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      昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的基本特性與安全性現(xiàn)狀研究

      2020-12-10 01:49:58徐興陽(yáng)錢發(fā)聰董石飛楊應(yīng)明
      關(guān)鍵詞:煙用煙區(qū)農(nóng)家肥

      徐興陽(yáng),錢發(fā)聰,羅 云,楊 義,陳 初,張 靜,董石飛,楊應(yīng)明*

      (1.云南省煙草公司昆明市公司,云南 昆明 650051;2.紅云紅河煙草(集團(tuán))責(zé)任有限公司,云南 昆明 650202)

      【研究意義】農(nóng)家肥是指利用畜禽糞便、植物殘?bào)w及其他輔料經(jīng)堆捂、發(fā)酵、腐熟處理后形成的有機(jī)物料,但在煙草上使用則有更加嚴(yán)格的要求,增加了“充分腐熟”和“氯離子含量達(dá)標(biāo)”的限定條件,以確保煙田土壤健康、煙株?duì)I養(yǎng)均衡和煙葉的可用性?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】腐熟農(nóng)家肥作基肥施用,具有改良土壤、保水保肥、增加養(yǎng)分、抑制病害及改善煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性、提高煙葉香氣質(zhì)、香氣量等重要作用,同時(shí)還能提高土壤微生物活性和各類碳源的利用能力[1-5]?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】農(nóng)家肥的優(yōu)越性與商品有機(jī)肥具有相似之處,但是從多年的應(yīng)用實(shí)踐來看,農(nóng)家肥在改良土壤結(jié)構(gòu)、克服連作障礙等方面的作用甚至超過商品有機(jī)肥料。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2019年昆明市烤煙種植面積3.41萬(wàn)hm2,其中煙用農(nóng)家肥應(yīng)用面積3.03萬(wàn)hm2,占比77.1 %。全市煙用農(nóng)家肥年生產(chǎn)總量達(dá)到約22.7萬(wàn)t,平均每公頃用量約7500 kg。因此,農(nóng)家肥已成為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉重要的、不可或缺的肥源,而且隨著卷煙產(chǎn)品配方對(duì)煙葉原料“清甜香”風(fēng)格特色及卓越品質(zhì)的需求,探索多種方法和有效途徑増加有機(jī)肥施用的措施將在昆明煙區(qū)不斷得到重視和加強(qiáng)。以往對(duì)經(jīng)堆捂腐熟的農(nóng)家肥的應(yīng)用和功效等方面的報(bào)道較多[6-11]。【擬解決的關(guān)鍵問題】但是針對(duì)其物理特性、養(yǎng)分狀況及安全性等方面的報(bào)道則相對(duì)較少,更未出臺(tái)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。為此,本研究擬收集昆明煙區(qū)農(nóng)家肥樣品,根據(jù)云南省地方標(biāo)準(zhǔn)“煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)體系(DB53/T 605-2014)”,開展農(nóng)家肥pH值、容重、養(yǎng)分狀況等技術(shù)指標(biāo),以及重金屬、氯離子等安全性指標(biāo)的對(duì)比分析,以期能全面掌握昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的酸堿性、物理特性、養(yǎng)分狀況等基本特性,以及對(duì)植煙土壤和煙葉質(zhì)量安全性的影響,為農(nóng)家肥的科學(xué)利用、規(guī)范生產(chǎn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制訂提供科學(xué)依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 農(nóng)家肥的種類及取樣方法

      2017年在昆明市下轄8個(gè)縣級(jí)煙區(qū),以農(nóng)家肥普遍推廣應(yīng)用的煙站為單位,每個(gè)縣級(jí)煙區(qū)至少取3個(gè)農(nóng)家肥樣本,按照“多點(diǎn)、隨機(jī)”取樣原則,于烤煙移栽前1周內(nèi),針對(duì)當(dāng)年堆捂的腐熟農(nóng)家肥進(jìn)行取樣。全市共收集到63個(gè)農(nóng)家肥樣本,按照主要成分可分為羊糞類、牛糞類、豬糞類、雞糞類和混合類等五大類農(nóng)家肥。

