利用廢棄青煙葉研制煙田專用土壤改良劑

江艷華，曹義明，趙曉燕

（1.安徽創(chuàng)泰生物科技有限公司，合肥 231100；2.北京農(nóng)學院，北京 102206）

煙草是一年生草本植物，屬茄科（Solanaceas）煙草屬（Nicotiana）。單葉互生，有粘質柔毛，多分布在溫帶、熱帶等地區(qū)。煙草原產(chǎn)于南美洲，我國引種很早，產(chǎn)量較大，產(chǎn)區(qū)主要分布在山東、安徽、福建、湖南、云南和貴州等地[1]。

煙葉是卷煙工業(yè)的主要原料[2]，按照烤煙國家分級標準，煙葉分為不同的等級[3]，但由于氣候條件、生產(chǎn)技術等因素的影響，生產(chǎn)出的煙葉質量參差不齊。為保證卷煙品質的穩(wěn)定性，在種植、加工和生產(chǎn)過程中會有大量的青煙葉不能用于生產(chǎn)卷煙而被廢棄，隨著行業(yè)有關“優(yōu)化煙葉結構，打掉部分上部發(fā)育不全葉和下部營養(yǎng)不良葉（上3 片、下3 片）”方針的實施，煙葉中廢棄青煙葉的量更是不斷增加，每年廢棄的青煙葉可達60 萬t左右。這些廢棄的青煙葉大部分被作為廢棄物丟棄，或者就地處理直接回田。目前的處理方法容易造成資源浪費，也可能造成病蟲害的二次污染，破壞土壤健康，加重煙草土傳病害的危害。

煙草的生長與土壤pH 環(huán)境密切相關，由于酸雨、過量施用化學肥料等原因導致土壤的pH 下降，土壤的酸化不僅不利于煙草生長發(fā)育和煙葉品質的形成，還會導致土傳病蟲害的增加[4-6]。施用土壤改良劑是改良酸性土壤的一項傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施，主要原料有多種類型，如生石灰、草木灰、牡蠣殼等，其中草木灰顆粒劑對土壤改良效果最好，還能促進煙苗生長，降低煙草青枯病的發(fā)生[7]。為了更好地資源化利用廢棄鮮煙葉，解決鮮煙葉作為廢棄物被丟棄而造成資源浪費或直接回田造成的污染風險，本課題開展利用廢棄青煙葉生產(chǎn)煙田專用土壤改良劑的初步研究。煙渣的理化指標經(jīng)檢驗后根據(jù)其指標性狀，再適當添加其他生物原料可作為生產(chǎn)土壤改良劑主要的原料。根據(jù)煙渣中有機質含量、以及各種中微量元素含量的數(shù)值，經(jīng)科學分析，再添加其他生物原料，經(jīng)科學配制并調(diào)整物料的pH，混合均勻后通過生物反應后，生產(chǎn)出適用于酸化土壤的煙草專用土壤改良劑，以期改善由于青煙葉隨意丟棄而造成的環(huán)境污染現(xiàn)狀，控制煙田耕地質量風險，提高耕地地力水平，實現(xiàn)投入品減量化、生產(chǎn)清潔化、廢棄物資源安全化和產(chǎn)業(yè)模式生態(tài)化。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

為國內(nèi)各省市煙草核心種植區(qū)域產(chǎn)生的廢棄青煙葉、礦物堿、生物堿和豆粕。

1.2 試驗方法

1.2.1 青煙葉的預處理

集中收集青煙葉，主要為生產(chǎn)過程中的上3 片和下3 片煙葉，干燥后經(jīng)粉碎機粉碎，粉碎粒徑為0.5~2 mm。

1.2.2 青煙葉有害物質的去除

青煙葉中的有害物質去除采用水熱法在專用生物反應釜完成。將粉碎后的青煙葉與生物堿（或礦物堿）進行科學配制，充分混合后放入反應釜進行處理，根據(jù)粒徑大小可做分層處理或堆積處理2 種處理方法，粒徑小的需要裝入專用容器進行處理，這樣可以有效防止因粒徑小物料密度大，造成通透困難從而導致不能充分反應。反應釜內(nèi)在特定的壓力和溫度下，做35 min 的處理。

1.2.3 煙田專用土壤改良劑的原料配比

共設 3 種原料配比，煙渣+生物堿（1∶1）、煙渣+礦物堿（1∶1）和煙渣+生物堿+豆粕（5∶3∶2）的組分進行配置研發(fā)土壤改良劑。

1.2.4 不同配比土壤改良劑的指標測定

主要測定pH、有機質總量和易氧化有機質3 種指標。

1.2.5 土壤改良劑的盆栽與田間試驗

煙草專用土壤改良劑施用方法：作為基肥一次施入，在收獲前50 d 左右追施一次煙草專用生物鉀肥，每畝追施25 kg，禁止施用土壤殺菌劑。

種植試驗選擇在山東沂水現(xiàn)代煙草科技園內(nèi)施用煙草專用土壤改良劑分別進行了盆栽和地栽種植試驗。盆栽和地栽定植時間為2021 年5 月28 日，收獲日期為8 月27 日。分別對種植前和種植后采取的土樣進行了理化指標分析。測定土壤總有機質、總氮、總磷、總鉀、硫和氯等的含量以及土壤的pH[8]。

