張紀(jì)利，殷全玉，劉慧生，宋戰(zhàn)鋒，王新發(fā)，劉國順，黃崇峻，韋建玉*

(1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西南寧 530001；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院/煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/河南省生物炭工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450002；3.廣西壯族自治區(qū)煙草公司賀州市公司，廣西賀州 542899；4.廣西壯族自治區(qū)煙草公司百色市公司，廣西百色 533000)

我國是世界上煙草第一生產(chǎn)大國和第一消費(fèi)大國，廣西地區(qū)是我國煙草主產(chǎn)區(qū)之一，種植歷史悠久。廣西煙草香氣濃郁，風(fēng)格特色突出，在卷煙配方中占據(jù)重要地位。現(xiàn)階段由于盲目追求產(chǎn)量、重施化肥、輕施有機(jī)肥、重施大量元素、輕施中微量元素、耕地重用輕養(yǎng)，導(dǎo)致植煙土壤質(zhì)量退化，病害頻發(fā)，煙葉品質(zhì)下降。生物炭因其疏松多孔的結(jié)構(gòu)和獨(dú)特理化性質(zhì)而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中備受重視，研究表明，生物炭具有改良土壤物理特性，增加其對(duì)養(yǎng)分的固持能力和生物活性、降低作物病害發(fā)生等作用，但生物炭本身存在pH偏高、碳基高度芳香化不易被吸收利用等缺點(diǎn)。生物炭基有機(jī)肥是以作物秸稈等農(nóng)林植物廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)的生物炭為基質(zhì)，與其他有機(jī)物料按照一定比例進(jìn)行混配制成的有機(jī)肥，充分發(fā)揮了生物炭改土、增產(chǎn)、抗病的優(yōu)點(diǎn)，有效避免了生物炭養(yǎng)分不足的缺點(diǎn)和有機(jī)肥因腐熟不徹底導(dǎo)致病害加重的風(fēng)險(xiǎn)。目前，生物炭基有機(jī)肥廣泛應(yīng)用于蔬菜、糧食作物、果樹和茶樹等經(jīng)濟(jì)作物中。

由于每個(gè)地區(qū)氣候條件、土壤狀況不同，生物炭基有機(jī)肥發(fā)揮的效果不同，應(yīng)用于作物生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)因地、因作物、因具體條件而異。八角和甘蔗是廣西傳統(tǒng)的特色經(jīng)濟(jì)作物，種植面積和產(chǎn)量位居全國首位，八角樹修剪下的枝叉、甘蔗制糖工藝沉淀下的濾泥等固體廢棄物亟待處理。筆者依據(jù)廣西煙草主產(chǎn)區(qū)之一百色煙區(qū)的主要植煙土壤和生態(tài)特色，充分利用廣西當(dāng)?shù)亓畠r(jià)且豐富的八角、濾泥和牛糞等固體廢棄物，開發(fā)出適宜百色煙區(qū)的煙草專用生物炭基有機(jī)肥，研究其對(duì)煙草生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在為生物炭基有機(jī)肥本地化生產(chǎn)、應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

供試生物炭為花生殼炭，其理化性質(zhì)為C、H、O、N元素含量分別為50%～60%、3.0%～4.0%、17.0%～21.0%、1.3%～1.7%，氯離子含量0.4%～0.6%，水分10%～20%，比表面積為2.00～5.57 m/g，孔徑為1.543 nm，總孔容0.010 cm/g。

供試濾泥、八角和牛糞為廣西當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥原料；供試烤煙品種為云煙87；供試土壤基礎(chǔ)肥力見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)肥力

