阅读说明：本技术 一种植烟土壤酸化生态阻控和修复方法 (Tobacco planting soil acidification ecological resistance control and restoration method ) 是由 邓小华 陈金 杨丽丽 田峰 张明发 于 2018-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明属于土壤修复技术领域；具体公开了一种植烟土壤酸化生态阻控和修复方法,包括以下步骤：步骤(1)：在烟叶采收完毕后,在烟地上种植绿肥；步骤(2)：向步骤(1)长有待翻压绿肥的烟田中施加石灰并翻压绿肥；步骤(3)：向步骤(2)的烟田施加生物有机肥,随后整地用于烤烟烟苗移栽。本发明通过化学方法、生物学方法与农业措施相结合,可以有效阻控土壤酸化的进程和修复酸化土壤,实现对土壤加速酸化的长效阻控。本发明方法可以有效阻控土壤酸化的进程,降低土壤交换性铝的含量,减轻铝对烤烟的毒害作用,提供烤烟需要的养分,增加土壤微生物的活性,实现对土壤加速酸化的长效控制,提高烟叶质量,促进烟区烤烟生产可持续发展。(the invention belongs to the technical field of soil remediation; specifically discloses a tobacco planting soil acidification ecological resistance control and restoration method, which comprises the following steps: step (1): after the tobacco leaves are harvested, planting green manure on the tobacco land; step (2): lime is applied to the tobacco field growing with the green manure to be rolled in the step (1) and the green manure is rolled; and (3): and (3) applying a bio-organic fertilizer to the tobacco field in the step (2), and then preparing soil for flue-cured tobacco seedling transplantation. The method can effectively prevent and control the soil acidification process and restore the acidified soil by combining a chemical method, a biological method and agricultural measures, and realizes long-acting prevention and control of soil accelerated acidification. The method can effectively prevent and control the soil acidification process, reduce the content of exchangeable aluminum in the soil, relieve the toxic action of the aluminum on the flue-cured tobacco, provide nutrients required by the flue-cured tobacco, increase the activity of soil microorganisms, realize long-term control on accelerated acidification of the soil, improve the quality of the tobacco leaves and promote the sustainable development of production of the flue-cured tobacco in tobacco areas.)

一种植烟土壤酸化生态阻控和修复方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及植烟土壤酸化的阻控及酸性植烟土壤修复方法。

背景技术

烤烟是我国重要的经济作物之一。由于长期连作和连续施用化肥的重用轻养发展模式，使烟田土壤质量下降，土壤酸化加速。日趋严重的土壤酸化所引起的土壤理化性质恶化、铝离子和重金属活度提高、土壤微生物活性降低等问题，导致烟叶质量和工业可用性降低及种烟效益下降，严重制约着烤烟生产可持续发展。因此，植烟土壤酸化阻控和修复迫在眉睫。

传统的酸化土壤改良方法是施用石灰，虽然经济、便捷，但频繁地施用石灰来调节土壤的酸度会加剧土壤的酸化(即复酸化，石灰的碱性消耗后土壤再次发生酸化)，而且过量施用石灰抑制烟草生长，特别是降低土壤钾的有效性，影响烤烟对钾的吸收，导致烟叶钾含量相对降低。

有关植烟土壤和酸性植烟土壤改良方法的专利较多。专利《一种烟田土壤改良方法》(专利号：201310689049.8)主要采用在垄底撒施熟石灰、浇灌含有聚丙烯酰胺的移栽定植水来改良轻度酸化烟田土壤。专利《一种营养型烟田土壤酸化改良剂配方及其使用方法》(专利号：201510249011.8)主要由白云石粉、生石灰、生物黑炭及硅钙粉按比例混合组成改良剂，然后撒施，善烟田土壤酸化状况。专利《酸性植烟土壤的烟秆生物炭土壤改良剂及其加工方法》(专利号：201510192427.0)采用壳聚糖薄膜层包裹烟秆生物炭、硝酸钙、硝酸镁、氧化锌、硼砂、解磷菌等制成改良剂，能有效提高土壤有机碳的含量和改良南方酸性植烟土壤。专利《一种酸化植烟土壤改良剂及其使用方法》(专利号：201310351491.X)主要采用生石灰、白云石粉、石灰氮、草炭按比例混合制备，改良土壤结构，防止土壤板结。专利《一种烟田用土壤改良剂及其制备方法与应用》(专利号：201710823590.1)改性烟草秸秆生物炭、改性膨润土、腐植酸原粉、白云石粉、生石灰、生物黑炭、硫磺、枯草芽孢杆菌按比例混合制备，改善土壤的酸碱度、土层结构和理化性状。上述专利施用的酸性土壤改良剂，其成分侧重于某些矿物和工业副产品。这些矿物和工业副产物中的大多数都含有一定的重金属元素。虽然很多研究结果都表明这些重金属元素还未达到危害的水平，但是不能忽视这些重金属离子在土壤中的积累，从而影响烟叶的安全性。同时，这些方法可以短暂提高土壤pH，但要长效阻控土壤酸化还是具有一定困难。

