黃劉亞,孫永波,劉書武,王李芳,管安偉,董祥立,張永輝,年夫照
(1.云南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院,云南 昆明 650201;2.四川省煙草公司 瀘州市公司,四川 瀘州 646000)
烤煙漂浮育苗基質(zhì)中泥炭替代的研究進展
黃劉亞1,孫永波1,劉書武1,王李芳2,管安偉2,董祥立1,張永輝2,年夫照1
(1.云南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院,云南 昆明 650201;2.四川省煙草公司 瀘州市公司,四川 瀘州 646000)
在前人研究基礎(chǔ)上,從替代物料及方法方面,綜述了烤煙漂浮育苗基質(zhì)中泥炭替代的研究進展,對當前育苗基質(zhì)中替代泥炭存在的問題和對泥炭替代的發(fā)展前景進行了闡述,旨在為找出泥炭替代研究的新方向,爭取獲得更有效、廉價的泥炭替代物提供參考。
烤煙;漂浮育苗;泥炭
泥炭是死亡植物殘體在沼澤環(huán)境的自然狀態(tài)下經(jīng)過相當長時間轉(zhuǎn)化、積累形成的有機礦物資源,屬于短期內(nèi)不可再生資源。泥炭有機質(zhì)豐富,通氣性和透水性好,疏松多孔,具有多孔滲水的功能。同時,泥炭中含有腐植酸類物質(zhì),除了自身能提供營養(yǎng)外,還可保護并貯存外加營養(yǎng)元素[1-3]。泥炭之于濕地在抵御洪水、控制污染、調(diào)節(jié)氣候等方面具有不可替代的作用[4]。
目前,漂浮育苗是烤煙生產(chǎn)中最為普遍的育苗方式,泥炭以其性質(zhì)穩(wěn)定、物理化學協(xié)調(diào)性好、緩沖能力強和營養(yǎng)豐富等優(yōu)點而成為漂浮育苗基質(zhì)中的主要有機質(zhì)材料。然而隨著漂浮育苗推廣力度加大及對育苗基質(zhì)要求的提高,作為漂浮育苗基質(zhì)主要原料之一,泥炭需求量越來越大,勢必造成對泥炭資源的持續(xù)大規(guī)模開發(fā),加之泥炭的不可再生性,其資源勢必日益減少[5-7]。進而造成被開采地生態(tài)環(huán)境破壞和大量耕地不可逆轉(zhuǎn)的后果。因此,煙草漂浮育苗基質(zhì)中泥炭替代是一項亟待解決的問題[8-10]。
本研究就不同泥炭替代的相關(guān)內(nèi)容進行了總結(jié)與分析論述,希望能對已有的研究成果進行梳理與總結(jié),并闡述了當前泥炭替代存在的問題,旨在為找出替代物研究的新方向,爭取獲得更有效、廉價的泥炭替代物提供理論依據(jù)。
1.1 替代物料
1.1.1 農(nóng)作物秸稈類 農(nóng)作物秸稈包括玉米秸稈、小麥秸稈、煙稈等,通常這些有機基質(zhì)均是與沙、蛭石、珍珠巖等無機基質(zhì)或泥炭等其他有機基質(zhì)按一定比例混合使用才能取得較好的效果。
1.1.1.1 玉米秸稈 秸稈資源豐富,碳化后的比表面積為158 m2/g,能夠改善基質(zhì)孔隙狀況和通氣狀況,從而使基質(zhì)的密度降低、吸濕性增大、最大持水量、田間持水量和有效水含量增加。已經(jīng)有研究表明,用碳化后的玉米秸稈替代烤煙漂浮育苗基質(zhì)中的泥炭,培育出的煙苗綜合性狀較好,作為漂浮育苗的替代基質(zhì)具有一定的可行性[11]。同時玉米秸稈含有大量氮、磷、鉀、等元素,因此,可用玉米秸稈開發(fā)優(yōu)質(zhì)栽培基質(zhì)[12]。
玉米秸稈作為基質(zhì)原料時,配合其他物料使用效果較好。例如,在利用褐煤、秸稈等原料完全替代基質(zhì)配方中的泥炭研究中,秸稈比例≤50%及褐煤比例>10%的替代處理基本可以作為煙草漂浮育苗基質(zhì)使用[13]。在以粉碎腐熟的玉米秸稈和爐渣為原料,進行烤煙漂浮育苗基質(zhì)的配制技術(shù)研究中,用一定比例的玉米秸稈和爐渣配制基質(zhì)的生理生化指標符合漂浮育苗基質(zhì)的條件[14]。還有用藥渣和玉米秸稈完全替代烤煙漂浮育苗基質(zhì)中的泥炭,結(jié)果具有一定的可行性[15]。
