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        生物質(zhì)炭施用年限對烤煙生長及經(jīng)濟性狀的影響

        2019-04-30 05:32:48肖和友鄧建功雷天義于慶濤黃海濤李宏圖
        貴州農(nóng)業(yè)科學 2019年4期
        關鍵詞:圓頂年限烤煙

        肖和友, 朱 偉, 鄧建功, 雷天義, 于慶濤, 唐 濤, 黃海濤, 李宏圖

        (1.邵陽市煙草公司 新寧縣分公司, 湖南 新寧 422700; 2.邵陽市煙草公司, 湖南 邵陽 422000; 3.大理白族自治州煙草公司, 云南 大理 671002)

        煙葉作為一種重要的經(jīng)濟作物,其品質(zhì)一直是煙草行業(yè)關注的焦點。近幾十年來,由于煙草不合理的種植制度、栽培措施和施肥模式,導致植煙土壤環(huán)境惡化,土壤養(yǎng)分損失嚴重,優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)量逐年降低[1-2]。煙草生產(chǎn)過程中每年會產(chǎn)生煙稈及次級煙葉等較多的廢棄物[3-4],玉米、小麥和水稻等生產(chǎn)中也產(chǎn)生大量的秸稈廢棄物[5-6],如何處理好這些廢棄物,對生態(tài)環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有較大的影響。隨著生態(tài)環(huán)境日益受到關注及農(nóng)業(yè)技術的發(fā)展,秸稈類廢棄物處理方式的環(huán)保性日益增強。早期秸稈類廢棄物以焚燒處理較多,對大氣造成嚴重的污染[7]。近年來,關于秸稈類廢棄物的利用方式包括肥料化、飼料化、基料化、能源化及原料化等,其中肥料化利用最為普遍[8-9];生物質(zhì)炭在土壤環(huán)境改良、煙葉品質(zhì)提高方面已受到廣泛關注,通過物理、化學方法對有機廢棄物進行處理,從而賦予其獨特的物理、化學及生物學特征[10-11]。一方面,生物質(zhì)炭對于促進烤煙生長、改善煙葉品質(zhì)具有一定的效果[12-13],但不同種類生物質(zhì)炭對烤煙生長及煙葉品質(zhì)的影響差異還有待于進一步研究。另一方面,生物質(zhì)炭為穩(wěn)定性有機碳組分,已有關于生物質(zhì)炭的研究多偏向于短期效應[14-15],生物質(zhì)炭對煙草生長及煙葉品質(zhì)的長期效應還缺乏足夠認識。為此,研究烤煙廢棄物(廢棄煙葉、煙稈)及玉米秸稈制備的生物質(zhì)炭施用年限對烤煙生長及煙葉經(jīng)濟性狀的影響,以期為其在烤煙生產(chǎn)上的推廣應用提供依據(jù)。

        1材料與方法

        1.1材料

        烤煙品種:供試品種為云煙87,由邵陽市煙草公司新寧縣分公司提供。

        肥料:煙草專用肥料(基肥:N∶P2O5∶K2O為8∶11∶11,追肥:N∶P2O5∶K2O為10∶0∶32,提苗肥:N∶P2O5∶K2O為20∶9∶0),湖南金葉眾望科技有限公司生產(chǎn);硫酸鉀(N∶P2O5∶K2O為0∶0∶50),四川米高化肥有限公司生產(chǎn);生物質(zhì)炭:由廢棄煙葉、煙稈、玉米秸稈采用土窯炭化制備而成。

        1.2試驗地概況

        大田試驗于2016-2018年在湖南省邵陽市新寧縣豐田鄉(xiāng)堆子田村進行。土壤為第四紀母質(zhì)發(fā)育紅壤,土壤有機碳、全氮、全磷和全鉀含量分別為14.6 g/kg、1.21 g/kg、0.54 g/kg和16.6 g/kg,堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為96.1 mg/kg、17.8 mg/kg和88.4 mg/kg,pH 4.72,陽離子交換量(CEC)為6.06 cmol/kg。

