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摘 要：为研究煤渣在烤烟种植中的作用，实现煤渣在烤烟生产上的废物利用，采用田间试验研究不同煤渣用量和施用方式对烤烟农艺性状及产量品质的影响。结果表明：增施煤渣能明显改善烤烟的农艺性状，提高烤烟的经济性状，使烤后烟叶内部化学成分更趋协调。所有处理中以T4处理（750 kg/hm2煤渣堆沤穴施、15000 kg/hm2干煤渣撒施）最佳，产量较对照增加126 kg/hm2，提高了5.22个百分点，产值较对照增加4042.05元/hm2，提高了9.11个百分点，均价较对照增加0.68元/kg，提高了3.71个百分点，上等烟率较对照提高了16.75个百分点。施用煤渣后，土壤的砷含量和烤后烟叶的铬含量大幅度下降，土壤砷含量（除T3处理外）降低了98%以上，烤后烟叶铬含量降低了86.5%以上。
关键词：煤渣；烤烟；生产；应用研究
中图分类号：S318 文献标志码：A 论文编号：2014-0444
Research on Application Coal Cinder in Flue-cured Tobacco Production
Wang Xichun1， Huang Shiwang1， Liu Zhengri1， Gao Chunyang1， Zhou Xiangping1，
Zhang Fang1， Li Xiaozhong2， Tang Ruoyun2， Yang Hongqi3， Zhao Ajuan4
（1Yongzhou Branch of Hunan Tobacco Corporation， Yongzhou 425000， Hunan， China；
2Tobacco Quality Supervision and Testing Station， Changsha 410004， Hunan， China；
3Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China；
4Changsha Branch of Hunan Tobacco Corporation， Changsha 410000， Hunan， China）
Abstract： In order to investigate the effect of coal cinder in flue-cured tobacco planting， realize the waste utilization of coal cinder in flue-cured tobacco production， a field experiment was carried out at different dosage coal cinder and different application patterns， the tobacco agronomic traits， tobacco quality and economic traits were evaluated. The results showed that： by using coal cinder， the tobacco agronomic traits and economic traits were bettered， the internal chemical constituents of roast tobacco leaf were be more coordination. Among all the treatments， the T4 treatment （hole applying coal cinder 750 kg/hm2 and broadcasting coal cinder 15000 kg/hm2） was best improved tobacco economic traits. Compared with T9 treatment （none coal application）， the yield increased 126 kg/hm2， increased by 5.22%； the output value increased 4042.05 yuan/hm2， increased by 9.11%； the average price increased 0.68 yuan/kg， increased by 3.71%； the high class leaf ratio increased by 16.75%. After applying coal cinder， the heavy metals of arsenic in the soil and chromium in the roast tobacco leaf were reduced significant. The arsenic in the soil （except T3） and the chromium in the roast leaf were reduced more than 98%， 86.5% respectively.