专利《橡胶园酸化土壤改良方法》(专利号：)选用耐酸、耐荫蔽度较高的豆科绿肥，结合石灰运用，提高胶园土壤pH、土壤有机质等的含量，从而改良橡胶园酸化土壤。专利《烟田土壤改良方法》(专利号：CN201410615136.3)主要采用翻压黑麦草、烟田施用调理剂降低土壤容重、提高土壤有机质含量。专利《“石灰类物质+有机肥”改良酸化土壤的精准配比方法》(专利号：201710423820.5)主要采收石灰和有机肥改良酸化土壤。上述专利在施用无机改良剂的同时，增施有机物质，虽增强了土壤对酸的缓冲性能，提高土壤的肥力水平，还能增加土壤微生物的活性，对潜在酸化趋势土壤的酸化改良具有较好效果，但实现对土壤加速酸化的长效控制是困难的。

为解决目前酸化植烟土壤土壤改良中存在的问题，本领域的技术人员也确实需要寻找一种切实可行的改良方法，可有效地实现酸化植烟土壤的阻控和长效修复，实现烟区的可持续发展。

发明内容

针对目前植烟土壤酸化日趋严重的现实，本发明将化学方法、生物学方法与农业措施相结合建立植烟土壤酸化的阻控及修复方法，旨在对植烟土壤进行良好控制。

一种植烟土壤酸化生态阻控和修复方法，包括以下步骤：

步骤(1)：在烟叶采收完毕后，在烟地上种植绿肥；

步骤(2)：向步骤(1)长有待翻压绿肥的烟田中施加石灰并翻压绿肥；

步骤(3)：向步骤(2)的烟田施加生物有机肥，随后整地用于烤烟烟苗移栽。

本发明通过化学方法、生物学方法与农业措施相结合，可以有效阻控土壤酸化的进程和修复酸化土壤，实现对土壤加速酸化的长效阻控。

本发明方法可以有效阻控土壤酸化的进程，降低土壤交换性铝的含量，减轻铝对烤烟的毒害作用，提供烤烟需要的养分，增加土壤微生物的活性，实现对土壤加速酸化的长效控制，提高烟叶质量，促进烟区烤烟生产持续发展。

通过本发明的方法可以降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增加土壤有机质和氮磷钾养分含量，提高土壤pH，降低土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性AL³⁺浓度，提高土壤交换性盐基总量、阳离子交换量，从而有效阻控土壤酸化进程和修复酸化土壤。

以往的酸化土壤改良注重的是土壤pH提高，但由于土壤的自我调节能力，升高的土壤pH又会降低，恢复到原先的水平，达不到长效阻控和修复酸性土壤的目的。本发明技术方案中，种植绿肥增加土壤有机质，以提高土壤缓冲性能和稳定土壤pH，达到长效阻控和修复酸化土壤的目的。此外，再配合所述的化学作用以及农业措施，有助于进一步实现长效修复。

作为优选，步骤(1)中，在烟地的垄沟内或全田撒播绿肥种子；绿肥种子出苗、生长，在烟田上形成绿肥。

本发明中，所述的绿肥种子为箭舌豌豆、紫云英、紫花苕子、黑麦草等。

本发明优选采用箭舌豌豆作为绿肥种子。箭舌豌豆为豆科绿肥，不仅有根瘤菌固氮，其根系分泌物可活化土壤磷钾，提高土壤的氮磷钾养分含量。绿肥的用种量不能太少，以免影响绿肥鲜草产量；绿肥用种量过多，会增加绿肥生产成本。

