郭 維，羅建新 ,2，李宏圖，燕 慧，肖和友

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學資環(huán)學院，湖南 長沙 410128；2.中國煙草中南農(nóng)業(yè)試驗站，湖南 長沙 410128）

油料作物的種子經(jīng)榨油后留下的餅粕副產(chǎn)物（如菜枯、豆粕和芝麻餅等）中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)，作為餅肥是植物生長良好的肥源。餅肥不僅養(yǎng)分全面，能為作物生長有效提供氮、磷、鉀、多種中微量營養(yǎng)元素和具有特殊功能的小分子有機營養(yǎng)物質(zhì)，而且施用餅肥能調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱條件，改良長期單施化肥而對土壤造成的不良影響，提高土壤肥力，并能明顯改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量?？緹熓且环N特殊的經(jīng)濟作物，其生產(chǎn)不僅需要重視煙葉產(chǎn)量，更重要的是必須提高煙葉質(zhì)量，而現(xiàn)階段我國煙葉的質(zhì)量與美國、巴西和津巴布韋等優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)國相比較尚有較大差距。因此，根據(jù)不同植煙區(qū)的氣候、生態(tài)條件，從植煙土壤肥力和煙草營養(yǎng)著手，研發(fā)以餅粕為主要有機原料的有機無機復混肥，是提高煙葉質(zhì)量的有效途徑和可能選擇之一。

1 餅肥資源及其發(fā)酵處理

1.1 餅肥資源概況與特點

我國油料作物種植面積與產(chǎn)量均居世界前列，每年產(chǎn)生的餅粕資源共計約2×107t[1]，數(shù)量巨大。餅粕不僅含多種礦物質(zhì)營養(yǎng)，還含有包括粗蛋白、粗脂肪、有機酸、多種氨基酸、小分子肽等有機營養(yǎng)物質(zhì)[2]。其中，菜籽餅總氮、磷、鉀的含量分別為2%~7%、1%~2%、1%~2%，粗蛋白的平均含量在39.13%~45%之間，粗脂肪平均含量在1%~4.57%之間，經(jīng)發(fā)酵后氨基酸含量大多超過1.5%，其中含量最高的亮氨酸可達到2.84%[3]；豆粕總N、P、K的含量分別約為7.76%、1.58%、1.45%，粗蛋白的平均含量在43%左右，粗脂肪平均含量在0.61%~2.63%之間，經(jīng)發(fā)酵后大多數(shù)氨基酸含量在1%以上[4]；芝麻餅總N、P、K的含量約為5.71%、2.62%、1.43%，粗蛋白的平均含量在40%~46%之間，粗脂肪平均含量3.4%~10.3%之間，還含有多種氨基酸[5]。由此可見，菜籽餅、豆粕和芝麻餅中不僅含有豐富的“三要素”養(yǎng)分，而且粗蛋白和粗脂肪的含量很高，特別是其降解產(chǎn)物中的氨基酸、小分子肽類化合物和小分子有機酸類化合物，可能對改善煙葉的品質(zhì)具有特殊的作用和意義。

1.2 餅肥腐熟的影響因素

餅肥是優(yōu)質(zhì)的有機肥和土壤改良劑。但如果將未腐熟完全的餅肥直接施用，有可能產(chǎn)生燒根、爛種等問題，影響作物的生長發(fā)育。因此，各種餅粕都必須通過科學的發(fā)酵后施用，才能充分發(fā)揮其肥效。影響餅肥腐熟的因素主要包括溫度、水分含量、pH、C/N比以及通氣狀況等。

1.2.1 溫 度 一般認為，堆肥的適宜溫度與發(fā)酵微生物的類型有關(guān)，高溫型微生物對有機物的降解效率高于中溫型微生物，而高溫型微生物較為理想的溫度為50~65℃，過低的堆溫將大大延長堆肥腐熟的時間，而過高的堆溫（>70℃）則會對堆肥微生物產(chǎn)生有害影響。1.2.2 水分含量 水分主要起溶解有機物、參與微生物的新陳代謝、調(diào)節(jié)堆體通氣和堆體溫度的作用，直接影響堆肥的發(fā)酵速度。有研究表明，提高堆肥的含水量可減少NH3揮發(fā)，含水量為60%的堆體，NH3的揮發(fā)量明顯高于含水量為70%的堆體，堆肥合適的水分含量為50%~60%。

1.2.3 pH值 最合適微生物生長的pH值為6～8，pH值過高或過低均會影響微生物的活動，從而影響堆肥的發(fā)酵。有研究表明，堆肥初期，堆體的pH值會降低，低pH會嚴重抑制堆肥反應(yīng)的進行，因此在堆肥的初期需要對堆體的pH進行調(diào)節(jié)。而pH值過高不僅會影響微生物的活性，也會使堆制過程中產(chǎn)生的氨（NH3）的揮發(fā)加強。

