煙草在線專稿　　摘要：本文系列報(bào)道四川省煙草公司設(shè)立的烤煙秸稈整株發(fā)酵綜合應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展，在總結(jié)與研究國內(nèi)外有關(guān)煙草秸稈研究與應(yīng)用基礎(chǔ)上，獨(dú)立地思考、研究與開發(fā)四川省這一廢棄資源。根據(jù)今后形成的新產(chǎn)業(yè)，預(yù)測國內(nèi)外有關(guān)煙草秸稈方面的發(fā)展方向。

　　全文包括煙草秸稈研究應(yīng)用綜述（一）、物理、化學(xué)性質(zhì)（二）、微生物特征（三）、機(jī)械與設(shè)備（四）、煙葉農(nóng)業(yè)試驗(yàn)（五）、非煙草農(nóng)業(yè)試驗(yàn)（六）、土壤修復(fù)與保育（七）和煙葉分析與評吸（八），系列報(bào)道這一項(xiàng)目的研究動(dòng)態(tài)。

　　煙草秸稈研究應(yīng)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(jīng)過120天左右田間生長后的自然產(chǎn)物，在煙葉生產(chǎn)中被作為廢棄物。煙葉生產(chǎn)需要大肥大水、光照充足、在120天農(nóng)藝生長中吸收空氣、土壤和肥料中養(yǎng)分，形成青煙葉和煙草秸稈兩種果實(shí)。其中，青煙葉經(jīng)烘烤加工后銷售給當(dāng)?shù)責(zé)熑~公司，然后用于工業(yè)公司制造卷煙產(chǎn)品；煙草秸稈被遺棄在煙田里，經(jīng)煙農(nóng)收集后移除煙田。由于煙草秸稈的根部柔韌且含糖和膠質(zhì)，桿部韌硬且含糖、蛋白和木質(zhì)素，并含有煙堿，難于用于動(dòng)物飼料和燒柴燃料。然而，與其他作物相比，在120天內(nèi)煙葉積累了大量的氮磷鉀、有機(jī)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(jī)物，是一種與小麥、玉米、水稻、油菜等作物秸稈性質(zhì)不同的材料，有關(guān)這種材料的專業(yè)化系統(tǒng)研究在國內(nèi)外報(bào)道不多。

　　二、國外研究應(yīng)用

　　有關(guān)國外煙草秸稈的研究應(yīng)用未見報(bào)道，其他作物秸稈應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，包括丹麥、美國、加拿大和日本等國家。

　　丹麥?zhǔn)鞘澜缟鲜紫仁褂媒斩挵l(fā)電的國家，上世紀(jì)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?shù)胤祷亟o農(nóng)民作為肥料。

　　美國應(yīng)用秸稈生產(chǎn)乙醇。美國24個(gè)農(nóng)業(yè)州小麥秸稈每年4500萬噸，占當(dāng)年50%。美國有116個(gè)乙醇提煉廠，每生產(chǎn)1加侖乙醇，可以得到51美分的政府補(bǔ)貼。

　　加拿大應(yīng)用玉米秸稈作為喂牛飼料，10月份收割玉米時(shí)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(yīng)用上處于領(lǐng)先地位，在其他作物秸稈研究應(yīng)用上落后于國外。

　　三、國內(nèi)研究應(yīng)用

　　1998年，何良勝等人[1]對未發(fā)酵煙草秸稈還田水稻進(jìn)行三年試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，稻田土壤中有機(jī)質(zhì)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(chǎn)量。同時(shí)，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(fā)現(xiàn)，未發(fā)酵煙草秸稈施入稻田后，存在著煙草秸稈發(fā)酵菌與稻苗爭氮、糖等養(yǎng)分，在稻苗前期出現(xiàn)稻苗生長不正?，F(xiàn)象。

　　2007年，朱自學(xué)等人[2]對秸稈還田的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行了研究。從土壤生態(tài)學(xué)方面，作者認(rèn)為秸稈還田有四個(gè)作用：

