煙草在線專稿　　摘要：本文系列報道四川省煙草公司設立的烤煙秸稈整株發酵綜合應用技術研究進展，在總結與研究國內外有關煙草秸稈研究與應用基礎上，獨立地思考、研究與開發四川省這一廢棄資源。根據今后形成的新產業，預測國內外有關煙草秸稈方面的發展方向。

　　全文包括煙草秸稈研究應用綜述（一）、物理、化學性質（二）、微生物特征（三）、機械與設備（四）、煙葉農業試驗（五）、非煙草農業試驗（六）、土壤修復與保育（七）和煙葉分析與評吸（八），系列報道這一項目的研究動態。

　　煙草秸稈研究應用綜述（一）

　　一、煙草秸稈

　　煙草秸稈指煙葉種植地上部分“煙桿”和煙葉種植地下部分“煙篼”，是煙葉經過120天左右田間生長后的自然產物，在煙葉生產中被作為廢棄物。煙葉生產需要大肥大水、光照充足、在120天農藝生長中吸收空氣、土壤和肥料中養分，形成青煙葉和煙草秸稈兩種果實。其中，青煙葉經烘烤加工后銷售給當地煙葉公司，然后用于工業公司制造卷煙產品；煙草秸稈被遺棄在煙田里，經煙農收集后移除煙田。由于煙草秸稈的根部柔韌且含糖和膠質，桿部韌硬且含糖、蛋白和木質素，并含有煙堿，難于用于動物飼料和燒柴燃料。然而，與其他作物相比，在120天內煙葉積累了大量的氮磷鉀、有機物和微量元素，形成了以聚合糖為代表的煙草纖維、煙草蛋白、煙堿、色素和少量特有的有機物，是一種與小麥、玉米、水稻、油菜等作物秸稈性質不同的材料，有關這種材料的專業化系統研究在國內外報道不多。

　　二、國外研究應用

　　有關國外煙草秸稈的研究應用未見報道，其他作物秸稈應用已經產業化，包括丹麥、美國、加拿大和日本等國家。

　　丹麥是世界上首先使用秸稈發電的國家，上世紀90年代以來，阿維多電廠每年燃燒15萬噸秸稈，滿足幾十萬戶的供熱和用電需求，秸稈燃燒后的草木灰無償地返回給農民作為肥料。

　　美國應用秸稈生產乙醇。美國24個農業州小麥秸稈每年4500萬噸，占當年50%。美國有116個乙醇提煉廠，每生產1加侖乙醇，可以得到51美分的政府補貼。

　　加拿大應用玉米秸稈作為喂牛飼料，10月份收割玉米時一邊收割一邊切碎玉米秸稈作為肥料返還到田里。

　　日本將稻草秸稈翻入土層占68%，飼料喂牛10.5%，與畜禽糞便混合制肥7.5%，還有4.7%畜欄墊草，4.1%就地燃燒。

　　中國在煙草秸稈的研究應用上處于領先地位，在其他作物秸稈研究應用上落后于國外。

　　三、國內研究應用

　　1998年，何良勝等人[1]對未發酵煙草秸稈還田水稻進行三年試驗研究。結果表明，稻田土壤中有機質含量從29.5g/kg增加到31.6g/kg，堿解氮從180mg/kg增加到198mg/kg，速效磷從8.2mg/kg增加到9.1mg/kg，速效鉀從184mg/kg增加到210mg/kg，通過前期處理可以增加水稻的產量。同時，研究者分析了煙草秸稈的成分，其中N、P、K、Ca、Mg、S、Si含量分別為1.44%、1.69%、1.85%、1.49%、0.19%、0.21%、1.59%，Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo含量分別為14.9、33.5、616、50.7、16.8、0.48mg/kg。

　　研究者發現，未發酵煙草秸稈施入稻田后，存在著煙草秸稈發酵菌與稻苗爭氮、糖等養分，在稻苗前期出現稻苗生長不正常現象。

　　2007年，朱自學等人[2]對秸稈還田的生態效應進行了研究。從土壤生態學方面，作者認為秸稈還田有四個作用：

　　1）改變土壤物理性狀。在植物學中，認為土壤直徑＞0.25mm的微團聚體結構能夠提供良好的營養條件。曾木祥等人[3]的三年稻草還田試驗表明，土壤微團聚體從18.60%提高到32.28%。秸稈還田可以提高土壤孔隙率，強化土壤團粒結構，降低土壤容重。同時，增加土壤保水保肥能力，提高田間持水能力，增強土壤抗旱防澇能力。

　　2）改變土壤化學性狀。提高土壤有機質、腐殖質和腐殖酸。同時，帶入NPK和微量元素，以及糖、多肽氨類基酸等有機物成分。

　　3）改變了土壤微生物區系：秸稈還田帶入了大量的有益微生物和有害微生物菌群。一方面增加了諸如枯草芽孢桿菌、放線菌、解磷菌、解鉀菌和硝化菌，另一方面，也會帶入病毒、細菌和真菌類致病微生物。比如，煙草秸稈直接和他就會增加煙草花葉病、青枯病、黑莖病等病原體，出現三類煙草病害增加的現象。

　　國內的秸稈還田研究及推廣應用過多地停留在概念上，其不利的影響正在顯現。鄭晉鳴等人[4]通過調查江蘇省農村發現，15年來推行的秸稈直接還田，江蘇省的水稻、小麥和玉米的產量一直在減少，其中1999年玉米單產389公斤，2012年單產變成了366公斤，減少產量5.9%。根據江蘇省農科院研究員楊四軍等人分析，減產的原因是秸稈粒度過大、帶入作物蟲卵和病害菌和秸稈腐熟程度不高，使得小麥、玉米出苗率低和水稻長勢慢。

