一种烟草专用炭基海藻微生物肥及其制备方法

一种烟草专用炭基海藻微生物肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料的技术领域，特别是指一种烟草专用炭基海藻微生物肥及其制备方法。

背景技术

烟草是我国重要的经济作物之一，在国民经济中占有重要地位。烟草收获的是叶片，在烟草的种植过程中，有目的地促进叶片增大增厚，可以有效提高烟草的产量和品质，从而提高烟草的经济效益。在烟草的种植过程中，通常是通过大量使用化肥的方法来促进烟叶生长，以提高烟草产量。在化肥的大量使用以及作物的长期连作过程中，土壤被过渡利用，造成土壤板结、盐渍化、酸化以及土传病害频发等现象，严重影响了烟草的产量和品质，影响了农业的可持续发展。

目前，市面上出现了一些烟草专用炭基复混肥，这种炭基复混肥是以生物炭为原料，在生物炭中混合猪粪，并添加氮肥、磷肥和钾肥，经过发酵，而得到。生物炭是指废弃生物质在无氧的条件下经过慢速热解而得到的一种细粒度、多孔性的碳质材料。生物炭可以改变土壤结构、粒径分布、比表面积、容重和质地等物理性质，增加土壤土壤颗粒的比表面积，从而改善土壤的持水能力，增加土壤的吸附能力和促进土著微生物的增殖；也可以直接通过表面电荷或共价反应吸附土壤的养分离子，改变pH值、阳离子交换量(CEC)、电导率等土壤理化性质。但是，由于生物炭自身矿物质养分含量低，其能够直接供给作物的养分非常有限，因此，现有的这种烟草专用炭基复混肥配方设计不合理，各组分之间的互相作用力弱，导致其肥效有限，不能全面促进烟草生长和提高烟叶品质，影响烟草种植的经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟草专用炭基海藻微生物肥及其制备方法，旨在解决现有技术中烟草专用炭基复混肥配合设计不合理从而导致其肥效有限不能全面促进烟草生长和提高烟叶品质的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥，包括以下重量份的原料：海藻渣30-40份，秸秆30-40份，动物粪便25-35份，生物炭5-15份，微生物发酵菌剂5-10份，水50-100份；所述微生物发酵菌剂为阿氏芽孢杆菌 Bacillus aryabhattai，2020年5月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.19788。

本发明的烟草专用炭基海藻微生物肥中生物炭、海藻渣中的活性物质、秸秆和动物粪便有机结合，丰富了微生物肥的有效成分，能够为烟草生长提供充分的营养成分；微生物发酵菌剂是一种海藻降解菌，同时，还兼具促进植物生长的作用，在微生物发酵菌剂的作用下，通过联合发酵，增强了各组分之间的相互作用力，大大提高了生物肥的肥效，还具有防治黑胫病等烟草土传病害的作用，可以全面促进烟草生长，并提高烟叶品质，值得大面积推广应用。

本发明中生物炭具有多孔性结构，具有较大的表面积，能够为有益微生物提供附着位点，同时，生物炭含有的部分养分能够促进有益微生物的繁殖，再者，生物炭还能够加快发酵过程中海藻的腐熟速率，减少氮等营养元素的挥发损失；海藻渣具有营养物质全面和天然无污染的优势，海藻特有的矿质元素和特有活性成分还能提升烟叶质量，与生物炭良好的改良土壤以及抑制土传病害的能力相结合，配合秸秆和动物粪便，在改良土壤和防治土传病害的基础上，促进了烟草对营养成分的吸收，达到了提高烟叶品质的目的。

作为一种优选的实施方案，所述生物炭为烟草秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、大豆秸秆生物炭、稻草秸秆生物炭、高粱秸秆生物炭中的任意一种或几种。本发明的生物炭含有丰富的有机质和发达的孔隙结构，可以促进土壤形成大的团聚体，进而增加土壤对养分离子的吸附和保持，显著促进养分有效性及植物对养分的吸收。另外，生物炭有极大的表面积和较多的营养成分，可作为微生物载体。本发明中优选使用玉米秸秆生物炭，玉米秸秆空隙多，质地疏松，由其所得生物炭的综合性能更好。