Key words： Coal Cinder； Flue-cured Tobacco； Production； Application Research
0 引言
中国是以煤炭为主的能源生产与消费大国，据电力网报到，2013年全国煤炭消费量达36.1亿t。无论是工业、发电厂还是民用锅炉及其他燃煤设备，每年都会产生大量的煤渣，1 t煤燃烧后平均产生约0.35 t煤渣，煤渣弃置堆积占用土地，长期堆放会给生态环境带来负荷[1]。前人已进行过相关研究，根据煤渣属性及其特性，挖掘煤渣潜在的利用价值，发现煤渣在建筑业、废水处理等方面有着越来越广泛的用途[1-8]。李静等[9]研究认为，以煤渣：珍珠岩：菌渣=1：1：4比制成的无土栽培基质，种出的莴笋各项指标优，栽培出的蔬菜NO3-、重金属含量低，栽培后营养元素含量仍很高，成为多茬栽培的较为理想基质。史正军等[10]研究认为，添加煤渣的营养基质对试供植物生长的物质积累最有利。但煤渣在烤烟生产的应用还不鲜见，永州烟区是中国烤烟种植适宜区，近年来随着烤烟种植规模化，采用火土灰来改良种烟土壤的习惯已逐渐消失，连年使用大量的化肥会导致土壤板结；而且烘烤烟叶会产生大量的煤渣，给周围环境造成压力。永州烤烟生产面临的一方面是火土灰的严重缺乏，另一方面是烘烤燃烧产生大量的“垃圾”。因此，开展煤渣在烤烟生产上的应用研究，有望解决煤渣在烤烟上的应用方法问题，这对变废为宝、保护生态环境，具有重要的现实意义。 1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
2012年试验在中国烟草中南农业试验站永州基地的烟田进行。
1.2 试验材料
各处理用的煤渣均属于湖南的郴州产地原煤与永州黄壤土制成的藕煤燃烧后产生的煤渣。
煤渣成分：铅23.86 mg/kg，镉0.54 mg/kg，汞0.0247 mg/kg，砷22.69 mg/kg，铬90.36 mg/kg，pH 6.6，有机质40.9 g/kg，全氮1.47 g/kg，全磷0.74 g/kg，全钾14.89 g/kg，有效氮40.3 mg/kg，有效磷13.7 mg/kg，速效钾276 mg/kg，水溶性氯199.9 mg/kg，交换性钙22.52 mg/kg，交换性镁2.26 mg/kg，有效铜3.53 mg/kg，有效锌3.90 mg/kg，有效铁39.16 mg/kg，有效锰 40.52 mg/kg，有效硼0.0325 mg/kg，有效钼0.00239 mg/kg，有效钼1180.54 mg/kg。上述数据为送湖南省农产品质量检测中心检测所得结果。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计 试验设计9个处理：（1）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施（T1）；（2）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施（T2）；（3）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、7500 kg干煤渣撒施（T3）；（4）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施（T4）；（5）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、22500 kg干煤渣撒施（T5）；（6）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、7500 kg干煤渣撒施（T6）；（7）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施（T7）；（8）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、22500 kg干煤渣撒施（T8）；（9）不施煤渣（CK，T9）。
以上各处理均采用常规用量施肥：每公顷纯氮用量138 kg，每公顷施烟草专用基肥1050 kg，专用追肥450 kg，提苗肥45 kg，硫酸钾225 kg。烟草专用基肥N：P2O5：K2O=8：10：11，专用追肥N：K2O=10：32，提苗肥N：P2O5=20：9，均由湖南金叶肥料有限责任公司生产。
1.3.2 煤渣使用方法
（1）穴施。煤渣采用完全燃烧后的藕煤，除去未充分燃烧的部分，用筛网过筛，用塑料薄膜覆盖堆沤15～20天，于移栽前、基肥稻田本土拌均（1 kg干煤渣兑水0.45～0.5 kg，以手握成团，落地即散为标准，拌均后薄膜覆盖）。
（2）撒施。于起垄前将过筛后的煤渣撒施在翻耕后的土上，随起垄将煤渣拌入垄土中混匀。
1.3.3 田间管理 移栽期为3月29日。移栽密度：行距1.2 m，株距0.5 m，小区面积60 m2，每个小区100株，采用地膜覆盖或稻草覆盖，其他按ISO9001支持性文件YZYC/Q-GL-7.5-05-21烤烟栽培技术规程进行，在同一烤房内进行烘烤。
