生物炭基有機(jī)肥的優(yōu)勢及其在廣西烤煙上的應(yīng)用探析

黃劭理 徐茂華

摘要? ? 近年來，生物炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，生物炭基有機(jī)肥具有含碳量高、改良土壤、緩釋增肥、減少面源污染、促進(jìn)農(nóng)林廢棄物循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，極適合于煙草等多年生植物的土壤改良。本文主要論述了生物炭基有機(jī)肥的優(yōu)勢，并闡述了適合廣西烤煙草種植的生物炭有機(jī)肥的應(yīng)用前景，以期為生物炭基有機(jī)肥的推廣應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 烤煙;生物炭;有機(jī)肥

中圖分類號? ? S572? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）14-0041-02

Abstract? ? The research and application of biochar in the field of agriculture in recent years has received widespread attention and recognition. Biochar-based organic fertilizer has got the advantages of high carbon content， soil improving， slow releasing and fertilizer increasing， non-point source pollution reducing and promotion of agricultural and forestry waste recycling， etc.， which is very suitable for soil improvement of perennial plants such as tobacco. This paper mainly discussed the advantages of biochar-based organic fertilizer， and expounded the application prospects of biochar-based organic fertilizer suitable for Guangxi tobacco planting， so as to provide references for the popularization and application of biochar-based organic fertilizer.

Key words? ? tobacco; biochar ;organic fertilizer

自20世紀(jì)70年代以來，烤煙種植長期使用大量化肥和農(nóng)藥，土壤復(fù)種率升高，造成土壤養(yǎng)分以及微生態(tài)平衡遭到破壞、土壤有機(jī)質(zhì)含量不斷減少、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染、煙葉品質(zhì)不斷下降;同時(shí)，我國煙葉出口也一直受到重金屬含量、農(nóng)藥殘留超標(biāo)的困擾，嚴(yán)重制約了我國煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，生物炭在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可，生物炭獨(dú)特的吸附結(jié)構(gòu)決定其特殊的作用，例如改良土壤、改善土壤環(huán)境等[1]，為滿足作物營養(yǎng)生長和土壤改良等雙重需求，生物炭基肥應(yīng)運(yùn)而生[2]。從已有研究來看，生物炭基肥的類型有炭基有機(jī)肥、炭基氮肥、炭基復(fù)合肥等，其中生物炭基有機(jī)肥應(yīng)用最為廣泛。生物炭有機(jī)肥是以生物炭作為載體，與其他農(nóng)林生產(chǎn)中的有機(jī)物料混合加工制備的一種長效有機(jī)肥底肥。生物炭有機(jī)肥具有含碳量高、改良土壤、緩釋增肥、減少面源污染、促進(jìn)農(nóng)林廢棄物循環(huán)等諸多優(yōu)點(diǎn)[3-5]，極適合于煙草等多年生植物的土壤改良。

1? ? 生物炭基有機(jī)肥的發(fā)展優(yōu)勢

生物質(zhì)熱解炭化技術(shù)是當(dāng)前綠色低碳農(nóng)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，其炭化產(chǎn)品的還田利用對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。作物產(chǎn)量與品質(zhì)的形成是作物生產(chǎn)極重要的一環(huán)，實(shí)現(xiàn)對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控，是生物炭基肥增效技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益的體現(xiàn)，也是生物炭基肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中能夠得到大面積推廣應(yīng)用的前提條件。以農(nóng)林廢棄物作為生物質(zhì)來源制備的生物炭不僅富含羰基、羧基、羥基等官能團(tuán)，而且具有來源廣、可再生和環(huán)境友好的特點(diǎn)，是一種具備多方面優(yōu)良性能的肥料增效載體，將其與傳統(tǒng)有機(jī)肥復(fù)合制備生物炭基有機(jī)肥是目前研究的一大熱點(diǎn)。

