％。
由表16可知，与ck处理相比，t1处理所收获烟叶(中部叶)除氮碱比评分较低，其余各化学指标协调性评分均较ck处理有不同程度提高；t2处理所收获烟叶(中部叶)各化学指标协调性评分均较ck处理有不同程度提高。
根据以上实验结果，可以得出：
1)菜籽饼、酒糟及蚯蚓粪三者的混合物，可以降低土壤容重，提高土壤速效氮、速效磷、速效钾含量，改善株高、茎围、叶面积等农艺性状，增加中上等烟比例，提升经济效益。进一步加入柠檬酸、珍珠岩及解淀粉芽孢杆菌后(即肥料制剂)，可进一步改善烟田土壤，提高烟叶产量和品质。
2)t1、t2处理不同程度降低连作土壤的容重，提高土壤速效氮、磷、钾含量，对连作土壤的改良修复效果显著，其中t2处理效果更佳。而ck处理未明显改良修复连作土壤。
表9.本发明对烟田土壤容重(g/cm3)的影响
注：数据后不同字母，表示组间差异显著，下同
表10.本发明对烟田土壤速效氮含量(mg/kg)的影响
表11.本发明对烟田土壤速效磷含量(mg/kg)的影响
表12.本发明对烟田土壤速效钾含量(mg/kg)的影响
表13.本发明对烤烟农艺性状的影响
表14.本发明对烤烟经济性状的影响
表15.本发明对烤烟中部叶化学成分的影响
表16.本发明对烤烟中部叶化学成分协调性的影响
总之，本发明将由菜籽饼、酒糟、蚯蚓粪等组成的肥料制剂做基肥施用，可以使得烟田土壤容重降低，速效氮、速效磷及速效钾含量增加，烤烟农艺性状改善，化学成分协调性得到改善，产量、产值、上等烟比例显著增加，经济效益提升显著。