1.4 各处理调查指标
1.4.1 各处理生育期调查 在各处理中间选取有代表性的烟株10株作为定点株，观察记载播种期、出苗期、移栽期、团棵期、现蕾期、打顶期、杀杆期等的始期。
1.4.2 烤烟各处理农艺性状调查 在各小区中间选取有代表性的烟株10株作为定点株，打顶期后一次性调查记载以下农艺性状：株高、叶数、直径、最大叶长与宽、最大叶面积（叶面积=长×宽×0.6345）等。
1.4.3 经济性状调查及取样 烟叶成熟采收时各小区分开挂牌编竿，统一条件下烘烤，考察烤后烟各小区产量、产值、均价、烟叶等级比例。取X2F、C3F、B2F各0.5 kg作为样品烟。
1.4.4 土壤中重金属含量调查 烟苗移栽前，采用五点取样法，先对试验田进行土壤取样；在烟叶烘烤结束后，对各处理小区土壤进行取样。然后将所有取样土壤进行检测。
1.4.5 烤后烟叶中的重金属残留量调查 烟叶烘烤结束后，考察各小区烤后烟叶的重金属含量情况，取各处理小区的C3F 0.5 kg作为样品烟进行送样检测。
2 结果与分析
2.1 煤渣对烤烟生育期的影响
各处理大田生育期见表2。T1和T8最早团棵，为5月3日；T5次之，为5月4日；T7为5月5日，其他稍晚，为5月7日。T1、T8、T5、T7的团棵期分别较对照T9提前4天、4天、3天、2天，表明施用煤渣促进了烟株早生快发，能相对缩短烟苗还苗期。
2.2 煤渣对烤烟农艺性状的影响
烤烟农艺性状优劣是烟株生长发育过程中内在协调性好坏最直接的表现，在一定程度上也反映烤烟生理代谢的强弱[11]。调查数据（表3）显示，株高：T4>T3>T5>T7>T8>T9>T1>T2>T6，T4、T3、T5、T7、T8与T9相比无显著差异；留叶数：T8>T5>T2>T7>T4>T6>T3>T9>T1，说明穴施1500 kg/hm2煤渣的多于750 kg/hm2煤渣的，撒施22500 kg/hm2煤渣的多于15000 kg/hm2煤渣的，撒施15000 kg/hm2煤渣的多于7500 kg/hm2煤渣的，T8与T9相比有显著性差异，T5、T2、T7、T4、T6、T3与T9相比无显著差异；T1、T2、T3、T6处理的直径均大于对照T9，且处理间均无显著差异；最大叶长以T8和T5最长，与T9相比有极显著差异，T3与T9相比有显著差异，但T6弱低于T9；T7最大叶宽最宽，T9最窄，T7与T9相比有极显著差异。
2.3 煤渣对烤烟的产量、产值、均价及烟叶等级比例的影响
从表4可以看出，处理T6、T7、T4、T5的产量均高于处理T9、T6、T7、T4、T5的，且分别比对照T9高148.05、142.5、126、29.7 kg/hm2，但无显著差异，其他处理低于对照；产值以T4最高，为48405元/hm2，其次为T7（46447.45元/hm2），T4、T7、T6处理的产值分别比对照T9高4042.05、2194.5、555.6元/hm2，但均无显著差异。不同等级烟叶的价格相差甚大，与烤烟的产值有着直接的联系。一般来说，产量和上中等烟比例越高，则产值越高。均价、上等烟率及上中等烟率均以T4为最高，处理T4均价为19.00元/kg，比对照T9高出 0.68元/kg，提高了3.71个百分点，处理T4的上等烟率、上中等烟率分别比对照T9提高16.75个百分点、0.71个百分点，但无显著差异。说明煤渣在一定程度上提高了烤烟的产量、产值等经济性状。 2.4 煤渣对烤后烟后烟叶化学成分的影响
2.4.1 对还原糖、总氮、烟碱的影响 总糖和还原糖的含量被认为是体现烟叶品质的重要指标。湖南永州优质烤烟要求还原糖适宜范围在16%～22%。从表5可以看出，不施煤渣处理，下部叶还原糖大于22%，上部叶的还原糖小于16%，增施煤渣处理各部位烟叶的还原糖均在适宜的16%～22%，说明增施煤渣使还原糖更趋协调；T2、T8处理下部烟叶的总氮最高均为2.3%，T3上部烟叶的总氮最高为2.6%，且均高于对照T9同部位的总氮，其他处理各部位烟叶的总氮均小于或等于对照同部位的总氮，施用煤渣处理各部位的总氮含量总体呈下降的趋势；烟叶中烟碱含量与总氮含量呈正相关性，试验中烟碱含量的变化趋势和总氮含量的变化规律基本一致，即施用煤渣能降低烟叶中烟碱的含量，但各处理烟叶的烟碱含量、总氮含量均较协调。
2.4.2 对糖碱比和氮碱比的影响 糖碱比（还原糖/烟碱）主要反映烟气的生理强度与醇和度，是评价烟叶气味的一项重要指标，这一指标，一方面要求糖和烟碱2种成分含量应大体相宜，另一方面要求两者之间保持一定比例[12]。湖南永州优质烟叶一般要求糖碱比为8～12。从表5可以看出，增施煤渣总体使下部烟叶的糖碱比下降，且趋向于接近或在适宜的糖碱比范围，对照下部烟叶和T7的糖碱比明显偏高，煤渣处理各中部烟叶的糖碱比基本在适宜的范围，仅有对照中部烟叶的糖碱比是偏低的，各处理上部烟叶的糖碱比均偏低，但对照和T6上部烟叶的糖碱比为最低，说明增施煤渣能使糖碱比更趋于协调。