2 結果與分析

2.1 原料組分不同對土壤改良劑pH 的影響

根據(jù)表1 可知，青煙葉粉粹后的煙渣的pH 為酸性，經(jīng)過加入生物堿或礦物堿后都將提高產(chǎn)品的pH。其中只加入生物堿或礦物堿的處理pH 提高的更多，第3種處理中生物堿的配比降低，且添加另一種營養(yǎng)物質后，pH 也能提高，但幅度不如前2 種高，只能接近中性，生產(chǎn)的產(chǎn)品對酸化嚴重的煙田改善作用不明顯。煙渣+礦物堿的處理生產(chǎn)調(diào)理劑的pH 最高，但是由于礦物堿很容易導致土壤出現(xiàn)板結問題，不利于土壤的生態(tài)環(huán)境健康。效果最好的是煙渣+生物堿的處理，這2 種組分都是生物原料，活性高，不容易導致土壤出現(xiàn)板結問題，更有利于促進土壤生態(tài)環(huán)境健康。

表1 不同原料組分土壤改良劑的pH

2.2 原料組分不同對土壤改良劑養(yǎng)分的影響

根據(jù)表2 可知，配方煙堿+生物堿的土壤改良劑總有機物含量可達52.9%，對增加土壤有機質含量和培肥土壤會有明顯的提升，而且該配方的易氧化有機質較高，有利于促進煙草生長過程中對養(yǎng)分的吸收利用，對提高煙草的抗病性和抗逆性以及提升煙草品質會有明顯效果。配方煙渣+礦物堿的土壤改良劑總有機物含量較低，不適用于有機質偏低的煙田，在酸化嚴重的地區(qū)能起到很好的作用，在降水量較大區(qū)域對土壤生態(tài)環(huán)境的改變不明顯，不利于土壤培肥，而且該配方易氧化有機質的含量偏低，在使用過程中需要添加一定量的有機肥來進行補充。組分煙渣+生物堿+豆粕的土壤改良劑總有機物含量最高，適用于土壤有機質缺乏的區(qū)域，對土壤的保水保肥能力有很大的改善，對培肥地力有較大作用。

表2 不同原料組分土壤改良劑的有機質總量

2.3 土壤改良劑盆栽與田間地栽試驗對土壤pH 的影響

采用煙渣+生物堿（1∶1）的配方生產(chǎn)土壤改良劑進行盆栽和田間地栽試驗，見表3，施用土壤改良劑后的土壤pH 分別升高了0.35 和0.5，說明施用土壤改良劑有利于提高土壤酸化的改良。

表3 土壤改良劑對土壤pH 的影響

2.4 土壤改良劑盆栽與田間地栽試驗對土壤養(yǎng)分和營養(yǎng)元素含量的影響

根據(jù)表4 可知，在盆栽和地栽試驗中，施用土壤改良劑后的土壤有機質總含量有升高趨勢，鉀和硫的含量也高于處理前，說明土壤改良劑能提高土壤中的養(yǎng)分含量。土壤中氮、磷和氯3 種元素的變化在2 種處理中的變化不太一致，可能與在盆栽和地栽條件下，煙草對土壤中養(yǎng)分的消耗不太一致有關。

表4 土壤改良劑對土壤養(yǎng)分與營養(yǎng)元素的影響

3 討論與展望

本試驗分析了3 種不同配方生產(chǎn)的土壤改良劑的pH 和有機質的含量對土壤的調(diào)節(jié)作用，結果證明利用煙渣可以生產(chǎn)調(diào)節(jié)土壤酸化和養(yǎng)分流失的土壤改良劑。3 種不同配方土壤改良劑根據(jù)各自的理化性狀，可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢或3 種產(chǎn)品有機結合，施用于相應的煙田，解決煙田土壤酸化的問題。其中煙渣+生物堿的配方可以有效調(diào)節(jié)土壤pH，增加土壤養(yǎng)分，是較為理想的配方。而針對土壤養(yǎng)分較少的地塊，可以采用煙渣+生物堿+豆粕的配方，在提高土壤pH 的同時還能更好地補充土壤中的養(yǎng)分。對于土壤酸化較嚴重的地塊，可以采用煙渣+礦物堿的配方，但由于礦物堿容易導致土壤板結，使用時要特別注意，并適量補充有機肥來調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分。本試驗只是進行了土壤改良劑及土壤理化性狀檢驗，對于其在煙草實際種植過程中對煙草生長的貢獻情況有待于進一步研究。