生物質(zhì)炭施用年限對(duì)烤煙生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)性狀的影響

肖和友， 朱 偉， 鄧建功， 雷天義， 于慶濤， 唐 濤， 黃海濤， 李宏圖

(1.邵陽(yáng)市煙草公司 新寧縣分公司， 湖南 新寧 422700； 2.邵陽(yáng)市煙草公司， 湖南 邵陽(yáng) 422000； 3.大理白族自治州煙草公司， 云南 大理 671002)

煙葉作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其品質(zhì)一直是煙草行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。近幾十年來，由于煙草不合理的種植制度、栽培措施和施肥模式，導(dǎo)致植煙土壤環(huán)境惡化，土壤養(yǎng)分損失嚴(yán)重，優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)量逐年降低[1-2]。煙草生產(chǎn)過程中每年會(huì)產(chǎn)生煙稈及次級(jí)煙葉等較多的廢棄物[3-4]，玉米、小麥和水稻等生產(chǎn)中也產(chǎn)生大量的秸稈廢棄物[5-6]，如何處理好這些廢棄物，對(duì)生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有較大的影響。隨著生態(tài)環(huán)境日益受到關(guān)注及農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，秸稈類廢棄物處理方式的環(huán)保性日益增強(qiáng)。早期秸稈類廢棄物以焚燒處理較多，對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染[7]。近年來，關(guān)于秸稈類廢棄物的利用方式包括肥料化、飼料化、基料化、能源化及原料化等，其中肥料化利用最為普遍[8-9]；生物質(zhì)炭在土壤環(huán)境改良、煙葉品質(zhì)提高方面已受到廣泛關(guān)注，通過物理、化學(xué)方法對(duì)有機(jī)廢棄物進(jìn)行處理，從而賦予其獨(dú)特的物理、化學(xué)及生物學(xué)特征[10-11]。一方面，生物質(zhì)炭對(duì)于促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)、改善煙葉品質(zhì)具有一定的效果[12-13]，但不同種類生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)的影響差異還有待于進(jìn)一步研究。另一方面，生物質(zhì)炭為穩(wěn)定性有機(jī)碳組分，已有關(guān)于生物質(zhì)炭的研究多偏向于短期效應(yīng)[14-15]，生物質(zhì)炭對(duì)煙草生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)的長(zhǎng)期效應(yīng)還缺乏足夠認(rèn)識(shí)。為此，研究烤煙廢棄物(廢棄煙葉、煙稈)及玉米秸稈制備的生物質(zhì)炭施用年限對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響，以期為其在烤煙生產(chǎn)上的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

烤煙品種：供試品種為云煙87，由邵陽(yáng)市煙草公司新寧縣分公司提供。

肥料：煙草專用肥料(基肥：N∶P2O5∶K2O為8∶11∶11，追肥：N∶P2O5∶K2O為10∶0∶32，提苗肥：N∶P2O5∶K2O為20∶9∶0)，湖南金葉眾望科技有限公司生產(chǎn)；硫酸鉀(N∶P2O5∶K2O為0∶0∶50)，四川米高化肥有限公司生產(chǎn)；生物質(zhì)炭：由廢棄煙葉、煙稈、玉米秸稈采用土窯炭化制備而成。

1.2試驗(yàn)地概況

大田試驗(yàn)于2016-2018年在湖南省邵陽(yáng)市新寧縣豐田鄉(xiāng)堆子田村進(jìn)行。土壤為第四紀(jì)母質(zhì)發(fā)育紅壤，土壤有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀含量分別為14.6 g/kg、1.21 g/kg、0.54 g/kg和16.6 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為96.1 mg/kg、17.8 mg/kg和88.4 mg/kg，pH 4.72，陽(yáng)離子交換量(CEC)為6.06 cmol/kg。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

