江西烤煙生產常用有機肥質量研究

苑舉民，何寬信*，李立新，胡蓉花，石 屹，杏朝剛，張超群，陳國軍（.江西省煙葉科學研究所，南昌 005；.吉安市煙草公司，江西 吉安 4000；.中國農業科學院煙草研究所，青島660）

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江西烤煙生產常用有機肥質量研究

苑舉民1，何寬信1*，李立新1，胡蓉花2，石 屹3，杏朝剛1，張超群1，陳國軍3
（1.江西省煙葉科學研究所，南昌 330025；2.吉安市煙草公司，江西 吉安 343000；3.中國農業科學院煙草研究所，青島266101）

摘 要：通過室內檢測各肥料養分、有機營養成分和有害成分含量，對江西烤煙生產常用有機肥質量進行了研究。結果表明，商品有機肥大部分水分超限、過半產品有機質含量未達到低限標準。從水分、有機質、總養分，有機營養物質等指標綜合分析，TT質量較高，SN、TD其次，這3種有機肥較明顯好于QS、JS。各種商品有機肥鉛、鎘、鉻、砷、汞含量均在2011年有機肥料執行標準（NY 525—2002）限量范圍內。主成分分析得出，第1主成分為碳氮因子，第2主成分為磷鉀因子。系統聚類分析與主成分分析分類結果一致，14個樣品分為5類，分別為未發酵餅肥，發酵餅肥，氨基酸含量高、含量中等、含量低的商品有機肥。相關分析得出，有機質、粗脂肪、總糖、總氨基酸、總氮各指標之間呈極顯著正相關關系。第一主成分中的總氨基酸含量是衡量有機肥品質最為重要的指標和可控指標之一。

關鍵詞：烤煙；有機肥；養分；質量；主成分

對有機肥質量評價既有傳統的有機肥肥效試驗評價方法，又有以統計學為基礎的分類評價方法［1］。趙夢霞等［2］依據氮、有機物、鉀、磷四因子各自對作物的重要性，分別給以40%、25%、20%、15%的權重對河南有機肥進行賦值分類。有關學者曾利用模糊子集法和采用單層次關聯評估方法對不同肥料進行綜合分析研究。張艷艷等 對煙田常用有機肥進行主成分分析得出，有機肥第一、二、三主成分分別為碳因子、氮因子、磷因子。隨著現代農業的發展和農業內部產業化結構的調整、有機肥料趨于產業化、商品化［6］，有機肥料行業標準（NY 525—2002）于2002年8月發布，為商品有機肥的監管起到了重要約束作用，填補了有機肥料行業的空白。隨著時代進步，2011年9月發布了相對更為嚴格的新標準NY 525—2011，2012年進行了修改，于3月發布了現行標準NY 525—2012。NY 525—2012與NY 525—2002差別主要為以下3個方面。總砷、總汞、總鉛、總鉻指標限量更為嚴格；對有機質、總養分含量要求有所提高，對水分（鮮樣）含量、酸堿度要求更寬松；有機質含量計算增加了校正系數1.5［7］。

商品有機肥目前在煙草種植中得到廣泛應用，但是對烤煙商品有機肥質量研究還未見有報道。本文以江西烤煙生產常見商品有機肥為材料，通過室內檢測各養分含量、有機營養成分和有害成分含量，并利用主成分分析、聚類分析等多元統計方法綜合研究其質量，旨在為選擇優質烤煙商品有機肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣地點

采集的樣品為近兩年江西煙葉產區從本地、福建、云南新引進的常用商品有機肥，采樣時間為2011年，采樣點分布在江西省興國縣、黎川縣、峽江縣、瑞金市主要產煙縣（市），具體采樣地點與種類如表1。其中TD、SN有機肥為2011年江西煙草采購的中標物資，采購量分別為2542 t、5926 t，采購比例分別為30.02%、69.98%。CK1、CK3為在當地購買的菜籽餅，CK2、CK4為利用當地菜籽餅根據煙農習慣添加少量糞尿自制發酵的菜籽餅肥。