1.2.4 C/N比 堆肥起始的C/N以25～30為佳，有利于微生物的正常生長繁殖和有機物的快速降解。當有機物質(zhì)C/N在10左右時，有機物被微生物迅速分解，而C/N大于80時，堆肥則難于腐熟。C/N比是堆肥腐熟的指標之一，一般認為，C/N比降到20以下是堆肥發(fā)酵成熟的標志。

1.2.5 通氣狀況 氧氣是好氧微生物對有機物質(zhì)進行快速降解的重要條件之一。大多研究者認為，堆體中的氧含量保持在5%~15%之間比較適宜，過小的通氣不利于堆肥溫度的升高，而過大的通氣量則有可能使堆肥的熱量散失，影響堆肥的無害化程度。

1.3 餅肥腐熟過程中的物質(zhì)變化

餅肥腐熟過程是物質(zhì)組分轉(zhuǎn)化和含量變化的過程，餅粕中所含油脂、蛋白質(zhì)、氨基酸、有機酸及其他營養(yǎng)成分的含量與比例會隨著腐熟過程的進行而變化。Kiers等[6]研究發(fā)現(xiàn)，通過微生物發(fā)酵可以把蛋白質(zhì)水解為氨基酸、多肽及氨等小分子物質(zhì)。Hong等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，豆粕發(fā)酵后大分子蛋白能降解為<20 kDa的小分子肽；堆肥腐熟后，堆肥中全氮含量有上升趨勢，氨態(tài)氮先迅速升高，隨后大幅度下降，而硝態(tài)氮則持續(xù)升高。

有研究發(fā)現(xiàn)，豆粕發(fā)酵前后，各種物質(zhì)的含量變化明顯，發(fā)酵后粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、磷含量比發(fā)酵前分別提高 13.48%、18.18%、11.49%、55.56%，賴氨酸、蛋氨酸含量分別提高了7.91%、20.34%[8]。據(jù)王德培[9]的研究，豆粕發(fā)酵后可溶性氮總量可提高12.78%。武雪萍等[10]的研究結(jié)果表明，發(fā)酵后油餅中不飽和脂肪酸的含量明顯高于飽和脂肪酸；氨基酸含量則以谷氨酸最高，而豆餅和花生餅發(fā)酵后氨基酸含量大于芝麻餅和菜籽餅。也有學者研究發(fā)現(xiàn)，在適當?shù)臈l件下，豆粕餅發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵液中多肽的含量能達到3.585 mg/mL[11]。餅肥在發(fā)酵腐熟過程中產(chǎn)生的生物活性小分子物質(zhì)，有利于作物的生長發(fā)育。

2 施用餅肥對土壤肥力的影響

隨著工業(yè)的發(fā)展，化肥對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的貢獻越來越大，成為糧食作物增產(chǎn)的主要因素之一，但長期大量施用化學肥料所引起的土壤酸化、板結(jié)，肥料利用率降低、環(huán)境污染等問題嚴重[12]，因此，有必要增加有機肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的投入。

2.1 對土壤有機質(zhì)含量的影響

吳槐泓[13]長期定位試驗結(jié)果表明，施用不同種類有機肥，土壤有機質(zhì)含量的增幅比單施化肥平均高7.14%~68.63%。唐繼偉等[14]的長期定位試驗結(jié)果也表明，有機肥與無機肥配合施用與施純化肥相比，土壤有機質(zhì)含量平衡點高出0.3%。還有研究發(fā)現(xiàn)，施用菜籽餅肥、菜籽餅肥+化肥與施用純化肥相比，土壤有機質(zhì)含量分別提高36.9%、17.4%[15]，說明施用有機肥能有效提高土壤有機質(zhì)含量。

2.2 對土壤物理性狀的影響

餅肥含有大量的有機質(zhì)，有明顯的培肥改土作用，長期施用餅肥可有效降低土壤容重，使土壤結(jié)構(gòu)疏松，增加土壤團粒結(jié)構(gòu)和土壤孔隙度，增大土壤通氣性，提高土壤蓄水保肥能力[16]。艾天成等[17]通過盆栽試驗證明，由于帶入了有機質(zhì)，施用餅肥后的處理與對照相比，土壤平均硬度降低9.7 kg/cm3。楊麗萍等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，施用菜籽餅的土壤容重相比未作此處理的要降低2.42%，孔隙度則增加1.13%?？梢?，餅肥對維持良好的土壤結(jié)構(gòu)有重要作用。

