栽培方式對土壤環(huán)境與烤煙根系生長的影響

徐 鋼，張曉海，周冀衡，李仕山，張一揚(yáng)*

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究院，長沙410128;2江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南京210019;3云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，昆明653100;4云南省煙草公司寧洱縣煙草分公司，云南寧洱665000)

烤煙地膜覆蓋栽培具有增溫調(diào)濕、抗旱防澇、改善煙株生長環(huán)境、提高肥料利用率，改善中、下部煙葉光照條件，減輕雜草和病蟲危害等作用，還可縮短煙株的生育期，減輕煙株生長后期低溫對煙葉品質(zhì)的不利影響。因此，地膜煙在云南省發(fā)展很快，1989年全省地膜煙僅4.3萬公頃，占當(dāng)年烤煙種植面積的19%[1]，到2004年全省地膜煙達(dá)26萬公頃，占當(dāng)年烤煙種植面積的79.5%。

地膜覆蓋栽培在云南省的海拔較高、無霜期較短地區(qū)較為普遍地使用，可明顯提高煙葉的產(chǎn)質(zhì)量，已成為云南部分煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)的一項重要技術(shù)。地膜覆蓋栽培可提高煙苗的移栽成活率，減少階段性干旱脅迫，促進(jìn)煙株的早長快發(fā)，減少肥料淋失，降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。地膜覆蓋栽培優(yōu)質(zhì)煙葉已經(jīng)成為云南省部分煙區(qū)煙葉生產(chǎn)的一大特色[2]。

有研究表明，烤煙地膜覆蓋栽培技術(shù)對于保持土壤的溫、濕度具有重要作用[3，4]。除有明顯的保溫、增溫作用，蓋膜還可減少土面蒸發(fā)，提高土壤水分利用率，有利于抗旱。但進(jìn)入雨季，土面蒸發(fā)量又遠(yuǎn)遠(yuǎn)地小于降水量，及時揭膜也是必要的[5，6]。由于地膜覆蓋隔斷了大部分土壤與外界的直接氣體交換，因此膜下的土壤通透性往往會比露地栽培差，容易出現(xiàn)土壤中缺氧，導(dǎo)致煙株根系活力降低，同時更容易使?jié)n害加重。筆者以云煙85為材料，研究了地膜覆蓋等4種栽培方式對土壤環(huán)境及烤煙根系生長的影響，以為地膜覆蓋技術(shù)的進(jìn)一步完善提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)與材料

試驗于2010年在云南省普洱市寧洱縣勐先鄉(xiāng)和平村進(jìn)行。試驗烤煙品種為云煙85(中煙玉溪煙草種子公司提供)?？緹煼N植采用集約化育苗，于5月2日移栽至大田。除試驗處理外，其它田間管理方式(如病蟲害防治、雜草防除、封頂打權(quán)等)采用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)。

1.2 試驗設(shè)計

采用4因素3水平的L9(34)正交試驗設(shè)計(表1)，試驗安排和小區(qū)布置見表2。

表1 正交試驗設(shè)計因素表

有機(jī)肥選堆漚發(fā)酵40 d以上的細(xì)廄肥，各小區(qū)按試驗設(shè)計施用有機(jī)肥和復(fù)合肥。有機(jī)肥的氮含量按2.4%折算，從復(fù)合肥的用量中扣減。純氮量按當(dāng)?shù)赝扑]施肥量施用到株;除在移栽后5 d施復(fù)合肥10 g/株作提苗肥對水澆施，其余的復(fù)合肥做定位肥在栽煙的當(dāng)天或次日施完。施用方法:在距煙株10 cm的兩側(cè)各挖1個15 cm深的施肥穴，施完肥后用土掩埋。覆膜處理在施肥后蓋膜。按優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)模式進(jìn)行栽培管理。

1.3 土壤溫度變化觀測

移栽后每天8:00和4:00進(jìn)行土壤溫度觀測，觀測的土壤深度為10 cm，同時記錄天氣情況。

1.4 煙株根系發(fā)育情況

所有小區(qū)取樣調(diào)查。移栽后20、40、55、75 d及采烤后挖出較完整的根系，用清水洗凈，用排水法測根體積后，將直徑﹥2 mm和直徑≤2 mm的根分開，分別測定鮮重和干重。