上述方案中，绿肥种子播种时间为10月初。优选在烟叶采收完毕后，宜早不宜迟；过迟，绿肥产量低。

作为优选，绿肥种子用种量为45～60kg/hm²。

作为优选，绿肥种子播种时土壤相对含水率调整至50％～70％。

在本发明方案中，施用石灰一方面可以加速绿肥腐解；另一方面可快速提高土壤pH。

作为优选，步骤(2)中，所述的石灰为熟石灰。

作为优选，步骤(2)中，熟石灰用量为1500～2250kg/hm²。本发明石灰施用量较常规土壤改良用量多300～450kg/hm²，主要是一部分石灰要用于加速绿肥腐解。

上述方案中，在绿肥上撒施石灰后再翻压绿肥，主要是有利于绿肥腐解和石灰与土壤混匀。

上述方案中，绿肥翻压在烤烟移栽前10～15d。过迟翻压绿肥，会导致绿肥腐解需氮与烟苗生长之间存在争氮现象，不利烟苗生长。

作为优选，翻压绿肥，翻压量控制在22500～30000kg/hm²鲜草。上述方案中，绿肥翻压量过少，改良土壤的效果差；但绿肥翻压过大，会导致烤烟成熟期土壤氮素残留多，影响烤烟正常落黄成熟。

作为优选，绿肥翻压深度为5～20cm。在该优选的绿肥翻压深度下，可掩埋绿肥，以利于绿肥腐解。

以往推广的生物有机肥大多是酸性的，施入土壤后，与烤烟根系分泌的酸性物质叠加，会导致烤烟根区土壤pH下降，从而不利烤烟生长，特别是病害加重。作为优选，生物有机肥为碱性生物有机肥。优选采用碱性的生物有机肥更有利于提高土壤pH和促进烤烟生长发育。

作为优选，生物有机肥pH为7.0～9.0。

作为优选，生物有机肥用量为450～600kg/hm²。

作为优选，施加生物有机肥的方式为条施。如果采用撒施生物有机肥，一部分生物有机肥会远离烤烟根系而不能被烤烟根系吸收利用，造成肥料浪费。采用优选的条施方法，生物有机肥要求条施在行中间，以提高有机肥利用效率。

优选地，在对步骤(2)的烟田整地起垄时，按行距要求，将生物有机肥条施在行中间，然后起垄；生物有机肥要求被包裹在垄体中间。

本发明一种更优选的技术方案，包括以下步骤：

(1)绿肥种植。绿肥品种为箭舌豌豆，用种量45～60kg/hm²。每年10月初，在烟叶采收完毕后，在烟地的垄沟内或全田撒播箭舌豌豆。绿肥播种时土壤相对含水率调整至50％～70％有利绿肥种子出苗。

(2)绿肥翻压。次年，在烤烟移栽前10～15d翻压绿肥，翻压量宜控制在22500～30000kg/hm²鲜草。要求绿肥翻压深度为5～20cm，均匀翻压入土并掩埋。

(3)石灰选用。选用熟石灰，用量为1500～2250kg/hm²。石灰要求粉状，并拣掉没有烧成石灰的石头。

(4)石灰施用方法。在绿肥翻压时，将石灰均匀撒施在绿肥上，然后翻压绿肥。

(5)生物有机肥的选用。选择烤烟生产上推广的碱性生物有机肥，要求肥料的pH在7.0～9.0。生物有机肥用量为450～600kg/hm²。

(6)生物有机肥的施用方法。在烤烟整地起垄时，按行距要求，将生物有机肥条施在行中间，然后起垄。生物有机肥要求被包裹在垄体中间。

上述方案中，施用石灰能快速提高土壤pH，但由于土壤的缓冲特性和烤烟根系分泌有机酸，会导致土壤pH在烤烟移栽30d后会急剧下降，不利于土壤pH在升高后的稳定。种植绿肥翻压，可提高土壤有机质，提高土壤缓冲能力，有利于石灰施用后土壤pH提高效果的稳定。增施生物有机肥，不仅可提高土壤有机质，还有利于增加土壤有益微生物，更有利于石灰施用后土壤pH提高效果的稳定。通过化学方法(施用石灰)、生物学方法(生物有机肥)与农业措施(翻压绿肥)相结合方法，可以有效阻控土壤酸化的进程和修复酸化土壤，实现对土壤加速酸化的长效阻控。