　　1）改變土壤物理性狀。在植物學(xué)中，認(rèn)為土壤直徑＞0.25mm的微團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)能夠提供良好的營養(yǎng)條件。曾木祥等人[3]的三年稻草還田試驗(yàn)表明，土壤微團(tuán)聚體從18.60%提高到32.28%。秸稈還田可以提高土壤孔隙率，強(qiáng)化土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重。同時(shí)，增加土壤保水保肥能力，提高田間持水能力，增強(qiáng)土壤抗旱防澇能力。

　　2）改變土壤化學(xué)性狀。提高土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)和腐殖酸。同時(shí)，帶入NPK和微量元素，以及糖、多肽氨類基酸等有機(jī)物成分。

　　3）改變了土壤微生物區(qū)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(huì)帶入病毒、細(xì)菌和真菌類致病微生物。比如，煙草秸稈直接和他就會(huì)增加煙草花葉病、青枯病、黑莖病等病原體，出現(xiàn)三類煙草病害增加的現(xiàn)象。

　　國內(nèi)的秸稈還田研究及推廣應(yīng)用過多地停留在概念上，其不利的影響正在顯現(xiàn)。鄭晉鳴等人[4]通過調(diào)查江蘇省農(nóng)村發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)量一直在減少，其中1999年玉米單產(chǎn)389公斤，2012年單產(chǎn)變成了366公斤，減少產(chǎn)量5.9%。根據(jù)江蘇省農(nóng)科院研究員楊四軍等人分析，減產(chǎn)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(yàn)。研究者將秸稈晾干粉碎，應(yīng)用秸稈成型機(jī)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(shí)?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(yàn)研究，包括安徽省煙草公司和湖北省煙草公司。由于現(xiàn)有烤房設(shè)備結(jié)構(gòu)的限制，以及煙草秸稈中糖分較高、木質(zhì)素較低，常會(huì)出現(xiàn)爐膛結(jié)焦、燒毀爐箅子現(xiàn)象，使得烘烤過程難于正常操作，造成烘烤經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)悉在已開展的煙草秸稈壓塊項(xiàng)目中，基本上處于理論研究狀態(tài)。作為燃料或工業(yè)應(yīng)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(shù)在優(yōu)質(zhì)特色煙葉生產(chǎn)上的應(yīng)用研究”項(xiàng)目中，應(yīng)用煙草秸稈研制煙草種植新型生物有機(jī)肥，2014年實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)煙草秸稈生物有機(jī)肥4萬噸，產(chǎn)值7000余萬元，成功地將煙草秸稈產(chǎn)業(yè)化。本項(xiàng)目隸屬湖北省煙草公司重大專項(xiàng)，楊樹任項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組組長，高勇?lián)紊锛夹g(shù)課題組組長，以沈寅初院士為學(xué)術(shù)帶頭人[7]。根據(jù)研究成果和產(chǎn)業(yè)化情況，2014年由恩施州煙草公司組織上報(bào)項(xiàng)目研究材料，獲得了當(dāng)年中國煙草總公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)[8]。

　　這個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化的思路由高勇博士首次提出，建立易于控制標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的工廠化生產(chǎn)方式，制造新型煙草秸稈生物產(chǎn)品，通過農(nóng)業(yè)試驗(yàn)部分或全部返回到煙葉生產(chǎn)上，有利于減少化學(xué)肥料、提高煙葉品質(zhì)、廢物應(yīng)用與生態(tài)環(huán)保。具體操作是，從煙農(nóng)手中收購達(dá)標(biāo)的煙草秸稈（控制塑料薄膜、金屬物、沙土和水分），然后集中運(yùn)輸?shù)街付üS進(jìn)行粉碎、消毒、發(fā)酵、復(fù)配和包裝，然后再由工廠通過物流方式運(yùn)輸?shù)綗熑~種植基地。研究中遇到了許多技術(shù)障礙，如粉碎效率、消毒滅菌方法和設(shè)備、發(fā)酵微生物、功能微生物、替代煙草復(fù)合肥比例等技術(shù)攻關(guān)。

