煙草廢棄物發(fā)酵制取有機(jī)肥及其在柑橘生產(chǎn)上的應(yīng)用效果*

韓利紅, 何余勇, 尹健康, 盧 峻, 何志華, 蒲榮貴, 馮慶山, 賈 林, 朱孟琦, 孫 龍

(1.四川誠(chéng)至誠(chéng)煙草投資有限責(zé)任公司 四川成都 610041;2.四川金葉化肥有限公司 四川眉山 620866;3.涼山金葉化肥有限責(zé)任公司 四川西昌 615500)

我國(guó)是世界上煙草種植大國(guó),煙草的種植與產(chǎn)品加工在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。在煙葉采收及煙草加工過(guò)程中,有大量的煙草廢棄物產(chǎn)生,包括煙葉采收后留于田間地頭的煙桿、煙葉復(fù)烤廠在原料挑選階段剔除的霉?fàn)€煙葉及葉梗分離時(shí)分出的煙梗、在卷煙廠制作卷煙過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄煙絲及煙塵等[1],每年全國(guó)煙草廢棄物的總量估計(jì)為1 000～1 500 kt[2]。這些廢棄物中含有大量可供利用的蛋白質(zhì)、糖、脂和煙堿,大多可作為肥料、飼料、殺蟲(chóng)劑、碳源、燃料直接在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用。合理利用這些廢棄資源,變“廢”為“寶”,對(duì)節(jié)支增收和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)煙草廢棄物的利用進(jìn)行了大量的研究[3-7],也有部分學(xué)者進(jìn)行了煙草廢棄物發(fā)酵制取有機(jī)肥的研究[8-10],但針對(duì)煙草廢棄物制成有機(jī)肥并應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文根據(jù)水果、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的需肥特性和常規(guī)施肥調(diào)查情況,聯(lián)合科研院所制定發(fā)酵試驗(yàn)配方,通過(guò)回收利用煙葉復(fù)烤廠、卷煙廠的煙草廢棄物,經(jīng)發(fā)酵制取不同的煙末有機(jī)肥,然后將發(fā)酵效果較好的煙末有機(jī)肥開(kāi)展小區(qū)試驗(yàn)并提出施肥建議,以期解決煙葉生產(chǎn)中廢棄物的處置問(wèn)題,不僅煙草企業(yè)能實(shí)現(xiàn)降本創(chuàng)收,而且可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供具有殺蟲(chóng)、殺菌、提質(zhì)增效功能的優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥。

1 不同配方煙末有機(jī)肥發(fā)酵試驗(yàn)

1.1 材料與方法

1.1.1 試驗(yàn)材料

發(fā)酵試驗(yàn)地為四川金葉化肥有限公司,煙草廢棄物主要是煙葉復(fù)烤廠和卷煙廠回收的廢棄煙草專(zhuān)賣(mài)品(煙末),配方材料有酒糟、菌渣、油枯、腐殖酸等。

1.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.2.1 發(fā)酵試驗(yàn)配方

共設(shè)計(jì)3個(gè)發(fā)酵試驗(yàn)配方:T1,煙末-酒糟有機(jī)肥,25.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)煙末、70.0%酒糟、4.5%油枯、0.5%調(diào)理劑,腐熟菌劑的用量占配方總量的0.1%(不計(jì)入配方,下同);T2,煙末-菌渣有機(jī)肥,27.5%煙末、40.0%菌渣、30.0%腐殖酸、2.0%油枯、0.5%調(diào)理劑、0.1%腐熟菌劑;T3,煙末-腐殖酸有機(jī)肥,95.0%煙末、5.0%腐殖酸、0.1%腐熟菌劑。

1.1.2.2 發(fā)酵工藝

將原料和腐熟菌劑按比例混合均勻后,用清水或(和)石灰水將上述物料的含水量調(diào)至65%左右,pH調(diào)至6.8～7.5,再均勻地放入發(fā)酵槽,表面覆蓋塑料膜,間隔7 d用翻拋機(jī)翻拋一次,發(fā)酵時(shí)間30 d左右。

1.1.3 測(cè)定指標(biāo)

每天同一時(shí)間多點(diǎn)位記錄發(fā)酵溫度,間隔4 d取一次樣品測(cè)定有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、有效鉀含量及pH等指標(biāo),測(cè)定方法參見(jiàn)《土壤農(nóng)化分析》[11]。

