粉煤渣在旱地植煙土壤改良中的應用

(1 湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128； 2 常德市煙草公司，湖南常德 415000)

2012-10-27

張 滔(1980-)，男，湖南常德人，高級工程師，碩士研究生，主要從事煙葉生產(chǎn)及煙葉生產(chǎn)信息化研究工作。

粉煤渣在旱地植煙土壤改良中的應用

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(1 湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙 410128； 2 常德市煙草公司，湖南常德 415000)

為探討粉煤渣在旱地植煙土壤改良中的可行性，采用大田隨機區(qū)組試驗，研究了在旱地煙土中施加蜂窩煤渣對烤煙大田生長發(fā)育及其烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，施用粉煤渣后，烤煙大田生長優(yōu)勢明顯，莖圍、葉長、葉寬均極顯著高于對照；烤后煙葉葉片較重、較厚，單位葉面質(zhì)量極顯著高于對照；煙葉總氮、煙堿含量較高，經(jīng)濟性狀相對較好。綜合說明，煙土施加粉煤渣后，可顯著促進烤煙生長及其產(chǎn)值的提高，但對煙葉內(nèi)在化學成分的協(xié)調(diào)及優(yōu)質(zhì)煙葉的形成有一定負面影響。

烤煙；煤渣；旱地；土壤改良

煙葉烘烤調(diào)制過程中多使用蜂窩煤(也稱作型煤)作為燃料，大型密集型烘烤工場在煙葉烘烤結(jié)束后會產(chǎn)生大量的煤渣，而此類粉煤渣多被隨意丟棄在工場附近，這一方面污染了周邊環(huán)境，另一方面還對煙站的有效管理帶來較大的困難。有研究表明，粉煤渣是一類帶有吸附性孔隙的微小顆粒，具有較好的理化特性[1]，可用于改良土壤環(huán)境，促進植物生長[2，3]，提高作物經(jīng)濟效益。本試驗以烘烤工場爐膛廢煤渣為試驗材料，研究植煙土壤中施加粉煤渣后對烤煙生長發(fā)育及其產(chǎn)質(zhì)的影響，以期探討粉煤渣作為土壤添加物對改良旱地植煙土壤的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年6～9月在湖南省鳳凰縣臘爾山鎮(zhèn)進行，供試品種為云煙87，供試土壤為石灰性中壤土。粉煤渣為2010年煙葉烘烤時所剩的爐膛煤渣，取出后適當敲碎、混勻，使用前經(jīng)露天堆漚處理。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

選擇一處地勢良好，面積0.08 hm2左右的煙地，平均規(guī)劃成6個試驗小區(qū)。采用完全隨機區(qū)組設計，設2個處理，處理1在翻耕起壟時均勻施入處理過的粉煤渣，施用量為15 000 kg/ hm2，處理2為不施粉煤渣的對照。每處理3次重復。

1.2.2 大田農(nóng)藝性狀測定

采用田間掛牌標記的方法，在各小區(qū)5點法選取10株長勢中等的煙株，將第5、10、15葉定為上、中、下部葉。自團棵期開始，測定煙株團棵期、旺長中期、現(xiàn)蕾期、下部葉成熟期、中部葉成熟期、上部葉成熟期煙株的株高、莖圍、節(jié)距、有效葉數(shù)及葉長、葉寬。

1.2.3 烤后理化品質(zhì)分析

于烘烤結(jié)束后，取各小區(qū)X2F、C3F、B2F等級初烤煙葉各1 kg用于烤煙理化品質(zhì)分析。物理指標測定參考文獻[4]方法進行，常規(guī)化學成分的分析檢測方法主要依據(jù)國家煙草專賣局制定的行業(yè)標準。

1.2.4 烤煙經(jīng)濟性狀分析

計量各試驗小區(qū)烤后煙葉等級、重量，換算成煙葉公頃產(chǎn)量，并參照2011年鳳凰縣烤煙收購價格，確定煙葉產(chǎn)值情況。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2003和SPSS 11.0統(tǒng)計分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 對烤煙大田生長的影響

2.1.1 對株高、莖圍、節(jié)距及有效葉數(shù)的影響

不同處理煙株旺長期長勢具有很明顯的差異，其中，團棵期差異相對較小，只有株高達到差異顯著性水平，其他指標差異均不顯著，但是到了旺長中期，除節(jié)距外，其他各項指標均達到了顯著或極顯著差異，尤其是煙株株高、莖圍兩項，分別高出對照28.3%和12.5%，達到極顯著水平。在旺長后期即煙株現(xiàn)蕾時，株高、節(jié)距及有效葉數(shù)差異不明顯，說明施粉煤渣處理不影響煙株旺長后期 長高、出葉，但莖圍依然達到極顯著差異(表1)。

綜合表中數(shù)據(jù)，施用粉煤渣能有效促進煙株旺長前期長高、后期增粗，較符合植物生長發(fā)育的一般規(guī)律，對烤煙生長發(fā)育有利。

表1 煙株長勢比較

注：同列小寫字母不同表示差異顯著，大寫字母不同表示差異極顯著。下同。

2.1.2 對烤煙葉片的影響

不同處理煙葉長寬差異較大，田間觀察可以看出，施用粉煤渣的煙地煙株長勢明顯優(yōu)于對照，葉長、葉寬均顯著高于對照。上、中、下部葉有效葉面積均極顯著高于對照，分別高出對照27.5%、16.5%、33.0%。