1.1.1.2 小麥秸稈 小麥作為巨大的可再生資源,長期以來沒有得到很好的再利用,不但污染了環(huán)境,還造成資源浪費。用腐熟棉籽殼和小麥秸稈完全替代泥炭作育苗基質(zhì)的可行性研究,培育的煙苗農(nóng)藝性狀與生理指標協(xié)調(diào),均能達到壯苗標準要求,培育的煙苗可作為育苗基質(zhì)配方進行適當示范推廣[16]。利用瀘州市主要農(nóng)作物玉米、小麥秸稈、稻草作為秸稈基質(zhì)的有機質(zhì)材料,通過篩選得出最優(yōu)配方,該配方的理化指標符合國家標準,且育苗期和大田期的表現(xiàn)均與對照相當,還具有地方特色[17]。
1.1.1.3 其他秸稈 煙稈也可用作基質(zhì)原料。有研究利用碳化煙稈與泥炭、膨化珍珠巖、蛭石以不同的比例混配成基質(zhì),在煙苗漂浮育苗上的使用效果較好[12]。還有在商品基質(zhì)中混入不同比例的碳化煙稈配成新的育苗基質(zhì),其效果與商品基質(zhì)相當,替代泥炭具有一定的可行性[18]。另外棉花秸稈、洋麻秸稈等均可以作為基質(zhì)成分,但目前用作烤煙育苗基質(zhì)的報道較少。
1.1.2 糠類
1.1.2.1 稻殼 炭化稻殼是在稻殼炭化爐中經(jīng)控制燃燒條件而獲得的一種黑色閃光的顆粒狀粗粉,含有較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)。炭化稻殼具有良好的吸熱性、多孔性、低密度性,已成為一種煙草育苗基質(zhì)的主要原材料[19]。稻殼與泥炭按一定比例配制成基質(zhì),可改善基質(zhì)性能?;|(zhì)配比中碳化稻殼比例<50%、泥炭比例>20%、蛭石用量5%~20%培育的煙苗的葉綠素含量較高,活性氧化代謝協(xié)調(diào),煙苗根系活力強[20]。用發(fā)酵稻殼為主要原料,配以高溫消毒熟土以及膨化珍珠巖的基質(zhì)可替代現(xiàn)烤煙漂浮育苗使用的商品基質(zhì)[14]。稻殼的多孔性導致基質(zhì)持水性差,因此利用細沙土來協(xié)調(diào),加入無機材料按一定比例混配成基質(zhì),煙苗長勢和成苗素質(zhì)良好[21]。采用谷殼和紅泥土的混配基質(zhì),其煙苗生長較好,同時推廣應(yīng)用效果也較好[22]。
1.1.2.2 花生殼(花生糠) 充分發(fā)酵腐熟的花生殼的pH值、容重、總孔隙度均與泥炭接近,且具有來源廣泛、成本低廉等特點。在花生殼與泥炭混合用于育苗的試驗研究中,花生殼可改善基質(zhì)通氣性,增大基質(zhì)孔隙度,改善基質(zhì)水氣平衡和物理結(jié)構(gòu),優(yōu)化根際環(huán)境,減少泥炭的使用量[23]。
花生殼一般與其他材料混合配成基質(zhì),80%花生殼+20%河沙[24]、50%花生殼+50%腐殖土、52%花生殼+13%腐熟玉米秸稈+20%蛭石+15%膨化珍珠巖均能明顯改善基質(zhì)理化性質(zhì)[25],其育苗效果與商品基質(zhì)基本一致。90%花生糠+10%河砂[26]、80%腐熟花生糠+10%膨化珍珠巖+10%蛭石配制的烤煙漂浮育苗基質(zhì)[27],其出苗率和出苗速度高、根數(shù)量高、根系活力強。
1.1.2.3 菌糠 菌糠是收獲食用菌產(chǎn)品后的殘留物菌廢料。使用菌糠替代泥炭作為基質(zhì)主要原料不但能改善基質(zhì)性能,還能為基質(zhì)提供部分養(yǎng)分。65%淋洗后的菌糠+20%珍珠巖+15%蛭石配制成基質(zhì)的煙草出苗率達60%,添加適量菌肥,出苗率可達80%以上[28]。還有研究發(fā)現(xiàn),67%的食用菌廢棄菌糠+33%的營養(yǎng)土也可作為烤煙育苗基質(zhì),與常規(guī)基質(zhì)相比差異不顯著[29]。