生物炭基有機(jī)肥是利用生物炭載體的各類優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)生產(chǎn)有機(jī)肥的方法相結(jié)合制備而成的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)底肥。生物炭基有機(jī)肥屬于純有機(jī)生物肥料，施入土壤后會增加土壤的持水量、改善土壤飽和導(dǎo)水率、降低土壤容重、提升土壤pH值、提高土壤陽離子交換量、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、影響土壤微生物的數(shù)量、降低重金屬離子的富集程度，更重要的是，生物炭基有機(jī)肥中的養(yǎng)分釋放后，殘留的生物炭載體仍能夠繼續(xù)發(fā)揮土壤改良劑的作用，極大地促進(jìn)和改良土壤環(huán)境，提升耕作土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)煙草農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效。

生物炭基有機(jī)肥的應(yīng)用不僅有利于農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效，還有利于農(nóng)業(yè)面源污染控制及農(nóng)田土壤固碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可緩解農(nóng)林廢棄物的隨意丟棄和田間焚燒現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)變廢為寶循環(huán)利用，進(jìn)一步減輕農(nóng)田面源污染問題，減少水體和大氣的污染風(fēng)險(xiǎn)。以農(nóng)林廢棄物生物炭作為肥料增效載體的實(shí)踐是一項(xiàng)兼顧廢棄物資源化利用與新型環(huán)保肥料制備的雙贏舉措，相應(yīng)的生物炭基肥產(chǎn)品的農(nóng)業(yè)應(yīng)用對進(jìn)一步完善現(xiàn)行的生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

2? ? 廣西煙草的發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)70年代以來，廣西煙田長期大量使用化肥與農(nóng)藥，造成土壤養(yǎng)分及微生物平衡遭到嚴(yán)重破壞，土壤有機(jī)質(zhì)不斷減少，煙葉品質(zhì)不斷下降，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重，致使廣西煙葉出口受到重金屬含量、農(nóng)藥殘留超標(biāo)的限制，嚴(yán)重制約了廣西煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，生物炭基有機(jī)肥的研究及應(yīng)用可有效解決廣西煙草領(lǐng)域的發(fā)展困境。

生物炭基有機(jī)肥在煙草領(lǐng)域應(yīng)用取得顯著效果，為廣西煙草產(chǎn)業(yè)振興提供了豐富經(jīng)驗(yàn)。2014年賀州富川縣施用高炭基有機(jī)肥產(chǎn)值53 713.5元/hm2，較常規(guī)施肥產(chǎn)量增加7 599元/hm2，上等煙比例高5.1%;2015年、2016年福建邵武連續(xù)2年使用高炭基土壤修復(fù)肥后，示范區(qū)煙田表現(xiàn)為煙株生長整齊、無病蟲害發(fā)生、上部煙葉開葉好、長寬比減小、葉片落黃好、耐成熟、香氣增加;同時(shí)，河南三門峽田間病害發(fā)生降低10%，山東濰坊的示范田可以減少20%化肥氮使用量，河南駐馬店減少20%～30%施氮量;2017年郴州貴陽縣施用高炭基土壤修復(fù)肥，煙田有機(jī)質(zhì)含量增加0.15%，鉀、磷含量提高1倍。

根據(jù)國家煙草總局“基本煙田土壤營養(yǎng)綜合治理”重大專項(xiàng)提出“四肥一耕”策略，廣西對煙草的生物炭基有機(jī)肥進(jìn)行重點(diǎn)研發(fā)和試驗(yàn)，廣西煙區(qū)種植主要分布在百色、賀州和河池等地，普遍存在土壤碳氮失衡造成的煙葉品質(zhì)下降的問題，積極探索研究適合本地區(qū)的生物炭基有機(jī)肥的配方研發(fā)至關(guān)重要，以期達(dá)到實(shí)現(xiàn)煙草生物炭基有機(jī)肥本土化生產(chǎn)及配套施用技術(shù)的建立和示范[6]。

