增施中藥渣生物有機肥對烤煙生長、養分吸收及品質的影響

李朝文 李響 陳學卷 郭松 陸引罡 劉麗

摘要：為促進中藥渣循環利用，探討中藥渣有機肥資源化后對烤煙生長及煙葉品質的影響，采用烤煙盆栽試驗對施用中藥渣有機肥及生物有機肥后煙葉農藝性狀、養分吸收和煙葉化學品質的差異進行了探討。結果表明，中藥渣有機肥和生物有機肥的施用提高了煙株的株高、葉長和葉面積，促進了根系生長與活力，提高了磷、鉀、還原糖和總糖含量，降低了煙堿含量，改善煙葉糖堿比和鉀氯比等化學品質協調性。施用生物有機肥能明顯促進氮素從根部向地上部尤其是葉片轉移，有利于促進根部磷吸收向地上部轉移并更多地保留于莖部，促進莖部鉀向葉部轉移。供試3種生物有機肥中，以解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens） F11為功能菌的生物有機肥B2在促進烤煙養分吸收和提高煙葉品質的潛力較為突出。

關鍵詞：中藥渣；生物有機肥；煙草；農藝性狀；養分分配

中圖分類號：S572.06? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）03-0114-07

中藥渣是中藥生產和使用過程中殘余的固體廢棄物，包括煎藥后的渣、中藥飲片加工的剩余部分、中草藥殘渣等［1］。隨著我國中醫藥產業的快速發展，中藥渣廢棄物年均達6 000萬～7 000萬t［2-3］。貴州省是中國的中藥材生產大省，相關統計數據顯示，2022年貴州省中藥材產量為20.6億kg，中藥渣產量也隨之增加［4］。目前，中藥渣主要處理方式為堆放、焚燒和填埋等，綜合利用率低，且加工過程中的大量廢水、廢氣和廢渣等所形成的異味和深色度難以去除會對環境造成嚴重危害。中藥廢棄物含有大量的營養物質和活性物質［5］，將其與化肥混合施用于土壤后，能提高土壤團聚體的穩定性［6-7］、改善土壤肥力、促進植物生長［8-9］，具有突出的資源化和農業生產應用前景［10-11］。

隨著化肥長期不合理施用帶來的土壤養分失調、環境污染等問題日益突出［12］，有機肥料因其卓越的特性，在綠色可持續農業中變得越來越重要，并受到廣泛關注和深入研究。它具有許多顯著的優勢，包括降低土壤容重、改善土壤通氣狀況、提升土壤肥力［13］、改善土壤微生態環境［14］、促進肥料的轉化，以及增強根系對肥料的吸收能力等［15］。隨著對有機肥的深入研究和應用，有機肥正朝著綠色、多功能和生物化的方向發展。生物有機肥料具備有機肥和微生物肥料的多重功能，在培肥土壤、調控土壤微生態平衡以及提高農產品品質等方面表現出比普通有機肥更為顯著的效果［16-18］，是提高農業有機廢棄物資源化利用效率的新興方式，也是中藥渣肥料化商品化的重要途徑之一。

烤煙是貴州省農業的支柱產業之一，2021年貴州省烤煙種植單產為7.53 kg/hm2［19］，對貴州省的經濟發展和農民的收入增加都起到了積極的促進作用。大量研究表明，有機肥可促進烤煙根系活力和根系干物質質量的提高［20］，株高、莖圍、葉面積和葉片數不同程度增大［21］，改善煙株對氮素的吸收、利用和分配，從而提升煙葉質量［22］。中藥渣有機肥作為中藥渣的主要資源化產品，在黃芪［23］、丹參［24］等中藥材及玉米［25］、番茄［26］上有了一定推廣應用，且在土壤肥力、作物產量、疾病防治、環境保護等方面具有良好效果。但該肥料在烤煙上的應用還較少，以其為基礎的生物有機肥在烤煙中的應用更為鮮見。根際促生菌是一類能定殖于根系并促進植物生長的細菌，是生物有機肥常用的功能菌［27］。因此，本研究以中藥渣有機肥為原料，利用2株根際促生菌制備了3種生物有機肥，研究了中藥渣有機肥和3種中藥渣生物有機肥對烤煙生長、養分吸收及煙葉品質的影響，以期為中藥渣生物有機肥的開發及其在烤煙上的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為貴州省煙草科學研究院福泉基地煙草苗圃0～20 cm耕層土壤，土類為黃壤，土壤質地為黏壤。該土壤基本理化性質如下：pH值為4.79，有機質含量為34.15 g/kg，全氮含量為 1.78 g/kg，全磷含量為1.23 g/kg，全鉀含量為15.02 g/kg，堿解氮含量為125.93 mg/kg，有效磷含量為25.98 mg/kg，速效鉀含量為197.67 mg/kg。