試驗(yàn)于2019年在廣西壯族自治區(qū)百色市進(jìn)行，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)分別位于靖西市新甲鄉(xiāng)新榮村(106.37 E，23.18 N)和隆林縣各族自治縣德峨鎮(zhèn)保上村(105.15 E，24.64 N)。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為CK當(dāng)?shù)赜袡C(jī)肥、T八角生物炭基有機(jī)肥、T濾泥生物炭基有機(jī)肥、T牛糞生物炭基有機(jī)肥，各處理總氮量相同，氮∶磷∶鉀為1∶2∶3。煙草于2019年2月移栽，按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙草生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范管理煙田。

旺長期每小區(qū)隨機(jī)取3株煙，挖出煙根，用加拿大的EPSON系分析儀分析煙草根系發(fā)育狀況。煙株打頂后10 d，每小區(qū)隨機(jī)選取10株煙，調(diào)查株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長、葉寬等農(nóng)藝性狀(《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法 YC /T 142—2010》)。不同處理煙葉單獨(dú)采收、掛牌烘烤，統(tǒng)計(jì)各等級(jí)煙葉產(chǎn)量，計(jì)算經(jīng)濟(jì)性狀。取C3F和B2F等級(jí)烤后煙葉樣品分析常規(guī)化學(xué)成分。

采用Office 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，不同處理間差異采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)(<0.05)。

2 結(jié)果與分析

煙株打頂后10 d各處理農(nóng)藝性狀見表2。由表2可知，隆林試驗(yàn)點(diǎn)煙草打頂后株高在85.60～92.90 cm，T組株高明顯高于對(duì)照和其他處理，較CK高8.5%；打頂后10 d煙株莖圍在8.35～8.74 cm，除T外各處理與對(duì)照無顯著差異，T的莖圍最大，較常規(guī)施肥CK提高了2.0%，差別未達(dá)顯著水平；打頂后10 d煙株節(jié)間距在3.60～3.80 cm，試驗(yàn)組整體高于對(duì)照組，但未達(dá)顯著差異；打頂后10 d煙株有效葉片數(shù)在18.20～19.70片，處理組均高于對(duì)照組，其中T和T處理顯著高于對(duì)照；打頂后10 d煙株最大葉長在68.90～71.10 cm，最大葉寬在26.00～27.60 cm，處理組的最大葉長和葉寬略高于對(duì)照組，但均未達(dá)顯著差異。

靖西新甲試驗(yàn)地打頂后10 d的煙草株高在106.00～114.00 cm，試驗(yàn)組均顯著高于對(duì)照組，T、T和T分別較對(duì)照提高了5.0%、6.3%和7.5%；莖圍在7.60～8.16 cm，試驗(yàn)組均等于或高于對(duì)照組，但差異不顯著，其中T處理表現(xiàn)較優(yōu)；節(jié)間距在7.10～8.50 cm，試驗(yàn)組顯著高于對(duì)照組，其中T和T表現(xiàn)較好，分別較對(duì)照組提高了19.7%和15.5%；試驗(yàn)組的有效葉片數(shù)顯著高于對(duì)照組，T、T和T分別較對(duì)照提高了36.1%、20.4%和13.6%，T的有效葉片數(shù)顯著高于對(duì)照組，較對(duì)照組增加了5.3片；最大葉長和最大葉寬處理組和對(duì)照組差異不顯著。

綜合靖西新甲和隆林德峨試驗(yàn)地?zé)煵蒉r(nóng)藝性狀來看，生物炭基有機(jī)肥顯著改善了煙株的農(nóng)藝性狀，株高和有效葉片數(shù)提高最為明顯，其中T處理(八角生物炭基有機(jī)肥)效果最優(yōu)。