試驗結(jié)果之所以會有如此之大的差異，一方面是因為2011年煙株大田生長階段天氣特別干旱，移栽后一個月內(nèi)基本無雨，抑制了煙株對營養(yǎng)元素的吸收利用。而在添加粉煤渣后，由于煤渣顆粒的砂性及孔隙吸收性，有利于夜間吸附空氣中的水分，并能直接改善土壤物理環(huán)境，增加植煙土壤保水保肥能力，在一定程度上削弱了干旱對煙株的負面影響。另一方面，粉煤渣的添加還間接地增強了煙株根系對肥料的吸收利用，較大程度上保障了營養(yǎng)物質(zhì)的持續(xù)供給。對照煙田大部分煙株下部葉出現(xiàn)干旱逼熟的假熟現(xiàn)象，且上部葉由于營養(yǎng)元素的吸收障礙，只有少數(shù)圓頂良好，有些煙株在中、上部葉成熟時甚至還出現(xiàn)了“天蓋地”的現(xiàn)象。

由此可以說明，煙田施加粉煤渣能改善植煙土壤理化環(huán)境，在一定程度上可增強煙株的抗旱能力，能有效地促進煙葉生長。

2.2 對烤煙理化品質(zhì)的影響

2.2.1 對烤煙物理指標的影響

不同處理烤煙上、中、下部葉都存在較大的差異，且具有一致的規(guī)律，統(tǒng)一表現(xiàn)為處理組高于對照組，且大部分都存在顯著性或極顯著性差異。處理組烤后煙葉葉長都極顯著高于對照，與大田鮮煙表現(xiàn)一致。而開片度只有下部葉表現(xiàn)出顯著差異，中、上部葉差異不明顯，這是因為下部葉從生長至成熟都處于一個較長的干旱期，對照組煙葉生長受到抑制，未能及時開片。而下部葉采收后，煙株耗水相對減少，干旱情況也稍有緩解，中、上部葉生長環(huán)境相對較好(表2)。

目前流行的卷煙口味要求與化學成分相對應的單葉重為下部葉5～10 g，中、上部葉8～11 g[5]。施加粉煤渣后，煙葉單葉重顯著增加，原因在于煙葉不但較長，葉厚度也極顯著高于對照。但是處理組上部葉單葉重卻高達16.1 g，遠遠超出相對適應范圍，不利于煙葉內(nèi)在化學成分的協(xié)調(diào)，不利于優(yōu)質(zhì)煙葉的形成。

煙葉厚度與煙葉身份正相關，是煙葉的一個重要質(zhì)量性狀。厚度適中的煙葉，油分多、彈性強、質(zhì)量好，過厚的煙葉則勁頭大，雜氣重，刺激性強。由表2可以看出，添加粉煤渣后，上部葉厚度增加17.5 μm之多，有超過適宜范圍的趨勢，容易導致上部葉煙堿過高，煙味過重，刺激性太強，不利于優(yōu)質(zhì)煙葉形成。由于煙葉厚度的影響，烤煙單位葉面積質(zhì)量也存在極顯著或顯著性差異。

綜上分析，煙田施加粉煤渣后可極顯著增加葉長、葉厚，提高煙葉單葉重和單位葉面積質(zhì)量，在一定程度上，可以有效提高煙葉產(chǎn)量，但是煙葉化學成分卻可能會受影響，而且隨著煙葉長度、厚度的顯著增加，亦存在烘烤調(diào)制難的問題。因此，在煙田中施用粉煤渣還需要注意施用量的問題，以調(diào)和煙葉產(chǎn)質(zhì)量矛盾，達到最佳收益。

表2 烤后煙葉物理指標比較

2.2.2 對烤煙化學指標的影響

烤后煙葉總糖、還原糖含量都處在較適宜范圍，而且除上部葉外，其他均差異不顯著，處理組大部分指標都稍高于對照，說明施加粉煤渣后能局部提高煙葉含糖量，對上部葉的影響尤為明顯。處理組上、中、下部葉總氮和煙堿含量極顯著或顯著高于對照，證明添加粉煤渣可顯著提高煙葉總氮、煙堿含量，容易使煙葉存在煙堿含量過高的問題，尤其是中、上部煙葉，其煙堿含量已超出適宜范圍，分別高出最大邊界值11.7%和28.3%(表3)。從這一點看，施加粉煤渣不利于烤煙上部葉減焦降氮的品質(zhì)需求，對優(yōu)質(zhì)煙葉的形成不利。

