肖和友， 朱 伟， 邓建功， 雷天义， 于庆涛， 唐 涛， 黄海涛， 李宏图

(1.邵阳市烟草公司 新宁县分公司， 湖南 新宁 422700； 2.邵阳市烟草公司， 湖南 邵阳 422000； 3.大理白族自治州烟草公司， 云南 大理 671002)

烟叶作为一种重要的经济作物，其品质一直是烟草行业关注的焦点。近几十年来，由于烟草不合理的种植制度、栽培措施和施肥模式，导致植烟土壤环境恶化，土壤养分损失严重，优质烟叶产量逐年降低[1-2]。烟草生产过程中每年会产生烟秆及次级烟叶等较多的废弃物[3-4]，玉米、小麦和水稻等生产中也产生大量的秸秆废弃物[5-6]，如何处理好这些废弃物，对生态环境及农业可持续发展具有较大的影响。随着生态环境日益受到关注及农业技术的发展，秸秆类废弃物处理方式的环保性日益增强。早期秸秆类废弃物以焚烧处理较多，对大气造成严重的污染[7]。近年来，关于秸秆类废弃物的利用方式包括肥料化、饲料化、基料化、能源化及原料化等，其中肥料化利用最为普遍[8-9]；生物质炭在土壤环境改良、烟叶品质提高方面已受到广泛关注，通过物理、化学方法对有机废弃物进行处理，从而赋予其独特的物理、化学及生物学特征[10-11]。一方面，生物质炭对于促进烤烟生长、改善烟叶品质具有一定的效果[12-13]，但不同种类生物质炭对烤烟生长及烟叶品质的影响差异还有待于进一步研究。另一方面，生物质炭为稳定性有机碳组分，已有关于生物质炭的研究多偏向于短期效应[14-15]，生物质炭对烟草生长及烟叶品质的长期效应还缺乏足够认识。为此，研究烤烟废弃物(废弃烟叶、烟秆)及玉米秸秆制备的生物质炭施用年限对烤烟生长及烟叶经济性状的影响，以期为其在烤烟生产上的推广应用提供依据。

1材料与方法

1.1材料

烤烟品种：供试品种为云烟87，由邵阳市烟草公司新宁县分公司提供。

肥料：烟草专用肥料(基肥：N∶P2O5∶K2O为8∶11∶11，追肥：N∶P2O5∶K2O为10∶0∶32，提苗肥：N∶P2O5∶K2O为20∶9∶0)，湖南金叶众望科技有限公司生产；硫酸钾(N∶P2O5∶K2O为0∶0∶50)，四川米高化肥有限公司生产；生物质炭：由废弃烟叶、烟秆、玉米秸秆采用土窑炭化制备而成。

1.2试验地概况

大田试验于2016-2018年在湖南省邵阳市新宁县丰田乡堆子田村进行。土壤为第四纪母质发育红壤，土壤有机碳、全氮、全磷和全钾含量分别为14.6 g/kg、1.21 g/kg、0.54 g/kg和16.6 g/kg，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为96.1 mg/kg、17.8 mg/kg和88.4 mg/kg，pH 4.72，阳离子交换量(CEC)为6.06 cmol/kg。

1.3试验设计

不同年份施肥处理、施肥量和施肥方法相同。共设4个处理：不添加生物质炭为对照(T1,CK)、烟秆炭(T2)、废弃烟叶炭(T3)和玉米秸秆炭(T4)。其中，不同生物质炭处理添加量均为150 kg/667m2。不同处理施肥量：CK，施肥量为烟草基肥50 kg/667m2，烟草提苗肥5 kg/667m2，烟草专用追肥30 kg/667m2，硫酸钾25 kg/667m2；T1、T2和T3，施肥量均为烟草基肥40 kg/667m2，烟草提苗肥5 kg/667m2，烟草专用追肥30 kg/667m2，硫酸钾25 kg/667m2。每个处理3次重复，共12个小区(每个小区42 m2)，每个小区移栽长势一致的烟苗64株，所有田间操作管理按当地烟叶生产技术进行。烤烟于前一年12月中下旬播种，当年3月中上旬移栽，5月中上旬打顶，5月下旬开始采集烘烤下部叶片。

1.4项目测定

土壤和生物质炭基本理化性质参照文献[16]的方法测定，烟草移栽后，每个小区定点选择3株烟，在团棵、旺长和圆顶3个典型生育期参照国家烟草专卖局标准(YC/T 142-1998)规定测量烤烟的株高、有效叶片数、最大叶长和最大叶宽等生长指标。烟叶烘烤后按不同处理记载烟叶产量、等级、上等烟比例、中等烟比例、均价和产值。

