利用煙田廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物有機(jī)肥的可行性研究

陳崗　董繼翠　王躍金　布云虹　耿少武　柴云霞

摘要 [目的]探索科學(xué)利用煙田廢棄生物質(zhì)的模式，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)、循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)與借鑒。[方法]從云南省楚雄州煙田廢棄生物質(zhì)的處置現(xiàn)狀出發(fā)，通過(guò)毀形機(jī)械和煙草速腐劑篩選，煙田廢棄生物質(zhì)堆捂發(fā)酵工藝研究，生物有機(jī)肥綜合對(duì)比調(diào)查，煙田煙株病害調(diào)查，對(duì)利用煙田廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物有機(jī)肥進(jìn)行了探索。[結(jié)果]河南洛陽(yáng)四達(dá)926A型4刀片青貯側(cè)草機(jī)發(fā)酵時(shí)間短，效果好；煙草速腐劑天緣·母露可用于堆捂發(fā)酵，以對(duì)圈肥的堆捂效果最好；生產(chǎn)有機(jī)肥3 000 t，成功獲得粉狀肥料和粒狀肥料2個(gè)商品性系列產(chǎn)品，凈收益101.1萬(wàn)元；廢棄生物質(zhì)集中無(wú)害化處理的煙田煙草炭疽病和赤星病發(fā)病株率較常規(guī)田塊低12～15個(gè)百分點(diǎn)，花葉病株率較常規(guī)田塊低2～3個(gè)百分點(diǎn)，兩黑病發(fā)病株率較常規(guī)田塊低5～7個(gè)百分點(diǎn)。[結(jié)論]利用烤煙大田生產(chǎn)中所產(chǎn)生的不采烤鮮煙葉、煙花煙杈、病殘葉、雜草、煙桿等進(jìn)行集中無(wú)害化處理，生產(chǎn)生物有機(jī)肥具有一定可行性。

關(guān)鍵詞 煙田廢棄生物質(zhì)；生物有機(jī)肥；循環(huán)經(jīng)濟(jì)學(xué)；楚雄州

中圖分類(lèi)號(hào) S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）05-159-02

Abstract[Objective] To find the scientific utilization mode of tobacco field waste biomass， and to provide theoretical basis and reference for the sustainable development of agricultural clean process project and cyclic utilization. [Method] Starting from the present treatment situation of tobacco field waste biomass in Chuxiong prefecture of Yunnan Province， damage machinery and tobacco rapid rot agent were screened. Fermentation technology of tobacco field waste biomass was compared with the bioorganic fertilizer. Field tobacco plant diseases were investigated； bioorganic fertilizer production by tobacco field waste biomass was discussed. [Result] Luoyang Sida 926A 4 blade silage side grass machine had short fermentation time and good effects； tobacco fast rot agent Tianyuan Mulu could be used for stacking fermentation， and had the optimal stacking effects on barnyard manure， which produced 3 000 t organic fertilizer， and successfully obtained two commercial products of powder fertilizer and granulated fertilizer. The net income was 1011 thousand yuan. Incidence rates of brown spot and Colletotricum destructivum and concentrated harmless treatment of abandoned biomass was 12-15 percentage points lower than that of conventional field， respectively. Incidence rates of mosaic disease and two black diseases were 2-3 percentage points and 5-7 percentage points lower than conventional field， respectively. [Conclusion] Concentrated harmless treatment was carried out in fresh fluecured tobacco leaves， diseased leaves， weeds and tobacco stems in field production； its production of organic fertilizer has certain feasibility.

Key words Tobacco field waste biomass； Bioorganic fertilizer； Circular economics； Chuxiong prefecture