作为一种优选的实施方案，所述动物粪便为牛粪、猪粪、鸡粪、羊粪、马粪中的任意一种或几种。本发明的动物粪便是一种有机肥，含有丰富的微生物，动物粪便与秸秆、生物炭和海藻渣有效配合，大大丰富了微生物肥的营养成分，提高了肥效；本发明的动物粪便优选牛粪，牛粪来源广，松散不易结块，使用性能好。

作为一种优选的实施方案，所述秸秆为烟草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、稻草秸秆、高粱秸秆中的任意一种或几种。本发明既添加生物炭又添加秸秆，秸秆、生物炭、动物粪便和海藻渣有机组合，大大提高了生物肥的肥效；本发明中秸秆优选烟草秸秆，这种烟草秸秆即可以实现烟草资源的充分利用，还具有烟草生长所具有的多种营养成分。

以农作物秸秆、杂草、树叶、泥炭、有机生活垃圾、餐厨垃圾、污泥、人畜粪尿、酒糟、菌糠以及其它废弃物等为主要原料，经过堆制腐解而成的有机肥料，称为堆肥；堆肥是利用自然界广泛存在的微生物，有控制地促进固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。堆肥是一种生产有机肥的过程，所含营养物质比较丰富，肥效长而稳定，同时有利于促进土壤固粒结构的形成，能够增加土壤保水、保温、透气和保肥的能力，坚持长期施用，不仅能够获得高产，而且对改良土壤和提高地力都有显著的效果。

作为一种优选的实施方案，所述海藻渣为海带渣、马尾藻渣、蜈蚣藻渣、麒麟菜渣、孔石莼渣、浒苔渣、龙须菜渣、泡叶藻渣、萱藻渣中的任意一种或几种。海藻是生长在沿海地区潮间带的低等隐花植物，藻类生长速度快、结构简单、适应能力强，整个藻体可充分地被开发利用；以海藻活性物质为基础的海藻肥含有大量的非含氮有机物、钾、钙、镁、锌、碘等40余种矿物质元素和丰富的维生素以及海藻所特有的海藻多糖、海藻酸、高度不饱和脂肪酸和多种天然植物生长调节剂，能够对植物生长以及土壤改善产生有益功效；以海藻为主要原料的海藻肥对提高农作物生长以及健康方面具有显著效果，海藻肥施用能够促进植物根系的生长发育，增强植物对矿物营养成分的吸收能力，促进植株生长和光合效率，促进植物营养生长和生殖生长。

在另一个方面，本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法，包括以下步骤：1)取海藻渣，粉碎，筛分，备用；2)取生物炭，粉碎，筛分，备用；3)取秸秆，粉碎，备用；4)取动物粪便，粉碎，备用；5)将步骤3) 所得的秸秆和步骤4)所得的动物粪便，混合，加入步骤1)所得的海藻渣和步骤2)所得的生物炭，混合，得混合肥；6)在步骤5)所得的混合肥中添加微生物发酵菌剂，混合均匀，然后，添加水，调节其含水率为50-60％，在室温下，有氧发酵，发酵20-80天，得烟草专用炭基海藻微生物肥。

本发明首先将秸秆和动物粪便分别粉碎，使秸秆的长度小于2cm，动物粪便松散，没有结块，再将秸秆和动物粪便混合均匀，防止动物粪便结块；然后，添加粉碎过筛之后的海藻渣和生物炭，综合原料价格并控制海藻渣、秸秆、动物粪便、生物炭的碳氮比；通常情况下，在堆肥桶中完成，混合后物料的体积占整个堆肥桶体积的四分之三；最后，添加微生物发酵菌剂，并调节含水率，在室温下进行有氧混合肥发酵，发酵过程中每3天测定1次含水率和温度，保证高温期内含水率恒定，并且，每3天通过转动堆肥桶以保证通气；发酵完成之后，可以直接装袋，也可以造粒之后装袋，从而得到烟草专用炭基海藻微生物肥，以进行田间施用。本发明的烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法简单，原料易得，操作方便，易于实现产业化。

作为一种优选的实施方案，所述生物炭的制备方法是：取秸秆，干燥，粉碎，得颗粒；在惰性气体保护作用下，采用程序升温的方法升温至400-500℃，保温裂解1-3h，冷却，得生物炭。本发明的生物炭优选是采用秸秆现场制备的生物炭，这种生物炭供应量充足，而且，可以直接使用，颗粒形态好，避免运输过程中出现扬尘现象。