硫元素是烤煙品質(zhì)的限制因子，缺硫或硫過量都將顯著影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，有研究表明，煙葉含硫量>0.7%會影響煙葉燃燒性。由表3可知，烤煙含硫量均在最高臨界值0.7%以下，且下、上部葉硫含量存在一定的差異，處理組高出對照0.9%和1.2%，說明施加粉煤渣后有可能增加植煙土壤中硫含量，從而使煙葉硫含量相應增加。但是硫在土壤-煙株系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化、移動、吸收及其調(diào)節(jié)等過程是非常復雜的，影響因素也較多。張曉海在云南煙區(qū)試驗表明，煙區(qū)在最大施硫量達到150 kg/hm2時，煙葉含硫量也不超過0.35%。因此，這并不意味著粉煤渣的施用會致使煙葉硫含量持續(xù)增加，影響煙葉品質(zhì)。

表3 烤后煙葉化學指標比較

2.3 對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

施加粉煤渣后，處理組烤后煙葉平均單葉重、產(chǎn)量均極顯著高于對照，在此影響下，煙葉產(chǎn)值也相對較高，差異達到極顯著水平。煙葉均價和中上等煙的比例差異不顯著，其原因在于對照組下部葉成熟度不夠，葉片較薄，煙葉烤后含青重，影響煙葉等級；而處理組上部葉較長、較厚，烤后煙掛灰多，因此，兩組煙葉均價、上中等煙比例相差無幾(表4)。

施加粉煤渣后，煙葉經(jīng)濟性狀依靠增加煙葉重量或產(chǎn)量有了一定的改善，因此，在今后煙葉生產(chǎn)中，需要適當調(diào)整粉煤渣施用量、改進煙葉烘烤調(diào)制手段，以協(xié)調(diào)煙葉產(chǎn)質(zhì)量矛盾，使效益達到最大化。

表4 烤煙經(jīng)濟性狀比較

2.4 安全性評估

煤屬于礦產(chǎn)資源，粉煤渣中可能含有較多的重金屬，施用后可能間接影響煙葉重金屬含量，而近年來人們對煙草安全越來越重視，尤其是對煙葉重金屬含量越來越敏感，因此，本試驗還對烤煙中部葉部分重金屬含量做了檢測評估。結(jié)果表明，煙葉重金屬含量都處在國家限制范圍內(nèi)，符合優(yōu)質(zhì)煙葉的品質(zhì)要求。施加粉煤渣后，雖然中部葉重金屬含量都稍高于對照，但并未達到顯著性差異，說明煤渣的施用對煙葉重金屬含量影響不大(表5)。其原因可能有以下兩點：一是烤煙型煤含煤量較低，工場中型煤的煤與粘土比例常為1︰1左右；二是在烘烤過程中，型煤經(jīng)過高溫燃燒，重金屬極易變成易揮發(fā)的離子態(tài)而逸失。

表5 烤后煙葉重金屬含量比較

3 結(jié)論與討論

粉煤渣具有較好的理化特性，可直接或間接的影響植煙土壤環(huán)境，進而影響烤煙生長發(fā)育及其產(chǎn)質(zhì)。試驗結(jié)果表明，植煙土壤施用粉煤渣后煙株生長優(yōu)勢明顯，莖圍顯著增粗，葉片長長、長寬，上、中、下部葉葉長、葉寬及煙葉有效葉面積極顯著高于對照，可較大程度地促進烤煙生長發(fā)育；烤后煙葉片較重，較厚，單位葉面積質(zhì)量也相對較高，因而煙葉產(chǎn)量較高，產(chǎn)值較好，但是均價、中上等煙比例并沒有提升；煙葉化學品質(zhì)方面，總氮、煙堿含量顯著增加，甚至超出了適宜范圍，對煙葉品質(zhì)不利，硫含量也有一定的增加，但并未超出適宜值范圍。

由此可以看出，土壤中添加粉煤渣可有效改善土壤理化結(jié)構，增強作物的抗逆性，尤其是增強煙株的抗旱作用，能明顯促進大田煙株生長發(fā)育，提高產(chǎn)值。但生產(chǎn)中為保證煙葉品質(zhì)，必須注意施用量的問題，以免煙葉總氮、煙堿含量過高。此外，粉煤渣在煙草土壤改良上的應用還需因地制宜，考慮煙葉重金屬安全問題，確保在促進煙株生長、提高煙葉品質(zhì)、增加經(jīng)濟效益的同時，保障卷煙產(chǎn)品的吸食安全。

[1] 史正軍，廖偉文.含煤渣營養(yǎng)基質(zhì)的理化特性及應用效果研究[J].廣東林業(yè)科技，2004，20(2)：42-46.

[2] 楊 浩.家庭園藝ABC[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.25.

[3] 方 至，符志賢.石煤灰渣農(nóng)業(yè)利用研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，1997,16(2):269-271.

[4] 吉書文，滕兆波.煙草物理檢測[M].鄭州：河南科學出版社，1997.

[5] 云南省煙草科學研究所.云南煙草栽培學[M].北京.科學出版社，2007.60.

[6] 王瑞新.煙草化學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.39.

[7] 劉 華.植煙土壤改良和保護技術研究[J].植物醫(yī)生，2009,22(5):42-44.

S572.06

A

1001-5280(2012)07-0062-04

10.3969/j.issn.1001-5280.2012.07.16

責任編輯：黃燕妮