烟草专用高钾肥 【技术领域】
本发明涉一种肥料，尤其涉及一种烟草专用高钾肥。
背景技术
烟草是世界上种植广泛的经济作物之一。烟草生产的经济效益不仅取决于烟叶的产量和生产成本，更取决于烟叶的品质。所以，烟草追求的是“优质适产”，而不是高产。烟叶含钾量是衡量烟叶品质的重要指标之一。钾是最重要的烟叶品质元素之一，既对烟草的可燃性有明显作用，又与烟叶香吃味及卷烟制品安全性有关。烟草是典型的喜钾作物，需钾量大，据美国北卡罗莱纳州的研究，烟草吸收钾素比其它任何元素都高，是吸氮量的1.38倍，磷的3.5倍左右。钾作为烟草必需的矿质元素，对烟草的生长发育起着重要作用。钾素具有品质元素之称，施钾能够改善烟叶的颜色、等级，提高烟叶的燃烧性和吸食性、降低燃烧温度，减少焦油释放量，提高烟叶的品质和安全性。钾素对各种作物的品质改善起着重要的作用，包括商业品质、市场价值和营养价值等。如钾素对作物的油脂含量，对水果及种子产品的大小色泽风味，对烟草的抗逆性、颜色、香气和燃烧性等都有着重要的影响。
为了保持较好的可燃性，烟叶含钾量应不低于2％。美国、津巴布韦等国的烟叶含钾量多在4～6％，巴西为3～4％，而我国烟叶平均含钾量才1.80％，我国北方烟区烟叶很少超过2％。特别是北方烟区烟叶含钾量多数在1～2％之间，不少产区烟叶含钾量不足1.5％。因此，如何提高我国烟叶钾含量是目前我国烟草营养研究的热点和难点。较低的烟叶钾含量一直困扰着我国的烟草生产，成为进一步提高烟叶质量的主要限制因素之一也是限制烟叶出口和使用性的一个重要因素。近些年来，许多从事烟草钾素营养研究的专家和学者，在增加钾肥用量、改进施肥方法、运用激素调控及其他方面做了大量的工作。但到目前为止，我国烤烟钾含量仍然很低。因此，探明低钾原因、寻求提高烟叶含钾量的途径成为我国烟草营养的重大问题之一。
许多研究表明，烟叶含钾量和土壤速效钾关系密切，但黄淮烟区“富钾土壤贫钾烟”的现象很普遍，其中的原因还不十分清楚。有研究者认为黄淮烟区烟叶含钾低可能与土壤障碍即土壤中钙离子拮抗作用有关。而生产优质烤烟需要有适宜的环境条件，土壤pH值、土壤质地、土壤水分、土壤有机质、土壤钙镁含量等都很重要。生产上要提高烤烟叶片含钾量，土壤充足有效地供应烟株钾素是很关键的。而黄淮烟区烟叶钾始终不能明显提高的症结，是土壤不能适时充分地供给有效钾。
研究表明，粘重土壤，特别是北方土壤中多2∶1型粘土矿物，对钾有较强的固定作用，能明显的影响钾素的供应能力。如1∶1型粘粒矿物(高岭石等)吸钾能力不强，不能固定钾或者说固定钾的量很少；而2∶1型粘粒矿物的伊利石对钾具有一定的固定能力，降低了施入土壤的钾肥的有效性，不能满足烟株生长发育对钾肥的需求。
鉴于上述原因，急需研制出新型高效钾肥，以满足烟株生长发育对钾的需求，提高烟叶钾含量。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是针对提高烟叶钾含量的限制性因子，提供一种能降低土壤吸附钾离子能力的、能提高土壤速效钾含量的，且有保水作用的烟草专用高钾肥。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分，
腐殖质类有机载体 35～63％
硫酸钾 35～60％
聚丙烯酰胺和/或高吸水性树脂2～8％。
腐殖质是自然环境中广泛存在的一种天然高分子有机聚合物，根据其溶解度不同可分为腐植酸(只溶于碱而不溶于酸)、富里酸(既溶于酸又溶于碱)和胡敏素(在酸和碱中都不溶)。这三种级分的腐殖质结构相似，只是分子量、元素含量、官能团等有所差别。其中，腐植酸(Humic Acid，HA)含量最高，也是研究最广泛的一类腐殖质。由于腐殖质比表面积大、结构复杂、带有多种活性基团，如羧基、醇羟基、酚羟基、羰基和甲氧基等。腐植酸及其制品有多种用途。腐植酸分子上的一些官能团，如羧基-COOH上的H+可以被Na+、K+、NH4+等金属离子置换出来而生成弱酸盐，所以具有较高的离子交换容量。由于腐植酸含有大量的官能团，可以与一些金属离子(如Al3+、Fe2+、Ca2+、Cu2+、Cr3+等)形成络合物或螯合物。腐植酸结构中参与金属络合或螯合的官能团一般是羧基和酚羟基，可能还有羰基和胺基。腐植酸与其盐类组成的缓冲溶液，可以调节土壤的酸碱度，使农作物在适宜的pH值条件下生长。综合腐植酸及其盐地功能包括以下几点：①缓慢释放植物所需的营养元素。腐植酸被微生物缓慢分解后可释出许多营养成分，直接提供作物吸收利用；②改良土壤物理性状腐植酸具有许多活性离子键，能将造成土壤物理性状劣变的钠离子溶离出，而增强土壤团粒构造，使土壤变得更松软，增加通水性及通气性，适合根系发育与促进作物生长；③增加土壤中营养元素的有效性；④可改善土壤生物学性状腐植酸可提供微生物群的有机碳源及营养，促进微生物繁殖，维持土壤的生化活性；⑤增加土壤缓冲能力及保肥力、保水力腐植酸能进行离子交换作用，将土壤中过量肥料或水分暂时吸附，在缺乏时又能适时释出供作物吸收利用。