      1.2 檢測(cè)指標(biāo)及檢測(cè)方法

      各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)方法參照下列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:酸堿度測(cè)定參照NY525-2012中5.7;有機(jī)質(zhì)測(cè)定參照NY525-2012中5.2;腐殖酸測(cè)定參照腐植酸銨肥料分析方法(HGT 3276-2012 );總養(yǎng)分中,全氮測(cè)定參照NY525-2012中5.3,全磷測(cè)定參照NY525-2012中5.4,全鉀測(cè)定參照NY525-2012中5.5;速效養(yǎng)分中,速效N測(cè)定參照LY/T1229-1999,速效磷測(cè)定參照NY/T 300-1995,速效鉀測(cè)定參照NY/T 301-1995,有效硫的測(cè)定參照LY/T 1270-1999;重金屬元素及中微量元素中,砷、鎘、鉛、鉻、汞的測(cè)定參照GB/T23349-2009,銅、鋅、鐵、錳的測(cè)定參照NY/T 305.1~4-1995。

      1.3 國(guó)內(nèi)現(xiàn)行有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)

      現(xiàn)行煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)參照云南省地方標(biāo)準(zhǔn)“煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)體系(DB53/T 605-2014)”。各項(xiàng)指標(biāo)規(guī)定詳見表1。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 農(nóng)家肥的基本理化性狀

      從表2可知,總體來看,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的pH值為8.27,有機(jī)質(zhì)含量為57.0 %,總養(yǎng)分含量為5.33 %,腐殖酸含量為19.0 %,這4項(xiàng)指標(biāo)均符合現(xiàn)行的煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)。

      各縣(區(qū))農(nóng)家肥的基本理化性狀差異較大。由表3可知,農(nóng)家肥的基本理化性狀不穩(wěn)定,其各項(xiàng)理化指標(biāo)的穩(wěn)定性由好到差依次為pH值>腐殖酸>總養(yǎng)分>有機(jī)質(zhì)。從單個(gè)樣本來看,不符合現(xiàn)行的煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)的樣本比例較多。其中,pH值不達(dá)標(biāo)(pH值<5.5或pH值>8.5)的樣本占比達(dá)39.7 %,超標(biāo)樣本全部為偏堿性或強(qiáng)堿性;有機(jī)質(zhì)含量不達(dá)標(biāo)(有機(jī)質(zhì)<50 %)樣本占比達(dá)34.9 %;總養(yǎng)分含量不達(dá)標(biāo)(總養(yǎng)分<5 %)樣本占比達(dá)44.4 %,腐殖酸含量不達(dá)標(biāo)(總腐殖酸<15 %)樣本占比達(dá)25.4 %。

      2.2 農(nóng)家肥的安全性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

      從表4可知,總體來看,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的總銅含量為61.1 mg/kg,總鉛含量為23.9 mg/kg,總鎘含量為1.68 mg/kg,總鉻含量為24.9 mg/kg,總砷含量為11.5 mg/kg,總汞含量為0.19 mg/kg,總鋅含量為221.5 mg/kg,這7項(xiàng)指標(biāo)均符合現(xiàn)行的煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性由好到差依次為總鎘>總鉻>總砷>總鉛>總鋅>總銅>總汞。但是,從單個(gè)樣本來看,7項(xiàng)指標(biāo)中除總鉻沒有樣本超標(biāo)外,其余6項(xiàng)指標(biāo)均出現(xiàn)不同比例的超標(biāo)樣本。其中,各項(xiàng)指標(biāo)的超標(biāo)比例分別為總砷14.5 %、總銅12.7 %、總鉛9.1 %、總鋅8.7 %、總鎘7.3 %、總汞1.8 %。

      表1 煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)及安全性指標(biāo)

      表2 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥基本理化指標(biāo)

      表3 不符合煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)的基本理化指標(biāo)比例統(tǒng)計(jì)

      氯離子含量是影響煙葉質(zhì)量非常重要的一項(xiàng)限制指標(biāo)。從表5看出,總體來看,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的氯離子含量為0.42 %,符合現(xiàn)行的煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),且未出現(xiàn)含量超標(biāo)的樣本。

      2.3 不同種類農(nóng)家肥的主要理化性狀及安全性指標(biāo)

      2.3.1 不同種類農(nóng)家肥的主要理化性狀 從表6看出,昆明煙區(qū)的農(nóng)家肥主要分為羊糞、牛糞、豬糞、雞糞和混合糞等5大類,不同種類農(nóng)家肥的各項(xiàng)理化指標(biāo)有一定的差異。其中,以羊糞類農(nóng)家肥的總養(yǎng)分、鉀(K2O)含量最高;以牛糞類農(nóng)家肥的有機(jī)質(zhì)、全氮、腐殖酸的含量最高,而磷(P2O5)含量最低;以豬糞類農(nóng)家肥的pH值最低(偏中性),磷(P2O5)含量最高,鉀(K2O)含量最低;以雞糞類農(nóng)家肥的有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、全氮和腐殖酸的含量均最低;而以混合糞類農(nóng)家肥的各項(xiàng)指標(biāo)均居中等。