氮碱比的高低与烟叶成熟过程中氮素转化为烟碱的程度有关，因此在一定程度上反映烟叶的成熟状况。烤烟的氮碱比值一般在0.8～1.1，以1.0较为合适[12]。由从表5可以看出，各处理下部叶的氮碱比均偏大，各处理中上部烟叶的氮碱比均适宜，说明增施煤渣对烟叶的氮碱比影响小。
2.4.3 对钾、氯含量和钾氯比的影响 烤烟是典型的喜钾作物，其品质与钾含量有着高度的相关性。从表5可以看出，在3个部位的烟叶中，不施煤渣的对照钾含量最低，增施煤渣可有效地提高烟叶中钾的含量。
烤烟的氯含量应在1%以下，各处理的氯含量都在合理的范围内，增施煤渣后烟叶中的氯含量并没有表现出明显的规律。
钾氯比主要用于判定烟叶的燃烧性，适宜的钾氯比值是4～10，比值越大，烟叶的燃烧性越好，各处理的钾氯比都在合理的范围内，但增施煤渣后烟叶中的钾氯比总体趋于使钾氯比增大，说明增施煤渣后烟叶的燃烧性相对要好。
2.5 煤渣对土壤重金属含量的影响
目前，普通认为土壤重金属污染是烟叶中重金属的重要来源。通常，土壤中的重金属除了来源于土壤成土母质分化形成之外，主要是由于大气污染、水污染和人类活动所带来的[13]。由表6可以看出，栽烟后土壤中的汞含量是增加的，施用煤渣对土壤铬含量的影响呈现无规律性，铅、镉、砷含量呈减少走势。施用煤渣较未施煤渣土壤中铅、汞含量呈增加趋势，但增加幅度较小，镉、砷、铬含量呈减少趋势，特别是砷呈大幅下降。施用煤渣使土壤的重金属含量有所减少，而且随着煤渣施用量的增加，土壤的重金属含量也呈减少趋势，说明煤渣起到了降低土壤中重金属含量的作用。
2.6 煤渣对烤后烟叶重金属残留量的影响
烟草属于易于吸收和富集重金属的植物，在烟叶生长发育过程中，通过烟叶表面和烟草根系吸收和富集重金属[14]。由表7可以看出，随着煤查施用量的递增，烤后烟叶重金属含量基本呈波浪式下降趋势，施用煤渣烤后烟叶镉、砷含量较未施煤渣的略有增加，铅、汞含量有增有减，无规律性，铬含量大幅度下降，下降幅度达86.5%～100%。综合来说施用煤渣会使烤后烟叶的5种重金属总体含量减轻，且5种重金属含量均在烟叶产品安全控制指标之内。
3 结论
3.1 煤渣能促进烟株早生快发，缩短烟株还苗期
煤渣在烟苗移栽前施入土壤中能促进烟株早生快发，缩短烟苗还苗期，提前团棵期。
3.2 煤渣能促进烟株健壮生长，改善了烟株的农艺性状
煤渣施入土壤，能与土壤的亚微粒一起结合成小颗粒，融合小颗粒之间的空隙，能使烟根更好地接触水肥，煤渣这种既营养又改善土壤结构的作用，能有效地促进烟株健壮生长，有利于增加留叶数，增大叶长和叶宽，扩大叶面积。
3.3 适量施用煤渣能提升烤烟的产质量
试验结果表明，T4处理为较为理想的施用煤渣方法，每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施时，产量较对照增加126 kg/hm2，提高了5.22个百分点，产值较对照增加4042.05元/hm2，提高了9.11个百分点，均价较对照增加0.68元/kg，提高了3.71个百分点，上等烟率、上中等烟率分别较对照提高了16.75个百分点、0.71个百分点，而且烤后烟叶内部化学成分协调。
3.4 施用煤渣后土壤与烟叶重金属含量总体降低，不会影响其安全性
对土壤重金属含量检测结果表明：施用煤渣栽烟后与栽烟前土壤中重金含量相比，汞含量是增加的，但增加量极其有限；铬含量的影响呈现无规律性；铅、镉、砷含量呈减少走势。施用煤渣与未施煤渣土壤相比：铅、汞含量呈增加趋势，但增加幅度较小；镉、砷、铬含量呈减少趋势，特别是砷呈大幅度下降，降幅达98%以上。总体来说，土壤的重金属含量随着煤渣施用量的递增不断下降。
对烤后烟叶重金属含量检测结果表明：施用煤渣的烤后烟叶镉、砷含量较未施煤渣略有增加，铅、汞含量有增有减，无规律性；铬含量呈明显大幅度下降，下降幅度达到86.5%以上。重金属总体随着煤渣施用量的递增呈下降趋势。
4 讨论
4.1 煤渣在烤烟生产上的应用价值
目前，广大烟区烤烟生产长期大量使用化肥，火土灰、猪牛粪等这类农家肥已严重缺失，导致种植土壤逐渐板结，土壤团粒结构破坏，土壤酸碱度失衡，土壤的净化能力降低。本研究表明，煤渣能替代火土灰的作用，而且煤渣还含有多种中微量营养元素、有机质等优点，能弥补烤烟生长对中微量营养元素的需要，可以解决烟株生长常因微量营养元素不足出现的缺素现象，使烤后烟叶内部化学成分协调。据中国行业研究网公布，2013年全国煤炭产量37亿t左右，全年消耗煤量达36.1亿t，按1 t煤燃烧后平均产生约0.35 t煤渣折算，煤渣量达12.64亿t左右；而中国每年种植烤烟面积稳定125万hm2左右，以此推算，可消化煤渣0.2亿t左右，增加烟叶产量15.75万t，增加烟叶产值50.53亿元。 重金属是衡量烟叶有害物质的重要指标之一[15-17]。郝秀珍等[18]研究认为，施用煤渣灰可增加土壤pH，对降低土壤镉活性和抑制烤烟对镉的吸收有一定的作用。从本研究5种重金属的检测结果来看，煤渣所含的重金属不仅符合烟草行业对无机肥料重金属限量的企业标准，而且施后总体有利于降低土壤和烤烟的重金属含量。因此，煤渣在烟叶生产的应用，不失为一种降低重金属摄入量的有效农艺措施，具有较高的经济价值和社会价值。
4.2 煤渣在农业生产上具有广阔的应用前景
