生物質炭施用年限對烤煙生長及經濟性狀的影響

肖和友， 朱 偉， 鄧建功， 雷天義， 于慶濤， 唐 濤， 黃海濤， 李宏圖

(1.邵陽市煙草公司 新寧縣分公司， 湖南 新寧 422700； 2.邵陽市煙草公司， 湖南 邵陽 422000； 3.大理白族自治州煙草公司， 云南 大理 671002)

煙葉作為一種重要的經濟作物，其品質一直是煙草行業關注的焦點。近幾十年來，由于煙草不合理的種植制度、栽培措施和施肥模式，導致植煙土壤環境惡化，土壤養分損失嚴重，優質煙葉產量逐年降低[1-2]。煙草生產過程中每年會產生煙稈及次級煙葉等較多的廢棄物[3-4]，玉米、小麥和水稻等生產中也產生大量的秸稈廢棄物[5-6]，如何處理好這些廢棄物，對生態環境及農業可持續發展具有較大的影響。隨著生態環境日益受到關注及農業技術的發展，秸稈類廢棄物處理方式的環保性日益增強。早期秸稈類廢棄物以焚燒處理較多，對大氣造成嚴重的污染[7]。近年來，關于秸稈類廢棄物的利用方式包括肥料化、飼料化、基料化、能源化及原料化等，其中肥料化利用最為普遍[8-9]；生物質炭在土壤環境改良、煙葉品質提高方面已受到廣泛關注，通過物理、化學方法對有機廢棄物進行處理，從而賦予其獨特的物理、化學及生物學特征[10-11]。一方面，生物質炭對于促進烤煙生長、改善煙葉品質具有一定的效果[12-13]，但不同種類生物質炭對烤煙生長及煙葉品質的影響差異還有待于進一步研究。另一方面，生物質炭為穩定性有機碳組分，已有關于生物質炭的研究多偏向于短期效應[14-15]，生物質炭對煙草生長及煙葉品質的長期效應還缺乏足夠認識。為此，研究烤煙廢棄物(廢棄煙葉、煙稈)及玉米秸稈制備的生物質炭施用年限對烤煙生長及煙葉經濟性狀的影響，以期為其在烤煙生產上的推廣應用提供依據。

1材料與方法

1.1材料

烤煙品種：供試品種為云煙87，由邵陽市煙草公司新寧縣分公司提供。

肥料：煙草專用肥料(基肥：N∶P2O5∶K2O為8∶11∶11，追肥：N∶P2O5∶K2O為10∶0∶32，提苗肥：N∶P2O5∶K2O為20∶9∶0)，湖南金葉眾望科技有限公司生產；硫酸鉀(N∶P2O5∶K2O為0∶0∶50)，四川米高化肥有限公司生產；生物質炭：由廢棄煙葉、煙稈、玉米秸稈采用土窯炭化制備而成。

1.2試驗地概況

大田試驗于2016-2018年在湖南省邵陽市新寧縣豐田鄉堆子田村進行。土壤為第四紀母質發育紅壤，土壤有機碳、全氮、全磷和全鉀含量分別為14.6 g/kg、1.21 g/kg、0.54 g/kg和16.6 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為96.1 mg/kg、17.8 mg/kg和88.4 mg/kg，pH 4.72，陽離子交換量(CEC)為6.06 cmol/kg。

1.3試驗設計

不同年份施肥處理、施肥量和施肥方法相同。共設4個處理：不添加生物質炭為對照(T1,CK)、煙稈炭(T2)、廢棄煙葉炭(T3)和玉米秸稈炭(T4)。其中，不同生物質炭處理添加量均為150 kg/667m2。不同處理施肥量：CK，施肥量為煙草基肥50 kg/667m2，煙草提苗肥5 kg/667m2，煙草專用追肥30 kg/667m2，硫酸鉀25 kg/667m2；T1、T2和T3，施肥量均為煙草基肥40 kg/667m2，煙草提苗肥5 kg/667m2，煙草專用追肥30 kg/667m2，硫酸鉀25 kg/667m2。每個處理3次重復，共12個小區(每個小區42 m2)，每個小區移栽長勢一致的煙苗64株，所有田間操作管理按當地煙葉生產技術進行。烤煙于前一年12月中下旬播種，當年3月中上旬移栽，5月中上旬打頂，5月下旬開始采集烘烤下部葉片。

1.4項目測定

土壤和生物質炭基本理化性質參照文獻[16]的方法測定，煙草移栽后，每個小區定點選擇3株煙，在團棵、旺長和圓頂3個典型生育期參照國家煙草專賣局標準(YC/T 142-1998)規定測量烤煙的株高、有效葉片數、最大葉長和最大葉寬等生長指標。煙葉烘烤后按不同處理記載煙葉產量、等級、上等煙比例、中等煙比例、均價和產值。