楚雄州煙葉種植歷史悠久，常年種植烤煙4.67萬(wàn)hm2左右，是云南省優(yōu)質(zhì)煙葉的主產(chǎn)區(qū)。長(zhǎng)期以來(lái)，煙田廢棄生物質(zhì)的不合理處置成為影響煙葉生產(chǎn)和質(zhì)量的安全隱患，煙農(nóng)習(xí)慣將采摘的煙花、煙杈、病殘葉隨意丟撒于煙田路邊和水溝中[1]，一方面，導(dǎo)致烤煙大田煙株葉斑病、根莖病和花葉病等病害交叉感染并大量暴發(fā)，影響煙葉生產(chǎn)的產(chǎn)質(zhì)量；另一方面，浪費(fèi)資源，污染環(huán)境。目前，煙田廢棄生物質(zhì)的優(yōu)化處置方式主要有鮮煙葉壓入茶園、果園、林地做肥料處理，集中堆捂發(fā)酵做農(nóng)家肥處理作為沼氣原料等方式[2]，而集中堆捂發(fā)酵做農(nóng)家肥處理欠缺完整的工藝和成熟的菌劑，楚雄州在這方面的研究尚屬空白。循環(huán)經(jīng)濟(jì)是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以減量化、再利用、資源化為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的符合可持續(xù)發(fā)展的增長(zhǎng)模式[3]。在倡導(dǎo)綠色生態(tài)、低碳環(huán)保的理念下，對(duì)資源的重復(fù)利用顯得尤為重要，綠色生態(tài)煙葉清潔生產(chǎn)成為當(dāng)前煙葉生產(chǎn)的迫切要求[4-5]。針對(duì)楚雄州煙田廢棄生物質(zhì)的處置現(xiàn)狀，筆者對(duì)利用不采烤鮮煙葉、煙花煙杈、病殘葉、雜草、煙桿等煙田廢棄生物質(zhì)，生產(chǎn)生物有機(jī)肥技術(shù)工藝與運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了研究，旨在為科學(xué)地利用煙田廢棄生物質(zhì)及實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)煙葉清潔生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)示范地點(diǎn)：楚雄市子午以口段光龍烘烤合作社、東華鎮(zhèn)利群煙葉種植管理專(zhuān)業(yè)合作社、祿豐縣勤豐煙農(nóng)專(zhuān)業(yè)合作社；試驗(yàn)示范面積：楚雄市東華1 333.33 hm2，子午鎮(zhèn)1 333.33 hm2，姚安縣棟川鎮(zhèn)1 000.00 hm2，祿豐縣勤豐鎮(zhèn)333.33 hm2烤煙大田連片示范區(qū)；生產(chǎn)材料：煙田廢棄生物質(zhì)（不采烤底腳葉和上部葉、煙花煙杈、病殘葉、雜草、煙桿）、速腐劑、煙沫干料等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 煙田廢棄生物質(zhì)毀形機(jī)械篩選試驗(yàn)。

共設(shè)3個(gè)處理，即H1：河南洛陽(yáng)四達(dá)926A型青貯側(cè)草機(jī)2片毀形刀片；

H2：河南洛陽(yáng)四達(dá)926A型青貯側(cè)草機(jī)3片毀形刀片；

H3：河南洛陽(yáng)四達(dá)926A型青貯側(cè)草機(jī)4片毀形刀片。

1.2.2 煙草速腐劑篩選和堆捂發(fā)酵工藝試驗(yàn)。

共設(shè)4個(gè)處理，即Y1：圈肥800 kg，油餅（油枯）10 kg，復(fù)合肥10 kg，鈣鎂磷肥20 kg，天緣·母露500 mL，非煙田砂壤土1 200 kg；

Y2：秸稈1 000 kg，尿素3 kg，油餅（油枯）10 kg，復(fù)合肥10 kg，鈣鎂磷肥20 kg，天緣·母露500 mL，非煙田砂壤土1 200 kg；

Y3：秸稈和圈肥各500 kg，油餅（油枯）10 kg，復(fù)合肥10 kg，鈣鎂磷肥20 kg，天緣·母露500 mL，非煙田砂壤土1 200 kg；

Y4（CK）：秸稈1 000 kg，尿素3 kg，油餅（油枯）10 kg，復(fù)合肥10 kg，鈣鎂磷肥20 kg，非煙田砂壤土1 200 kg。

1.3 試驗(yàn)方法

毀形機(jī)械和煙草速腐劑篩選、煙田廢棄生物質(zhì)堆捂發(fā)酵工藝和生物有機(jī)肥采用綜合對(duì)比調(diào)查方法，堆捂發(fā)酵生產(chǎn)分為4個(gè)區(qū)：集中區(qū)→毀形區(qū)→發(fā)酵區(qū)→成品區(qū)，由楚雄市意鑫有機(jī)復(fù)合肥商貿(mào)有限公司、昆明東燃科技開(kāi)發(fā)有限公司承擔(dān)；煙田煙株病害調(diào)查采用同田對(duì)比方法。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定與方法 測(cè)定毀形機(jī)械粉碎物料長(zhǎng)度、生產(chǎn)效率；煙草速腐劑