随着人们对健康关注度的提高，越来越重视农产品的安全性，重金属污染已成为备受全球性关注的环境污染问题之一。中国重金属污染也十分严重，有资料表明，中国耕地面积1.22亿hm2，，而受重金属污染的农业土地面积约0.25万hm2，每年被重金属污染的粮食多达1200万t，因重金属污染而导致粮食减产高达1000万t，合计经济损失至少200亿元[19-20]。随着煤渣在烤烟生产上的应用，煤渣在农业生产上的应用也具有广阔的前景。
参考文献
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关键词：煤渣；烤烟；生产；应用研究
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Wang Xichun1， Huang Shiwang1， Liu Zhengri1， Gao Chunyang1， Zhou Xiangping1，
Zhang Fang1， Li Xiaozhong2， Tang Ruoyun2， Yang Hongqi3， Zhao Ajuan4
（1Yongzhou Branch of Hunan Tobacco Corporation， Yongzhou 425000， Hunan， China；
2Tobacco Quality Supervision and Testing Station， Changsha 410004， Hunan， China；
3Hunan Agricultural University， Changsha 410128， Hunan， China；
4Changsha Branch of Hunan Tobacco Corporation， Changsha 410000， Hunan， China）
Abstract： In order to investigate the effect of coal cinder in flue-cured tobacco planting， realize the waste utilization of coal cinder in flue-cured tobacco production， a field experiment was carried out at different dosage coal cinder and different application patterns， the tobacco agronomic traits， tobacco quality and economic traits were evaluated. The results showed that： by using coal cinder， the tobacco agronomic traits and economic traits were bettered， the internal chemical constituents of roast tobacco leaf were be more coordination. Among all the treatments， the T4 treatment （hole applying coal cinder 750 kg/hm2 and broadcasting coal cinder 15000 kg/hm2） was best improved tobacco economic traits. Compared with T9 treatment （none coal application）， the yield increased 126 kg/hm2， increased by 5.22%； the output value increased 4042.05 yuan/hm2， increased by 9.11%； the average price increased 0.68 yuan/kg， increased by 3.71%； the high class leaf ratio increased by 16.75%. After applying coal cinder， the heavy metals of arsenic in the soil and chromium in the roast tobacco leaf were reduced significant. The arsenic in the soil （except T3） and the chromium in the roast leaf were reduced more than 98%， 86.5% respectively.
Key words： Coal Cinder； Flue-cured Tobacco； Production； Application Research
0 引言