作为一种优选的实施方案，所述颗粒的长度为2-3cm，程序升温的升温速度是8-12℃/min，冷却时冷却至室温。本发明的生物炭制备过程中，秸秆在干燥之后先粉碎呈2-3cm的小段，粉碎后的秸秆小段在惰性气体保护作用下，通过程序升高的方式升高温度，并保温，最后，继续在隔氧的状态下冷却至室温。

作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，筛分时，筛网的目数为40-60 目。本发明的生物炭也是先研磨过筛之后，再进行使用；生物炭的粒径均匀，比表面积大，可以吸附更多的微生物，使用性能好。

作为一种优选的实施方案，所述步骤1)中，筛分时，筛网的目数为40-60 目。本发明的海藻渣可以是脱胶海藻渣，也可以是海藻粉，还可以是废弃海藻等，经过初步粉碎之后，过40-60目筛。海藻渣来源广，使用方便，筛分后的海藻渣粒径均匀，没有结块，后续混合容易。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中生物炭、海藻渣中的活性物质、秸秆和动物粪便有机结合，丰富了微生物肥的有效成分，能够为烟草生长提供充分的营养成分，并在复合微生物发酵菌剂的作用下，通过联合发酵，增强了各组分之间的相互作用力，大大提高了生物肥的肥效，还具有防治黑胫病等烟草土传病害的作用，可以全面促进烟草生长，并提高烟叶品质，值得大面积推广应用。这种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法简单，操作方便，易于实现产业化。

具体实施方式

下面将结合本发明的具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥，包括以下重量份的原料：海藻渣30-40份，秸秆30-40份，动物粪便25-35份，生物炭5-15份，微生物发酵菌剂5-10份，水50-100份；所述微生物发酵菌剂为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai，2020年5月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.19788。

优选地，所述生物炭为烟草秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、大豆秸秆生物炭、稻草秸秆生物炭、高粱秸秆生物炭中的任意一种或几种。

优选地，所述动物粪便为牛粪、猪粪、鸡粪、羊粪、马粪中的任意一种或几种。

优选地，所述秸秆为烟草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、稻草秸秆、高粱秸秆中的任意一种或几种。

优选地，所述海藻渣为海带渣、马尾藻渣、蜈蚣藻渣、麒麟菜渣、孔石莼渣、浒苔渣、龙须菜渣、泡叶藻渣、萱藻渣中的任意一种或几种。

本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法，包括以下步骤：1) 取海藻渣，粉碎，筛分，备用；2)取生物炭，粉碎，筛分，备用；3)取秸秆，粉碎，备用；4)取动物粪便，粉碎，备用；5)将步骤3)所得的秸秆和步骤4) 所得的动物粪便，混合，加入步骤1)所得的海藻渣和步骤2)所得的生物炭，混合，得混合肥；6)在步骤5)所得的混合肥中添加微生物发酵菌剂，混合均匀，然后，添加水，调节其含水率为50-60％，在室温下，有氧发酵，发酵20-80天，得烟草专用炭基海藻微生物肥。

优选地，所述生物炭的制备方法是：取秸秆，干燥，粉碎，得颗粒；在惰性气体保护作用下，采用程序升温的方法升温至400-500℃，保温裂解1-3h，冷却，得生物炭。

进一步地，所述颗粒的长度为2-3cm，程序升温的升温速度是8-12℃/min，冷却时冷却至室温。

优选地，所述步骤2)中，筛分时，筛网的目数为40-60目。

优选地，所述步骤1)中，筛分时，筛网的目数为40-60目。

实施例一

本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法，包括以下步骤：

1)取海藻渣，经过初步粉碎之后，过40目筛进行筛分，备用；

2)取生物炭，经过研磨粉碎之后，过40目筛进行筛分，备用；

3)取秸秆，粉碎，使颗粒长度小于2cm，备用；

4)取动物粪便，粉碎，破碎大的结块，备用；

5)按照以下重量份称取原料：海藻渣30份，秸秆30份，动物粪便25份，生物炭5份，微生物发酵菌剂5份，水100份，微生物发酵菌剂为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai，2020年5月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.19788；