3? ? 生物炭有機(jī)肥在烤煙上的應(yīng)用

3.1? ? 生物炭基有機(jī)肥對土壤持水性的影響

有研究表明，隨著土壤中羧基基團(tuán)在生物炭顆粒表面增多，親水性會逐漸增加，其吸水能力和土壤持水量逐漸提高;生物炭通過增深土壤顏色，增加土壤吸熱能力，能夠提高土壤溫度。土壤質(zhì)地研究表明，生物炭容重低、黏性差，可以降低黏質(zhì)土壤容重和硬度，改善土壤質(zhì)地及耕作性能;生物炭可調(diào)節(jié)土壤pH值，生物炭中的鹽基離子，如鈣、鎂、鉀等，可提高酸性土壤pH值，且高溫生物炭提高土壤pH值較低溫生物炭的作用更明顯。土壤氧化還原電位（CEC）方面的研究表明，生物炭對土壤CEC改善與其和土壤相互作用時(shí)間成正比，土壤中黑炭量增加土壤CEC增大。有研究表明，生物炭的多孔性和表面特性能夠?yàn)槲⑸锷嫣峁└街稽c(diǎn)和空間，生物炭孔隙能夠貯存水分養(yǎng)分，為土壤微生物提供棲息微環(huán)境，進(jìn)而增加土壤微生物數(shù)量及活性，促進(jìn)根部營養(yǎng)吸收;施用生物炭能夠促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)水平的提高，生物炭通過表面特性對土壤中的營養(yǎng)元素進(jìn)行吸附，減少水溶性營養(yǎng)離子的溶解遷移，進(jìn)而在土壤中達(dá)到緩釋增效的目的。

3.2? ? 生物炭基有機(jī)肥的加工應(yīng)用

生物炭基有機(jī)肥的加工要因地制宜，調(diào)整不同的生物炭物料來源、混合方式、制備工藝均會影響作物的產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用率。目前，主要的物料來源包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻殼、沼渣、泥炭土、動(dòng)物糞便、草纖維等農(nóng)林廢棄物;常用的混合方式有摻混、吸附、化學(xué)反應(yīng)、水溶、熔融等;制備工藝主要有磨具成型、柱狀成型、顆粒成型等。

生物炭基有機(jī)肥加工制備已有相關(guān)6種專利著作方法，如伊婕的“一種有機(jī)碳基肥及其制備（CN107721704A）”，主要使用沼渣、動(dòng)物糞便、氨基酸螯合物、泥炭土、芽孢桿菌、小麥秸稈、石灰粉、膨潤土、水草、草纖維、蘑菇渣、土礦粉、谷糠、黃腐酸、氨基酸、硼砂等摻混而成;林振衡等的“煙草專用生態(tài)炭基肥（CN104355946A）”采用煙桿、廢煙葉、煙花等煙草廢棄物制成生物炭和木醋液，配以苦楝子、黃花蒿、葎草、貓眼草、艾葉和其他動(dòng)植物有機(jī)質(zhì)原料混配制得的煙草專用生物炭基肥;孫邦金等的“一種復(fù)合高效炭基肥料（CN107721676A）”采用米糠、碳化果木枝、甘蔗渣、鳥糞、柑橘渣、酒糟、檸檬酸鉀、硫酸亞鐵、海藻粉和大蒜粉制備的炭基肥料等。

4? ? 結(jié)語

為進(jìn)一步提升煙草品質(zhì)，改良土壤種植環(huán)境，改善廣西烤煙成熟度不夠、煙堿含量低、風(fēng)格特色彰顯不充分的問題，以土壤碳氮平衡為切入點(diǎn)，立項(xiàng)重點(diǎn)研發(fā)適用于廣西煙草生產(chǎn)的碳源物料和生物炭基有機(jī)肥配方，并實(shí)現(xiàn)核心原料本土化資源化生產(chǎn)，以期在百色、賀州和河池建立碳氮調(diào)節(jié)技術(shù)核心示范區(qū)，進(jìn)行推廣示范，以期不斷改善廣西煙區(qū)土壤環(huán)境，增強(qiáng)煙株對土壤養(yǎng)分的吸收利用和抗逆性，提高煙葉質(zhì)量，提升廣西烤煙品牌優(yōu)勢。

5? ? 參考文獻(xiàn)

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