2.3 對土壤養(yǎng)分有效性的影響

土壤速效養(yǎng)分是當季作物生長所需養(yǎng)分的主要來源。研究表明[19]，餅肥中的活性物質(zhì)能有效活化土壤養(yǎng)分。施用餅肥后，能減少土壤對磷的固定，促進土壤中遲效磷的速效化；對土壤鉀素的影響也類似。因此，餅肥在一定程度上減少了鉀素固定，并促使土壤緩效態(tài)鉀的速效化。唐繼偉等[14]的研究也發(fā)現(xiàn)施用花生餅50 d后，土壤堿解氮含量可從85.2 mg/kg增加到123.5 mg/kg。王軍[20]室內(nèi)模型研究結(jié)果表明，花生餅處理的紫色土在烤煙不同生育與相同時期的對照相比較，堿解氮、有效磷、速效鉀含量均高于對照組，其中速效鉀增加的趨勢尤為明顯。有研究顯示植煙土壤增施餅肥后，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量平均增加0.29～2.70 mg/kg、0.39～0.77 mg/kg、32～60 mg/kg[21-22]。故此，餅肥在培肥地力、提高土壤養(yǎng)分有效性方面作用明顯。

2.4 對土壤微生物及酶活性的影響

土壤中固氮菌、解磷菌和解鉀菌對土壤養(yǎng)分的有效化起著重要的作用，而放線菌數(shù)量的增加可以降低有害病菌活性，減少土傳病害的發(fā)生，有利于作物生長[23]。土壤微生物碳與土壤有機質(zhì)含量有很好的相關(guān)性。長期施用餅肥能提高土壤微生物碳和氮含量，并能提高一些土壤酶活性。郭紅祥等[24]的研究結(jié)果表明，餅肥能增加土壤中氨化細菌數(shù)量，有利于提高土壤供氮能力，餅肥亦能增加土壤中纖維素分解菌的數(shù)量，提高土壤供碳能力。劉衛(wèi)群[25]等通過盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，配施不同比例的芝麻餅的處理與對照相比，土壤微生物數(shù)量增加，氨化細菌、放線菌、真菌數(shù)量分別提高44～700倍、1.04～1.52倍、3.33～9.17倍。張敏等[26]的試驗結(jié)果表明，在第四紀黃壤和中性紫色土中添加菜籽餅肥能在短時間內(nèi)提高蛋白酶、脲酶和過氧化氫酶的活性。武雪萍等[4]發(fā)現(xiàn)芝麻餅肥和化肥配施與單施化肥相比，根際土壤脂肪酶、轉(zhuǎn)化酶和脲酶活性分別提高了24.85%～60.00%、23.08%～39.46%和4.17%～56.2%；根際土壤微生物碳、氮含量分別提高79.88%～97.14%和29.73%～74.96%。

3 施用餅肥對烤煙生產(chǎn)的影響

國內(nèi)外對餅肥在煙草上的應(yīng)用研究較多，眾多專家學者的研究表明，煙草生產(chǎn)上施用餅肥對提高煙葉產(chǎn)量和改善煙葉質(zhì)量均有積極的作用。

3.1 對烤煙生長發(fā)育的影響

餅肥發(fā)酵后不僅養(yǎng)分豐富，而且還含有許多活性物質(zhì)，能為煙草生長發(fā)育提供養(yǎng)分并刺激煙株生長，調(diào)節(jié)植株體內(nèi)生命活動和代謝過程，例如大豆餅的降解產(chǎn)物中具有生物活性的多肽能促進植物根系及根毛的生長并促進煙草根系發(fā)育，提高煙株根系活力，從而有利于煙草更好地生長發(fā)育。羅建新等[27]研究表明，施用煙草有機無機肥的處理與單施無機肥的處理相比較，煙株根系鮮重和干重分別可提高77.2%和54.3%，直徑大于1 mm的根系數(shù)量增加38.8%，大于5 mm的根系數(shù)量增加1倍。籍越等[28]的試驗結(jié)果表明，配施餅肥能有效增大烤煙根系體積，增大根系活躍吸收面積，無機肥配施40%或者60%的腐熟芝麻餅肥均有利于煙株根系活力的提高，增大根系干物質(zhì)量，其中配施40%芝麻餅，有助于根冠比的協(xié)調(diào)，配施60%芝麻餅，有利于根系下扎。張勇等[29]的應(yīng)用研究表明，煙草施用餅肥后，煙株外形表現(xiàn)較好，煙株呈塔形，莖葉角度中等，主脈中等粗細，煙株整齊度好。彭艷等[30]發(fā)現(xiàn)，施用腐熟的菜籽餅肥有利于煙草生育期的延長，能提高煙葉的耐熟性，還能增強烤煙的抗病性，這些結(jié)果在不同類型的土壤上也得到了驗證。邱妙文等[31]的研究結(jié)果表明，在紫色土連續(xù)三年施用花生餅肥可明顯促進煙株的生長發(fā)育，能擴大中、上部葉的葉片面積，有利于煙葉產(chǎn)量的提高。