供試烤煙品種為云煙87。

供試中藥渣有機肥由貴陽智仁源生物有機肥有限公司提供。生物有機肥以中藥渣有機肥為材料，以根際促生菌多黏芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）F8、解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）F11為功能菌，參照Liu等的方法［28］進行制備。3種生物有機肥分別為含F8 106 CFU/g的中藥渣生物有機肥B1，含F11 106 CFU/g的中藥渣生物有機肥B2，含F8 106 CFU/g和F11 106 CFU/g 的中藥渣生物有機肥B3。

1.2 試驗設計及實施

盆栽試驗于2022年2—9月在貴州省煙草科學研究院福泉基地（107°30′41″E，26°44′48″N）實施。試驗設置5個處理，分別為不施有機肥對照（CK）、按土肥質量比2％施用中藥渣有機肥（OF）、按土肥質量比2％施用中藥渣生物有機肥B1、按土肥質量比2％施用中藥渣生物有機肥B2、按土肥質量比2％施用中藥渣生物有機肥B3，重復5次，完全隨機排列。所有處理化肥均按基地常規施肥，即煙草專用基肥（N、P2O5、K2O含量分別為10%、10%、25%）750 kg/hm2，煙草專用追肥（N、P2O5、K2O含量分別為15%、0、30%）225 kg/hm2。

試驗盆缽為仿陶瓷花盆，盆高26 cm，上直徑 35 cm，下直徑20 cm。10 kg供試土壤裝盆時與煙草專用基肥和有機肥或生物有機肥混合均勻后裝入盆中。澆灌自來水保持60%田間持水量平衡7 d后，選取長勢一致的健康煙苗進行移栽，每盆1株。煙草專用追肥于移栽后31 d溶于水中隨水施用。移栽后95 d進行打頂。培養期間視土壤情況適時適量補給水分。觀察煙苗生長狀況。培養115 d后，采集成熟期煙株各器官（根、莖、葉）樣品進行測試分析。

1.3 測定及方法

根據YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》，對煙株的團棵期、旺長期和成熟期進行了主要農藝性狀的調查，包括株高、莖圍、最大葉長和最大葉寬。

于成熟期，分根、莖、葉3部分采集煙株樣品。煙株根系洗凈后，用根系掃描儀（Regent Instruments Ins.，Canada）分析根系形態；采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色活性法分析根系活力［29］。

根、莖、葉樣品分別殺青烘干至恒質量并測定干質量，粉碎后待用。煙株各部位樣品經H2SO4-H2O2消煮后分別采用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度計法［30］測定全氮、全磷和全鉀含量。煙葉還原糖及總糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法［31］測定；煙堿含量采用紫外分光光度法測定；氯含量采用銀量法［32］測定。

1.4 數據處理

采用Excel 2019對數據進行整理、采用DPS 18.5對數據進行單因素方差分析（Duncans新復極差法），采用Origin 2021進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 農藝性狀