不同年份施肥處理、施肥量和施肥方法相同。共設(shè)4個(gè)處理：不添加生物質(zhì)炭為對(duì)照(T1,CK)、煙稈炭(T2)、廢棄煙葉炭(T3)和玉米秸稈炭(T4)。其中，不同生物質(zhì)炭處理添加量均為150 kg/667m2。不同處理施肥量：CK，施肥量為煙草基肥50 kg/667m2，煙草提苗肥5 kg/667m2，煙草專用追肥30 kg/667m2，硫酸鉀25 kg/667m2；T1、T2和T3，施肥量均為煙草基肥40 kg/667m2，煙草提苗肥5 kg/667m2，煙草專用追肥30 kg/667m2，硫酸鉀25 kg/667m2。每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)(每個(gè)小區(qū)42 m2)，每個(gè)小區(qū)移栽長(zhǎng)勢(shì)一致的煙苗64株，所有田間操作管理按當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行?？緹熡谇耙荒?2月中下旬播種，當(dāng)年3月中上旬移栽，5月中上旬打頂，5月下旬開始采集烘烤下部葉片。

1.4項(xiàng)目測(cè)定

土壤和生物質(zhì)炭基本理化性質(zhì)參照文獻(xiàn)[16]的方法測(cè)定，煙草移栽后，每個(gè)小區(qū)定點(diǎn)選擇3株煙，在團(tuán)棵、旺長(zhǎng)和圓頂3個(gè)典型生育期參照國(guó)家煙草專賣局標(biāo)準(zhǔn)(YC/T 142-1998)規(guī)定測(cè)量烤煙的株高、有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬等生長(zhǎng)指標(biāo)。煙葉烘烤后按不同處理記載煙葉產(chǎn)量、等級(jí)、上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)和產(chǎn)值。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 17.2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Origin 8.0作圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同種類生物質(zhì)炭對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1株高從圖1看出，生物質(zhì)炭不同施用年限在團(tuán)棵、旺長(zhǎng)和圓頂3個(gè)典型生育期烤煙株高的變化特征，其對(duì)烤煙株高的影響與生物質(zhì)炭種類、施用年限以及生育時(shí)期有關(guān)。2017年：烤煙在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和圓頂期株高均以T3最高，T2、T3、T4顯著高于T1(CK)。其中，團(tuán)棵期T4與T3差異顯著，與T1差異不顯著；旺長(zhǎng)期T3與T2、T4間差異顯著；圓頂期T2、T3、T4間差異顯著。2016年和2018年：添加不同生物質(zhì)炭處理烤煙株高在3個(gè)典型生育期差異不顯著。

注：不同年份各處理不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.1.2有效葉片數(shù)從圖2可知，生物質(zhì)炭不同施用年限在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和圓頂期烤煙有效葉片數(shù)的變化，其對(duì)有效葉片數(shù)的影響與施用年限密切相關(guān)。2016年：各處理烤煙有效葉片數(shù)在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和圓頂期均以T3最高，分別為6.2片/株、14.1片/株和18.2片/株。其中，團(tuán)棵期T3與T1(CK)差異顯著，T2、T3和T4間差異不顯著；旺長(zhǎng)期T2、T3和T4間差異不顯著，其與T1間差異均顯著；圓頂期T3與T4間差異顯著，與T2間差異不顯著；T2、T3和T4與T1間差異均顯著。2017年：不同處理在3個(gè)典型生育期烤煙有效葉片數(shù)均為T3>T2>T4>T1，T2、T3、T4與T1間差異均顯著，T2、T3、T4間差異均顯著。2018年：各處理在3個(gè)典型生育期烤煙有效葉片數(shù)量均無顯著性差異。

圖2 生物質(zhì)炭施用年限烤煙不同生育期的有效葉片數(shù)

2.1.3莖圍從圖3看出，生物質(zhì)炭不同施用年限在圓頂期烤煙莖圍的變化，其對(duì)莖圍的影響同樣與施用年限密切相關(guān)。2016年：T2、T3和T4顯著高于T1(CK)，T2、T3、T4間差異不顯著。2017年：T2、T3和T4相近，分別為11.3 mm、12.1 mm和11.1 mm，均顯著高于T1，T3顯著高于T2和T4。2018年：T4最大，T2最小，不同處理間差異均不顯著。