1.1.3 廢渣類
1.1.3.1 甘蔗渣 甘蔗渣是一種來源極為豐富的可再生物質(zhì)資源,透氣性和持水性較好,有機質(zhì)含量高,電導率低,pH適中,微量元素含量較低,是一種良好的基質(zhì)原料。利用甘蔗渣和紫莖澤蘭秸稈替代泥炭,測定其基質(zhì)的物理性質(zhì),結(jié)果表明:甘蔗渣容重小,孔隙度高,自然吸水量大,同時易于添加不同疏水材料配合制成基質(zhì)[30]。因此甘蔗渣一般和其他物料混配成基質(zhì)使用,有研究將甘蔗渣與河砂按不同比例配制成基質(zhì),替代效果較單獨使用甘蔗渣更好[31]。甘蔗渣作為泥炭替代物,必須經(jīng)過充分發(fā)酵腐熟。以新鮮甘蔗渣為主要材料,對甘蔗渣進行不同腐熟處理,結(jié)果表明:添加復(fù)合肥和鈣鎂磷肥堆漚腐熟7個月后的甘蔗渣效果最佳,并混合煤渣和膨化珍珠巖配制烤煙漂浮育苗基質(zhì),能使烤煙較好生長和成苗[32]。所以因地制宜選用甘蔗渣配制為烤煙漂浮育苗基質(zhì)以代替常規(guī)基質(zhì)具有一定可行性。
1.1.3.2 鋸末屑 鋸末屑類原料極為豐富,吸持水性較好,C/N較高,因此充分腐熟后的鋸木屑才可作為育苗基質(zhì)材料[33]。由于鋸末中速效養(yǎng)分含量較少或剛腐熟鋸末基質(zhì)中存在一些抑制物質(zhì),在育苗前期生長緩慢,而后期與對照沒有差異[34]。同樣鋸末屑也可和其他物料混配成基質(zhì),用鋸末拌山沙配成基質(zhì)來育苗,其煙苗生長各項指標與常規(guī)基質(zhì)差異不明顯[35]。
1.1.3.3 其他廢渣 廢渣類基質(zhì)原料來源豐富,并且物料成本低,但是大部分需要成分腐熟才可使用。而廢渣類原料因其特性單一,往往和其他特性互補的原料搭配使用。有研究用堆捂腐熟的藥渣和玉米秸稈完全替代烤煙漂浮育苗基質(zhì)中的泥炭[15],利用礦渣完全替代育苗基質(zhì)[36],用完全腐熟的玉米秸稈和爐渣來替代基質(zhì)中的泥炭[14],還用河沙、煤渣和鋸木灰代替泥炭進行漂浮育苗[37],這些替代的效果與常規(guī)基質(zhì)差異不大,且節(jié)約成本。
1.1.4 其他類 部分研究采用粉煤灰作為基質(zhì),70%粉煤灰+30%農(nóng)家肥的育苗基質(zhì)[37]、95%粉煤灰+5%珍珠巖基質(zhì)配方[38]、70%蜂窩煤灰或散煤灰+30%珍珠巖的育苗基質(zhì)[39],所育煙苗的出苗率、成苗率、壯苗率與泥炭基質(zhì)沒有顯著差異,能滿足大田煙苗需要。
蚯蚓肥也可以作為育苗基質(zhì)原料,70%蚯蚓肥+30%珍珠巖混配基質(zhì)具有良好的團粒結(jié)構(gòu)、孔隙性、通氣性、排水性、持水性、豐富的微生物,煙苗的出苗率高,出苗整齊,生物量比常規(guī)基質(zhì)增加約17%[40]。
1.2 替代方法
1.2.1 部分替代泥炭 以目前研究文獻資料來看,很多研究是部分替代泥炭,均是在原來常規(guī)基質(zhì)基礎(chǔ)上,加入一種或者多種物料,通過減少泥炭用量來替代。經(jīng)過對煙苗指標的測定以及大田生長期的觀察,替代效果大部分與常規(guī)基質(zhì)差異不大。以一定比例的泥炭,搭配合適比例的腐殖土和腐熟玉米秸稈,基質(zhì)的育苗性能較佳[41]。通過研究烤煙漂浮育苗系統(tǒng)中不同配比基質(zhì)對煙苗生長的影響,結(jié)果表明:基質(zhì)中以泥炭∶炭化谷殼∶膨化珍珠巖=3∶4∶3或泥炭∶炭化谷殼∶膨化珍珠巖=3∶5∶2為宜,基本能達到育苗標準[42]。這種復(fù)合基質(zhì)能充分利用基質(zhì)中不同物料的不同特性,使基質(zhì)達到最好的理化指標,有助于培育的壯苗滿足生產(chǎn)所需。