天緣·母露堆捂發(fā)酵溫度、生物有機(jī)肥加工成本、凈收益；田間煙草葉斑病、根莖病發(fā)病率按煙草病害分級(jí)及調(diào)查方法（YC/T 39—1996）進(jìn)行調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙田廢棄生物質(zhì)毀形機(jī)械篩選

由表1可知，隨著毀形機(jī)械刀片由2片增加到4片，粉碎成品物料長(zhǎng)度由25～35 cm減少至10～15 cm，粉碎物料長(zhǎng)度偏長(zhǎng)，不利于廢棄生物質(zhì)堆捂發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)；處理量由80～100 t/d增加至100～120 t/d，處理效率提高20%。通過(guò)示范篩選基本確定了河南洛陽(yáng)四達(dá)926A型青貯側(cè)草機(jī)為煙田廢棄生物質(zhì)的毀形機(jī)械，該機(jī)型鋼結(jié)構(gòu)機(jī)架體積小，重量輕，移動(dòng)方便；采用先進(jìn)的喂草機(jī)構(gòu)，獨(dú)具喂草輥裝置，自動(dòng)喂料，輸送鏈不纏草，喂草順暢，生產(chǎn)率高，整機(jī)安全可靠；毀形機(jī)械刀片由2片改為4片，單臺(tái)處理煙田廢棄生物質(zhì)110～120 t/d（生產(chǎn)效率10.0～15.0 t/h），配用電機(jī)7.5 kW，粉碎成品物料長(zhǎng)度 10～15 cm，發(fā)酵時(shí)間短，效果好。

2.2 煙草速腐劑篩選和堆捂發(fā)酵工藝

從圖1可以看出，使用天緣·母露堆捂3 d，Y1在堆捂第3天（2013年11月23日）溫度達(dá)到71.0 ℃，到第24天（12月13日）時(shí)最低，僅37.0 ℃；Y2在堆捂前8 d溫度基本平穩(wěn)，從第9天（11月29日）開(kāi)始溫度升高，到第14天（12月4日）達(dá)最高溫，為61.0 ℃；Y3堆捂3 d后溫度達(dá)到60.0 ℃，隨后逐漸升高，至第13天（12月3日）最高，達(dá)66.5 ℃；CK堆捂溫度較其他處理低，為32.5～48.0 ℃。

通過(guò)60 d的堆捂并對(duì)物質(zhì)的觀察，Y1圈肥已腐熟，腐殖為黑色，較柔軟；Y2秸稈輕微腐熟，腐殖為黃黑色，堆捂物質(zhì)有一定強(qiáng)度；Y3圈肥與秸稈混合物基本腐熟，黃黑色，較柔軟，堆捂物質(zhì)基本無(wú)強(qiáng)度；CK較其他處理差，無(wú)腐熟跡象。由此可知，天緣·母露可用于堆捂發(fā)酵，以對(duì)圈肥的堆捂效果最好，其次是圈肥和秸稈混合物，再次為秸稈。

2013～2014年重點(diǎn)對(duì)鮮煙葉無(wú)污染發(fā)酵技術(shù)和工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，篩選出煙草速腐劑天緣·母露不適用煙葉的堆捂發(fā)酵，在煙草速腐劑堆捂發(fā)酵工藝中加入煙沫干料，廢棄生物質(zhì)廢汁液大大減少，較好地解決了堆捂發(fā)酵過(guò)程中廢汁液外流的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)發(fā)酵菌劑配方的改進(jìn)成功解決了堆捂發(fā)酵過(guò)程中廢棄生物質(zhì)揮發(fā)難聞氣味的問(wèn)題，明顯減少了對(duì)周?chē)h(huán)境的污染，研制出一套適合楚雄州煙田廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物有機(jī)肥的技術(shù)，工藝流程如圖2所示。