　　2015年，郭仕平等人[5]研究了烤煙秸稈壓塊替代煤用于煙葉烘烤試驗。研究者將秸稈晾干粉碎，應用秸稈成型機壓塊制成烘烤燃料，與煤等值烘烤中的煤塊比為1：1.64，降低烘烤成本189元/小時?平方米。

　　煙草秸稈壓塊替代燃煤用于煙葉烘烤研究早在2008年前就有試驗研究，包括安徽省煙草公司和湖北省煙草公司。由于現有烤房設備結構的限制，以及煙草秸稈中糖分較高、木質素較低，常會出現爐膛結焦、燒毀爐箅子現象，使得烘烤過程難于正常操作，造成烘烤經濟損失。據悉在已開展的煙草秸稈壓塊項目中，基本上處于理論研究狀態。作為燃料或工業應用，煙草秸稈中所帶有的微生物病原體一般不予考慮。

　　2008年，高勇等人[6]在“生物技術在優質特色煙葉生產上的應用研究”項目中，應用煙草秸稈研制煙草種植新型生物有機肥，2014年實現生產煙草秸稈生物有機肥4萬噸，產值7000余萬元，成功地將煙草秸稈產業化。本項目隸屬湖北省煙草公司重大專項，楊樹任項目領導小組組長，高勇擔任生物技術課題組組長，以沈寅初院士為學術帶頭人[7]。根據研究成果和產業化情況，2014年由恩施州煙草公司組織上報項目研究材料，獲得了當年中國煙草總公司科技進步一等獎[8]。

　　這個項目產業化的思路由高勇博士首次提出，建立易于控制標準統一的工廠化生產方式，制造新型煙草秸稈生物產品，通過農業試驗部分或全部返回到煙葉生產上，有利于減少化學肥料、提高煙葉品質、廢物應用與生態環保。具體操作是，從煙農手中收購達標的煙草秸稈（控制塑料薄膜、金屬物、沙土和水分），然后集中運輸到指定工廠進行粉碎、消毒、發酵、復配和包裝，然后再由工廠通過物流方式運輸到煙葉種植基地。研究中遇到了許多技術障礙，如粉碎效率、消毒滅菌方法和設備、發酵微生物、功能微生物、替代煙草復合肥比例等技術攻關。

　　經過五年產業化推廣，目前遇到一些阻礙這一項目正常進行的問題。第一個是原料問題，由于人工費的增加，按照5分錢/根價格收購煙草秸稈很難操作。第二個是運輸問題，煙草秸稈體積龐大，煙田散布在山區地帶，汽油和人工費的增加，運輸成本居高不下。第三個是工廠廠房，一個年產10000噸的煙草秸稈生物有機肥需要3000萬元投資，生產周期為半年，巨大的土地、廠房、設備及人員費用很難支撐銷售價格不高的煙草秸稈生物有機肥產業。第四個是粉碎設備問題，國內沒有煙草秸稈專用粉碎機，一臺售價9萬元、功率145KW的粉碎機每小時只能生產1000公斤粉碎料，且粒度在5-10mm。第五個是發酵問題，煙草秸稈中含有煙堿，當一般秸稈腐熟微生物遇到煙堿時常出現“失活”，專用發酵微生物也需要45天。第六個是消毒滅菌問題，煙草秸稈生產肥料用于煙葉生產必須經過消毒滅菌操作，現有的“爆破式”消毒設備難于滿足萬噸級肥料生產，且受到安全、專業和成本的限制。工廠化下的煙草秸稈制肥產業化解決了產品質量標準的問題，但是受到上述六點問題的限制。

　　四、創新方案

　　根據前人的研究工作和湖北省產業化遇到的問題，為了將煙草秸稈制肥還田事業進行的更為實際和有效，借助四川省煙草公司科技項目平臺，建立以下產業化思路和技術方案：

　　針對當前中國社會經濟發展以及煙區實際情況，首先需要調整煙草秸稈產業化思路，在原料和運輸上按照實事求是方法操作。

　　1、原料和運輸

　　第一按照現行制度，煙草秸稈歸煙農，煙草秸稈制肥地點設在田間。按照市場經濟規律，讓煙農從產業化中獲得利益，一方面減少煙草復合肥使用量，每畝減少50%，少投入150元/畝；另一方面增加煙葉銷售收入，每畝增加300-400元，以技術和產品實現。在這個新的產業化中，煙農需要付出的是勞動，而且是處于農閑時段。

　　2、投資和加工

　　在新的煙草秸稈產業化中，將工廠化轉變成田間化，即秸稈收集、粉碎、消毒、發酵使用都放在田間操作，節省了工業土地、工廠建設和工廠人員。

　　3、技術和設備

　　在新的煙草秸稈產業化中需要創新許多新技術和新設備。第一是解決又硬又韌、含水量多的鮮秸稈處理方法；第二個是田間粉碎方法和設備；第三個是田間消毒滅菌；第四個是制肥工藝以及使用方法。

　　在采煙結束后，由合作社組織煙田所有者清理煙田，將煙草秸稈集中堆積在煙田。

　　通過一個月晾曬，秸稈水分將從85%降至55%左右。為了解決田間粉碎，項目提出了先腐化后粉碎