中国是以煤炭为主的能源生产与消费大国，据电力网报到，2013年全国煤炭消费量达36.1亿t。无论是工业、发电厂还是民用锅炉及其他燃煤设备，每年都会产生大量的煤渣，1 t煤燃烧后平均产生约0.35 t煤渣，煤渣弃置堆积占用土地，长期堆放会给生态环境带来负荷[1]。前人已进行过相关研究，根据煤渣属性及其特性，挖掘煤渣潜在的利用价值，发现煤渣在建筑业、废水处理等方面有着越来越广泛的用途[1-8]。李静等[9]研究认为，以煤渣：珍珠岩：菌渣=1：1：4比制成的无土栽培基质，种出的莴笋各项指标优，栽培出的蔬菜NO3-、重金属含量低，栽培后营养元素含量仍很高，成为多茬栽培的较为理想基质。史正军等[10]研究认为，添加煤渣的营养基质对试供植物生长的物质积累最有利。但煤渣在烤烟生产的应用还不鲜见，永州烟区是中国烤烟种植适宜区，近年来随着烤烟种植规模化，采用火土灰来改良种烟土壤的习惯已逐渐消失，连年使用大量的化肥会导致土壤板结；而且烘烤烟叶会产生大量的煤渣，给周围环境造成压力。永州烤烟生产面临的一方面是火土灰的严重缺乏，另一方面是烘烤燃烧产生大量的“垃圾”。因此，开展煤渣在烤烟生产上的应用研究，有望解决煤渣在烤烟上的应用方法问题，这对变废为宝、保护生态环境，具有重要的现实意义。 1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
2012年试验在中国烟草中南农业试验站永州基地的烟田进行。
1.2 试验材料
各处理用的煤渣均属于湖南的郴州产地原煤与永州黄壤土制成的藕煤燃烧后产生的煤渣。
煤渣成分：铅23.86 mg/kg，镉0.54 mg/kg，汞0.0247 mg/kg，砷22.69 mg/kg，铬90.36 mg/kg，pH 6.6，有机质40.9 g/kg，全氮1.47 g/kg，全磷0.74 g/kg，全钾14.89 g/kg，有效氮40.3 mg/kg，有效磷13.7 mg/kg，速效钾276 mg/kg，水溶性氯199.9 mg/kg，交换性钙22.52 mg/kg，交换性镁2.26 mg/kg，有效铜3.53 mg/kg，有效锌3.90 mg/kg，有效铁39.16 mg/kg，有效锰 40.52 mg/kg，有效硼0.0325 mg/kg，有效钼0.00239 mg/kg，有效钼1180.54 mg/kg。上述数据为送湖南省农产品质量检测中心检测所得结果。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计 试验设计9个处理：（1）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施（T1）；（2）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施（T2）；（3）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、7500 kg干煤渣撒施（T3）；（4）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施（T4）；（5）每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、22500 kg干煤渣撒施（T5）；（6）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、7500 kg干煤渣撒施（T6）；（7）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施（T7）；（8）每公顷用1500 kg煤渣堆沤穴施、22500 kg干煤渣撒施（T8）；（9）不施煤渣（CK，T9）。
以上各处理均采用常规用量施肥：每公顷纯氮用量138 kg，每公顷施烟草专用基肥1050 kg，专用追肥450 kg，提苗肥45 kg，硫酸钾225 kg。烟草专用基肥N：P2O5：K2O=8：10：11，专用追肥N：K2O=10：32，提苗肥N：P2O5=20：9，均由湖南金叶肥料有限责任公司生产。
1.3.2 煤渣使用方法
（1）穴施。煤渣采用完全燃烧后的藕煤，除去未充分燃烧的部分，用筛网过筛，用塑料薄膜覆盖堆沤15～20天，于移栽前、基肥稻田本土拌均（1 kg干煤渣兑水0.45～0.5 kg，以手握成团，落地即散为标准，拌均后薄膜覆盖）。
（2）撒施。于起垄前将过筛后的煤渣撒施在翻耕后的土上，随起垄将煤渣拌入垄土中混匀。
1.3.3 田间管理 移栽期为3月29日。移栽密度：行距1.2 m，株距0.5 m，小区面积60 m2，每个小区100株，采用地膜覆盖或稻草覆盖，其他按ISO9001支持性文件YZYC/Q-GL-7.5-05-21烤烟栽培技术规程进行，在同一烤房内进行烘烤。
1.4 各处理调查指标
1.4.1 各处理生育期调查 在各处理中间选取有代表性的烟株10株作为定点株，观察记载播种期、出苗期、移栽期、团棵期、现蕾期、打顶期、杀杆期等的始期。
1.4.2 烤烟各处理农艺性状调查 在各小区中间选取有代表性的烟株10株作为定点株，打顶期后一次性调查记载以下农艺性状：株高、叶数、直径、最大叶长与宽、最大叶面积（叶面积=长×宽×0.6345）等。