1.2 樣品采集與制備

樣品采集制備依據有機肥料標準（NY525—2002）［8］進行。

表1 有機肥樣品采集種類與地點Table 1 Type and location of the tested organic fertilizers

1.3 檢測方法

檢測指標包括總氮、總磷、總鉀、粗脂肪、氨基酸、總糖、有機質、氯離子、糞大腸菌值、重金屬等。

總氮、總磷、總鉀、有機質測定參照有機肥料標準（NY525—2002）進行，氨基酸用83550型氨基酸分析儀測定（GB/T 14965—94）［9］，總糖采用鐵氰化鉀比色法、粗脂肪采用福斯自動索式提取系統測定［10-11］，Cl-測定參照GB 15063—2009復混肥料標準附B進行，糞大腸菌值測定參照GB 7959—1987糞便無害化衛生標準進行，鉛、鎘、鉻、砷、汞利用電感耦合等離子體質譜（ICP-MS）測定。

1.4 數據統計分析

全文試驗數據采用 Excel 2003和 DPS軟件（7.05版）進行統計分析。

2 結 果

2.1 有機肥質量分析

2.1.1 有機肥有機質含量及主要養分含量狀況2011年樣品采集時執行的有機肥料標準為 NY 525—2002，規定有機肥料總養分（N+P2O5+K2O，以烘干基計）≥4%，有機質（以烘干基計）≥300g/kg，水分（鮮樣）≤20%。由有機肥常規指標含量及與限量標準相對偏差（表2、3）可知，TT、TD有機肥總養分含量最大，SN、QS次之，JS總養分含量最低，但均達到了4%的行業標準。JS、QS有機質含量分別較明顯低于標準，TD有機質含量稍低于標準；SN、TT有機肥有機質含量均明顯超過標準。除SN有機肥外，TD、QS有機肥水分含量嚴重超標，TT、JS有機肥水分含量超標也較為嚴重。綜上所述，根據肥料總養分、有機質、水分技術參數對照有機肥行業標準來講，TT質量較高，SN、TD其次，這3種有機肥較明顯好于QS、JS。

另外，未發酵菜籽餅氮、有機質含量遠高于其他肥料，發酵菜籽餅肥氮含量也較高，但發酵后氮、有機質含量明顯降低。由表2可以看出，未發酵菜籽餅有機營養含量遠高于其他肥料，SN、TT有機肥的粗脂肪、總糖、總氨基酸含量明顯高于TD、QS、JS，TD有機營養總量略高于JS，QS有機營養總量最低。對同種肥料而言，TT兩個樣品間鉀含量、粗脂肪含量、總氨基酸含量，TD兩個樣品間鉀含量和磷含量，SN兩個樣品間鉀含量有較明顯的差別。

表2 有機肥常規指標與有機營養物質含量Table 2 Conventional indexes and organic nutrient contents of different organic fertilizers

2.1.2 有機肥中限制性指標含量狀況 從表4中重金屬等成分含量可以看出，QS有機肥 Cl-含量2.52%～2.86%，TD有機肥Cl-含量1.37%～1.49%，明顯高于其他 3種肥料。各種有機肥鉛、鎘、鉻、砷、汞含量，糞大腸菌值均在2011年執行標準（NY 525—2002）限量范圍內。

表3 有機肥各指標含量與行業標準（NY 525—2002）值相對偏差 %Table 3 The relative deviation of the quality indicators of different organic fertilizers and the values of the industrial standard （NY 525-2002）

表4 各種有機肥重金屬等成分含量Table 4 Content of heavy metals and other ingredients of the organic fertilizers

2.2 有機肥化學成分的主成分分析

2.2.1 有機肥化學成分的主成分分析 根據表 2中有機肥總氮、總磷、總鉀、有機質、總糖、粗脂肪、總氨基酸含量，用R型分析對有機肥樣品進行主成分分析。由表5知，前兩個主成分的累積貢獻率達到89.34%，因此只求出前兩個主成分即可，用y1、y2…y7表示樣本主成分，根據表6樣本相關陣的特征向量前兩個主成分的表達式分別為：

從第1主成分y1看，總氨基酸x7、總糖x5、總氮x1、粗脂肪x6、有機質x4的系數比較大，當樣品的第1主成分分值比較大時，必有樣品的有

表5 樣本相關陣R的特征根、貢獻率及累計貢獻率Table 5 Characteristic roots， contribution ratio，accumulative contribution rate of the sample related array