　　經(jīng)過五年產(chǎn)業(yè)化推廣，目前遇到一些阻礙這一項(xiàng)目正常進(jìn)行的問題。第一個(gè)是原料問題，由于人工費(fèi)的增加，按照5分錢/根價(jià)格收購煙草秸稈很難操作。第二個(gè)是運(yùn)輸問題，煙草秸稈體積龐大，煙田散布在山區(qū)地帶，汽油和人工費(fèi)的增加，運(yùn)輸成本居高不下。第三個(gè)是工廠廠房，一個(gè)年產(chǎn)10000噸的煙草秸稈生物有機(jī)肥需要3000萬元投資，生產(chǎn)周期為半年，巨大的土地、廠房、設(shè)備及人員費(fèi)用很難支撐銷售價(jià)格不高的煙草秸稈生物有機(jī)肥產(chǎn)業(yè)。第四個(gè)是粉碎設(shè)備問題，國內(nèi)沒有煙草秸稈專用粉碎機(jī)，一臺售價(jià)9萬元、功率145KW的粉碎機(jī)每小時(shí)只能生產(chǎn)1000公斤粉碎料，且粒度在5-10mm。第五個(gè)是發(fā)酵問題，煙草秸稈中含有煙堿，當(dāng)一般秸稈腐熟微生物遇到煙堿時(shí)常出現(xiàn)“失活”，專用發(fā)酵微生物也需要45天。第六個(gè)是消毒滅菌問題，煙草秸稈生產(chǎn)肥料用于煙葉生產(chǎn)必須經(jīng)過消毒滅菌操作，現(xiàn)有的“爆破式”消毒設(shè)備難于滿足萬噸級肥料生產(chǎn)，且受到安全、專業(yè)和成本的限制。工廠化下的煙草秸稈制肥產(chǎn)業(yè)化解決了產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的問題，但是受到上述六點(diǎn)問題的限制。

　　四、創(chuàng)新方案

　　根據(jù)前人的研究工作和湖北省產(chǎn)業(yè)化遇到的問題，為了將煙草秸稈制肥還田事業(yè)進(jìn)行的更為實(shí)際和有效，借助四川省煙草公司科技項(xiàng)目平臺，建立以下產(chǎn)業(yè)化思路和技術(shù)方案：

　　針對當(dāng)前中國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及煙區(qū)實(shí)際情況，首先需要調(diào)整煙草秸稈產(chǎn)業(yè)化思路，在原料和運(yùn)輸上按照實(shí)事求是方法操作。

　　1、原料和運(yùn)輸

　　第一按照現(xiàn)行制度，煙草秸稈歸煙農(nóng)，煙草秸稈制肥地點(diǎn)設(shè)在田間。按照市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，讓煙農(nóng)從產(chǎn)業(yè)化中獲得利益，一方面減少煙草復(fù)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(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)新的產(chǎn)業(yè)化中，煙農(nóng)需要付出的是勞動(dòng)，而且是處于農(nóng)閑時(shí)段。

　　2、投資和加工

　　在新的煙草秸稈產(chǎn)業(yè)化中，將工廠化轉(zhuǎn)變成田間化，即秸稈收集、粉碎、消毒、發(fā)酵使用都放在田間操作，節(jié)省了工業(yè)土地、工廠建設(shè)和工廠人員。

　　3、技術(shù)和設(shè)備

　　在新的煙草秸稈產(chǎn)業(yè)化中需要?jiǎng)?chuàng)新許多新技術(shù)和新設(shè)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(gè)是田間粉碎方法和設(shè)備；第三個(gè)是田間消毒滅菌；第四個(gè)是制肥工藝以及使用方法。

　　在采煙結(jié)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(gè)月晾曬，秸稈水分將從85%降至55%左右。為了解決田間粉碎，項(xiàng)目提出了先腐化后粉碎