1.2.2 完全替代泥炭 在泥炭面臨枯竭的情況下,找到完全代替泥炭的物料或者方法就更有意義。替代物料最好是與泥炭特性相近的物料,并且基質(zhì)原料的種類越少越好,能達到使用泥炭基質(zhì)同樣的效果。隨著泥炭替代的大量研究,也有方法可以完全替代泥炭。近年來,云南分別發(fā)明了無基質(zhì)假植技術(shù)和漂浮育苗沙培育技術(shù),在育苗生產(chǎn)中起到較好的效果。
目前,可替代物料多并且效果不太理想。在利用藥渣及秸稈替代基質(zhì)中泥炭進行烤煙育苗的研究中,培育的煙苗雖能基本達到壯苗要求,但其協(xié)調(diào)程度不及對照[15]。還有前人自行篩選了2種育苗基質(zhì),育苗效果差于對照或和對照無明顯差異[41]。這類研究就育苗效果而言沒有替代意義,達不到泥炭替代的效果。
研究中替代物料成本投入較大,不利于煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。研究中多以秸稈、廢渣等農(nóng)業(yè)廢棄物,而這些物料的C/N高,若不加以處理作為烤煙漂浮育苗基質(zhì)會產(chǎn)生大量有害物質(zhì)而影響煙苗生長,因此必須經(jīng)過碳化或者腐熟發(fā)酵等措施進行加工,而加工過程冗長繁瑣,造成育苗勞動成本增加。在某些研究中,僅僅考慮替代效果,而忽略了經(jīng)濟成本。在采用漂浮育苗方式研究保水劑與珍珠巖配比基質(zhì)對煙苗影響的研究中[42],育苗效果與利用泥炭作為有機質(zhì)效果相當,但是保水劑成本較高,其研究有待進一步探索。
泥炭替代研究方法和力度較淺。目前的研究對基質(zhì)的深層結(jié)構(gòu)了解不夠全面,僅從其幾項理化性質(zhì)來說明相關(guān)問題,沒有深入探究基質(zhì)在育苗整個過程中的轉(zhuǎn)變和調(diào)節(jié)水、氣、肥的機理。另一方面,在育苗過程中,基質(zhì)的理化性質(zhì)隨著育苗的進行會發(fā)生變化,同時反作用于煙苗的報道未見,這就需要跟隨著育苗的進行,探索基質(zhì)和煙苗的互作關(guān)系,從而達到更好的育苗效果。
3.1 替代物料的選擇
如今替代泥炭的物料主要是作物秸稈、廢棄渣以及作物殼類或糠類等,但是由于物料加工過程繁瑣或地域限制等原因而大部分未被大面積推廣。因此在選擇物料作為泥炭替代物時,需滿足以下條件:一是基質(zhì)理化性能好?;|(zhì)的容重、總孔隙度、水氣比、粒徑、緩沖能力、持水性、導熱性、pH值等理化性質(zhì)尤為重要,良好基質(zhì)的理化性能是育苗的關(guān)鍵因素,這就要求生產(chǎn)中嚴格控制基質(zhì)的各個指標,實現(xiàn)育苗的標準化。二是來源廣,當?shù)匾子讷@取。山區(qū)的木材、沿海地區(qū)的沙石、農(nóng)作物廢棄物等都是優(yōu)勢資源,充分利用這些資源因地制宜解決泥炭替代的問題,并在該地區(qū)大范圍推廣,實現(xiàn)集約化、工廠化。三是成本要低。降低育苗成本,最大可能減輕煙農(nóng)的育苗經(jīng)濟負擔是當今煙草行業(yè)的目標,在今后的研究中,都要將經(jīng)濟效益納入研究的主要對象之一,實現(xiàn)煙草育苗的經(jīng)濟化。四是變廢為寶。煙草漂浮育苗基質(zhì)的替代應(yīng)該從變廢為寶的方向來開展,既能節(jié)約資源,也替代不可再生資源,保護環(huán)境,實現(xiàn)煙草育苗的生態(tài)化。綜上所述,還有很多可替代泥炭的物料,例如在蔬菜育苗中廣泛使用的樹皮、椰糠粉、蘆葦末、果殼等,在烤煙漂浮育苗中仍然具有一定的可行性。
3.2 替代方法的創(chuàng)新