3.2 對烤煙產(chǎn)量的影響

施用餅肥能增加煙葉產(chǎn)量是國內(nèi)行業(yè)內(nèi)的共識，餅肥在烤煙生長后期供肥能力有保證，與化肥相比能更好的促進上部煙葉的生長。研究發(fā)現(xiàn)，適量比例的餅肥配施化肥的處理與純化肥處理相比，能顯著提高煙葉產(chǎn)量。胡建斌等[32]用10%、20%、30%的花生餅配施化肥與100%化肥處理相比較，發(fā)現(xiàn)配施花生餅后，煙葉產(chǎn)量可分別增加39、140 和 230 kg/hm2。易建華[33]的研究表明，在有機質(zhì)含量為2%的土壤上增施菜籽餅肥，煙葉產(chǎn)量可增加282 kg/hm2，在有機質(zhì)含量為4%的土壤上增施菜籽餅肥，煙葉產(chǎn)量可增加1 048.95 kg/hm2。

3.3 對烤煙品質(zhì)的影響

煙葉內(nèi)各化學成分含量的高低與比例是衡量煙葉質(zhì)量的重要指標，同時煙葉的評吸質(zhì)量和香吃味也是評價煙葉質(zhì)量的重要指標。施用餅肥有利于提高煙葉的香氣質(zhì)量是我國煙農(nóng)普遍的經(jīng)驗總結(jié)，研究也表明，施用餅肥不僅有利于煙葉外觀質(zhì)量的改善，而且能使煙葉的內(nèi)化學成分協(xié)調(diào)，香氣物質(zhì)增加，全面改善煙葉質(zhì)量，提高煙葉等級[34-35]。唐莉娜[34]的盆栽試驗和田間試驗結(jié)果表明：當有機氮肥施用比例占總施氮量的25%時，有利于協(xié)調(diào)煙葉中氮磷鉀營養(yǎng)的分配比例，提高上部煙葉鉀含量，提高煙葉品質(zhì)。陳朝陽[35]的研究結(jié)果顯示，施用有機肥后，煙葉煙堿含量適宜，總糖、還原糖含量增加，上部煙葉蛋白質(zhì)含量降低。新植二烯、類胡蘿卜素類、西柏烷類、苯丙氨酸類和美德拉反應(yīng)產(chǎn)物等是煙葉主要的致香物質(zhì)，對煙葉的吃味有重要影響[36]。張延軍等[37]的試驗結(jié)果表明，化肥配施芝麻餅肥與施純化肥相比，煙葉內(nèi)新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類代謝產(chǎn)物、西柏烷類降解產(chǎn)物、茄酮含量和美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的平均含量依次增加了27.54%、12.72%、30.54%、65.47%和6.01%。也有研究表明，配施50%芝麻餅肥的處理煙葉新植二烯和類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量比對照分別提高28.15%～59.43%、1.26%～49.50%[38]?；h領(lǐng)等[39]的研究結(jié)果表明，增施餅肥后，所測定的27種中性香氣成分中有18種含量明顯高于對照，說明增施餅肥能有效提高煙葉香氣物質(zhì)含量。趙銘欽[40]的研究發(fā)現(xiàn)，配施餅肥處理煙葉香氣物質(zhì)總量達到1 154.66 μg/g，高出對照 513.1 μg/g。

4 結(jié)語

發(fā)酵餅粕在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用效果顯著，不僅可以改良土壤，提高土壤養(yǎng)分的有效性，而且還能促進煙草生長發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)量，改善煙葉質(zhì)量，特別是在提高煙葉的香氣質(zhì)量上作用特殊。我國餅粕資源豐富，合理利用前景廣闊。餅粕作為一種優(yōu)質(zhì)資源，目前主要用作飼料，但如果用作肥料，當然更是一種優(yōu)質(zhì)的有機肥料資源。作為高端肥料產(chǎn)品的原料，如果能夠充分發(fā)揮其特殊功能肥料的作用（如作為煙葉的提香肥料），在附加值較高的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用，將會拓展餅粕肥料的應(yīng)用空間和價值。餅粕肥料不僅養(yǎng)分全面，肥效持久，適于各類土壤和多種作物，而且餅粕發(fā)酵后能形成大量的氨基酸、小分子肽類化合物和小分子有機酸等特殊有機營養(yǎng)物質(zhì)，對提高煙葉的品質(zhì)，特別是提高煙葉的香氣質(zhì)量具有特別的作用。當然，在餅粕肥料發(fā)酵程度的掌控和提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的作用機理上，還需開展更加深入的研究。

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