生物炭基有机肥的优势及其在广西烤烟上的应用探析

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　　摘要    近年来，生物炭在农业领域的研究和应用得到了广泛的关注和认可，生物炭基有机肥具有含碳量高、改良土壤、缓释增肥、减少面源污染、促进农林废弃物循环等优点，极适合于烟草等多年生植物的土壤改良。本文主要论述了生物炭基有机肥的优势，并阐述了适合广西烤烟草种植的生物炭有机肥的应用前景，以期为生物炭基有机肥的推广应用提供参考。
　　关键词    烤烟;生物炭;有机肥
　　中图分类号    S572        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）14-0041-02
　　Abstract    The research and application of biochar in the field of agriculture in recent years has received widespread attention and recognition. Biochar-based organic fertilizer has got the advantages of high carbon content， soil improving， slow releasing and fertilizer increasing， non-point source pollution reducing and promotion of agricultural and forestry waste recycling， etc.， which is very suitable for soil improvement of perennial plants such as tobacco. This paper mainly discussed the advantages of biochar-based organic fertilizer， and expounded the application prospects of biochar-based organic fertilizer suitable for Guangxi tobacco planting， so as to provide references for the popularization and application of biochar-based organic fertilizer.
　　Key words    tobacco; biochar ;organic fertilizer
　　自20世纪70年代以来，烤烟种植长期使用大量化肥和农药，土壤复种率升高，造成土壤养分以及微生态平衡遭到破坏、土壤有机质含量不断减少、农业生态环境污染、烟叶品质不断下降;同时，我国烟叶出口也一直受到重金属含量、农药残留超标的困扰，严重制约了我国烟草行业的可持续发展。近年来，生物炭在农业领域的研究和应用得到了广泛的关注和认可，生物炭独特的吸附结构决定其特殊的作用，例如改良土壤、改善土壤环境等[1]，为满足作物营养生长和土壤改良等双重需求，生物炭基肥应运而生[2]。从已有研究来看，生物炭基肥的类型有炭基有机肥、炭基氮肥、炭基复合肥等，其中生物炭基有机肥应用最为广泛。生物炭有机肥是以生物炭作为载体，与其他农林生产中的有机物料混合加工制备的一种长效有机肥底肥。生物炭有机肥具有含碳量高、改良土壤、缓释增肥、减少面源污染、促进农林废弃物循环等诸多优点[3-5]，极适合于烟草等多年生植物的土壤改良。
　　1    生物炭基有机肥的发展优势
　　生物质热解炭化技术是当前绿色低碳农业的重点发展技术，其炭化产品的还田利用对农业可持续发展具有重要意义。作物产量与品质的形成是作物生产极重要的一环，实现对作物产量和品质的调控，是生物炭基肥增效技术在农业生产的经济效益的体现，也是生物炭基肥在农业生产中能够得到大面积推广应用的前提条件。以农林废弃物作为生物质来源制备的生物炭不仅富含羰基、羧基、羟基等官能团，而且具有来源广、可再生和环境友好的特点，是一种具备多方面优良性能的肥料增效载体，将其与传统有机肥复合制备生物炭基有机肥是目前研究的一大热点。
　　生物炭基有机肥是利用生物炭载体的各类优点，与传统生产有机肥的方法相结合制备而成的农业生产底肥。生物炭基有机肥属于纯有机生物肥料，施入土壤后会增加土壤的持水量、改善土壤饱和导水率、降低土壤容重、提升土壤pH值、提高土壤阳离子交换量、增加土壤有机质含量、影响土壤微生物的数量、降低重金属离子的富集程度，更重要的是，生物炭基有机肥中的养分释放后，残留的生物炭载体仍能够继续发挥土壤改良剂的作用，极大地促进和改良土壤环境，提升耕作土壤有机质含量，促进烟草农业提质增效。
　　生物炭基有机肥的应用不仅有利于农业提质增效，还有利于农业面源污染控制及农田土壤固碳减排目标的实现，可缓解农林废弃物的随意丢弃和田间焚烧现象，实现变废为宝循环利用，进一步减轻农田面源污染问题，减少水体和大气的污染风险。以农林废弃物生物炭作为肥料增效载体的实践是一项兼顾废弃物资源化利用与新型环保肥料制备的双赢举措，相应的生物炭基肥产品的农业应用对进一步完善现行的生态循环农业模式，促进农业可持续发展具有深远意义。
　　2    广西烟草的发展现状