1.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

1.2 結(jié)果與討論

1.2.1 不同配方的有機(jī)物料發(fā)酵溫度的變化

有機(jī)物料最適宜的發(fā)酵溫度為60～70 ℃,通過(guò)保溫蒸發(fā)水分,并殺死病原菌、病毒及草籽。不同配方的有機(jī)物料在不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵溫度見(jiàn)表1。

表1 不同配方的有機(jī)物料在不同發(fā)酵時(shí)間的發(fā)酵溫度

由表1可知,T1、T3配方的有機(jī)物料的發(fā)酵溫度在50～60 ℃,T2配方的有機(jī)物料的發(fā)酵溫度在60 ℃左右。對(duì)比3個(gè)配方,T2配方的有機(jī)物料的發(fā)酵溫度較為適宜,有利于有機(jī)質(zhì)的積累。

1.2.2 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中pH的變化

在有機(jī)物料發(fā)酵過(guò)程中,pH變化會(huì)影響發(fā)酵菌劑的作用效果。發(fā)酵菌劑適用于中性或堿性環(huán)境,當(dāng)有機(jī)物料的pH為5.5～8.5時(shí),有利于發(fā)酵菌的繁殖、分解和存活。不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中pH的變化情況見(jiàn)表2。

表2 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中的pH

由表2可知,T1、T2配方的有機(jī)物料的pH為5～6,T3配方的有機(jī)物料的pH為6～7,都在比較適宜的范圍內(nèi)。

1.2.3 不同配方的有機(jī)肥料在發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量的變化

在發(fā)酵過(guò)程中,有機(jī)質(zhì)在微生物的作用下進(jìn)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)化,主要包括礦質(zhì)化和腐殖化兩個(gè)過(guò)程[12-15]。不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)質(zhì)含量的變化見(jiàn)表3。

表3 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中的有機(jī)質(zhì)含量

由表3可知:有機(jī)質(zhì)含量變化較復(fù)雜,無(wú)規(guī)律性,其中以T1配方的有機(jī)質(zhì)含量最高,質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%以上;T2、T3配方的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55%左右。

1.2.4 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中總養(yǎng)分含量的變化

不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)含量的變化見(jiàn)表4。

表4 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中總養(yǎng)分含量的變化

由表4可知:T3配方的總養(yǎng)分含量最高,為7%左右;T1、T2配方的總養(yǎng)分含量相近,都在6%左右。各配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中總養(yǎng)分含量的變化趨勢(shì)與有機(jī)質(zhì)含量的變化基本一致。

1.2.5 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中碳氮比的變化

碳氮比是有機(jī)物料中碳的總含量與氮的總含量的比值,對(duì)微生物的生長(zhǎng)代謝起著重要的作用,一般控制在25%～30%為宜[16-17]。碳氮比低,微生物分解速率快,發(fā)酵溫度上升迅速,堆肥周期短;碳氮比過(guò)高,微生物分解速率緩慢,發(fā)酵溫度上升慢,堆肥周期長(zhǎng)。不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中碳氮比的變化見(jiàn)表5。

表5 不同配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中碳氮比的變化

由表5可知:T1配方的碳氮比較高,在30%以上,發(fā)酵1個(gè)月后的碳氮比為35%;T3配方的碳氮比次之,為30%左右,發(fā)酵1個(gè)月后的碳氮比為28%;T2配方的碳氮比為25%左右。試驗(yàn)結(jié)果表明,T2配方的碳氮比較理想。

2 煙末有機(jī)肥對(duì)柑橘生產(chǎn)的效果驗(yàn)證

2.1 材料與方法

2.1.1 試驗(yàn)材料

大田驗(yàn)證試驗(yàn)在四川省成都市邛崍市民主村三禾家庭農(nóng)場(chǎng)柑橘種植園進(jìn)行,供試土壤的理化性狀:pH為4.89,w(有機(jī)質(zhì))為16.92 g/kg,w(堿解氮)為97.32 mg/kg,w(有效磷)為15.10 mg/kg,w(速效鉀)為109.45 mg/kg。

供試肥料:選取發(fā)酵配方試驗(yàn)結(jié)果較優(yōu)的煙末-菌渣有機(jī)肥作為試驗(yàn)用肥;柑橘專(zhuān)用肥,N-P2O5-K2O=19-8-13;普通有機(jī)肥,w(有機(jī)質(zhì))≥45%,w(N+P2O5+K2O)≥5%。以上肥料均由四川金葉化肥有限公司提供。