6)将秸秆和动物粪便，混合，加入海藻渣和生物炭，混合，得混合肥；

7)在混合肥中添加微生物发酵菌剂，混合均匀，然后，添加水，调节其含水率为55％，在室温下，有氧发酵，发酵20天，得烟草专用炭基海藻微生物肥。

实施例二

本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法，包括以下步骤：

1)取海藻渣，经过初步粉碎之后，过60目筛进行筛分，备用；

2)取生物炭，经过研磨粉碎之后，过60目筛进行筛分，备用；

3)取秸秆，粉碎，使颗粒长度为1cm，备用；

4)取动物粪便，粉碎，破碎大的结块，备用；

5)按照以下重量份称取原料：海藻渣40份，秸秆40份，动物粪便35份，生物炭15份，微生物发酵菌剂10份，水80份，微生物发酵菌剂为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai，2020年5月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.19788；

6)将秸秆和动物粪便，混合，加入海藻渣和生物炭，混合，得混合肥；

7)在混合肥中添加微生物发酵菌剂，混合均匀，然后，添加水，调节其含水率为50％，在室温下，有氧发酵，发酵50天，得烟草专用炭基海藻微生物肥。

实施例三

本发明的一种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法，包括以下步骤：

1)取海藻渣，经过初步粉碎之后，过50目筛进行筛分，备用；

2)取生物炭，经过研磨粉碎之后，过50目筛进行筛分，备用；

3)取秸秆，粉碎，使颗粒长度为1.5cm，备用；

4)取动物粪便，粉碎，破碎大的结块，备用；

5)按照以下重量份称取原料：海藻渣35份，秸秆35份，动物粪便30份，生物炭10份，微生物发酵菌剂8份，水50份，微生物发酵菌剂为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai，2020年5月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.19788；

6)将秸秆和动物粪便，混合，加入海藻渣和生物炭，混合，得混合肥；

7)在混合肥中添加微生物发酵菌剂，混合均匀，然后，添加水，调节其含水率为60％，在室温下，有氧发酵，发酵80天，得烟草专用炭基海藻微生物肥。

实验1

取本发明实施例一至实施例三所得的三份烟草专用炭基海藻微生物肥、现有的市售堆肥(即对照样一)、现有的市售海藻肥(即对照样二)以及将现有的市售海藻肥和现有的市售堆肥混合并添加5％的生物炭组成的混合肥(即对照样三)，分别用于烟草种植试验。

试验地点为青岛市农业科学研究院，在试验温室内进行盆栽试验，供试烟草品种为小黄金；将上述六种肥料与灭菌土壤(取自山东省青岛市即墨区某农田)以1:100比例混合均匀，装入试验盆中，每盆装800g，每种肥料装18盆，直接移栽烟苗，每盆移栽1株烟苗，试验时间2021年4月10日-2021年6月10 日；在定植之后60天，测定每株烟草植株的株高，并计算其平均值；测定每株烟草植株的最大叶长和最大叶宽，并计算其平均值；统计每株烟草的有效叶数，并计算其平均值；并称量每株烟草地上部和地下部鲜重，并计算其平均值。实验结果列入表1。

表1 施用不同肥料所得烟草的生长性能测定结果

由表1可以看出，在烟草生长过程中，施用本发明的方法所得的生物肥时最大叶长为39.6-40.5cm，而施用现有堆肥时最大叶长只有33.6cm，施用现有海藻肥时最大叶长为36.4cm，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时最大叶长为37.8cm；因此，本发明的方法所得的生物肥可以提高烟草植株的最大叶长。同时，施用本发明的方法所得的生物肥时最大叶宽为15.8-16.9cm，而施用现有堆肥时最大叶宽只有12.8cm，施用现有海藻肥时最大叶宽为13.9cm，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时最大叶宽为13.0cm；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著提高烟草植株的最大叶宽。另外，施用本发明的方法所得的生物肥时每株烟草植株的有效叶片数量为12.9-13.7片，而施用现有堆肥时每株烟草植株的有效叶片数量只有9.7片，施用现有海藻肥时每株烟草植株的有效叶片数量为10.7片，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时每株烟草植株的有效叶片数量为12.5片；因此，本发明的方法所得的生物肥可以增加烟草植株的有效叶片数量。

