利用废弃青烟叶研制烟田专用土壤改良剂

江艳华，曹义明，赵晓燕

（1.安徽创泰生物科技有限公司，合肥 231100；2.北京农学院，北京 102206）

烟草是一年生草本植物，属茄科（Solanaceas）烟草属（Nicotiana）。单叶互生，有粘质柔毛，多分布在温带、热带等地区。烟草原产于南美洲，我国引种很早，产量较大，产区主要分布在山东、安徽、福建、湖南、云南和贵州等地[1]。

烟叶是卷烟工业的主要原料[2]，按照烤烟国家分级标准，烟叶分为不同的等级[3]，但由于气候条件、生产技术等因素的影响，生产出的烟叶质量参差不齐。为保证卷烟品质的稳定性，在种植、加工和生产过程中会有大量的青烟叶不能用于生产卷烟而被废弃，随着行业有关“优化烟叶结构，打掉部分上部发育不全叶和下部营养不良叶（上3 片、下3 片）”方针的实施，烟叶中废弃青烟叶的量更是不断增加，每年废弃的青烟叶可达60 万t左右。这些废弃的青烟叶大部分被作为废弃物丢弃，或者就地处理直接回田。目前的处理方法容易造成资源浪费，也可能造成病虫害的二次污染，破坏土壤健康，加重烟草土传病害的危害。

烟草的生长与土壤pH 环境密切相关，由于酸雨、过量施用化学肥料等原因导致土壤的pH 下降，土壤的酸化不仅不利于烟草生长发育和烟叶品质的形成，还会导致土传病虫害的增加[4-6]。施用土壤改良剂是改良酸性土壤的一项传统农业措施，主要原料有多种类型，如生石灰、草木灰、牡蛎壳等，其中草木灰颗粒剂对土壤改良效果最好，还能促进烟苗生长，降低烟草青枯病的发生[7]。为了更好地资源化利用废弃鲜烟叶，解决鲜烟叶作为废弃物被丢弃而造成资源浪费或直接回田造成的污染风险，本课题开展利用废弃青烟叶生产烟田专用土壤改良剂的初步研究。烟渣的理化指标经检验后根据其指标性状，再适当添加其他生物原料可作为生产土壤改良剂主要的原料。根据烟渣中有机质含量、以及各种中微量元素含量的数值，经科学分析，再添加其他生物原料，经科学配制并调整物料的pH，混合均匀后通过生物反应后，生产出适用于酸化土壤的烟草专用土壤改良剂，以期改善由于青烟叶随意丢弃而造成的环境污染现状，控制烟田耕地质量风险，提高耕地地力水平，实现投入品减量化、生产清洁化、废弃物资源安全化和产业模式生态化。

1 材料和方法

1.1 试验材料

为国内各省市烟草核心种植区域产生的废弃青烟叶、矿物碱、生物碱和豆粕。

1.2 试验方法

1.2.1 青烟叶的预处理

集中收集青烟叶，主要为生产过程中的上3 片和下3 片烟叶，干燥后经粉碎机粉碎，粉碎粒径为0.5~2 mm。

1.2.2 青烟叶有害物质的去除

青烟叶中的有害物质去除采用水热法在专用生物反应釜完成。将粉碎后的青烟叶与生物碱（或矿物碱）进行科学配制，充分混合后放入反应釜进行处理，根据粒径大小可做分层处理或堆积处理2 种处理方法，粒径小的需要装入专用容器进行处理，这样可以有效防止因粒径小物料密度大，造成通透困难从而导致不能充分反应。反应釜内在特定的压力和温度下，做35 min 的处理。

1.2.3 烟田专用土壤改良剂的原料配比

共设 3 种原料配比，烟渣+生物碱（1∶1）、烟渣+矿物碱（1∶1）和烟渣+生物碱+豆粕（5∶3∶2）的组分进行配置研发土壤改良剂。

1.2.4 不同配比土壤改良剂的指标测定

主要测定pH、有机质总量和易氧化有机质3 种指标。

1.2.5 土壤改良剂的盆栽与田间试验

烟草专用土壤改良剂施用方法：作为基肥一次施入，在收获前50 d 左右追施一次烟草专用生物钾肥，每亩追施25 kg，禁止施用土壤杀菌剂。

种植试验选择在山东沂水现代烟草科技园内施用烟草专用土壤改良剂分别进行了盆栽和地栽种植试验。盆栽和地栽定植时间为2021 年5 月28 日，收获日期为8 月27 日。分别对种植前和种植后采取的土样进行了理化指标分析。测定土壤总有机质、总氮、总磷、总钾、硫和氯等的含量以及土壤的pH[8]。