除了理想的替代物外,替代方法對于泥炭替代同樣重要。在保證煙草行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提下,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思想,于育苗環(huán)節(jié)的其他方向上進行創(chuàng)新達到使用泥炭育苗同樣的效果。比如將有機肥的研究思路運用到基質(zhì)上,在基質(zhì)中加入相關(guān)微生物,能增加煙苗抗病性外,也能增加基質(zhì)的養(yǎng)分;添加某些催化劑來增加基質(zhì)的理化性質(zhì);改變育苗盤結(jié)構(gòu)來改善基質(zhì)通氣性等目前還是初步研究階段,也將是今后研究基質(zhì)的發(fā)展方向。總之,漂浮育苗基質(zhì)替代擺脫泥炭的依賴是漂浮育苗研究的中心問題,向著非泥炭基質(zhì)方向發(fā)展才符合當今煙草行業(yè)的發(fā)展標準。
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(責任編輯:曾小軍)
Research Progress in Substitution of Peat in Substrate for Float Breeding of Flue-cured Tobacco Seedlings
HUANG Liu-ya1, SUN Yong-bo1, LIU Shu-wu1, WANG Li-fang2, GUAN An-wei2,DONG Xiang-li1, ZHANG Yong-hui2, NIAN Fu-zhao1*
(1. College of Tobacco Science, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China;2. Luzhou Tobacco Corporation of Sichuan Province, Luzhou 646000, China)
On the basis of previous studies, this paper summarized the research progress in substitution of peat in substrate for float breeding of flue-cured tobacco seedlings from the aspects of substitutes and substituting methods, described the existing problems in substitution of peat in substrate for float breeding of flue-cured tobacco seedlings at present, and discussed the future developmental prospects of peat substitution, in order to provide reference for finding out new direction of peat substitution and getting more effective and cheaper peat substitutes.
Flue-cured tobacco; Float breeding; Peat; Substitution
2017-02-22
四川省煙草公司瀘州市公司項目“酒糟在煙草上的綜合應(yīng)用(kx132276)、提高煙葉等級結(jié)構(gòu)綜配套技術(shù)應(yīng)用(kx132275)”。
黃劉亞(1990─),男,四川成都人,碩士研究生,從事煙草生理生化及煙葉質(zhì)量評價研究。*通訊作者:年夫照。
S572
A
1001-8581(2017)06-0075-05