一种降低烤烟田对套种作物烟碱污染的方法及相关应用和产品

本技术涉及一种降低烤烟田对套种作物烟碱污染的方法及相关应用和产品，属于烤烟田土壤改良。

背景技术：

1、近年来，烟草生物碱因其潜在的毒性在农业生态系统中的潜在生态风险引起了全球的关注。烟碱是一种次级代谢物，广泛存在于茄科植物中，包括土豆和西红柿，尤其是烟草约占烟草干重的5％，约占总生物碱的95％。由于烟碱在土壤中的半衰期较长，市售烟碱作为广谱细胞毒性植物性杀虫剂的广泛使用以及烟草在农业系统中的年复一年种植导致了生态污染。全球烟草种植面积超过400万公顷，烟草种植土壤中检测到的烟碱浓度高达13.13mg/kg。烟草中95％以上的烟碱会通过去甲基化转化为降烟碱，是对土壤、植物和环境具有高毒性的污染物。由于这些烟草生物碱的水平转移特性，土壤中的残余烟碱和降烟碱容易被根系吸收并转移到作物食用器官，从而对人类健康构成食品安全风险。鉴于烟碱对生态系统和消费者的威胁，欧盟自2009年起禁止使用由烟碱产生的植物性杀虫剂，并在食品中设定了0.01mg/kg(干重)的最大残留限量。

2、烤烟与适当作物套种，不仅提高了田块的复种指数，还能对冬前光温资源进行充分利用，有效提高农民收益。豌豆是一种典型的全球作物，年产量超过36.5吨。由于它富含丰富的营养化合物，口感好，烹饪方式多样，受到消费者的青睐。作为一种传统的春季作物，豌豆与烟草的种植顺序紧密相连，作为后续作物。近年来，烟后套种菜豌豆在云南省辐射种植达30万亩，菜豌豆年总产值达18亿元，云南省年种烟面积达600万亩，烟后套种菜豌豆具有很大的发展潜力。然而，以前的研究已经证明在之前种植过烟草的位置，烟碱或其他烟草生物碱提取物会通过化感作用影响植物的生长。研究也表明，土壤残留烟碱的积累量会影响蚕豆的品质，对人体健康构成巨大的潜在食品风险，食用豌豆植物在烟草种植田中容易受到土壤残留烟草有毒生物碱的污染。

3、然而迄今为止，对土壤作物生态系统中烟草有毒生物碱修复技术的研究较少。因此，为了保证土壤生态系统的健康和粮食作物特别是继代作物的安全，迫切需要一种环保、高效、经济的土壤修复技术，以减少烟草残留生物碱在继代土壤作物生态系统中的吸收和积累。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种降低烤烟田对套种作物烟碱污染的方法及相关应用和产品，本技术方案中利用生物炭配合粉煤灰和木醋液，能够影响土壤微生物对烟草生物碱在土壤中的耗散，从而改善烟碱土壤的烟碱污染情况，降低烤烟田中套种农作物的烟碱积累，对指导烤烟田套种农作物具有重要的意义。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种降低烤烟田对套种作物烟碱污染的方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、牛粪生物炭制备：将牛粪原料放入马弗炉内，氮气以0.1～0.3l/min的速度流入真空炉5～15min，然后将干燥的原料加热至450～550℃并保持3～5h，通过缓慢热解制备热解炭，获得牛粪生物炭，然后制备完成的牛粪生物炭样品经粉碎后过2mm筛备用；

4、s2、施过磷酸钙50±10kg/亩、15∶15∶15复合肥25±5kg/亩做基肥，然后将牛粪生物炭、粉煤灰结合基肥一同施用，同时额外施加毒死蜱颗剂1～3kg/亩，用锄头轻拌使所施加的肥料、农药与土壤混合，在第一次灌水前撒喷稀释8～12倍后的木醋液。

5、可选的，所述牛粪生物炭的施加量为50～300kg/亩，所述粉煤灰的施加量为20～100kg/亩，所述木醋液的施加量为10～100kg/亩。

6、根据本技术的另一个方面，提供了一种烤烟田套种豌豆的种植方法，所述方法包括如下步骤：

7、s1、牛粪生物炭制备：将牛粪原料放入马弗炉内，氮气以0.1～0.3l/min的速度流入真空炉5～15min，然后将干燥的原料加热至450～550℃并保持3～5h，通过缓慢热解制备热解炭，获得牛粪生物炭，然后制备完成的牛粪生物炭样品经粉碎后过2mm筛备用；