本发明应用试验结果表明，本发明的方法能极显著增加土壤pH至适宜水平，降低土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性AL³⁺浓度，提高土壤交换性盐基总量、阳离子交换量，有利烤烟生长，提高上等烟比例、产量、产值，提高烤烟物理特性指数、化学成分可用性指数及评吸总分。采用上述土壤生态改良方法，可维护和改良土壤，不会对土壤造成污染，可改善烟叶内在品质，提高上、中等烟比例，提高烟叶产量和产值。

本发明的有益效果

本发明中，施用石灰能快速提高土壤pH至适宜水平。

本发明中，种植绿肥翻压，可提高土壤有机质，提高土壤缓冲能力，有利于石灰施用后土壤pH提高效果的稳定。

本发明中，增施碱性生物有机肥，不仅可提高土壤有机质，还有利于增加土壤有益微生物，更有利于石灰施用后土壤pH提高效果的稳定。

本发明将施用石灰提高土壤pH、绿肥增加土壤缓冲能力、碱性有机肥提高根区土壤pH和土壤微生物等效果叠加，从而有效阻控土壤酸化的进程和修复酸化土壤。效果好，成本低，易于操作。

本发明中，通过所述的石灰、绿肥、碱性生物有机肥的协同，具有优异的效果。相较于传统方法，可降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增加土壤有机质、碱解氮，速效磷的含量；土壤pH增加至适宜水平；降低土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性AL³⁺，土壤交换性盐基总量、交换性阳离子；烟叶上等烟比例、产量、产值、物理特性指数、化学成分可用性指数、评吸总分可分别提高10.92％、21.13％、14.62％、3.46％、2.45％、4.02％。

附图说明

图1为土壤pH本底值及烤烟移栽后土壤pH变化图。

具体实施方式

以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在某山区烤烟栽培场地(土壤pH为5.11)，进行植烟土壤酸化生态阻控和修复方法试验。设4个处理，T1：石灰；T2：石灰+绿肥；T3：石灰+绿肥+生物有机肥；CK：常规栽培。3次重复，小区面积33m²，随机区组排列。绿肥种植与翻压：烤烟于第1年9月低采收完毕，10初拔除烟杆。10月中旬播种绿肥，绿肥品种为箭舌豌豆，播种量为52.5kg/hm²。绿肥种子全田撒播，播匀。整个绿肥生长期间不施肥。在烤烟移栽前15d翻压绿肥，绿肥鲜草翻压量22500kg/hm²。绿肥翻压深度为5～20cm，均匀翻压入土并掩埋。石灰施用：选用熟石灰，用量为2250kg/hm²。在绿肥翻压时，将石灰均匀撒施在绿肥上，然后翻压掩埋绿肥。生物有机肥施用：选择泰谷公司生产的羊粪生物有机肥，pH为8.10。生物有机肥用量为450kg/hm²。生物有机肥条施在行中间，烤烟整地起垄时将生物有机肥包裹在垄体中间。其他栽培管理措施同湘西优质烤烟生产技术规程。

(1)烤烟移栽后土壤pH动态变化

由图1可知，没有施用石灰、绿肥和生物有机肥的的对照，其土壤pH一直低于本底值，至200天后土壤pH下降了0.04个单位，说明种植烤烟会导致土壤pH下降。施用石灰的T1处理，其土壤pH在移栽后10天最高，土壤pH提高了1.91个单位；10～30天土壤pH快速下降，30天以后缓慢下降，在烤烟移栽后至200天后土壤pH只提升了0.14个单位；说明单独施用石灰只是在烤烟的生长前期明显提高土壤pH，但对酸性土壤的改良效果不明显。施用石灰和绿肥的T2处理，其土壤pH在移栽后30天最高，土壤pH提高了1.84个单位；30～60天土壤pH快速下降，60天以后缓慢下降，在烤烟收获完毕后至200天土壤pH趋于稳定，至200天后土壤pH提升了0.94个单位；说明石灰和绿肥结合较单独施用石灰更有利于酸性土壤的改良。施用石灰、绿肥和碱性生物有机肥的T3处理，其土壤pH在移栽后20天最高，土壤pH提高了2.04个单位；20～90天土壤pH缓慢下降，在烤烟收获完毕后至200天土壤pH趋于稳定，至200天后土壤pH提升了1.16个单位；说明石灰、绿肥和碱性生物有机肥结合较其他处理更有利于酸性土壤的改良，且土壤pH变化幅度较少。