表2 L9(34)正交試驗設(shè)計各因素分配表

1.5 土壤容重測定

土壤取樣方法:烤煙移栽前對試驗田塊取0～20 cm耕層土壤樣品。采用S型5～7點(diǎn)取樣。同一田塊所取的多點(diǎn)樣品充分混勻后采用四分法取混合樣1 kg，貼標(biāo)簽后風(fēng)干，備用。

土壤容重采用環(huán)刀法測量。具體步驟:將容重環(huán)(含上下蓋)、鋁盒(含蓋)分別編號稱重。將欲測土壤鏟成平面，再將容重環(huán)垂直壓入土內(nèi)，直至全部切入為止，但不壓實土樣。用鋒利小刀從容重環(huán)周圍切入土壤，將容重環(huán)及土樣自土中取出，除去容重環(huán)外壁及上下兩端土樣，使土樣與容重環(huán)的容積相等，稱重，帶回實驗室測田間持水量。將裝有樣品的鋁盒于105～110℃ 烘6～8 h，冷卻稱重(含鋁盒蓋)，計算土壤自然含水量。將盛土樣的容重環(huán)帶至實驗室，放在倒置的墊有濾紙的培養(yǎng)皿上，再將培養(yǎng)皿與容重環(huán)一塊放在瓷盤中，瓷盤注水，水位應(yīng)略低于培養(yǎng)皿，皿上所墊濾紙應(yīng)浸入水中。在毛細(xì)管力的作用下，經(jīng)過48 h，容重環(huán)中土樣就充滿了毛管支持水。隨后，去掉瓷盤中水分，蓋上容重環(huán)蓋(防止蒸發(fā))，經(jīng)24 h后(排除重力水)，稱重，通過計算即可求得土壤田間持水量。

式中:m2為環(huán)刀及濕土質(zhì)量;m1為環(huán)刀質(zhì)量;v為環(huán)刀容積;w為土壤含水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培方式對土壤溫度的影響

圖1為栽后至采烤結(jié)束時土表以下10 cm處的土壤溫度變化情況。從中可以看出，不同處理方式下土壤溫度的變化趨勢基本上是一致的，在移栽后不久遭遇了一次低溫的天氣過程(5月中上旬)，最低溫度達(dá)14～15℃，之后迅速上升至27～28℃，維持10 d左右，在6月中下旬溫度又降至23～24℃，隨后溫度緩慢下降，到采烤結(jié)束時，溫度在21℃左右。

就不同處理而言，僅揭膜方式對土壤的溫度影響較大(圖1A)，其它處理方式均對土壤溫度沒有明顯影響。從圖1A可以看出，在移栽后的45 d(6月15日)內(nèi)，未蓋膜(A1)的小區(qū)內(nèi)土壤溫度明顯低于蓋膜的處理A2和A3處理，5月低溫過后，蓋膜的小區(qū)土壤溫度迅速上升，之后由于氣溫的影響而下降至22℃左右，但仍明顯高于未蓋膜的地塊，之后溫度再次上升至28℃左右，而未蓋地膜的地塊溫度則仍維持在22℃左右。這些結(jié)果說明，地膜覆蓋對于土壤增溫的效果是非常明顯的，蓋膜比未蓋膜的地溫高5℃左右。移栽后35 d，A2處理進(jìn)行了揭膜培土，隨后其土壤溫度明顯下降，一周后降至與A1相同;A3為蓋膜但不揭膜的處理，其土壤溫度的變化趨勢與A2的基本相同，在A2揭膜后，A3的土壤溫度比A1和A2的稍高，但不是很明顯。這表明，在烤煙生長后期(尤其是現(xiàn)蕾之后)，不揭膜處理對土壤的增溫效果并不明顯。