1.5数据处理

采用Excel 2010和SPSS 17.2对数据进行统计分析，采用Origin 8.0作图。

2结果与分析

2.1不同种类生物质炭对烤烟农艺性状的影响

2.1.1株高从图1看出，生物质炭不同施用年限在团棵、旺长和圆顶3个典型生育期烤烟株高的变化特征，其对烤烟株高的影响与生物质炭种类、施用年限以及生育时期有关。2017年：烤烟在团棵期、旺长期和圆顶期株高均以T3最高，T2、T3、T4显著高于T1(CK)。其中，团棵期T4与T3差异显著，与T1差异不显著；旺长期T3与T2、T4间差异显著；圆顶期T2、T3、T4间差异显著。2016年和2018年：添加不同生物质炭处理烤烟株高在3个典型生育期差异不显著。

注：不同年份各处理不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.1.2有效叶片数从图2可知，生物质炭不同施用年限在团棵期、旺长期和圆顶期烤烟有效叶片数的变化，其对有效叶片数的影响与施用年限密切相关。2016年：各处理烤烟有效叶片数在团棵期、旺长期和圆顶期均以T3最高，分别为6.2片/株、14.1片/株和18.2片/株。其中，团棵期T3与T1(CK)差异显著，T2、T3和T4间差异不显著；旺长期T2、T3和T4间差异不显著，其与T1间差异均显著；圆顶期T3与T4间差异显著，与T2间差异不显著；T2、T3和T4与T1间差异均显著。2017年：不同处理在3个典型生育期烤烟有效叶片数均为T3>T2>T4>T1，T2、T3、T4与T1间差异均显著，T2、T3、T4间差异均显著。2018年：各处理在3个典型生育期烤烟有效叶片数量均无显著性差异。

图2 生物质炭施用年限烤烟不同生育期的有效叶片数

2.1.3茎围从图3看出，生物质炭不同施用年限在圆顶期烤烟茎围的变化，其对茎围的影响同样与施用年限密切相关。2016年：T2、T3和T4显著高于T1(CK)，T2、T3、T4间差异不显著。2017年：T2、T3和T4相近，分别为11.3 mm、12.1 mm和11.1 mm，均显著高于T1，T3显著高于T2和T4。2018年：T4最大，T2最小，不同处理间差异均不显著。

2.1.4叶片大小从表1可知，生物质炭不同施用年限在团棵期、旺长期和圆顶期烤烟叶片形状及大小的变化。2016年：3个典型生育期各生物质炭处理最大叶长均以T3最长，分别为39.1 cm、60.9 cm和76.2 cm，相互间差异均不显著，但均显著高于T1(CK)。团棵期和旺长期最大叶宽均以T3最宽，分别为16.3 cm和28.3 cm；其中，团棵期T2、T3和T4间差异不显著，与T1差异显著；旺长期各生物质炭处理及T1间差异均不显著。圆顶期最大叶宽以T2最宽，为29.9 cm，显著高于T3，但与T4差异不显著，T2、T4与T1间差异显著。2017年：3个典型生育期的最大叶长均以T3最长，分别为42.1 cm、65.0 cm和82.0 cm，T2、T3、T4均显著高于T1；其中，团棵期T3与T2、T4间差异显著；旺长期T3与T4间差异显著，与T2间差异不显著；圆顶期T3与T2、T4间差异显著。3个典型生育期的最大叶宽均以T3最宽，分别为14.6 cm、31.4 cm和30.8 cm，除圆顶期T4与T1差异不显著外，其余生物质炭处理均与T1差异显著。其中，团棵期各生物质炭处理间差异均不显著，旺长期和圆顶期T3与T2、T4间差异显著。2018年：3个典型生育期的最大叶长均以T4最长，分别为41.4 cm、71.2 cm和82.0 cm，除圆顶期T4显著高于T1外，其余生物质炭处理与T1差异均不显著。其中，团棵期和旺长期T2与T3均较T1短，圆顶期T2较T1短。3个典型生育期的最大叶宽均以T4最宽，分别为19.4 cm、30.6 cm和29.7 cm，与T1间差异均不显著。其中，除圆顶期T2较T1窄外，T3和T4均较T1宽，但差异不显著。

2.2不同种类生物质炭对烤烟经济性状的影响

从表2可知，添加生物质炭有利于提高烤烟的产量、均价及产值，且促进作用具有一定的滞后期。2016年：不同生物质炭处理烤烟的产量、均价及产值均高于T1(CK)，但差异均不显著；不同处理以T3最高，分别为167.8 kg/667m2、27.8元/kg和4 674.9元/kg。上等烟比例T3最高，为67.0%；T2其次，为64.3%；T1最低，为60.2%；其中T3与T2、