2.3 生物有機(jī)肥加工成本及效益

2013～2014年示范區(qū)合計(jì)處理煙田廢棄生物質(zhì)（含煙桿）3萬(wàn)t，成功獲得商品性系列產(chǎn)品2個(gè)（粉狀肥料、粒狀肥料），生產(chǎn)有機(jī)肥3 000 t，除去生產(chǎn)成本凈收益101.1萬(wàn)元，所生產(chǎn)出的生物有機(jī)肥曲香、清潔、肥效高，通過(guò)化驗(yàn)分析，研發(fā)生物有機(jī)肥配方中總養(yǎng)分≥5.00%，有機(jī)質(zhì)≥41.46%，腐殖酸19.64%，氮1.03%，磷2.52%，鉀3.38%，pH 5.5～7.5。生物有機(jī)肥的施用，不僅有利于土壤改良，降低化肥施用量，還能實(shí)現(xiàn)田間廢棄有機(jī)物的循環(huán)利用[5-7]。目前生物有機(jī)肥已應(yīng)用于楚雄州香蕉、葡萄、玉米、石榴、蔬菜、核桃等糧食和經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中，示范面積達(dá)1 000余hm2，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.4 煙田煙株病害調(diào)查

由表2可知，示范區(qū)與對(duì)照區(qū)比較，廢棄生物質(zhì)集中無(wú)害化處理煙田的煙株病害發(fā)生率明顯低于常規(guī)處理區(qū)，示范區(qū)的炭疽病、赤星病發(fā)病葉率較對(duì)照區(qū)低12～15個(gè)百分點(diǎn)，花葉病發(fā)病株率較對(duì)照區(qū)低2～3個(gè)百分點(diǎn)，兩黑病發(fā)病株率較對(duì)照區(qū)低5～7個(gè)百分點(diǎn)。

3 結(jié)論與討論

（1）該研究表明，對(duì)示范區(qū)烤煙大田生產(chǎn)中所產(chǎn)生的不

采烤鮮煙葉、煙花煙杈、病殘葉、雜草、煙桿等進(jìn)行集中無(wú)害化處理，生產(chǎn)生物有機(jī)肥，項(xiàng)目區(qū)煙田環(huán)境大大改善，實(shí)現(xiàn)了煙葉清潔生產(chǎn)，煙葉病害發(fā)生率降低，減小了大田農(nóng)藥使用量和化肥使用量，烤煙大田長(zhǎng)勢(shì)整齊，煙株清秀病害少，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。因此，楚雄州煙田廢棄生物質(zhì)資源化利用生產(chǎn)生物有機(jī)肥技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)類(lèi)似煙區(qū)也有一定的借鑒指導(dǎo)作用。

（2）通過(guò)2013～2014年實(shí)踐探索，資源化利用集中處置煙田廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物有機(jī)肥的過(guò)程中，一些農(nóng)戶由于受傳統(tǒng)思維觀念的影響，加之煙田廢棄生物質(zhì)容重輕、體積大，導(dǎo)致煙田廢棄生物質(zhì)難收集和運(yùn)輸成本偏大，田間廢棄生物質(zhì)收集數(shù)量不夠，影響煙田廢棄生物質(zhì)處置和生物有機(jī)肥生產(chǎn)的數(shù)量。建議今后利用煙田廢棄生物質(zhì)生產(chǎn)生物有機(jī)肥以專(zhuān)業(yè)合作社為單位，實(shí)行就地取材、科學(xué)處理、自產(chǎn)自銷(xiāo)、合理利用的處理模式，即把該轄區(qū)內(nèi)煙農(nóng)的煙田廢棄生物質(zhì)集中起來(lái)，計(jì)價(jià)或?qū)?yīng)返還產(chǎn)品，進(jìn)行無(wú)害化處理，最后由合作社按社員上交的煙田廢棄物對(duì)應(yīng)付款或發(fā)放肥料產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]楊丁元，李志剛.談煙草廢棄物處理的思考[C/OL]//煙草發(fā)展技術(shù)論文，2013：33-34[2015-12-02].http：//www.zhazhi.com/lunwen/nykx/ycfzjslw/45877.html.

[2]余云東，高體仁.綠色生態(tài)煙葉開(kāi)發(fā)[M].北京：科學(xué)出版社，2012：38-56.

[3]楊丁元，李志剛.關(guān)于煙草廢棄物（無(wú)害化）處理粗放利用產(chǎn)業(yè)化的研究與思考[J].農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與準(zhǔn)備，2013（5）：46-49.

[4]王建安，瞿興，徐發(fā)華，等.淺談烤煙基本煙田廢棄物的綜合利用[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2012，28（34）：138-142.

[5]劉維涓.基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論下的煙草廢棄資源綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈研究[D].昆明：云南大學(xué)，2010：14-16.

[6]陳瑞泰.中國(guó)煙草栽培學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1989：158-175.

[7]胡榮海.云南煙草栽培學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007：69-83.