1.5數據處理

采用Excel 2010和SPSS 17.2對數據進行統計分析，采用Origin 8.0作圖。

2結果與分析

2.1不同種類生物質炭對烤煙農藝性狀的影響

2.1.1株高從圖1看出，生物質炭不同施用年限在團棵、旺長和圓頂3個典型生育期烤煙株高的變化特征，其對烤煙株高的影響與生物質炭種類、施用年限以及生育時期有關。2017年：烤煙在團棵期、旺長期和圓頂期株高均以T3最高，T2、T3、T4顯著高于T1(CK)。其中，團棵期T4與T3差異顯著，與T1差異不顯著；旺長期T3與T2、T4間差異顯著；圓頂期T2、T3、T4間差異顯著。2016年和2018年：添加不同生物質炭處理烤煙株高在3個典型生育期差異不顯著。

注：不同年份各處理不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.1.2有效葉片數從圖2可知，生物質炭不同施用年限在團棵期、旺長期和圓頂期烤煙有效葉片數的變化，其對有效葉片數的影響與施用年限密切相關。2016年：各處理烤煙有效葉片數在團棵期、旺長期和圓頂期均以T3最高，分別為6.2片/株、14.1片/株和18.2片/株。其中，團棵期T3與T1(CK)差異顯著，T2、T3和T4間差異不顯著；旺長期T2、T3和T4間差異不顯著，其與T1間差異均顯著；圓頂期T3與T4間差異顯著，與T2間差異不顯著；T2、T3和T4與T1間差異均顯著。2017年：不同處理在3個典型生育期烤煙有效葉片數均為T3>T2>T4>T1，T2、T3、T4與T1間差異均顯著，T2、T3、T4間差異均顯著。2018年：各處理在3個典型生育期烤煙有效葉片數量均無顯著性差異。

圖2 生物質炭施用年限烤煙不同生育期的有效葉片數

2.1.3莖圍從圖3看出，生物質炭不同施用年限在圓頂期烤煙莖圍的變化，其對莖圍的影響同樣與施用年限密切相關。2016年：T2、T3和T4顯著高于T1(CK)，T2、T3、T4間差異不顯著。2017年：T2、T3和T4相近，分別為11.3 mm、12.1 mm和11.1 mm，均顯著高于T1，T3顯著高于T2和T4。2018年：T4最大，T2最小，不同處理間差異均不顯著。

2.1.4葉片大小從表1可知，生物質炭不同施用年限在團棵期、旺長期和圓頂期烤煙葉片形狀及大小的變化。2016年：3個典型生育期各生物質炭處理最大葉長均以T3最長，分別為39.1 cm、60.9 cm和76.2 cm，相互間差異均不顯著，但均顯著高于T1(CK)。團棵期和旺長期最大葉寬均以T3最寬，分別為16.3 cm和28.3 cm；其中，團棵期T2、T3和T4間差異不顯著，與T1差異顯著；旺長期各生物質炭處理及T1間差異均不顯著。圓頂期最大葉寬以T2最寬，為29.9 cm，顯著高于T3，但與T4差異不顯著，T2、T4與T1間差異顯著。2017年：3個典型生育期的最大葉長均以T3最長，分別為42.1 cm、65.0 cm和82.0 cm，T2、T3、T4均顯著高于T1；其中，團棵期T3與T2、T4間差異顯著；旺長期T3與T4間差異顯著，與T2間差異不顯著；圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。3個典型生育期的最大葉寬均以T3最寬，分別為14.6 cm、31.4 cm和30.8 cm，除圓頂期T4與T1差異不顯著外，其余生物質炭處理均與T1差異顯著。其中，團棵期各生物質炭處理間差異均不顯著，旺長期和圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。2018年：3個典型生育期的最大葉長均以T4最長，分別為41.4 cm、71.2 cm和82.0 cm，除圓頂期T4顯著高于T1外，其余生物質炭處理與T1差異均不顯著。其中，團棵期和旺長期T2與T3均較T1短，圓頂期T2較T1短。3個典型生育期的最大葉寬均以T4最寬，分別為19.4 cm、30.6 cm和29.7 cm，與T1間差異均不顯著。其中，除圓頂期T2較T1窄外，T3和T4均較T1寬，但差異不顯著。

2.2不同種類生物質炭對烤煙經濟性狀的影響

從表2可知，添加生物質炭有利于提高烤煙的產量、均價及產值，且促進作用具有一定的滯后期。2016年：不同生物質炭處理烤煙的產量、均價及產值均高于T1(CK)，但差異均不顯著；不同處理以T3最高，分別為167.8 kg/667m2、27.8元/kg和4 674.9元/kg。上等煙比例T3最高，為67.0%；T2其次，為64.3%；T1最低，為60.2%；其中T3與T2、

表1 生物質炭不同施用年限烤煙各生育期葉片的大小

注：不同年份同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters of different yearsin the same column indicate significant difference at 5% levels. The same below.

