昆明煙區(qū)農(nóng)家肥的基本特性與安全性現(xiàn)狀研究

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。