由表1还可以看出，在烟草生长过程中，施用本发明的方法所得的生物肥时烟草植株的平均株高为68.8-70.6cm，而施用现有堆肥时烟草植株的平均株高只有55.6cm，施用现有海藻肥时烟草植株的平均株高为60.3cm，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时烟草植株的平均株高为62.5cm；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著提高烟草植株的平均株高。其次，施用本发明的方法所得的生物肥时每株烟草植株的地上部分鲜重为106.9-108.1g，而施用现有堆肥时平均每株烟草植株的地上部分鲜重仅为82.5g，施用现有海藻肥时每株烟草植株的地上部分鲜重为91.4g，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时平均每株烟草植株的地上部分鲜重为95.4g；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著提高单株烟草植株的地上部分鲜重。另外，施用本发明的方法所得的生物肥时平均每株烟草植株的地下部分鲜重为10.3-10.8g，而施用现有堆肥时平均每株烟草植株的地下部分鲜重仅为5.3g，施用现有海藻肥时每株烟草植株的地下部分鲜重为7.3g，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时平均每株烟草植株的地下部分鲜重为7.6g；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著提高单株烟草植株的地下部分鲜重。

总之，本发明的方法所得的生物肥能够显著提高烟草的根系生物量，进而促进烟草植株生长，对烟草叶长、叶宽以及有效叶数有良好的促生效果，显著地提高了烟草经济价值。

实验2

取本发明实施例一至实施例三所得的三份烟草专用炭基海藻微生物肥、现有的市售堆肥(即对照样一)、现有的市售海藻肥(即对照样二)以及将现有的市售海藻肥和现有的市售堆肥混合并添加5％的生物炭组成的混合肥(即对照样三)，分别用于烟草黑胫病防治试验。

试验地点为青岛市农业科学研究院，在试验温室内进行盆栽试验，供试烟草品种为小黄金；取500g灭菌土壤(取自山东省青岛市即墨区某农田)和2g 黑胫病菌谷，混合均匀，作为病土，将上述六种肥料与上述病土按1:100比例混合均匀，装盆，每种肥料装18盆，每盆装病土502g，直接进行烟草移栽，试验开始时间为2021年4月10日；在定植之后10天，计算病情指数和防治效果，并以不施用任何肥料的烟草作为空白样，实验结果列入表2。

其中，病情指数的计算公式有两种，当严重度用分级代表值表示时，病情指数＝100×∑(各级病叶数×各级代表值)/(调查总叶数×最高级代表值)；当严重度用百分率表示时，病情指数＝普遍率×严重度×100；相对防治效果(％)＝(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数×100。

表2 不同肥料在烟草防治黑胫病方面的结果

样品名称 病情指数 防病效果(％) 实施例一 7.72 75.86 实施例二 7.82 76.01 实施例三 7.76 74.96 对照样一 38.55 40.65 对照样二 20.68 55.17 对照样三 8.95 62.07 空白样 69.44 ----

由表2可以看出，施用本发明的方法所得的生物肥时，烟草植株在黑胫病方面的病情指数为7.72-7.82，施用现有堆肥时烟草植株在黑胫病方面的病情指数仅为38.55，施用现有海藻肥时烟草植株在黑胫病方面的病情指数为20.68，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时烟草植株在黑胫病方面的病情指数为8.95，而空白样烟草植株在黑胫病方面的病情指数高达69.44；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著降低烟草植株在黑胫病方面的病情指数。同时，与空白样相比，施用本发明的方法所得的生物肥时，烟草植株在黑胫病方面的防治效果为74.96-76.01％，而施用现有堆肥时烟草植株在黑胫病方面的防治效果仅为40.65％，施用现有海藻肥时烟草植株在黑胫病方面的防治效果为 55.17％，施用现有海藻肥、堆肥和生物炭组成的混合肥时烟草植株在黑胫病方面的防治效果为62.07；因此，本发明的方法所得的生物肥可以显著提高了烟草植株在黑胫病方面的防治效果。

因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中生物炭、海藻渣中的活性物质、秸秆和动物粪便有机结合，丰富了微生物肥的有效成分，能够为烟草生长提供充分的营养成分，并在复合微生物发酵菌剂的作用下，通过联合发酵，增强了各组分之间的相互作用力，大大提高了生物肥的肥效，还具有防治黑胫病等烟草土传病害的作用，可以全面促进烟草生长，并提高烟叶品质，值得大面积推广应用。这种烟草专用炭基海藻微生物肥的制备方法简单，操作方便，易于实现产业化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。