2 结果与分析

2.1 原料组分不同对土壤改良剂pH 的影响

根据表1 可知，青烟叶粉粹后的烟渣的pH 为酸性，经过加入生物碱或矿物碱后都将提高产品的pH。其中只加入生物碱或矿物碱的处理pH 提高的更多，第3种处理中生物碱的配比降低，且添加另一种营养物质后，pH 也能提高，但幅度不如前2 种高，只能接近中性，生产的产品对酸化严重的烟田改善作用不明显。烟渣+矿物碱的处理生产调理剂的pH 最高，但是由于矿物碱很容易导致土壤出现板结问题，不利于土壤的生态环境健康。效果最好的是烟渣+生物碱的处理，这2 种组分都是生物原料，活性高，不容易导致土壤出现板结问题，更有利于促进土壤生态环境健康。

表1 不同原料组分土壤改良剂的pH

2.2 原料组分不同对土壤改良剂养分的影响

根据表2 可知，配方烟碱+生物碱的土壤改良剂总有机物含量可达52.9%，对增加土壤有机质含量和培肥土壤会有明显的提升，而且该配方的易氧化有机质较高，有利于促进烟草生长过程中对养分的吸收利用，对提高烟草的抗病性和抗逆性以及提升烟草品质会有明显效果。配方烟渣+矿物碱的土壤改良剂总有机物含量较低，不适用于有机质偏低的烟田，在酸化严重的地区能起到很好的作用，在降水量较大区域对土壤生态环境的改变不明显，不利于土壤培肥，而且该配方易氧化有机质的含量偏低，在使用过程中需要添加一定量的有机肥来进行补充。组分烟渣+生物碱+豆粕的土壤改良剂总有机物含量最高，适用于土壤有机质缺乏的区域，对土壤的保水保肥能力有很大的改善，对培肥地力有较大作用。

表2 不同原料组分土壤改良剂的有机质总量

2.3 土壤改良剂盆栽与田间地栽试验对土壤pH 的影响

采用烟渣+生物碱（1∶1）的配方生产土壤改良剂进行盆栽和田间地栽试验，见表3，施用土壤改良剂后的土壤pH 分别升高了0.35 和0.5，说明施用土壤改良剂有利于提高土壤酸化的改良。

表3 土壤改良剂对土壤pH 的影响

2.4 土壤改良剂盆栽与田间地栽试验对土壤养分和营养元素含量的影响

根据表4 可知，在盆栽和地栽试验中，施用土壤改良剂后的土壤有机质总含量有升高趋势，钾和硫的含量也高于处理前，说明土壤改良剂能提高土壤中的养分含量。土壤中氮、磷和氯3 种元素的变化在2 种处理中的变化不太一致，可能与在盆栽和地栽条件下，烟草对土壤中养分的消耗不太一致有关。

表4 土壤改良剂对土壤养分与营养元素的影响

3 讨论与展望

本试验分析了3 种不同配方生产的土壤改良剂的pH 和有机质的含量对土壤的调节作用，结果证明利用烟渣可以生产调节土壤酸化和养分流失的土壤改良剂。3 种不同配方土壤改良剂根据各自的理化性状，可充分发挥各自优势或3 种产品有机结合，施用于相应的烟田，解决烟田土壤酸化的问题。其中烟渣+生物碱的配方可以有效调节土壤pH，增加土壤养分，是较为理想的配方。而针对土壤养分较少的地块，可以采用烟渣+生物碱+豆粕的配方，在提高土壤pH 的同时还能更好地补充土壤中的养分。对于土壤酸化较严重的地块，可以采用烟渣+矿物碱的配方，但由于矿物碱容易导致土壤板结，使用时要特别注意，并适量补充有机肥来调节土壤养分。本试验只是进行了土壤改良剂及土壤理化性状检验，对于其在烟草实际种植过程中对烟草生长的贡献情况有待于进一步研究。