2.2.2 應用主成分值對樣品進行分類 根據表7中第1、2主成分值，將14個有機肥樣品的第1、第2主成分值分別作為樣品的橫、縱坐標，并在二維平面上描點作圖，得到圖1，把圖中相近的點視為一類，則可分為5類（表8），如下：第1類：CK1、CK3，為未發酵餅肥。第1主成分分值最高，第2主成分分值較低，總氨基酸、總糖、總氮、粗脂肪、有機質含量均遠高于其他肥料高，磷鉀含量較低；第2類：CK2為發酵餅肥。第1主成分分值較高，第2主成分分值最低，總氨基酸、粗脂肪含量較高，總氮、有機質、總糖含量中等，磷鉀含量最低；第3類：CK4、TTⅠ、TTⅡ、SNⅠ、SNⅡ，主要為氨基酸含量高的商品有機肥。第 1主成分分值中等，機營養物質（總氨基酸、總糖、粗脂肪）、有機質、總氮含量比較高，因此認為第1主成分為碳氮因子。第2主成分y2中總磷x2、總鉀x3的系數比較大，當樣品的第2主成分分值比較大時，必有樣品的總磷、總鉀含量比較高，因此認為第2主成分為磷鉀因子。第2主成分分值較高，總氨基酸、總糖、總氮、粗脂肪、有機質含量中等，磷鉀含量較高；第 4類：TDⅠ、TDⅡ，為氨基酸含量中等的商品有機肥。第1主成分分值較低，第2主成分分值最高，總氨基酸、總糖、總氮、粗脂肪、有機質含量較低，磷含量最高。第5類：JSⅠ、JSⅡ、QSⅠ、QSⅡ，為氨基酸含量低的商品有機肥。第 1主成分分值較低，第2主成分分值中等，總氨基酸、總糖、總氮、粗脂肪、有機質含量最低，磷鉀含量中等。

表6 樣本相關陣的特征向量Table 6 Feature vector of the sample related array

表7 有機肥樣品的第1、2主成分分值Table 7 Principle component score values of the organic fertilizers

圖1 有機肥樣品主成分分析分類圖Fig.1 Distribution map of the principal component analysis on organic fertilizer samples

2.3 有機肥化學成分聚類分析

根據有機肥樣品的總氮、總磷、總鉀、有機質、總糖、粗脂肪、總氨基酸含量對樣品進行系統聚類分析，對化學成分含量進行標準化變換處理，按歐式距離離差平方和法進行聚類，結果表明，按照歐式距離3計算，可分為5類（圖2），與主成分分析分類結果一致。

2.4 有機肥化學成分相關分析

根據14種有機肥的有機質、粗脂肪、總糖、總氨基酸、總氮、總磷、總鉀含量做相關分析，得出各指標間相關系數如表9，由結果可見，有機質、粗脂肪、總糖、總氨基酸、總氮各指標之間呈極顯著正相關關系。有機質、粗脂肪、總糖、總氨基酸、總氮5個指標與總磷、總鉀均為負相關，與總磷未達顯著水平，粗脂肪、總糖、總氨基酸、總氮與總鉀呈顯著或極顯著負相關。另外，總磷與總鉀呈正相關，但未達顯著水平。

表8 各類有機肥營養含量及特點Table 8 Nutrient contents and characteristics of various organic fertilizers

圖2 有機肥化學成分聚類圖Fig.2 Distribution map of the organic fertilizer samples

表9 有機肥化學成分含量間的相關系數Table 9 Correlation coefficients between different nutrientcontents of the organic fertilizers

3 討 論

除總養分外，多數商品有機肥有機質、含水量沒有達到行業標準，產品合格率低；對同種肥料而言，不同地點采集的樣品部分指標差距較大，反映了商品有機肥的均質化程度差距較大。這需要肥料行業和肥料采購部門引起足夠重視。造成產品合格率低、均質化程度低的原因有，一是生產廠家生產設備、工藝落后，大多缺乏烘干設備造成水分超限，產品濕度大，均質化降低；二是有機肥屬于煙草行業季節性集中招標采購的物資，中標后生產廠家開始生產，工期有限，為履行合同趕工期造成質量下降。建議煙草行業在農用物資采購時盡量提前安排，給予廠家充足的生產周期。主成分分析得出第1主成分為碳氮因子，第2主成分為磷鉀因子，與張艷艷等［5］研究結果較為一致。土壤中氨基酸是土壤有機質的組成部分和主要氮源，對土壤肥力和植物生長具有很大意義［12］。再者，土壤氨基酸是土壤微生物的重要營養源，可利用氨基酸為前體，合成植物生長調節劑，調節植物的生理過程［13］。據Aishad等人［14］研究，玉米根際內含有大量的微生物區系，可以將土壤中的氨基酸合成乙烯。本文研究得出，總氨基酸與有機質、粗脂肪、總糖、總氮之間呈極顯著正相關關系；第1主成分碳氮因子中，總氨基酸的系數最大，表明氨基酸含量對肥料品質影響尤為重要。由上認為，總氨基酸含量是衡量有機肥品質最為重要的指標和可控指標之一。另外，與行業標準相比，商品有機肥水分大部分存在超限情況、過半產品有機質含量未達到低限標準。因此，建議在肥料采購中將總氨基酸、水分、有機質、總氮、總磷、總鉀含量作為重要衡量指標。