8、s2、烤烟田预处理：当烤烟采到上部还剩4～5个叶片时准备播种豌豆，在整理好的墒面上开3～5cm深的浅沟一条，在浅沟内施过磷酸钙50±10kg/亩、15∶15∶15复合肥25±5kg/亩做基肥，然后将牛粪生物炭、粉煤灰结合基肥一同施用，同时额外施加毒死蜱颗剂1～3kg/亩，用锄头轻拌使所施加的肥料、农药与土壤混合，在第一次灌水前撒喷稀释8～12倍后的木醋液；

9、s3、豌豆种植：播种豌豆种子4～6kg/亩，按株距4～6cm播于整理好的定植沟内；或者，按10～15cm的穴距播种，每穴播种2～3粒，单行种植；

10、s4、当豌豆长到15～20cm高时搭架引蔓，先把烟株上的芽抹掉，留烟秆1～1.5m高作为支架，后用纱线在每棵烟秆离墒面0.8～1m高处拉一条横线，横线栓在烟秆上，用纱线把每株豌豆缠绕拉挂在横线上面；

11、s5、引蔓结束后对墒面浅耕并再植株根部附近留出浅沟，用15±5kg/亩的尿素兑水浇施1次提苗肥；在豌豆开花前，用15：15：15复合肥20±5kg/亩、尿素15±5kg/亩再浇1次；在豌豆开花结荚期，叶面喷施0.5％的磷酸二氢钾1～2次，用15∶15∶15复合肥20±5kg/亩兑水浇施。

12、可选的，所述牛粪生物炭的施加量为50～300kg/亩，粉煤灰的施加量为20～100kg/亩，木醋液的施加量为10～100kg/亩。

13、根据本技术的另一个方面，提供了一种降低烤烟田对套种作物烟碱污染的方法，所述方法包括利用生物炭、粉煤灰和木醋液还田处理烤烟田的步骤，所述生物炭为牛粪生物炭或秸秆生物炭。

14、可选的，所述秸秆生物炭为玉米生物炭。

15、可选的，所述方法包括利用牛粪生物炭、粉煤灰和木醋液还田处理烤烟田的步骤。

16、可选的，所述牛粪生物炭的施加量为50～300kg/亩，所述粉煤灰的施加量为20～100kg/亩，所述木醋液的施加量为10～100kg/亩。

17、可选的，所述套种作物为豌豆。

18、可选的，所述套种作物豌豆的可食用部中烟草生物碱降低。

19、根据本技术的另一个方面，提供了牛粪生物炭、粉煤灰和木醋液在降低烤烟田农作物烟碱污染中的应用。

20、根据本技术的另一个方面，提供了牛粪生物炭、粉煤灰和木醋液在烤烟田套种豌豆种植中的应用。

21、根据本技术的另一个方面，提供了包含牛粪生物炭、粉煤灰和木醋液的烤烟田修复肥料。

22、本技术的有益效果包括但不限于：

23、1.牛粪生物炭组比玉米秸秆生物炭组更有效地降低了豌豆对烟碱的吸收和生物积累；

24、2.牛粪生物炭组和玉米秸秆生物炭组可以减少烟草生物碱在豌豆植株中的吸收和积累，且牛粪生物炭组处理在减少烟草生物碱的吸收和积累方面效率更高；

25、3.牛粪生物炭组比玉米秸秆生物炭组更有效地减少了烟碱和降烟碱向豌豆苗的转运；

26、4.牛粪生物炭组比玉米秸秆生物炭组更有效地增加了根际土壤中烟碱和降烟碱浓度；

27、5.牛粪生物炭组比玉米秸秆生物炭组更能降低土壤原位孔隙水中烟碱和降烟碱的浓度；

28、6.牛粪生物炭组和玉米秸秆生物炭组都能延长烟碱在未灭菌土壤中的持续时间，且牛粪生物炭组和玉米秸秆生物炭组都能带来非生物降解促进烟碱的消散，并且牛粪生物炭组的效果更优；

29、7.牛粪生物炭组处理，相比玉米秸秆生物炭组处理，具有更强的烟碱吸附能力；

30、8.牛粪生物炭组处理能增加变形菌门(proteobacteria)、单胞菌门(gemmatimonadota)和拟杆菌门(bacteroidota)的相对丰度，并降低了酸杆菌门(acidobacteriota)的相对丰度，从而提高烟碱和/或降烟碱的降解。