废弃烟末对上海青生长的影响及限值研究

2018-10-10王小蒙邵海峰包雪梅田龙军吴定旺

农业与技术 2018年17期

王小蒙邵海峰包雪梅王刚田龙军吴定旺

（湖北新洋丰肥业股份有限公司，湖北荆门 448000）

近年随着农田土壤质量持续恶化，农作物产量和品质明显下降[1]，有机肥的应用显得至关重要。在农业部发出《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》的通知后，有机肥市场供不应求，寻找优质有机肥源显得尤为关键。

我国烟草种植面积和产量居世界第1位，每年产烟叶约300万t。而烟草在采收和生产过程中会产生25%的废弃烟末等下脚料不能使用，数量高达75万t[2,3]。废弃烟末本身含有大量有机质及多种微量元素,同时具有易于集中处理、成本低等特点,极适合作为优质有机肥源[4,5]。烟末腐熟的有机肥能显著促进作物生长，且效果优于其他秸秆腐熟的有机肥，但是烟末腐熟至少需要30d以上，严重影响烟末有机肥的生产效率。而未腐熟废弃烟末直接施入土壤，在特定条件下，则可能发酵腐熟，导致作物出现烧苗、感染病害、减产等问题。

腐熟的废弃烟末有机肥对作物生长的影响已有许多研究，为烟草废弃物资源化利用做出许多贡献，但是未腐熟的烟末直接应用在农业生产的报道却并不多见。笔者以烟草公司废弃烟末为原料，叶菜类作物上海青为研究对象，通过盆栽试验研究废弃烟直接加入土壤对上海青生长及生物量的影响，探索未腐熟烟末影响上海青生长的最佳用量和限值。通过本试验研究为废弃烟末的资源化利用提供新的思路和方向，为废弃烟末直接在农业生产中应用提供技术支撑和科学依据，为发展可持续农业和循环农业做出应有的贡献。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于湖北省荆门市子陵镇洋丰温室大棚。

供试土壤采自大田表层土，上一茬作物为玉米，土壤基本理化性质如表1所示。

供试作物：上海青，京丰618；

供试烟末：云南海利实业有限公司提供，粉碎过80目筛，其主要成分如表2所示；

供试化肥：普通硫酸钾（15-15-15），湖北新洋丰肥业股份有限公司提供。

表1 土壤基本理化性质

表2 烟末基本理化性质

1.2 试验设计

试验设6个处理，不施烟末为对照处理(CK)，每1kg土烟末添加量2g（T1）、4g（T2）、8g（T3）、12g（T4）、16g（T5），每个处理重复3次，共18盆，随机排列。盆栽在聚乙烯塑料盆中进行，每盆装土5kg（风干土）。底肥（复合肥）用量0.66 g/kg，与土壤混匀，各处理肥料用量如表3所示。选取处于三叶一心期，长势基本一致的穴盘苗移栽，每盆移栽1株。移栽后用水定容，统一浇灌，确保没有水漏出，此后每次浇水保持一致。

表3 试验处理

1.3 分析测定方法

种植40d后，统一进行采收，测定相关指标；

叶片SPAD：叶绿素仪（型号Chlorophyll Meter Model SPAD-502）测定；

叶宽、叶长：直尺测定，单位为mm；

生物量：自来水清洗植株3遍，蒸馏水清洗1遍。根系与地上部分开，放入烘箱，105杀青30min，70烘干至恒重，用1%天平称其生物量。

1.4 数据处理与统计分析

数据分析采用Microsoft Excel 2013和SPSS22.0统计软件，利用最小显著性差异法（ Least—Signif i cant Diあerence）进行均值比较，文图中不同小写字母表示差异具有统计学意义(p＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对上海青生长指标的影响

上海青生长过程中未出现烧苗，感染病害等现象。在上海青采收前调查其生长状况，结果如表4所示：各处理对上海青叶长、叶宽、叶片SPAD影响显著（p＜0.05）。CK处理上海青叶长、叶宽、SPAD值均最小，随着烟末的施用，T1-T5各处理上海青生长性状指标均增加，叶长增幅为5.2%～12.6%，叶宽增幅为7.3%～14.6%，SPAD增幅为4.7%～23.6%；其中T3处理各项指标均最大。