高吸水性树脂(Super Absorbent Resin简称SAR)是一种含有强亲水性基因、并具有一定交联度的功能高分子材料，能吸收自身重量数百倍甚至上千倍的水、且吸水膨润后生成的凝胶在加压条件下不易将水析出。产品从淀粉接枝丙烯腈发展到淀粉接枝丙烯酸、交联纤维素类、聚丙烯酸盐、共聚物水解、聚醚、聚氨酯等类；高吸水性树脂的吸水率从80年代的百倍提高到目前的四五千倍。淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解产物是世界上第一个开发的高吸水性树脂。特点是吸水倍数高(1000～3000倍)、成本低。在淀粉上除了接枝丙烯腈外，还可以接枝丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺等单体，进一步提高产物的吸水倍数；将淀粉和聚丙烯酸钠水溶液在加热条件下进行混炼可接枝形成淀粉-聚丙烯酸钠的接枝共聚物；将丙烯腈等单体分散在纤维素浆液中，在铈盐引发剂的作用下进行接枝共聚，再加压水解成纤维素的接枝共聚物。
聚丙烯酰胺(简称PAM)由丙烯酰胺单体聚合而成，是一种水溶性线型高分子物质。研究表明，烟田施用聚丙烯酰胺可以降低烟叶的蒸腾速率，改善其光合特性，提高水分利用效率，增强烟株抗旱性；使烟叶的叶面积增大，比叶重减小，单叶重增加，从而提高烟叶的产量、产值、均价和上等烟比例，改善烟叶化学成分。
硝酸钾、碳酸氢钾、柠檬酸钾、草酸钾、窑灰钾肥、草木灰等的也施用烟草作物，但有的含钾量较低，有的含氮较多，有的价格偏贵，以至于生产成本过高，难以在烟草栽培生产中推广使用。
所述烟草专用高钾肥含有下述成分：
腐殖质类有机载体35～60％
硫酸钾 35～60％
聚丙烯酰胺和/或高吸水性树脂2～8％
中、微量元素肥料 3～7％。
微量元素的施用不仅可以调节土壤的供肥能力，而且可以满足作物营养平衡需求，微量元素参与和调节作物光合产物的合成、代谢和运输，进而影响作物生长发育和产质量。研究表明，适量施用中微量元素，对增加烟叶香气物、协调化学成分、改善烟叶评吸品质具有良好的效果，如施Mg、Mo能明显的增加香气量、增进香气质、改善余味，施B对减少刺激性有较好的作用，施Zn降低杂气效果明显。
所述中、微量元素肥料为镁肥、硼肥、钼肥、锌肥、铜肥、锰肥、硅肥中的至少一种。
所述腐殖质类有机载体为腐植酸、腐植酸铵、腐植酸钠、腐植酸钾、黄腐酸、泥炭、褐煤、风化煤中的至少一种。
泥炭又称草炭或称泥煤，其固相物质主要由未完全分解的植物残体和完全腐殖化的腐殖质以及矿物质组成。我国泥炭资源中含有丰富的腐植酸资源，据不完全统计，泥炭资源中约有60％是属于高腐植酸泥炭(腐植酸含量大于35％)；中腐植酸泥炭(腐植酸含量25～35％)约占30％；低腐植酸泥炭(腐植酸含量15～25％)约占10％。
褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤，含有可溶于碱液内的腐植酸。
风化煤，出露于地表或埋藏于浅部的煤层，风化作用后，其化学和物理性质都发生了极为明显的改变，这一部分煤层的煤称为风化煤。大同、灵石、太原武家山、萍乡麻山、云南陆良、新疆梧桐、内蒙古公乌素、黑龙江鹤岗和七台河的褐煤都是游离腐植酸含量达50％、灰分小于20％的优质风化煤，还有山西晋城、河南巩义、新疆吐鲁番等处风化煤中含有相当数量的黄腐酸。
上述烟草专用高钾肥的制备方法为：取各种原料粉碎后按所述配比均匀混合，或均匀混合后按常规工艺造粒即成。
本发明具有积极有益的效果：
1.提高烟叶钾含量，增加土壤有机质，提高土壤中养分的有效性，促进烟株根系的生长，显著提高烟叶钾含量，改善烤后烟叶的品质，且增加香气含量。
2.中国钾肥资源十分贫乏，90％以上钾肥依靠进口，本发明产品的施用可以减少对普通钾肥的依赖或提高普通钾肥的利用效率。
3.本发明烟草专用高钾以30～50kg/667m2的用量作基肥一次性施入，可满足烟叶整个生育期吸钾需求，无需后期追施钾肥，省时省力。
【具体实施方式】
实施例1一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸50％，硫酸钾(氧化钾占50％)45％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)5％。有机质含量21.30g/kg，氧化钾22.7g/kg。
实施例2一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸35％，硫酸钾(氧化钾占50％)57％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)8％。
实施例3一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸60％，硫酸钾(氧化钾占50％)38％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)2％。