      表4 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥重金屬元素含量

      表5 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥氯離子含量

      表6 不同種類農(nóng)家肥的主要理化指標(biāo)

      2.3.2 不同種類農(nóng)家肥的主要安全性指標(biāo) 從表7看出,昆明煙區(qū)不同種類農(nóng)家肥的各項(xiàng)安全性指標(biāo)有一定差異。其中,以羊糞類農(nóng)家肥的總砷含量最低;以牛糞類農(nóng)家肥的總銅含量最低;以豬糞類農(nóng)家肥的總銅和總鋅含量最高,分別是最大限量值的2.53和2.14倍,但總鉛含量最低;以雞糞類農(nóng)家肥的總鉻和總砷含量最高,總鎘、總汞和氯離子含量最低;而以混合糞類農(nóng)家肥的總鎘和氯離子含量最高,但其氯離子含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于限量標(biāo)準(zhǔn),幾乎不會(huì)影響煙葉質(zhì)量。

      2.4 煙用農(nóng)家肥的物理特性及速效養(yǎng)分狀況

      從表8可知,總體來看,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的容重為0.55 g/cm3,速效氮含量為0.08 %,速效磷含量為0.30 %,速效鉀含量為1.91 %,各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性由好到差依次為容重>速效磷>速效鉀>速效氮。

      表7 不同種類農(nóng)家肥主要安全性指標(biāo)

      表8 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的容重及速效養(yǎng)分含量

      表9 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的中微量元素含量

      2.5 煙用農(nóng)家肥的中微量元素養(yǎng)分狀況

      從表9可知,總體來看,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的有效硫(中量元素)含量為0.07 %,微量元素有效鉬含量為0.02 %、有效鐵含量為268.5 mg/kg、有效錳含量為126.5 mg/kg、有效硼含量為91.7 mg/kg,各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性由好到差依次為有效鉬>有效鐵>有效錳>有效硼>有效硫。

      3 討 論

      3.1 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的基本理化指標(biāo)表現(xiàn)

      研究表明,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥pH值、有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、腐殖酸等4項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)總體表現(xiàn)均符合現(xiàn)行煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),且具有速效氮、速效磷含量低,速效鉀含量高,有效硫、鉬、鐵和硼等中微量元素豐富的特點(diǎn),但農(nóng)家肥樣本之間穩(wěn)定性較差。這可能與農(nóng)家肥的來源廣泛[12-13]、類型復(fù)雜、組分不同等關(guān)系密切,不同的作物秸稈養(yǎng)分不一致,不同的禽畜糞便養(yǎng)分不一致,再加上農(nóng)家肥的生產(chǎn)配方及工藝沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),從而造成各地農(nóng)家肥質(zhì)量穩(wěn)定性較差,甚至出現(xiàn)基本理化性狀不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象。

      3.2 不同種類農(nóng)家肥的基本理化指標(biāo)表現(xiàn)

      研究表明,昆明煙區(qū)主要有羊糞、牛糞、豬糞、雞糞和混合糞等5大類農(nóng)家肥,以羊糞類農(nóng)家肥的總養(yǎng)分、鉀(K2O)含量最高;以牛糞類農(nóng)家肥的有機(jī)質(zhì)、全氮、腐殖酸含量最高,而磷(P2O5)含量最低;以豬糞類農(nóng)家肥的pH值最低(偏中性)、磷(P2O5)含量最高,鉀(K2O)含量最低;以雞糞類農(nóng)家肥的有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分、全氮和總腐殖酸的含量均最低;而以混合糞類農(nóng)家肥的各項(xiàng)指標(biāo)均居中等。以上研究結(jié)果這在正式科技期刊或教科書中鮮見報(bào)道,但網(wǎng)絡(luò)上有相似報(bào)道[14-15]。盡管報(bào)道結(jié)果差異較大,但養(yǎng)分含量的總體趨勢(shì)相對(duì)一致,也與本研究結(jié)果基本吻合,具體原因尚待進(jìn)一步研究。

      3.3 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的安全性指標(biāo)評(píng)價(jià)

      研究表明,昆明煙區(qū)農(nóng)家肥總銅、總鉛、總鎘、總鉻、總砷、總汞和總鋅等7項(xiàng)重金屬和氯離子限量指標(biāo)的平均值均符合現(xiàn)行煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),但仍有部分農(nóng)家肥樣本的總銅、總鉛、總鋅、總鎘和總汞等重金屬含量不達(dá)標(biāo)。以往的報(bào)道中,關(guān)注豬糞安全性的報(bào)道較多[16-18],而其他動(dòng)物類農(nóng)家肥的安全性方面則鮮見報(bào)道。因此,在煙葉生產(chǎn)上需要關(guān)注農(nóng)家肥在重金屬含量方面的安全性,不施用安全性不達(dá)標(biāo)的農(nóng)家肥。