烤煙干物質積累和農藝性狀在不同施肥處理間存在明顯差異。中藥渣有機肥/生物有機肥的施用使烤煙地上部葉及整株的干物質累積量顯著增加，對根系干物質量無顯著影響，其中生物有機肥B1處理后干物質積累效果更佳（表1）。由表2可知，在團棵期，生物有機肥B1、B2、B3處理的株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬、葉面積均顯著高于CK處理，OF處理的莖圍、最大葉長、最大葉寬和葉面積較CK也有顯著提高。在旺長期，處理間的株高、莖圍均無顯著差異；相較于CK，僅B3處理的最大葉長、B2處理的最大葉寬和葉面積顯著提高，分別提高了12.05%、15.20%、25.03%，其他處理的相關指標均與CK無顯著差異。在成熟期，施用中藥渣生物有機肥B1、B2、B3處理的株高、最大葉長和最大葉面積顯著高于CK處理，有機肥OF處理的最大葉寬較CK處理有顯著提高。整體而言，中藥渣生物有機肥相較于有機肥更能促進烤煙農藝性狀改善、提高烤煙干物質累積量。

2.2 根系發育

隨著煙株的生長發育，根系活力總體呈現出先增加后降低的趨勢（圖1）。各處理根系活力均在旺長期達最大值，成熟期時根系活力大幅度下降。比較相同時期各處理的根系活力發現，施用有機肥/生物有機肥能顯著提高根系活力，但生物有機肥效果因功能菌的差異而有所不同。團棵期以B3處理的根系活力最高，相較于CK處理增加了111.86%，旺長期和成熟期則以B2處理最高，分別比CK處理高108.78%和160.67%。

如表3所示，施用中藥渣有機肥和生物有機肥會影響烤煙的根系形態。B3處理相較于CK處理顯著提高了煙株根系根長、投影面積，分別提高了42.19%、24.81%；B1、B3處理的根系表面積高于其他處理，二者表面積相較于CK分別顯著增加了18.75%、51.90%；OF和B1處理的根系平均直徑顯著低于CK，B2處理與CK無顯著差異，但B3處理的根系平均直徑顯著高于其他處理，達3.22 mm，相較于CK增加了27.78%； B3處理的根體積同樣顯著高于其他各處理，比CK高43.22%，B1、B2處理的則與CK無顯著差異。以上結果表明，生物有機肥施用能促進烤煙根系生長，其中生物有機肥B3效果更為明顯。

2.3 烤煙養分分布情況

煙株各部位養分含量差異如圖2所示，各處理間氮含量在根部無顯著差異，而在烤煙莖、葉部有顯著差異。相較于CK，施用有機肥OF與生物有機肥B2、B3的莖、葉部氮含量都顯著降低?？緹熈缀吭谔幚黹g的差異不同于氮，B2處理根部磷含量顯著高于CK、OF、B3處理，施用OF與B1的煙草莖部磷含量也顯著高于CK，OF、B1、B3處理下葉片磷含量顯著高于CK處理。鉀含量的水平是衡量煙葉品質的重要因素之一。從圖2還可以看出，與CK相比，OF、B1、B2處理烤煙根部鉀含量顯著增加，施中藥渣有機肥或生物有機肥均能顯著提高烤煙莖部鉀含量，對葉片鉀含量也起到顯著增加的效果。

由圖3可知，烤煙氮素累積量根部占比基本處于8%～11%之間，莖部各處理的氮素累積量占比均低于CK處理，中藥渣有機肥和生物有機肥處理的煙葉氮素累積量占比均高于CK，最高達59%；就磷素累積量而言，CK、OF、B1、B2處理根部磷素累積量占比為7%～8%，B3處理烤煙根部磷素累積量占比僅為5%，明顯低于其他處理，但在莖部又高于其他處理（CK除外），說明B3處理有利于磷素由根部向莖部轉移，在煙葉部分，磷素累積量占比在各處理間差異不明顯；鉀素累積量結果顯示，根部各處理的鉀素累積量占比為2%～4%，在莖部，OF、B1、B2均低于CK和B3處理，而在煙葉部分OF、B1、B2又均高于CK和B3處理，即OF、B1、B2處理能促進鉀素由根部向煙葉轉移。由此可知，中藥渣有機肥和生物有機肥處理能一定程度提高烤煙地上部氮、磷、鉀素累積量。

