煙草在線專稿 引:煙草作為我國的重要經濟作物之一,在國民經濟中具有重要的地位。近年來,隨著化肥用量的增加,煙田土壤酸化、板結嚴重,土壤環境日趨惡劣、煙草土傳病害病發加劇,嚴重影響了煙草的產量與質量。生物炭作為一種新型土壤改良劑,引起了科研學者的廣泛關注,近年來,學者們報道了大量關于生物炭在作物種植與土壤改良方面的研究成果,并對這些成果進行整理形成綜述,為后人研究提供理論依據。但關于生物炭對煙葉品質和煙田土壤性狀的研究成果尚未有學者進行系統整理。
? ? 基于此,筆者綜述了生物炭的特性、其對土壤理化性狀及煙草品質的影響,以期為生物炭在烤煙生產中的應用提供一定的理論依據。
一、生物炭特性
在部分或完全缺氧條件下對生物炭進行熱解,產生一種含有碳豐富的固體物質,我們通常稱其為生物炭。生物炭除了含有大量的C外,還含有較高量的大量元素(N、P、K)以及中微量元素(Zn、Cu、Ca、Mg等)。研究表明,熱解溫度直接影響生物炭中營養元素的含量,隨著溫度的升高,C、N含量逐漸降低,K、Ca、Mg、P的含量則逐漸增加。同時,生物炭中營養元素的含量還與其制備原料中元素的含量息息相關。
生物炭具有較高的穩定性,這與其結特性構密不可分。首先,生物炭由單環及多環的芳香族化合物構成,這一結構決定了其熱力學和生化穩定性要高于母體炭。其次,由于生物炭中的大分子物質含有能與土壤礦物質形成有機無機復合體的官能團,保證了其不被土壤中的微生物氧化降解,進一步增加了生物炭的穩定性。
生物炭具有發達的孔隙結構以及大量表面負電荷,決定了其具有較大的比表面積和陽離子交換量。
二、生物炭對土壤性質的影響
生物炭對能夠顯著改善土壤的的物理性性狀。生物炭的多孔隙結構能夠顯著增加表層土壤孔隙度、降低土壤容重,提高土壤持水量。Eastman以粉砂土壤為對象研究發現,施用25g/kg的生物炭能夠使土壤容重降低0.19g/cm3。
研究表明,在酸性土壤中添加生物炭,能夠顯著提高土壤pH值,并且pH隨著生物炭施用量的增加呈升高趨勢,但是對堿性土壤的pH沒有明顯影響。普遍認為,生物炭是一種很好的酸性土壤改良劑。生物炭能夠減少土壤養分的淋失,提高肥料利用率。
生物炭對土壤養分含量也能產生一定的影響。研究表明,生物炭對土壤速效鉀、有機質、速效磷、堿解氮含量的影響程度逐漸減弱。惠錦卓認為,土壤全鉀、全氮含量隨生物炭施用量的增加而增加,但是全磷變化不明顯。
生物炭可以為土壤微生物提供一個良好的生存環境。許多研究表明,在土壤中添加生物炭,能夠改變土壤微生物活性。李明研究指出,水稻和玉米秸稈均能夠增加土壤中放線菌、真菌、G+和G-的含量,其中水稻秸稈的影響更為顯著。
三、生物炭對烤煙生長發育及品質的影響
生物炭能夠降土壤容重、提高土壤田間持水量,改善煙株根際土壤微生態、提高微生物活性,進而提高煙株根系活力、促進煙株根系生長。生物炭對烤煙生長發育的影響具有一定的滯后性。趙殿峰等通過盆栽試驗發現,生物炭在前期抑制煙株生長,而在旺長期顯著促進煙株生長。王麗淵等指出,生物炭對根際土壤轉化酶的活性有抑制作用,但這種作用隨時間的推移逐漸減弱?;诖?#xff0c;建議生物炭與化肥配施以滿足煙株生長過程中對養分的需求。
在一定范圍內(12.5~25.0g/kg)施用生物炭,能夠提高烤煙干物質量,進而提高烤煙產量、促進煙農增收,但是超過適宜范圍,則會抑制烤煙生長發育,降低煙葉品質。施用生物炭顯著促進了烤煙生長過程對鉀元素的吸收。葉協鋒指出,施用生物炭能夠提高烤后煙Nic、K+、Cl-的含量,降低糖堿比,煙葉化學成分更協調,改善單料煙吸食品質。楊永霞研究表明,施用300kg/hm2生物炭的烤煙葉片成熟期色素代謝更旺盛,調制后煙葉中性致香物質含量更高。
四、展望
生物炭作為一種具有特殊理化性質的有機質,不僅可以提高烤煙產量、改善煙葉品質,還可以提高土壤pH值、增大土壤孔隙度,優化土壤環境。因此,生物炭在烤煙生產中具有較大的應用前景?,F階段國內學者的主要研究內容是生物炭對烤煙生長發育以及品質的影響,但對其影響代謝過程的機理研究較少,同時對生物炭對植煙土壤的改善作用還停留在盆栽試驗階段,關于大田試驗及在生產上的推廣應用報道較少?;诖?#xff0c;筆者認為下一步行業的研究重點是生物炭對烤煙代謝過程的影響機理以及生物炭對植煙土壤改良的田間推廣。
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察