(2)对移栽后120天的土壤物理性状的影响

从表1可以看出，T1、T2、T3的土壤容重较CK降低了0.81％～1.63％；其中，T3土壤容重显著低于CK、T1，与T2差异不显著。T1、T2、T3的土壤孔隙度较CK增加了0.17％～1.63％；其中，T3土壤孔隙度显著高于CK、T1，与T2无显著差异。可见，T3可降低土壤容重、增加土壤孔隙度。

表1对土壤物理性状的影响

(3)对移栽后120天的土壤养分的影响

从表2可以看出，T2、T3有机质含量极显著高于CK、T1；T1有机质含量低于CK，但差异不显著。T1、T2、T3的土壤碱解氮较CK提高了17.13％～25.69％，但T1、T2、T3碱解氮含量差异不显著；有效磷含量较CK增加5.76％～34.22％，T1、T2、T3有效磷含量差异显著，以T3有效磷含量最高；速效钾较CK降低了11.27％～31.08％，T1、T2、T3速效钾含量差异显著，以T1速效钾含量最低。可见，T3可提高土壤有机质、土壤碱解氮、有效磷含量。

表2对土壤养分的影响

(4)对移栽后120天的土壤酸度特性指标的影响

从表3可以看出，T1、T2、T3水解性酸较CK低58.03％～77.01％，交换性酸、交换性H+、交换性Al³⁺较CK分别低75.76％～80.81％、64.29％～69.93％、94.59％～97.68％；土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性Al³⁺按大小排序为：CK＞T1＞T2＞T3，不同处理差异极显著。T1、T2、T3处理土壤交换性盐基总量和阳离子交换量较CK分别高15.47％～16.53％、13.19％～17.59，但T1、T2、T3间差异不显著；不同处理的盐基饱和度差异不显著。可见T3降低了土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性Al³⁺含量，提高了土壤交换性盐基总量和阳离子交换量。

表3对土壤酸度特性指标的影响

(5)对移栽后120天的土壤微生物酶活性的影响

土壤微生物酶活性可反映土壤微生物量及其活力。从表4看，T1、T2、T3土壤微生物酶活性均显著高于CK。其中，T3土壤微生物酶活性显著高于其他处理。可见，T3可提高土壤微生物数量及其活性。

表4对土壤微生物酶活性的影响

(6)对烤烟经济性状的影响

从表5可以看出，T1、T2、T3间上等烟比差异不明显，与CK相比增加7.84％～10.92％，T2、T3上等烟比例显著高于CK，T3上等烟比例占比最高达49.40％，T1与CK差异不显著。各处理烤烟产量与CK相比增加3.71％～21.13％，T2、T3产量相对较高，极显著高于T1、CK，T1产量相对较低，与CK差异不显著。各处理产值与CK相比增加0.59％～14.62％，T3产值最大为49718.79元/hm²，极显著高于T1、T2、CK，T2产值次之，极显著高于T1、CK，T1产值稍低，但显著高于CK。可见，T3可提高烟叶上等烟比例、产量和产值。