表2 打頂后10 d各處理煙株農(nóng)藝性狀

旺長期煙草根系發(fā)育狀況見表3。從表3可以看出，隆林試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)組總根長和總根表面積均顯著高于對(duì)照組，但試驗(yàn)組之間差異不顯著，T、T和T的總根長分別較對(duì)照增加了26.7%、32.1%和39.4%，總根表面積分別較對(duì)照增加了17.0%、12.8%和19.9%；除T的平均根直徑與對(duì)照組差異不顯著外，其他試驗(yàn)組的平均根直徑和根體積均顯著高于對(duì)照組，但試驗(yàn)組內(nèi)差異不顯著，T、T和T的平均根直徑分別較對(duì)照增加了25.6%、9.0%和28.2%，根體積分別較對(duì)照增加了69.6%、46.4%和69.0%；T和T的根尖數(shù)和分枝數(shù)均高于對(duì)照組，且達(dá)顯著水平，T和T處理的根尖數(shù)較對(duì)照分別增加了35.1%和28.9%，分枝數(shù)分別增加了15.4%和29.8%，T組的根尖數(shù)和分枝數(shù)與對(duì)照差異不顯著。

靖西試驗(yàn)點(diǎn)處理組總根長和總根表面積均顯著高于對(duì)照組，T處理優(yōu)于T和T處理，T、T和T的總根長分別較對(duì)照增加了21.8%、19.8%和78.6%，總根表面積分別較對(duì)照增加了18.1%、12.5%和38.9%；試驗(yàn)組的平均根直徑和根體積均顯著高于對(duì)照組，T處理優(yōu)于T和T處理，T、T和T的平均根直徑分別較對(duì)照增加了50.9%、84.0%和28.4%，根體積分別較對(duì)照增加了39.7%、91.6%和76.4%；試驗(yàn)組的根尖數(shù)和分枝數(shù)均高于對(duì)照組，其中T顯著優(yōu)于T和T，T、T和T的根尖數(shù)分別較對(duì)照增加了168.1%、42.3%和34.3%，分枝數(shù)分別較對(duì)照增加了115.8%、97.9%和58.2%。

綜合靖西新甲和隆林德峨試驗(yàn)地?zé)煵莞蛋l(fā)育情況來看，生物炭基有機(jī)肥顯著改善了煙株的根系發(fā)育，根尖數(shù)、分枝數(shù)、根體積和總根長均表現(xiàn)出較大幅度提升。T處理(八角生物炭基肥)對(duì)根尖數(shù)和分枝數(shù)的改善效果最為明顯，在靖西試驗(yàn)地對(duì)這2個(gè)性狀的提升效果均超過了100%，根尖和分枝數(shù)對(duì)煙草根系吸收功能最為重要，因此認(rèn)為T處理整體優(yōu)于T(濾泥生物炭基肥)和T(牛糞生物炭基肥)。

表3 不同處理旺長期煙草根系指標(biāo)

各處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀見表4。由表4可知，施用生物炭基有機(jī)肥料能夠有效地提高煙草產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例，T處理表現(xiàn)最佳，其次是T處理。隆林試驗(yàn)地T處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例分別較對(duì)照提高了7.3%、13.9%、6.2%和5.0%；T處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例分別較對(duì)照提高了3.0%、12.8%、9.5%和9.1%。靖西試驗(yàn)地T處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例分別較對(duì)照提高了11.0%、31.7%、18.6%和7.9%；T處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和上等煙比例分別較對(duì)照提高了2.9%、14.3%、11.2%和3.4%。綜合兩地分析，生物炭基有機(jī)肥的效果優(yōu)于當(dāng)?shù)氐挠袡C(jī)肥，且T煙草專用復(fù)混肥+八角生物炭基肥處理經(jīng)濟(jì)性狀最好。