2.4 煙葉化學成分及協調性

處理間煙葉其他化學成分及協調性差異如表3所示。相較于CK，增施有機肥和生物有機肥在一定程度上顯著降低了煙葉的煙堿含量，B1、B3較CK分別顯著下降了6.0%、6.5%，OF、B2均顯著下降了3.5%。與此相反，有機肥/生物有機肥能提高煙葉還原糖和總糖的含量，其中OF、B1、B2和B3處理還原糖含量較CK均顯著提高，增幅為5.0%～8.8%；B2處理總糖含量較CK顯著提高了13.4%，B1和B3處理也顯著提高了7.8%和8.4%。煙葉化學成分協調性指標顯示，增施生物有機肥能提高煙葉鉀氯比，其中B2、B3處理相較于CK分別提高了23.4%、47.5%；糖堿比因中藥渣有機肥和生物有機肥的施用顯著提高了8.8%～14.9%，而氮堿比降低了9.3%～25.5%。

3 討論

大量研究表明，施用生物有機肥能促進煙株的生長發育［33-37］。本研究結果與施河麗等的研究結果［38-40］相同，中藥渣有機肥和生物有機肥的施用均能提高烤煙地上部干物質質量，尤其是煙葉部位；也促進烤煙的株高、最大葉長、最大葉寬和最大葉面積等的增加?？梢?，中藥渣生物有機肥明顯促進了烤煙農藝性狀的改善。

煙草根系是養分供應和煙堿合成的重要部位，其發育狀況對煙草生長具有重要影響。生物有機肥不僅能夠改善植煙土壤環境［41］、促進根系發育［42］，還能減緩烤煙生長后期根系活力下降［43］、有利于煙株延緩衰老［44］。本研究結果顯示，中藥渣生物有機肥處理顯著提高根系活力，促進根系的形態發育。供試生物有機肥中，以解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）F11為功能菌的中藥渣生物有機肥B2在整個烤煙培育期中對根系活力展現出穩定的促進生長的效果，長期保持煙草根系相對較高的活力，含多黏芽孢桿菌（Paenibacillus Polymyxa）F8、解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）F11的生物有機肥B3處理的根系形態各項指標顯著高于有機肥CK處理，更能促進根系的發育和形成。

生物有機肥能有效促進煙株對養分的吸收平衡［45］，不僅可以增加煙葉鉀含量，提高煙葉品質［46］，還能促進煙株對氮、磷和鉀等養分的積累，特別是對氮、鉀含量在煙葉中的分配起到重要作用［47］。本研究顯示，生物有機肥的施用降低了煙葉氮含量，提高了烤煙磷、鉀含量，并促進了氮、鉀養分由根向煙葉的轉移，生物有機肥B1、B2在此方面效果更佳，這與宋建群等的研究結果［48-49］一致。生物有機肥的施用，提高了烤煙對氮、磷、鉀養分的吸收能力，進而提高了氮、磷和鉀養分的累積和利用能力。

煙葉的內在化學品質是評價煙葉質量的重要指標之一。有關研究指出，生物有機肥的施用能提高煙葉總糖和還原糖的含量［50-51］、降低煙葉氮和煙堿含量［52］、促進煙葉化學成分及其協調性的改善［53］，是提高煙葉品質的重要農業措施［54］。本研究結果同樣表明，供試中藥渣生物有機肥均使煙葉的煙堿含量和氮堿比降低，使還原糖含量、總糖含量、鉀氯比、糖堿比有所提高。其原因可能是中藥渣生物有機肥能促進烤煙對生長所需鉀含量的吸收，使氮、煙堿、糖等煙葉內在化學成分更加協調［55-56］。

4 結論

本研究結果證實了中藥渣生物有機肥能促進煙株的生長發育，促進根系生長，降低煙堿含量，有效提高磷、鉀養分含量；有利于氮素從根部向地上部尤其是向葉片轉移、根部磷吸收量的提高以及莖部鉀向葉部的轉移。供試條件下，解淀粉芽孢桿菌F11制備的生物有機肥B2能改善煙株生長后期的生長發育狀況，有利于提高根系活力，延緩烤煙衰老，能改善煙葉化學成分及其協調性，相較于其他供試中藥渣生物有機肥更具提高煙葉質量的潛力。

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