2.1.4葉片大小從表1可知，生物質(zhì)炭不同施用年限在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和圓頂期烤煙葉片形狀及大小的變化。2016年：3個(gè)典型生育期各生物質(zhì)炭處理最大葉長(zhǎng)均以T3最長(zhǎng)，分別為39.1 cm、60.9 cm和76.2 cm，相互間差異均不顯著，但均顯著高于T1(CK)。團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期最大葉寬均以T3最寬，分別為16.3 cm和28.3 cm；其中，團(tuán)棵期T2、T3和T4間差異不顯著，與T1差異顯著；旺長(zhǎng)期各生物質(zhì)炭處理及T1間差異均不顯著。圓頂期最大葉寬以T2最寬，為29.9 cm，顯著高于T3，但與T4差異不顯著，T2、T4與T1間差異顯著。2017年：3個(gè)典型生育期的最大葉長(zhǎng)均以T3最長(zhǎng)，分別為42.1 cm、65.0 cm和82.0 cm，T2、T3、T4均顯著高于T1；其中，團(tuán)棵期T3與T2、T4間差異顯著；旺長(zhǎng)期T3與T4間差異顯著，與T2間差異不顯著；圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。3個(gè)典型生育期的最大葉寬均以T3最寬，分別為14.6 cm、31.4 cm和30.8 cm，除圓頂期T4與T1差異不顯著外，其余生物質(zhì)炭處理均與T1差異顯著。其中，團(tuán)棵期各生物質(zhì)炭處理間差異均不顯著，旺長(zhǎng)期和圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。2018年：3個(gè)典型生育期的最大葉長(zhǎng)均以T4最長(zhǎng)，分別為41.4 cm、71.2 cm和82.0 cm，除圓頂期T4顯著高于T1外，其余生物質(zhì)炭處理與T1差異均不顯著。其中，團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期T2與T3均較T1短，圓頂期T2較T1短。3個(gè)典型生育期的最大葉寬均以T4最寬，分別為19.4 cm、30.6 cm和29.7 cm，與T1間差異均不顯著。其中，除圓頂期T2較T1窄外，T3和T4均較T1寬，但差異不顯著。

2.2不同種類生物質(zhì)炭對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表2可知，添加生物質(zhì)炭有利于提高烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)及產(chǎn)值，且促進(jìn)作用具有一定的滯后期。2016年：不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)及產(chǎn)值均高于T1(CK)，但差異均不顯著；不同處理以T3最高，分別為167.8 kg/667m2、27.8元/kg和4 674.9元/kg。上等煙比例T3最高，為67.0%；T2其次，為64.3%；T1最低，為60.2%；其中T3與T2、

表1 生物質(zhì)炭不同施用年限烤煙各生育期葉片的大小

注：不同年份同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters of different yearsin the same column indicate significant difference at 5% levels. The same below.

T4間差異不顯著，與T1差異顯著。中等煙比例T1最高，為39.8%；T4其次，為38.1%；T3最低，為33.0%；其中T1與T2、T4差異不顯著，與T3差異顯著；不同生物質(zhì)炭處理間差異均不顯著。2017年：不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)及產(chǎn)值均高于T1，差異均顯著；不同處理以T3最高，分別為161.2 kg/667m2、28.2元/kg和4 545.5元/kg。上等煙比例T3最高，為68.1%；T2其次，為64.2%；T1最低，為61.2%；其中T2、T3與T1間差異顯著，T4與T1差異不顯著，T3與T2、T4間差異顯著。中等煙比例T1最高，為38.8%；T4其次，為36.9%；T3最低，為31.9%；其中T1與T2、T3間差異顯著，與T4差異不顯著；T2、T4與T3間差異顯著。2018年：不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)及產(chǎn)值均高于T1，差異均顯著；不同處理以T3最高，分別為189.7 kg/667m2、30.5元/kg和5 786.4元/kg。上等煙比例T3最高，為81.4%；T4其次，為80.5%；T1最低，為68.8%；其中不同生物質(zhì)炭處理均顯著高于T1，各生物質(zhì)炭處理間差異不顯著。中等煙比例T1最高，為31.2%；T2其次，為20.8%；T3最低，為18.6%；其中T1與不同生物質(zhì)炭處理間差異顯著，各生物質(zhì)炭處理間差異不顯著。