　　自20世纪70年代以来，广西烟田长期大量使用化肥与农药，造成土壤养分及微生物平衡遭到严重破坏，土壤有机质不断减少，烟叶品质不断下降，农业生态环境污染严重，致使广西烟叶出口受到重金属含量、农药残留超标的限制，严重制约了廣西烟草行业的可持续发展，生物炭基有机肥的研究及应用可有效解决广西烟草领域的发展困境。 　　生物炭基有机肥在烟草领域应用取得显著效果，为广西烟草产业振兴提供了丰富经验。2014年贺州富川县施用高炭基有机肥产值53 713.5元/hm2，较常规施肥产量增加7 599元/hm2，上等烟比例高5.1%;2015年、2016年福建邵武连续2年使用高炭基土壤修复肥后，示范区烟田表现为烟株生长整齐、无病虫害发生、上部烟叶开叶好、长宽比减小、叶片落黄好、耐成熟、香气增加;同时，河南三门峡田间病害发生降低10%，山东潍坊的示范田可以减少20%化肥氮使用量，河南驻马店减少20%～30%施氮量;2017年郴州贵阳县施用高炭基土壤修复肥，烟田有机质含量增加0.15%，钾、磷含量提高1倍。
　　根据国家烟草总局“基本烟田土壤营养综合治理”重大专项提出“四肥一耕”策略，广西对烟草的生物炭基有机肥进行重点研发和试验，广西烟区种植主要分布在百色、贺州和河池等地，普遍存在土壤碳氮失衡造成的烟叶品质下降的问题，积极探索研究适合本地区的生物炭基有机肥的配方研发至关重要，以期达到实现烟草生物炭基有机肥本土化生产及配套施用技术的建立和示范[6]。
　　3    生物炭有机肥在烤烟上的应用
　　3.1    生物炭基有机肥对土壤持水性的影响
　　有研究表明，随着土壤中羧基基团在生物炭颗粒表面增多，亲水性会逐渐增加，其吸水能力和土壤持水量逐渐提高;生物炭通过增深土壤颜色，增加土壤吸热能力，能够提高土壤温度。土壤质地研究表明，生物炭容重低、黏性差，可以降低黏质土壤容重和硬度，改善土壤质地及耕作性能;生物炭可调节土壤pH值，生物炭中的盐基离子，如钙、镁、钾等，可提高酸性土壤pH值，且高温生物炭提高土壤pH值较低温生物炭的作用更明显。土壤氧化还原电位（CEC）方面的研究表明，生物炭对土壤CEC改善与其和土壤相互作用时间成正比，土壤中黑炭量增加土壤CEC增大。有研究表明，生物炭的多孔性和表面特性能够为微生物生存提供附着位点和空间，生物炭孔隙能够贮存水分养分，为土壤微生物提供栖息微环境，进而增加土壤微生物数量及活性，促进根部营养吸收;施用生物炭能够促进土壤有机质水平的提高，生物炭通过表面特性对土壤中的营养元素进行吸附，减少水溶性营养离子的溶解迁移，进而在土壤中达到缓释增效的目的。
　　3.2    生物炭基有机肥的加工应用
　　生物炭基有机肥的加工要因地制宜，调整不同的生物炭物料来源、混合方式、制备工艺均会影响作物的产量、品质及氮肥利用率。目前，主要的物料来源包括小麦秸秆、玉米秸秆、稻壳、沼渣、泥炭土、动物粪便、草纤维等农林废弃物;常用的混合方式有掺混、吸附、化学反应、水溶、熔融等;制备工艺主要有磨具成型、柱状成型、颗粒成型等。
　　生物炭基有机肥加工制备已有相关6种专利著作方法，如伊婕的“一种有机碳基肥及其制备（CN107721704A）”，主要使用沼渣、动物粪便、氨基酸螯合物、泥炭土、芽孢杆菌、小麦秸秆、石灰粉、膨润土、水草、草纤维、蘑菇渣、土矿粉、谷糠、黄腐酸、氨基酸、硼砂等掺混而成;林振衡等的“烟草专用生态炭基肥（CN104355946A）”采用烟杆、废烟叶、烟花等烟草废弃物制成生物炭和木醋液，配以苦楝子、黄花蒿、葎草、猫眼草、艾叶和其他动植物有机质原料混配制得的烟草专用生物炭基肥;孙邦金等的“一种复合高效炭基肥料（CN107721676A）”采用米糠、碳化果木枝、甘蔗渣、鸟粪、柑橘渣、酒糟、柠檬酸钾、硫酸亚铁、海藻粉和大蒜粉制备的炭基肥料等。
　　4    结语
　　为进一步提升烟草品质，改良土壤种植环境，改善广西烤烟成熟度不够、烟碱含量低、风格特色彰显不充分的问题，以土壤碳氮平衡为切入点，立项重点研发适用于广西烟草生产的碳源物料和生物炭基有机肥配方，并实现核心原料本土化资源化生产，以期在百色、贺州和河池建立碳氮调节技术核心示范区，进行推广示范，以期不断改善广西烟区土壤环境，增强烟株对土壤养分的吸收利用和抗逆性，提高烟叶质量，提升广西烤烟品牌优势。
　　5    参考文献
　　[1] 陈温福，张伟明，孟军.农用生物炭研究进展与前景[J].中国农业科學，2013，46（16）：3324-3333.
　　[2] 魏春辉，任奕林，刘峰，等.生物炭及生物炭基肥在农业中的应用研究进展[J].河南农业科学，2016，45（3）：14-19.
　　[3] 康日峰，张乃明，史静，等.生物炭基肥料对小麦生长、养分吸收及土壤肥力的影响[J].中国土壤与肥料，2014（6）：33-38.
　　[4] 赵军，耿增超，尚杰，等.生物炭及炭基硝酸铵对土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响[J].生态学报，2016，36（8）：2355-2362.
　　[5] 于立宏，易祎，王一博，等.生物炭基肥料对花生生长及产量的影响研究[J].辽宁农业科学，2017（6）：31-34.
　　[6] 薄国栋，申国明，杨斌，等.生物有机肥对胶州烟区烤烟品质和安全性的影响[J].安徽农业科学，2020（1）：170-172.
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