表5对烤烟经济性状的影响

(7)对烟叶物理特性的影响

从表6可以看出，烤后烟上部叶(B2F)开片率、单叶重及物理特征指数存在显著差异，其余物理特性指标差异不明显。各处理开片率相比CK提高0.64％～2.71％，T3开片率最高，T1次之，T1、T3开片率显著高于T2、CK，T2开片率稍低，与CK差异不明显。烟叶含梗率、平衡含水率及叶质重均以CK处理最高，其余处理与之相比分别降低0.89％～2.10％、0.12％～1.30％和2.20％～3.22％。烟叶厚度T2、T3相比CK增加0.01mm。单叶重T2、T3相对较高，显著高于T1、CK，T1单叶重低于CK处理1.11g，但与CK差异不显著。各处理物理特征指数相比CK高0.62％～3.46％，T3最大达89.53，显著高于其余处理，T2次之，显著高于T1、CK，T1稍低，与CK差异不明显。各处理烤后烟中部叶(C3F)开片率、平衡含水率、单叶重及叶质重与CK相比均有所增加，处理间无明显差异。含梗率T2、T3相比CK降低，T1增加。叶厚T1相比CK降低。各处理烟叶物理特性均高于CK处理，T3物理特性指数最高达91.18，T2次之。

表6对烟叶物理特性的影响

(8)对烟叶化学成分的影响

从表7可以看出，烤后烟上部叶(B2F)化学成分指标除氯不存在显著差异外，其余均存在显著差异。各处理总糖和还原糖含量相比CK显著增加3.28％～9.83％和2.53％～5.28％，其中T3总糖及还原糖含量均最高。各处理总氮和烟碱相比CK降低0.09％～0.35％，和0.41％～1.2％，T1总氮含量最低，显著低于T2、CK，T3次之，显著低于CK，与T2差异不显著，T2稍高，与CK差异不明显；T1、T3处理烟碱含量稍低，显著低于T2和CK，T2稍高，但显著低于CK。钾含量T3最高，T2次之，T2、T3钾含量显著高于T1、CK，两处理间差异不明显，T1钾含量相比对照低0.06％，但与CK差异不显著。烟叶化学成分可用指数T3处理最高达55.08，显著高于T1、T2、CK，T1、T2烟叶化学成分可用指数显著高于CK，两处理间差异不显著。烤后烟中部叶(C3F)除总氮、烟碱不存在明显差异外，其余化学成分指标均存在显著差异，其中总糖、还原糖和氯差异达极显著水平。各处理总糖含量均高于CK，其中T2、T3相对较高，极显著高于T1和CK，两者间以T3相对较高，显著高于T2，T1与CK相比总糖含量显著提高。还原糖含量以T2最高，极显著高其余处理，T1、T3、CK还原糖含量差异不显著。烟叶钾含量T3最高，显著高于T1、T2，与CK间差异不明显，T1、T2钾含量低于CK，处理间差异不显著。烟叶氯含量T2最高，极显著高于其余处理，T1、T3稍低于CK，但与CK差异不明显。各处理烟叶化学成分可用性指数相比CK提高0.06％～2.45％，T3化学成分可用性指数值最高达90.06，显著高于其余处理，其余处理间差异不明显。

表7对烟叶化学成分的影响

(9)对烟叶评吸质量的影响

从表8可以看出，烤后烟叶上部叶(B2F)香气质、香气量及透发性有影响，对上部叶其余评吸指标影响不大。各处理烟叶香气质和香气量评分均高于CK，其中T3香气质和香气量评分均最高，分别为6.1分和6.0分，香气质极显著高于T1、T2、CK，香气量则显著高于T1、T2、CK。各处理透发性均高于CK，T1、T3相对较高，显著高于T2、CK，T2稍低，与CK差异不明显。各处理烟叶评吸总分极显著高于CK，T3总分最高，极显著高于T1、T2，T1、T2总分差异不大。从烤后烟叶中部叶(C3F)看，各项评吸指标影响不大，但烟叶质量评吸总均高于与CK。可见，T3可提高中部烟评吸质量。

表8对烟叶评吸质量的影响

实验数据表明，通过所述的石灰、绿肥、碱性生物有机肥的协同，具有优异的效果。相较于传统方法，可降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增加土壤有机质、碱解氮，速效磷的含量；土壤pH增加至适宜水平；降低土壤水解性酸、交换性酸、交换性H⁺、交换性AL³⁺，土壤交换性盐基总量、交换性阳离子；烟叶上等烟比例、产量、产值、物理特性指数、化学成分可用性指数、评吸总分可分别提高10.92％、21.13％、14.62％、3.46％、2.45％、4.02％。