        1.3試驗設計

        不同年份施肥處理、施肥量和施肥方法相同。共設4個處理:不添加生物質(zhì)炭為對照(T1,CK)、煙稈炭(T2)、廢棄煙葉炭(T3)和玉米秸稈炭(T4)。其中,不同生物質(zhì)炭處理添加量均為150 kg/667m2。不同處理施肥量:CK,施肥量為煙草基肥50 kg/667m2,煙草提苗肥5 kg/667m2,煙草專用追肥30 kg/667m2,硫酸鉀25 kg/667m2;T1、T2和T3,施肥量均為煙草基肥40 kg/667m2,煙草提苗肥5 kg/667m2,煙草專用追肥30 kg/667m2,硫酸鉀25 kg/667m2。每個處理3次重復,共12個小區(qū)(每個小區(qū)42 m2),每個小區(qū)移栽長勢一致的煙苗64株,所有田間操作管理按當?shù)責熑~生產(chǎn)技術進行??緹熡谇耙荒?2月中下旬播種,當年3月中上旬移栽,5月中上旬打頂,5月下旬開始采集烘烤下部葉片。

        1.4項目測定

        土壤和生物質(zhì)炭基本理化性質(zhì)參照文獻[16]的方法測定,煙草移栽后,每個小區(qū)定點選擇3株煙,在團棵、旺長和圓頂3個典型生育期參照國家煙草專賣局標準(YC/T 142-1998)規(guī)定測量烤煙的株高、有效葉片數(shù)、最大葉長和最大葉寬等生長指標。煙葉烘烤后按不同處理記載煙葉產(chǎn)量、等級、上等煙比例、中等煙比例、均價和產(chǎn)值。

        1.5數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2010和SPSS 17.2對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,采用Origin 8.0作圖。

        2結(jié)果與分析

        2.1不同種類生物質(zhì)炭對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

        2.1.1株高從圖1看出,生物質(zhì)炭不同施用年限在團棵、旺長和圓頂3個典型生育期烤煙株高的變化特征,其對烤煙株高的影響與生物質(zhì)炭種類、施用年限以及生育時期有關。2017年:烤煙在團棵期、旺長期和圓頂期株高均以T3最高,T2、T3、T4顯著高于T1(CK)。其中,團棵期T4與T3差異顯著,與T1差異不顯著;旺長期T3與T2、T4間差異顯著;圓頂期T2、T3、T4間差異顯著。2016年和2018年:添加不同生物質(zhì)炭處理烤煙株高在3個典型生育期差異不顯著。

        注:不同年份各處理不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

        2.1.2有效葉片數(shù)從圖2可知,生物質(zhì)炭不同施用年限在團棵期、旺長期和圓頂期烤煙有效葉片數(shù)的變化,其對有效葉片數(shù)的影響與施用年限密切相關。2016年:各處理烤煙有效葉片數(shù)在團棵期、旺長期和圓頂期均以T3最高,分別為6.2片/株、14.1片/株和18.2片/株。其中,團棵期T3與T1(CK)差異顯著,T2、T3和T4間差異不顯著;旺長期T2、T3和T4間差異不顯著,其與T1間差異均顯著;圓頂期T3與T4間差異顯著,與T2間差異不顯著;T2、T3和T4與T1間差異均顯著。2017年:不同處理在3個典型生育期烤煙有效葉片數(shù)均為T3>T2>T4>T1,T2、T3、T4與T1間差異均顯著,T2、T3、T4間差異均顯著。2018年:各處理在3個典型生育期烤煙有效葉片數(shù)量均無顯著性差異。

        圖2 生物質(zhì)炭施用年限烤煙不同生育期的有效葉片數(shù)

        2.1.3莖圍從圖3看出,生物質(zhì)炭不同施用年限在圓頂期烤煙莖圍的變化,其對莖圍的影響同樣與施用年限密切相關。2016年:T2、T3和T4顯著高于T1(CK),T2、T3、T4間差異不顯著。2017年:T2、T3和T4相近,分別為11.3 mm、12.1 mm和11.1 mm,均顯著高于T1,T3顯著高于T2和T4。2018年:T4最大,T2最小,不同處理間差異均不顯著。