实施例4一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸50％，硫酸钾45％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)5％。
实施例5一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸钾25％，泥炭28％，硫酸钾(氧化钾占50％)38％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)2％、硫酸镁2％、硼砂2％、钼酸铵1％、硫酸锌2％。
实施例6一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
褐煤40％，腐植酸铵15％，硫酸钾41％，高吸水性树脂(淀粉-聚丙烯酸钠的接枝共聚物)4％。
实施例7一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
泥炭24％，黄腐酸20％，硫酸钾50％，高吸水性树脂(淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解产物)6％。
实施例8一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸钾18％，风化煤25％，硫酸钾55％，高吸水性树脂(淀粉-聚丙烯酸钠的接枝共聚物)3％、聚丙烯酰胺4％。
实施例9一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
腐植酸25％，腐植酸钾35％，硫酸钾35％，聚丙烯酰胺(分子量为600万)5％。
实施例10一种烟草专用高钾肥，含有下述重量百分比成分：
黄腐酸25％，腐植酸30％，硫酸钾42％，聚丙烯酰胺3％。
实施例11盆栽试验
①试验设计供试品种为中烟100，大田试验在平顶山郏县，盆栽安排在河南农大科教园区，土壤为褐土，土壤基础养分含量见表1。钾分别由实施例1中所述高钾肥和硫酸钾提供，二者提供等量的氧化钾，对照为不施钾肥。N∶P2O5∶K2O＝1∶2∶4。
②结果与分析
(1)高效钾肥对土壤速效钾含量的影响
经测定，对照的速效钾含量为55.95mg/kg，施用高效钾肥之后，速效钾含量为198.04mg/kg，而硫酸钾处理的土壤速效钾含量仅为145.27mg/kg，这表明施用高效钾肥后可以增加土壤速效钾的含量，提高土壤钾的有效性。
(2)高效钾肥对烟株根系生长的影响
表1高效钾肥对烟株根系生长的影响
从表1可知，对照的根长为41.00cm，硫酸钾处理的烟株根长为45.00cm，施用高效钾肥后根长为53.50cm，比对照和硫酸钾处理分别增加了12.50cm和8.50cm。根干重以高效钾处理最大，为45.55g，而硫酸钾处理为41.00g，对照为29.26g。这表明，施用高效钾肥后促进了烟株根系的生长。
(3)高效钾肥对生长过程中烟叶钾含量的影响
表2高效钾肥对生长过程中烟叶钾含量的影响(K+，％)
在烤烟移栽后90d时取烟株的叶片，并分为上、中、下三个部位，分别测定钾含量。结果表明，三个部位的烟叶钾含量均以高效钾肥的处理最高，次之为硫酸钾处理，以对照的烟叶钾含量最小。
(4)高效钾肥对烤后烟叶钾含量的影响
表3高效钾肥对烤后烟叶钾含量的影响(K+，％)
与烟株生长过程中烟叶钾含量的规律一样，烤后烟叶的钾含量也以高效钾肥处理最高，上部叶、中部叶和下部叶的钾含量分别为1.49％、1.54％和1.66％；硫酸钾处理的烟叶钾含量次之，分别为1.43％、1.32％和1.56％；以对照的烟叶钾含量最小。这表明，施用高效钾肥后明显提高了烟叶的钾含量，效果显著。
(5)高效钾肥对烤后烟叶中性致香物质含量的影响
表4高效钾肥对烤后烟叶中性致香物质含量的影响(μg/g)
从表4可知，烤后烟叶三个部位的中性致香物质，包括苯丙氨酸类、棕色化产物类、类西柏烷类、类胡萝卜素类以及中性致香物质总量，都以高效钾肥处理的量最高，硫酸钾处理次之，对照最低。这表明，施用高效钾肥可以显著提高烟叶中性致香物质的含量。
综上所述，施用高效钾肥后增加了土壤中速效钾含量，提高了钾肥的有效性，促进了烟株根系的生长，改善了烟叶香气质量，显著提高了烟叶钾含量。
实施例12大田示范验证
从2004年～2009年，连续6年在河南省南阳市和平顶山市进行大田示范验证，累计示范面积达到10万亩。上海烟草(集团)公司对平顶山市的烤后烟叶样品进行了连续检测(2003～2007年)，数据表明，连续施用高效钾肥后，烟叶钾含量持续增加。2007年的钾含量比2004年的钾含量分别增加了65.06％(上部叶)、32.04％(中部叶)和96.94％(下部叶)。
表5烤后烟叶钾含量(K+，％)