表4 上海青生长指标

2.2 不同处理对上海青生长指标的影响

采收后对上海青茎叶和根系生物量进行测定，结果如图1所示：对于茎叶生物量而言，CK处理最小，平均为8.77g；而T3处理则最大，平均为12.87g，二者相差46.8%。其余各处理茎叶生物量较CK均增加，其增幅为18.8%～39.7%。对于根系生物量而言，同样CK处理最小，平均为2.62g，T3处理则最大，平均为3.45g，二者相差31.7%，其余各处理根系生物量较CK均增加，其增幅为6.5%～23.3%。由此表明，随着烟末用量增加，上海青茎叶和根系生物量表现为先增加后减低，但均高于未施用烟末处理因此烟末虽然能显著提高上海青生物量（p＜0.05），但并非用量越大越好，本试验表明烟末用量为8g/kg土时，上海青茎叶、根系生物量最大。

图1 不同处理对上海青生物量的影响

2.3 土壤烟末用量与上海青地上生物量关系模型

为了可以定量判断上海青地上部生物量与土壤中添加烟末质量浓度的关系，可以对二者进行数学模型预测。常见典型的预测模型有线性、指数、对数、乘幂、多项式等[6]。采用回归分析的方法, 建立上海青地上部生物量( y 为测定值，g)与土壤烟末质量浓度 ( x, mg/kg)的线性、对数、乘幂、指数、多项式5 类回归模型, 并对模型进行拟合优度检验，如表4所示（结果保留3位小数）。通过判定各方程的决定系数 R2（越大越好）,检验模型对样本值的拟合程度,最后确定采用多项式y=8.818+0.833x-0.044x2表达上述二者关系。

通过上述关系式可知：当x=18.932时，y=8.818即：当土壤添加烟末质量浓度为18.932g/kg时，上海青地上部分生物量与未添加烟末处理相同。当x=19.937时，y=7.936即：当土壤添加烟末质量浓度为19.937g/kg时，上海青地上部分生物量较未添加烟末处理减产10%。若以蔬菜作物可食部位减产10%为临界标准[7]，则烟末在土壤中添加限值为19.937g/kg，约44.86t/hm2。

表5 上海青地上部生物量( y，g)与土壤烟末质量浓度( x, g/kg)回归方程

3 结论与讨论

3.1 讨论

烟末混入土壤后在特定水分、氧气、温度、微生物等条件下会进行腐熟，其腐熟过程主要经历温度上升、高温和温度下降至常温3个阶段，在此过程炭氮循环形成腐殖质[8]。因此烟末在腐熟过程对作物生长产生影响，腐熟过程有热量放出，可能影响作物根系及根系微生物，抑制作物生长；腐熟过程产生伴随着腐殖质、氮、磷、钾及铁、锰、铜、锌等营养元素释放，促进作物生长[9]。

当土壤中烟末添加量低时，腐熟过程释放的热量不足以影响作物根系生长及微生物活动，而释放出的腐殖质、营养元素则被吸收利用，改善根际微生态，提高养分利用率，必然促进作物生长；本试验土壤烟末0～16.0g/kg时，促进上海青生长，效果类似于腐熟烟末有机肥。已有研究表明667m2施烟草废弃物有机肥可明显促进烟叶生长，如较对照株高、最大叶长、叶宽分别增加3.2%、11.5%、3.1%，最终增产13.7%[10]；烟末有机肥对番茄和黄瓜株高、叶长、叶面积等有显著促进作用，可使番茄增产20.0%～22.8%，黄瓜增产23.9%～29.6%[11]。烟末有机肥与化肥配施，可使玉米籽粒、花椰菜、辣椒、杨梅产量分别提高10.11%、15.57%、14.04%、5.45%[4]。这些研究结果与本实验上海青地上生物量增产6.5%～23.3%一致。

相反当土壤中烟末添加量高时，腐熟过程产热，温度升高，研究表明堆肥10d温度可达65℃，且能保持14d[9]；此外还产生氨气、硫化氢等刺激气体，抑制根系生长，导致养分运输不畅，作物生长受阻[12]。本试验通过回归方程预测，当土壤中烟末添加量超过18.932g/kg，开始抑制上海青生长；当超过19.937g/kg，上海青地上生物量减产10%。由于施用未腐熟的有机物料会导致包括烧苗、减产、病害等问题，因此这方面研究较少，高用量烟末施用导致作物减产其机理有待进一步研究。