        2.1.4葉片大小從表1可知,生物質(zhì)炭不同施用年限在團棵期、旺長期和圓頂期烤煙葉片形狀及大小的變化。2016年:3個典型生育期各生物質(zhì)炭處理最大葉長均以T3最長,分別為39.1 cm、60.9 cm和76.2 cm,相互間差異均不顯著,但均顯著高于T1(CK)。團棵期和旺長期最大葉寬均以T3最寬,分別為16.3 cm和28.3 cm;其中,團棵期T2、T3和T4間差異不顯著,與T1差異顯著;旺長期各生物質(zhì)炭處理及T1間差異均不顯著。圓頂期最大葉寬以T2最寬,為29.9 cm,顯著高于T3,但與T4差異不顯著,T2、T4與T1間差異顯著。2017年:3個典型生育期的最大葉長均以T3最長,分別為42.1 cm、65.0 cm和82.0 cm,T2、T3、T4均顯著高于T1;其中,團棵期T3與T2、T4間差異顯著;旺長期T3與T4間差異顯著,與T2間差異不顯著;圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。3個典型生育期的最大葉寬均以T3最寬,分別為14.6 cm、31.4 cm和30.8 cm,除圓頂期T4與T1差異不顯著外,其余生物質(zhì)炭處理均與T1差異顯著。其中,團棵期各生物質(zhì)炭處理間差異均不顯著,旺長期和圓頂期T3與T2、T4間差異顯著。2018年:3個典型生育期的最大葉長均以T4最長,分別為41.4 cm、71.2 cm和82.0 cm,除圓頂期T4顯著高于T1外,其余生物質(zhì)炭處理與T1差異均不顯著。其中,團棵期和旺長期T2與T3均較T1短,圓頂期T2較T1短。3個典型生育期的最大葉寬均以T4最寬,分別為19.4 cm、30.6 cm和29.7 cm,與T1間差異均不顯著。其中,除圓頂期T2較T1窄外,T3和T4均較T1寬,但差異不顯著。

        2.2不同種類生物質(zhì)炭對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

        從表2可知,添加生物質(zhì)炭有利于提高烤煙的產(chǎn)量、均價及產(chǎn)值,且促進作用具有一定的滯后期。2016年:不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價及產(chǎn)值均高于T1(CK),但差異均不顯著;不同處理以T3最高,分別為167.8 kg/667m2、27.8元/kg和4 674.9元/kg。上等煙比例T3最高,為67.0%;T2其次,為64.3%;T1最低,為60.2%;其中T3與T2、

        表1 生物質(zhì)炭不同施用年限烤煙各生育期葉片的大小

        注:不同年份同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

        Note: Different lowercase letters of different yearsin the same column indicate significant difference at 5% levels. The same below.

        T4間差異不顯著,與T1差異顯著。中等煙比例T1最高,為39.8%;T4其次,為38.1%;T3最低,為33.0%;其中T1與T2、T4差異不顯著,與T3差異顯著;不同生物質(zhì)炭處理間差異均不顯著。2017年:不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價及產(chǎn)值均高于T1,差異均顯著;不同處理以T3最高,分別為161.2 kg/667m2、28.2元/kg和4 545.5元/kg。上等煙比例T3最高,為68.1%;T2其次,為64.2%;T1最低,為61.2%;其中T2、T3與T1間差異顯著,T4與T1差異不顯著,T3與T2、T4間差異顯著。中等煙比例T1最高,為38.8%;T4其次,為36.9%;T3最低,為31.9%;其中T1與T2、T3間差異顯著,與T4差異不顯著;T2、T4與T3間差異顯著。2018年:不同生物質(zhì)炭處理烤煙的產(chǎn)量、均價及產(chǎn)值均高于T1,差異均顯著;不同處理以T3最高,分別為189.7 kg/667m2、30.5元/kg和5 786.4元/kg。上等煙比例T3最高,為81.4%;T4其次,為80.5%;T1最低,為68.8%;其中不同生物質(zhì)炭處理均顯著高于T1,各生物質(zhì)炭處理間差異不顯著。中等煙比例T1最高,為31.2%;T2其次,為20.8%;T3最低,為18.6%;其中T1與不同生物質(zhì)炭處理間差異顯著,各生物質(zhì)炭處理間差異不顯著。