表4 各處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

分別取各處理烤后煙葉B2F、C3F這2個(gè)等級(jí)進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分分析，結(jié)果見表5。由表5可知，在隆林試驗(yàn)點(diǎn)，生物炭基有機(jī)肥可以提升B2F和C3F煙葉總糖和還原糖含量，B2F煙葉總糖增幅為2.40%～14.42%、還原糖增幅為6.59%～17.96%；C3F煙葉總糖增幅為4.62%～15.97%、還原糖增幅為9.09%～22.22%。B2F和C3F煙葉總氮含量在2.40%左右；煙堿含量降低，B2F煙葉降幅為8.49%～12.73%、C3F煙葉降幅為0.72%～4.71%。B2F煙葉的鉀含量增加，增幅為0.57%～18.97%，C3F煙葉的鉀含量在2.35%左右。氯含量變化不大，在0.25%左右。一般認(rèn)為，糖堿比(水溶性總糖/煙堿)在8～12較為適宜，生物炭基有機(jī)肥可以提升B2F和C3F煙葉的糖堿比，使上部葉的糖堿比更接近適宜比值8，中部葉均在適宜范圍內(nèi)。兩糖比是指還原糖與水溶性總糖的比值，該比值在一定程度上反映了煙草成熟度，比值越接近1，說明煙草成熟度越高，成熟度較好的煙葉兩糖比應(yīng)大于0.85。生物炭基有機(jī)肥有提高兩糖比的趨勢，但對(duì)照及各處理均在0.85左右，在適宜水平范圍內(nèi)。鉀氯比是表征煙葉燃燒性的重要指標(biāo)，≥4比較適宜。試驗(yàn)組和對(duì)照組的鉀氯比均在4以上，符合優(yōu)質(zhì)煙葉要求。生物炭基有機(jī)肥提高B2F煙葉的鉀氯比，提高幅度為4.63%～14.65%，對(duì)C3F煙葉也有一定的提高作用(T處理除外)。

在靖西試驗(yàn)點(diǎn)，生物炭基有機(jī)肥可以提升B2F煙葉總糖和還原糖含量，但C3F煙葉的總糖含量稍有降低，但均在31.0%左右；還原糖含量在27.5%左右，差別不大。在總氮和煙堿含量上，B2F煙葉的含量變化不大，總氮在1.50%左右，煙堿在2.35%左右；生物炭基有機(jī)肥可以提升C3F煙葉的總氮含量，對(duì)煙堿也有一定的提高作用(T除外)。鉀含量和氯含量變化幅度不大，B2F和C3F煙葉的鉀含量分別在1.70%和2.00%左右，氯含量分別在0.40%和0.32%左右。B2F煙葉的糖堿比、兩糖比和鉀氯比變化趨勢與隆林試驗(yàn)點(diǎn)一致，而C3F煙葉的兩糖比與隆林試驗(yàn)點(diǎn)一致，有降低糖堿比的作用，使糖堿比更趨合理，氯含量均在6.50%左右。

綜合來看，生物炭基有機(jī)肥可以優(yōu)化各項(xiàng)化學(xué)成分的含量，使其化學(xué)成分更協(xié)調(diào)，T處理(八角生物炭基有機(jī)肥)為最優(yōu)處理。

表5 各處理烤后煙葉化學(xué)成分

3 結(jié)論與討論

該研究以廣西當(dāng)?shù)靥厣?jīng)濟(jì)八角和甘蔗產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生的固體廢棄物為有機(jī)肥資源，將其與生物炭混配，調(diào)節(jié)其中的中微量礦質(zhì)營養(yǎng)元素比例，制得適于廣西煙區(qū)的煙草專用生物炭基有機(jī)肥，在百色煙區(qū)的靖西和隆林進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明，廣西當(dāng)?shù)靥厣袡C(jī)肥資源八角和濾泥均可以與生物炭配制成生物炭基有機(jī)肥，用于煙葉生產(chǎn)，可以促進(jìn)煙株生長，改善煙草根系發(fā)育，提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量，其中八角生物炭基有機(jī)肥效果最佳，具有較好的生產(chǎn)應(yīng)用前景，可以在百色煙區(qū)進(jìn)行示范推廣。該研究結(jié)果對(duì)于利用當(dāng)?shù)靥厣袡C(jī)肥資源開發(fā)生物炭基有機(jī)肥，降低炭基肥生產(chǎn)應(yīng)用成本，促進(jìn)固體廢棄物資源化利用具有借鑒價(jià)值。