表2生物質(zhì)炭不同施用年限烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

3結(jié)論與討論

生物質(zhì)炭種類及施用年限是影響烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀的重要因素。3年大田試驗(yàn)結(jié)果表明，廢棄煙葉炭的施用效果優(yōu)于煙稈炭和玉米秸稈炭。添加生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀的短期和長(zhǎng)期效應(yīng)存在一定差異，生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)具有一定的滯后期，而烤煙經(jīng)濟(jì)性狀隨生物質(zhì)炭施用年限增加呈增長(zhǎng)變化趨勢(shì)。研究結(jié)果表明，在施用生物質(zhì)炭后第1年，各生物質(zhì)炭處理烤煙生長(zhǎng)差異不明顯，但整體優(yōu)于對(duì)照；而施用后第2年，以廢棄煙葉炭烤煙生長(zhǎng)(株高、葉片數(shù)量、莖圍、最大葉長(zhǎng)及葉寬)最好。王歡歡等[17]研究結(jié)果表明，生物質(zhì)炭可以通過改善根系發(fā)育和提高葉片光合作用促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)，與對(duì)照相比，施用生物質(zhì)炭(2 400 kg/hm2)烤煙旺長(zhǎng)期根系活力、根系總面積、葉面積系數(shù)及凈光合速率分別提高177.8%、91.4%、23.5%和77.3%。同時(shí)，生物質(zhì)炭作為一種穩(wěn)定性有機(jī)碳組分，可通過調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)(比如pH、團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)、土壤孔隙及水分)間接調(diào)控烤煙的生長(zhǎng)[18-19]，而不同種類生物質(zhì)炭物理化學(xué)性質(zhì)存在差異，這可能是生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)影響具滯后性的重要原因。此外，生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)具有一定的時(shí)效性，施用生物質(zhì)炭后第3年對(duì)烤煙生長(zhǎng)的促進(jìn)效果降低，各生物質(zhì)炭處理與對(duì)照烤煙生長(zhǎng)差異不顯著。

生物質(zhì)炭對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的促進(jìn)效果取決于生物質(zhì)炭種類和施用年限。與煙稈炭和玉米秸稈炭相比，廢棄煙葉炭對(duì)煙葉品質(zhì)的提高效果較好，說明生物質(zhì)炭原料的選擇也是影響烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素之一。隨著生物質(zhì)炭施用年限增加，烤煙經(jīng)濟(jì)指標(biāo)呈升高趨勢(shì)，而煙葉質(zhì)量則以廢棄煙葉炭施用后第2年的效果較好。肖和友等[20]研究表明，盡管煙稈炭有機(jī)碳含量明顯高于廢棄煙葉炭和玉米秸稈炭，但廢棄煙葉炭全量養(yǎng)分含量較為平衡，其中廢棄煙葉炭全氮和全鉀含量顯著高于其余2種生物質(zhì)炭，可為后期烤煙生長(zhǎng)提供充足養(yǎng)分，這是廢棄煙葉炭施用后第2年效果優(yōu)于其余2種生物質(zhì)炭的重要原因。

綜上所述，添加生物質(zhì)炭能夠較好地促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)及提高經(jīng)濟(jì)效益，以烤煙廢棄物制成生物質(zhì)炭在有機(jī)廢棄物利用方面具有較好的應(yīng)用前景。彭靖里等[21]報(bào)道，我國(guó)煙草廢棄物年產(chǎn)量約112.5萬～125萬t，且煙草廢棄物中含有多種化合物(包括煙堿和茄尼醇等3 000余種化合物)。將煙草廢棄物制成生物質(zhì)炭用于烤煙生產(chǎn)，不僅可以避免環(huán)境污染，更可變廢為寶，值得大范圍應(yīng)用推廣。