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理:A,100%柑橘專(zhuān)用肥,用量為2.80 kg/株;B,普通有機(jī)肥+80%柑橘專(zhuān)用肥,普通有機(jī)肥用量10 kg/株,柑橘專(zhuān)用肥用量2.24 kg/株;C,煙末-菌渣有機(jī)肥+80%柑橘專(zhuān)用肥,煙末-菌渣有機(jī)肥用量10 kg/株,柑橘專(zhuān)用肥用量2.24 kg/株。施肥前,于樹(shù)冠四周開(kāi)15～20 cm深溝或沿樹(shù)冠挖多點(diǎn)穴溝,將肥料均勻撒施于溝中,并與泥土混拌,最后覆土蓋密。各處理的田間農(nóng)藝操作均按照柑橘標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)方式進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2.1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

田間試驗(yàn)的測(cè)定指標(biāo)為柑橘成熟后的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、內(nèi)在品質(zhì)和病蟲(chóng)害發(fā)生情況等,其中可溶性固形物含量采用手持測(cè)糖儀測(cè)定,總糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定,總酸含量采用氫氧化鈉中和滴定法測(cè)定,維生素C(Vc)含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定。

2.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016和SPSS 23.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2.2 結(jié)果與分析

不同施肥處理的柑橘農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和產(chǎn)值、內(nèi)在品質(zhì)、病蟲(chóng)害發(fā)生情況見(jiàn)表6～表9。

表6 不同施肥處理的柑橘農(nóng)藝性狀

由表6可知:處理C能顯著提升柑橘的單果質(zhì)量和可食率;處理C的大果比例比處理A、處理B的分別提升22.33%、4.45%,小果比例下降34.25%、22.39%。

由表7可知,處理C的產(chǎn)量最高,與處理A相比,產(chǎn)量顯著提升4.95%,產(chǎn)值提升13.16%。

表7 不同施肥處理的柑橘產(chǎn)量和產(chǎn)值

由表8可知:處理C在總糖和可溶性固形物含量、固酸比、糖酸比上的提升效果均達(dá)到顯著水平,其Vc含量也高于處理A和處理B的,說(shuō)明煙末-菌渣有機(jī)肥在提升柑橘果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)上具有顯著的效果。

表8 不同施肥處理的柑橘內(nèi)在品質(zhì)

由表9可知:處理C能降低柑橘煤污病的發(fā)病率,病葉率較處理A和處理B分別降低28.73%和24.03%,病情指數(shù)顯著降低43.41%和33.21%;在柑橘潛葉蛾防治效果上,3個(gè)處理的受害率差異不顯著,但處理C的最低,其受害指數(shù)也最低,且與處理A的差異顯著。這說(shuō)明相較于普通有機(jī)肥和化肥單施,煙末-菌渣有機(jī)肥能對(duì)柑橘常見(jiàn)病蟲(chóng)害起到一定的防治作用。

表9 不同施肥處理的柑橘病蟲(chóng)害發(fā)生情況

3 結(jié)語(yǔ)

綜合不同發(fā)酵試驗(yàn)配方的有機(jī)物料在發(fā)酵過(guò)程中的溫度、pH、有機(jī)質(zhì)含量、總養(yǎng)分含量、碳氮比的變化情況,以煙末-菌渣有機(jī)肥較優(yōu)。從大規(guī)模生產(chǎn)銷(xiāo)售角度分析,煙末-腐殖酸有機(jī)物料的堆積密度較大,料堆內(nèi)部含氧量較少,故發(fā)酵溫度稍低、發(fā)酵周期較長(zhǎng),不利于正常生產(chǎn);煙末-酒糟有機(jī)物料因酒糟原料顆粒較大,對(duì)產(chǎn)品外觀影響較大,不利于生產(chǎn)銷(xiāo)售;煙末-菌渣有機(jī)肥產(chǎn)品外觀、發(fā)酵過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)及產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)等均較優(yōu)。

以煙末-菌渣作為煙草廢棄物生產(chǎn)有機(jī)肥的配方,制得的產(chǎn)品通過(guò)對(duì)柑橘生產(chǎn)的效果驗(yàn)證,結(jié)果表明對(duì)柑橘果實(shí)的質(zhì)量提升和病蟲(chóng)害防控均有良好的效果。煙末-菌渣有機(jī)肥配合化肥施用后,產(chǎn)量較單施化肥提升4.95%,同時(shí)較單施化肥和普通有機(jī)肥減施化肥處理,柑橘病葉率和病情指數(shù)降低幅度均超過(guò)24%,實(shí)現(xiàn)了柑橘生產(chǎn)的“藥肥雙減”,可助力農(nóng)業(yè)綠色化、持續(xù)化發(fā)展。