      3.4 不同種類農(nóng)家肥的安全性指標(biāo)評(píng)價(jià)

      研究表明,昆明煙區(qū)5大類農(nóng)家肥均不存在總鉻及氯離子含量超限的風(fēng)險(xiǎn),但其余重金屬指標(biāo)則需引起關(guān)注。其中,以羊糞類、牛糞類農(nóng)家肥安全性最高,雞糞類、混合糞類農(nóng)家肥次之;而豬糞類農(nóng)家肥安全性最低,總銅和總鋅的含量超標(biāo)非常明顯,這與前人的研究結(jié)果完全一致[16-18]。由于豬糞中含有較高濃度的鋅、銅等重金屬元素,長(zhǎng)期大量施用可能會(huì)導(dǎo)致土壤及植物中相應(yīng)重金屬含量增加的風(fēng)險(xiǎn),并最終影響煙葉質(zhì)量的安全性和人體健康[19-21]。因此,按照不同農(nóng)家肥的安全性指標(biāo),烤煙生產(chǎn)應(yīng)盡量避免施用豬糞類農(nóng)家肥,或者在制作混合農(nóng)家肥時(shí)盡量減少豬糞比例,以規(guī)避鋅、銅等重金屬元素超限的風(fēng)險(xiǎn)。

      3.5 昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的綜合評(píng)價(jià)

      上述對(duì)農(nóng)家肥的研究,沒有檢測(cè)煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的蛔蟲卵死亡率和糞大腸菌群數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)。但據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載[22-25],若利用微生物腐熟劑堆捂農(nóng)家肥,堆內(nèi)發(fā)酵溫度一般都能達(dá)到55~60 ℃,甚至達(dá)到70 ℃,且發(fā)酵時(shí)間都不少于10 d,而蛔蟲卵的致死溫度為52 ℃,糞大腸菌群的致死溫度為60 ℃。因此,充分腐熟的農(nóng)家肥可以達(dá)到蛔蟲卵死亡率≥95 %和糞大腸菌群數(shù)≤100個(gè)/g的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)無害化效果。綜上所述,農(nóng)家肥并不完全等同于煙用有機(jī)肥,但在昆明煙區(qū),只要避免采用豬糞作有機(jī)物料配制農(nóng)家肥,并在堆捂時(shí)添加微生物腐熟劑發(fā)酵,就能生產(chǎn)出能滿足煙葉生產(chǎn)要求的優(yōu)質(zhì)、安全的農(nóng)家肥。

      4 結(jié) 論

      (1)農(nóng)家肥并不完全等同于煙用有機(jī)肥,只有在堆捂農(nóng)家肥時(shí)合理選擇原料、添加微生物腐熟劑進(jìn)行高溫發(fā)酵,才可以生產(chǎn)出能滿足煙葉生產(chǎn)要求的優(yōu)質(zhì)、安全的農(nóng)家肥。當(dāng)前昆明煙區(qū)農(nóng)家肥技術(shù)指標(biāo)總體符合現(xiàn)行煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),并具有速效氮、速效磷含量低,速效鉀含量高,有效硫、鉬、鐵和硼等中微量元素豐富的特點(diǎn),但農(nóng)家肥的質(zhì)量穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。昆明煙區(qū)農(nóng)家肥主要包括羊糞、牛糞、豬糞、雞糞和混合糞等5大類,烤煙生產(chǎn)上宜首選羊糞類,其次是牛糞類、混合糞類,而就豬糞和雞糞而言,建議適當(dāng)添加一些作物秸稈及有效養(yǎng)分制作混合糞類農(nóng)家肥為宜。

      (2)當(dāng)前昆明煙區(qū)農(nóng)家肥安全性指標(biāo)總體符合現(xiàn)行煙用有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn),但從不同種類的農(nóng)家肥安全性指標(biāo)結(jié)果來看,安全性風(fēng)險(xiǎn)最低的是羊糞類、牛糞類農(nóng)家肥,雞糞類、混合糞類農(nóng)家肥次之,但也不能忽視總鉛、總鎘和總汞3種重金屬超標(biāo)的現(xiàn)象;而豬糞類農(nóng)家肥的總銅和總鋅含量超標(biāo)非常明顯,在煙葉生產(chǎn)中應(yīng)盡量規(guī)避。

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