1.4.3 经济性状调查及取样 烟叶成熟采收时各小区分开挂牌编竿，统一条件下烘烤，考察烤后烟各小区产量、产值、均价、烟叶等级比例。取X2F、C3F、B2F各0.5 kg作为样品烟。
1.4.4 土壤中重金属含量调查 烟苗移栽前，采用五点取样法，先对试验田进行土壤取样；在烟叶烘烤结束后，对各处理小区土壤进行取样。然后将所有取样土壤进行检测。
1.4.5 烤后烟叶中的重金属残留量调查 烟叶烘烤结束后，考察各小区烤后烟叶的重金属含量情况，取各处理小区的C3F 0.5 kg作为样品烟进行送样检测。
2 结果与分析
2.1 煤渣对烤烟生育期的影响
各处理大田生育期见表2。T1和T8最早团棵，为5月3日；T5次之，为5月4日；T7为5月5日，其他稍晚，为5月7日。T1、T8、T5、T7的团棵期分别较对照T9提前4天、4天、3天、2天，表明施用煤渣促进了烟株早生快发，能相对缩短烟苗还苗期。
2.2 煤渣对烤烟农艺性状的影响
烤烟农艺性状优劣是烟株生长发育过程中内在协调性好坏最直接的表现，在一定程度上也反映烤烟生理代谢的强弱[11]。调查数据（表3）显示，株高：T4>T3>T5>T7>T8>T9>T1>T2>T6，T4、T3、T5、T7、T8与T9相比无显著差异；留叶数：T8>T5>T2>T7>T4>T6>T3>T9>T1，说明穴施1500 kg/hm2煤渣的多于750 kg/hm2煤渣的，撒施22500 kg/hm2煤渣的多于15000 kg/hm2煤渣的，撒施15000 kg/hm2煤渣的多于7500 kg/hm2煤渣的，T8与T9相比有显著性差异，T5、T2、T7、T4、T6、T3与T9相比无显著差异；T1、T2、T3、T6处理的直径均大于对照T9，且处理间均无显著差异；最大叶长以T8和T5最长，与T9相比有极显著差异，T3与T9相比有显著差异，但T6弱低于T9；T7最大叶宽最宽，T9最窄，T7与T9相比有极显著差异。
2.3 煤渣对烤烟的产量、产值、均价及烟叶等级比例的影响
从表4可以看出，处理T6、T7、T4、T5的产量均高于处理T9、T6、T7、T4、T5的，且分别比对照T9高148.05、142.5、126、29.7 kg/hm2，但无显著差异，其他处理低于对照；产值以T4最高，为48405元/hm2，其次为T7（46447.45元/hm2），T4、T7、T6处理的产值分别比对照T9高4042.05、2194.5、555.6元/hm2，但均无显著差异。不同等级烟叶的价格相差甚大，与烤烟的产值有着直接的联系。一般来说，产量和上中等烟比例越高，则产值越高。均价、上等烟率及上中等烟率均以T4为最高，处理T4均价为19.00元/kg，比对照T9高出 0.68元/kg，提高了3.71个百分点，处理T4的上等烟率、上中等烟率分别比对照T9提高16.75个百分点、0.71个百分点，但无显著差异。说明煤渣在一定程度上提高了烤烟的产量、产值等经济性状。 2.4 煤渣对烤后烟后烟叶化学成分的影响
2.4.1 对还原糖、总氮、烟碱的影响 总糖和还原糖的含量被认为是体现烟叶品质的重要指标。湖南永州优质烤烟要求还原糖适宜范围在16%～22%。从表5可以看出，不施煤渣处理，下部叶还原糖大于22%，上部叶的还原糖小于16%，增施煤渣处理各部位烟叶的还原糖均在适宜的16%～22%，说明增施煤渣使还原糖更趋协调；T2、T8处理下部烟叶的总氮最高均为2.3%，T3上部烟叶的总氮最高为2.6%，且均高于对照T9同部位的总氮，其他处理各部位烟叶的总氮均小于或等于对照同部位的总氮，施用煤渣处理各部位的总氮含量总体呈下降的趋势；烟叶中烟碱含量与总氮含量呈正相关性，试验中烟碱含量的变化趋势和总氮含量的变化规律基本一致，即施用煤渣能降低烟叶中烟碱的含量，但各处理烟叶的烟碱含量、总氮含量均较协调。
2.4.2 对糖碱比和氮碱比的影响 糖碱比（还原糖/烟碱）主要反映烟气的生理强度与醇和度，是评价烟叶气味的一项重要指标，这一指标，一方面要求糖和烟碱2种成分含量应大体相宜，另一方面要求两者之间保持一定比例[12]。湖南永州优质烟叶一般要求糖碱比为8～12。从表5可以看出，增施煤渣总体使下部烟叶的糖碱比下降，且趋向于接近或在适宜的糖碱比范围，对照下部烟叶和T7的糖碱比明显偏高，煤渣处理各中部烟叶的糖碱比基本在适宜的范围，仅有对照中部烟叶的糖碱比是偏低的，各处理上部烟叶的糖碱比均偏低，但对照和T6上部烟叶的糖碱比为最低，说明增施煤渣能使糖碱比更趋于协调。
氮碱比的高低与烟叶成熟过程中氮素转化为烟碱的程度有关，因此在一定程度上反映烟叶的成熟状况。烤烟的氮碱比值一般在0.8～1.1，以1.0较为合适[12]。由从表5可以看出，各处理下部叶的氮碱比均偏大，各处理中上部烟叶的氮碱比均适宜，说明增施煤渣对烟叶的氮碱比影响小。
2.4.3 对钾、氯含量和钾氯比的影响 烤烟是典型的喜钾作物，其品质与钾含量有着高度的相关性。从表5可以看出，在3个部位的烟叶中，不施煤渣的对照钾含量最低，增施煤渣可有效地提高烟叶中钾的含量。
烤烟的氯含量应在1%以下，各处理的氯含量都在合理的范围内，增施煤渣后烟叶中的氯含量并没有表现出明显的规律。