        表2生物質(zhì)炭不同施用年限烤煙的經(jīng)濟性狀

        3結(jié)論與討論

        生物質(zhì)炭種類及施用年限是影響烤煙生長、產(chǎn)量及經(jīng)濟性狀的重要因素。3年大田試驗結(jié)果表明,廢棄煙葉炭的施用效果優(yōu)于煙稈炭和玉米秸稈炭。添加生物質(zhì)炭對烤煙生長、產(chǎn)量及經(jīng)濟性狀的短期和長期效應存在一定差異,生物質(zhì)炭對烤煙生長具有一定的滯后期,而烤煙經(jīng)濟性狀隨生物質(zhì)炭施用年限增加呈增長變化趨勢。研究結(jié)果表明,在施用生物質(zhì)炭后第1年,各生物質(zhì)炭處理烤煙生長差異不明顯,但整體優(yōu)于對照;而施用后第2年,以廢棄煙葉炭烤煙生長(株高、葉片數(shù)量、莖圍、最大葉長及葉寬)最好。王歡歡等[17]研究結(jié)果表明,生物質(zhì)炭可以通過改善根系發(fā)育和提高葉片光合作用促進烤煙的生長,與對照相比,施用生物質(zhì)炭(2 400 kg/hm2)烤煙旺長期根系活力、根系總面積、葉面積系數(shù)及凈光合速率分別提高177.8%、91.4%、23.5%和77.3%。同時,生物質(zhì)炭作為一種穩(wěn)定性有機碳組分,可通過調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)(比如pH、團聚體結(jié)構(gòu)、土壤孔隙及水分)間接調(diào)控烤煙的生長[18-19],而不同種類生物質(zhì)炭物理化學性質(zhì)存在差異,這可能是生物質(zhì)炭對烤煙生長影響具滯后性的重要原因。此外,生物質(zhì)炭對烤煙生長具有一定的時效性,施用生物質(zhì)炭后第3年對烤煙生長的促進效果降低,各生物質(zhì)炭處理與對照烤煙生長差異不顯著。

        生物質(zhì)炭對烤煙經(jīng)濟性狀的促進效果取決于生物質(zhì)炭種類和施用年限。與煙稈炭和玉米秸稈炭相比,廢棄煙葉炭對煙葉品質(zhì)的提高效果較好,說明生物質(zhì)炭原料的選擇也是影響烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素之一。隨著生物質(zhì)炭施用年限增加,烤煙經(jīng)濟指標呈升高趨勢,而煙葉質(zhì)量則以廢棄煙葉炭施用后第2年的效果較好。肖和友等[20]研究表明,盡管煙稈炭有機碳含量明顯高于廢棄煙葉炭和玉米秸稈炭,但廢棄煙葉炭全量養(yǎng)分含量較為平衡,其中廢棄煙葉炭全氮和全鉀含量顯著高于其余2種生物質(zhì)炭,可為后期烤煙生長提供充足養(yǎng)分,這是廢棄煙葉炭施用后第2年效果優(yōu)于其余2種生物質(zhì)炭的重要原因。

        綜上所述,添加生物質(zhì)炭能夠較好地促進烤煙生長及提高經(jīng)濟效益,以烤煙廢棄物制成生物質(zhì)炭在有機廢棄物利用方面具有較好的應用前景。彭靖里等[21]報道,我國煙草廢棄物年產(chǎn)量約112.5萬~125萬t,且煙草廢棄物中含有多種化合物(包括煙堿和茄尼醇等3 000余種化合物)。將煙草廢棄物制成生物質(zhì)炭用于烤煙生產(chǎn),不僅可以避免環(huán)境污染,更可變廢為寶,值得大范圍應用推廣。

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