T4間差異不顯著，與T1差異顯著。中等煙比例T1最高，為39.8%；T4其次，為38.1%；T3最低，為33.0%；其中T1與T2、T4差異不顯著，與T3差異顯著；不同生物質炭處理間差異均不顯著。2017年：不同生物質炭處理烤煙的產量、均價及產值均高于T1，差異均顯著；不同處理以T3最高，分別為161.2 kg/667m2、28.2元/kg和4 545.5元/kg。上等煙比例T3最高，為68.1%；T2其次，為64.2%；T1最低，為61.2%；其中T2、T3與T1間差異顯著，T4與T1差異不顯著，T3與T2、T4間差異顯著。中等煙比例T1最高，為38.8%；T4其次，為36.9%；T3最低，為31.9%；其中T1與T2、T3間差異顯著，與T4差異不顯著；T2、T4與T3間差異顯著。2018年：不同生物質炭處理烤煙的產量、均價及產值均高于T1，差異均顯著；不同處理以T3最高，分別為189.7 kg/667m2、30.5元/kg和5 786.4元/kg。上等煙比例T3最高，為81.4%；T4其次，為80.5%；T1最低，為68.8%；其中不同生物質炭處理均顯著高于T1，各生物質炭處理間差異不顯著。中等煙比例T1最高，為31.2%；T2其次，為20.8%；T3最低，為18.6%；其中T1與不同生物質炭處理間差異顯著，各生物質炭處理間差異不顯著。

表2生物質炭不同施用年限烤煙的經濟性狀

3結論與討論

生物質炭種類及施用年限是影響烤煙生長、產量及經濟性狀的重要因素。3年大田試驗結果表明，廢棄煙葉炭的施用效果優于煙稈炭和玉米秸稈炭。添加生物質炭對烤煙生長、產量及經濟性狀的短期和長期效應存在一定差異，生物質炭對烤煙生長具有一定的滯后期，而烤煙經濟性狀隨生物質炭施用年限增加呈增長變化趨勢。研究結果表明，在施用生物質炭后第1年，各生物質炭處理烤煙生長差異不明顯，但整體優于對照；而施用后第2年，以廢棄煙葉炭烤煙生長(株高、葉片數量、莖圍、最大葉長及葉寬)最好。王歡歡等[17]研究結果表明，生物質炭可以通過改善根系發育和提高葉片光合作用促進烤煙的生長，與對照相比，施用生物質炭(2 400 kg/hm2)烤煙旺長期根系活力、根系總面積、葉面積系數及凈光合速率分別提高177.8%、91.4%、23.5%和77.3%。同時，生物質炭作為一種穩定性有機碳組分，可通過調節土壤性質(比如pH、團聚體結構、土壤孔隙及水分)間接調控烤煙的生長[18-19]，而不同種類生物質炭物理化學性質存在差異，這可能是生物質炭對烤煙生長影響具滯后性的重要原因。此外，生物質炭對烤煙生長具有一定的時效性，施用生物質炭后第3年對烤煙生長的促進效果降低，各生物質炭處理與對照烤煙生長差異不顯著。

生物質炭對烤煙經濟性狀的促進效果取決于生物質炭種類和施用年限。與煙稈炭和玉米秸稈炭相比，廢棄煙葉炭對煙葉品質的提高效果較好，說明生物質炭原料的選擇也是影響烤煙產量及品質的重要因素之一。隨著生物質炭施用年限增加，烤煙經濟指標呈升高趨勢，而煙葉質量則以廢棄煙葉炭施用后第2年的效果較好。肖和友等[20]研究表明，盡管煙稈炭有機碳含量明顯高于廢棄煙葉炭和玉米秸稈炭，但廢棄煙葉炭全量養分含量較為平衡，其中廢棄煙葉炭全氮和全鉀含量顯著高于其余2種生物質炭，可為后期烤煙生長提供充足養分，這是廢棄煙葉炭施用后第2年效果優于其余2種生物質炭的重要原因。

綜上所述，添加生物質炭能夠較好地促進烤煙生長及提高經濟效益，以烤煙廢棄物制成生物質炭在有機廢棄物利用方面具有較好的應用前景。彭靖里等[21]報道，我國煙草廢棄物年產量約112.5萬～125萬t，且煙草廢棄物中含有多種化合物(包括煙堿和茄尼醇等3 000余種化合物)。將煙草廢棄物制成生物質炭用于烤煙生產，不僅可以避免環境污染，更可變廢為寶，值得大范圍應用推廣。