有機肥料新標準修改了有機質含量測定方法，增加了校正系數 1.5，對有機質含量要求也由原來30%提高到45%，這與前面的規定是相輔相成的。新標準對水分（鮮樣）含量由原來的20%放寬到30%，這有利于有機肥中微生物的存活，更易于保護有機肥的生物活性［15-17］。葉江平等［18］研究表明，堆肥過程中，水分是一個重要的因素。堆肥中水分的主要作用在于溶解有機物，參與微生物的新陳代謝，水分的多少直接影響好氧堆肥反應速度的快慢，影響堆肥的質量。水分過低，不利于微生物生長，含量低于10%～15%時，細菌的代謝作用會普遍停止，水分過高，影響通風，導致厭氧發酵，減慢降解速度，延長堆腐時間。生產商品有機肥料的原料種類較多，成分復雜，導致有機肥料中的重金屬含量變異很大［19-21］，施用含重金屬元素過高的肥料是導致土壤重金屬污染的一個不可忽視的因素。新標準對鉛、鉻、砷、汞的限制更為嚴格，這與人類更加重視健康問題密切相關。

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Analysis on the Quality of Organic Fertilizers for Tobacco in Jiangxi

YUAN Jumin1， HE Kuanxin1*， LI Lixin1， HU Ronghua2， SHI Yi3，XING Chaogang1， ZHANG Chaoqun1， CHEN Guojun3
（1.Tobacco Science Institute of Jiangxi Province， Nanchang 330025， China； 2.Ji'an Tobacco Company， Ji'an， Jiangxi 343000， China；3.Tobacco Research Institute of CAAS， Qingdao 266101， China）

Abstract:In order to provide theoretical basis for fertilizer selection， the quality of commonly used organic fertilizers in flue-cured tobacco production in Jiangxi province was studied through determination of nutrient contents， contents of organic nutrients and harmful components， The results showed that the water content of most of the commercial organic fertilizers exceeded the limit， and the organic matter of more than half of the products was lower than the lower limit standard.Based on the analysis of water content，organic matter， total nutrients， organic nutrients and other indicators of fertilizer quality， the quality of TT was the best， the quality of SN and TD followed， and these three kinds of organic fertilizers were better than QS and JS.The contents of lead， cadmium， chromium，arsenic and mercury in all tested organic fertilizers were within the limit range of NY 525-2002 in 2011.The principal component analysis showed that the first principal component was the carbon and nitrogen factor， and the second principal component was the phosphorus and potassium factor.The system cluster analysis showed similar results with the principal component analysis.The tested 14 samples were divided into 5 classes， including unfermented rape cake， fermented rape cake， and high， medium and low amino acid content organic fertilizers.The correlation analysis showed that organic matter， crude fat， total sugar， total amino acid and total nitrogen showd highly significant positive correlations between each other.The results showed that total amino acid content of the first principal component was the most important and one of controllable indicators of the quality of organic fertilizers.

Keywords:flue-cured tobacco； organic fertilizer； nutrient； product quality； principal component

中圖分類號：S572.062

文章編號：1007-5119（2016）02-0029-07

DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2016.02.006

基金項目：江西省煙草公司科技項目“烤煙商品有機肥篩選評價與示范推廣”（201001019）

作者簡介：苑舉民（1982-），男，農藝師，碩士，從事煙草營養與品質研究。E-mail：yuanjumin@163.com。*通信作者，E-mail：hekuanxin@163.com

收稿日期：2015-10-12 修回日期：2016-01-09