钾氯比主要用于判定烟叶的燃烧性，适宜的钾氯比值是4～10，比值越大，烟叶的燃烧性越好，各处理的钾氯比都在合理的范围内，但增施煤渣后烟叶中的钾氯比总体趋于使钾氯比增大，说明增施煤渣后烟叶的燃烧性相对要好。
2.5 煤渣对土壤重金属含量的影响
目前，普通认为土壤重金属污染是烟叶中重金属的重要来源。通常，土壤中的重金属除了来源于土壤成土母质分化形成之外，主要是由于大气污染、水污染和人类活动所带来的[13]。由表6可以看出，栽烟后土壤中的汞含量是增加的，施用煤渣对土壤铬含量的影响呈现无规律性，铅、镉、砷含量呈减少走势。施用煤渣较未施煤渣土壤中铅、汞含量呈增加趋势，但增加幅度较小，镉、砷、铬含量呈减少趋势，特别是砷呈大幅下降。施用煤渣使土壤的重金属含量有所减少，而且随着煤渣施用量的增加，土壤的重金属含量也呈减少趋势，说明煤渣起到了降低土壤中重金属含量的作用。
2.6 煤渣对烤后烟叶重金属残留量的影响
烟草属于易于吸收和富集重金属的植物，在烟叶生长发育过程中，通过烟叶表面和烟草根系吸收和富集重金属[14]。由表7可以看出，随着煤查施用量的递增，烤后烟叶重金属含量基本呈波浪式下降趋势，施用煤渣烤后烟叶镉、砷含量较未施煤渣的略有增加，铅、汞含量有增有减，无规律性，铬含量大幅度下降，下降幅度达86.5%～100%。综合来说施用煤渣会使烤后烟叶的5种重金属总体含量减轻，且5种重金属含量均在烟叶产品安全控制指标之内。
3 结论
3.1 煤渣能促进烟株早生快发，缩短烟株还苗期
煤渣在烟苗移栽前施入土壤中能促进烟株早生快发，缩短烟苗还苗期，提前团棵期。
3.2 煤渣能促进烟株健壮生长，改善了烟株的农艺性状
煤渣施入土壤，能与土壤的亚微粒一起结合成小颗粒，融合小颗粒之间的空隙，能使烟根更好地接触水肥，煤渣这种既营养又改善土壤结构的作用，能有效地促进烟株健壮生长，有利于增加留叶数，增大叶长和叶宽，扩大叶面积。
3.3 适量施用煤渣能提升烤烟的产质量
试验结果表明，T4处理为较为理想的施用煤渣方法，每公顷用750 kg煤渣堆沤穴施、15000 kg干煤渣撒施时，产量较对照增加126 kg/hm2，提高了5.22个百分点，产值较对照增加4042.05元/hm2，提高了9.11个百分点，均价较对照增加0.68元/kg，提高了3.71个百分点，上等烟率、上中等烟率分别较对照提高了16.75个百分点、0.71个百分点，而且烤后烟叶内部化学成分协调。
3.4 施用煤渣后土壤与烟叶重金属含量总体降低，不会影响其安全性
对土壤重金属含量检测结果表明：施用煤渣栽烟后与栽烟前土壤中重金含量相比，汞含量是增加的，但增加量极其有限；铬含量的影响呈现无规律性；铅、镉、砷含量呈减少走势。施用煤渣与未施煤渣土壤相比：铅、汞含量呈增加趋势，但增加幅度较小；镉、砷、铬含量呈减少趋势，特别是砷呈大幅度下降，降幅达98%以上。总体来说，土壤的重金属含量随着煤渣施用量的递增不断下降。
对烤后烟叶重金属含量检测结果表明：施用煤渣的烤后烟叶镉、砷含量较未施煤渣略有增加，铅、汞含量有增有减，无规律性；铬含量呈明显大幅度下降，下降幅度达到86.5%以上。重金属总体随着煤渣施用量的递增呈下降趋势。
4 讨论
4.1 煤渣在烤烟生产上的应用价值
目前，广大烟区烤烟生产长期大量使用化肥，火土灰、猪牛粪等这类农家肥已严重缺失，导致种植土壤逐渐板结，土壤团粒结构破坏，土壤酸碱度失衡，土壤的净化能力降低。本研究表明，煤渣能替代火土灰的作用，而且煤渣还含有多种中微量营养元素、有机质等优点，能弥补烤烟生长对中微量营养元素的需要，可以解决烟株生长常因微量营养元素不足出现的缺素现象，使烤后烟叶内部化学成分协调。据中国行业研究网公布，2013年全国煤炭产量37亿t左右，全年消耗煤量达36.1亿t，按1 t煤燃烧后平均产生约0.35 t煤渣折算，煤渣量达12.64亿t左右；而中国每年种植烤烟面积稳定125万hm2左右，以此推算，可消化煤渣0.2亿t左右，增加烟叶产量15.75万t，增加烟叶产值50.53亿元。 重金属是衡量烟叶有害物质的重要指标之一[15-17]。郝秀珍等[18]研究认为，施用煤渣灰可增加土壤pH，对降低土壤镉活性和抑制烤烟对镉的吸收有一定的作用。从本研究5种重金属的检测结果来看，煤渣所含的重金属不仅符合烟草行业对无机肥料重金属限量的企业标准，而且施后总体有利于降低土壤和烤烟的重金属含量。因此，煤渣在烟叶生产的应用，不失为一种降低重金属摄入量的有效农艺措施，具有较高的经济价值和社会价值。
4.2 煤渣在农业生产上具有广阔的应用前景
随着人们对健康关注度的提高，越来越重视农产品的安全性，重金属污染已成为备受全球性关注的环境污染问题之一。中国重金属污染也十分严重，有资料表明，中国耕地面积1.22亿hm2，，而受重金属污染的农业土地面积约0.25万hm2，每年被重金属污染的粮食多达1200万t，因重金属污染而导致粮食减产高达1000万t，合计经济损失至少200亿元[19-20]。随着煤渣在烤烟生产上的应用，煤渣在农业生产上的应用也具有广阔的前景。
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