表1 生物质炭不同施用年限烤烟各生育期叶片的大小

注：不同年份同列不同小写字母表示差异显著(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间差异不显著，与T1差异显著。中等烟比例T1最高，为39.8%；T4其次，为38.1%；T3最低，为33.0%；其中T1与T2、T4差异不显著，与T3差异显著；不同生物质炭处理间差异均不显著。2017年：不同生物质炭处理烤烟的产量、均价及产值均高于T1，差异均显著；不同处理以T3最高，分别为161.2 kg/667m2、28.2元/kg和4 545.5元/kg。上等烟比例T3最高，为68.1%；T2其次，为64.2%；T1最低，为61.2%；其中T2、T3与T1间差异显著，T4与T1差异不显著，T3与T2、T4间差异显著。中等烟比例T1最高，为38.8%；T4其次，为36.9%；T3最低，为31.9%；其中T1与T2、T3间差异显著，与T4差异不显著；T2、T4与T3间差异显著。2018年：不同生物质炭处理烤烟的产量、均价及产值均高于T1，差异均显著；不同处理以T3最高，分别为189.7 kg/667m2、30.5元/kg和5 786.4元/kg。上等烟比例T3最高，为81.4%；T4其次，为80.5%；T1最低，为68.8%；其中不同生物质炭处理均显著高于T1，各生物质炭处理间差异不显著。中等烟比例T1最高，为31.2%；T2其次，为20.8%；T3最低，为18.6%；其中T1与不同生物质炭处理间差异显著，各生物质炭处理间差异不显著。

表2生物质炭不同施用年限烤烟的经济性状

3结论与讨论

生物质炭种类及施用年限是影响烤烟生长、产量及经济性状的重要因素。3年大田试验结果表明，废弃烟叶炭的施用效果优于烟秆炭和玉米秸秆炭。添加生物质炭对烤烟生长、产量及经济性状的短期和长期效应存在一定差异，生物质炭对烤烟生长具有一定的滞后期，而烤烟经济性状随生物质炭施用年限增加呈增长变化趋势。研究结果表明，在施用生物质炭后第1年，各生物质炭处理烤烟生长差异不明显，但整体优于对照；而施用后第2年，以废弃烟叶炭烤烟生长(株高、叶片数量、茎围、最大叶长及叶宽)最好。王欢欢等[17]研究结果表明，生物质炭可以通过改善根系发育和提高叶片光合作用促进烤烟的生长，与对照相比，施用生物质炭(2 400 kg/hm2)烤烟旺长期根系活力、根系总面积、叶面积系数及净光合速率分别提高177.8%、91.4%、23.5%和77.3%。同时，生物质炭作为一种稳定性有机碳组分，可通过调节土壤性质(比如pH、团聚体结构、土壤孔隙及水分)间接调控烤烟的生长[18-19]，而不同种类生物质炭物理化学性质存在差异，这可能是生物质炭对烤烟生长影响具滞后性的重要原因。此外，生物质炭对烤烟生长具有一定的时效性，施用生物质炭后第3年对烤烟生长的促进效果降低，各生物质炭处理与对照烤烟生长差异不显著。

生物质炭对烤烟经济性状的促进效果取决于生物质炭种类和施用年限。与烟秆炭和玉米秸秆炭相比，废弃烟叶炭对烟叶品质的提高效果较好，说明生物质炭原料的选择也是影响烤烟产量及品质的重要因素之一。随着生物质炭施用年限增加，烤烟经济指标呈升高趋势，而烟叶质量则以废弃烟叶炭施用后第2年的效果较好。肖和友等[20]研究表明，尽管烟秆炭有机碳含量明显高于废弃烟叶炭和玉米秸秆炭，但废弃烟叶炭全量养分含量较为平衡，其中废弃烟叶炭全氮和全钾含量显著高于其余2种生物质炭，可为后期烤烟生长提供充足养分，这是废弃烟叶炭施用后第2年效果优于其余2种生物质炭的重要原因。

综上所述，添加生物质炭能够较好地促进烤烟生长及提高经济效益，以烤烟废弃物制成生物质炭在有机废弃物利用方面具有较好的应用前景。彭靖里等[21]报道，我国烟草废弃物年产量约112.5万～125万t，且烟草废弃物中含有多种化合物(包括烟碱和茄尼醇等3 000余种化合物)。将烟草废弃物制成生物质炭用于烤烟生产，不仅可以避免环境污染，更可变废为宝，值得大范围应用推广。