圖1 各種栽培方式的土壤溫度變化曲線

2.2 栽培方式對土壤容重的影響

從表3可以看出，在移栽后50 d時，對于土壤含水量的影響定根水＞揭膜方式＞墑高＞有機(jī)肥。定根水3個水平中以每株澆2 kg水的處理(C2)對土壤含水量影響最大。揭膜方式中3個水平的效應(yīng)順序是A3＞A1＞A2，說明地膜覆蓋有利于土壤保水。墑高以20 cm時對田間持水量影響最大，有機(jī)肥以D1水平對田間持水量影響最大，定根水和揭膜方式分別以C3和A2對田間持水量影響最大，但各水平間差異不明顯，因此，影響土壤田間持水量最大的組合是B1D1C3A2。4個處理對植煙土壤容重的影響順序是揭膜方式＞墑高＞有機(jī)肥＞定根水。就單因素來看，揭膜方式對土壤容重的影響順序是A3＞A2＞A1，墑高以B2、有機(jī)肥以D2、定根水以C2對土壤容重影響最大，說明不揭膜，墑高30 cm，施1 kg有機(jī)肥，澆2 kg定根水的栽培組合對土壤容重的影響最大。

采烤結(jié)束時，4個處理對土壤含水量的影響順序是揭膜方式＞定根水＞墑高＞有機(jī)肥。在揭膜方式處理的3個水平中，以不揭膜的A3影響最大，定根水以每株澆2 kg影響最大，墑高以B1影響最大，而有機(jī)肥以D1和D2影響最大，因此，在此時期，對土壤含水量產(chǎn)生最大影響的組合是A3C2B1D1(D2)。4個處理對田間持水量的影響順序為墑高＞有機(jī)肥＞定根水＞揭膜方式，其中墑高以20 cm對土壤田間持水量影響最大，其它3個處理分別是以不施有機(jī)肥、澆1 kg定根水和不揭膜處理對土壤田間持水量影響最大。4個處理對土壤容重的影響順序與對田間持水量的影響順序相同，但墑高以30 cm影響最大，其它3個處理分別以施2 kg有機(jī)肥，澆2 kg定根水和不揭膜處理對土壤容重影響最大。

表3 各種栽培方式的土壤含水量和土壤容重比較

2.3 栽培方式對烤煙根系生長的影響

2.3.1 對根系體積的影響

表4結(jié)果表明，在移栽后20 d時，此時煙株正處于伸根期，影響根系體積的順序是揭膜方式＞定根水＞有機(jī)肥＞墑高，其中揭膜方式對根系體積的影響達(dá)到了顯著水平。在3種揭膜方式中，移栽后35 d揭膜和不揭膜的處理下根系的體積顯著高于不蓋膜的處理，即A3＞A2＞A1。

而在揭膜后5 d(移栽后40 d)，影響根系體積的順序是墑高＞揭膜方式＞有機(jī)肥＞定根水，其中前二者對根系體積的影響達(dá)到了顯著水平。就單因素而言，揭膜方式中影響根系體積大小的順序是A1＞A3＞A2，A2的根系體積顯著低于A1和A3，說明不蓋膜時，根系體積最大;墑高各處理對根系影響的順序是B3＞B2＞B1，B3和B1的差異達(dá)到顯著水平，表明此時根系體積與墑高的高度成正比關(guān)系。

移栽后55 d時，4個處理對根系體積影響的順序是墑高＞定根水＞揭膜方式＞有機(jī)肥，其中墑高和定根水對根系體積的影響達(dá)到了顯著水平。墑高處理對根系的影響順序仍然是B3＞B2＞B1，B3處理時的根系體積顯著高于B1和B2，說明40 cm的墑高有利于根系的生長。定根水對根系的影響順序是C3＞C2＞C1，即隨澆水量的增加根系體積也逐漸增大，其中C3和C1的根系體積差異達(dá)到顯著水平。

表4 各種栽培方式的烤煙根系體積比較

2.3.2 對根系生物量的影響

根系按直徑大小分為兩類，＞2 mm為一類，暫稱為粗根，≤2 mm的為一類，暫稱為細(xì)根。從表5可以看出，移栽后20 d時根系以細(xì)根為主，在4種處理方式下，細(xì)根的生物量有所不同，其中揭膜方式和有機(jī)肥對細(xì)根生物量影響達(dá)到顯著水平，其次是墑高和定根水。揭膜方式中3個水平對根生物量的影響順序是A3﹥A2﹥A1，A1的生物量與A2和A3相比，差異達(dá)到了顯著水平，說明，此時期蓋膜的根系生物量大于未蓋膜的。有機(jī)肥處理中以D2(施2 kg/株)水平對根系的影響最大，顯著高于不施有機(jī)肥的處理水平D1。

移栽后55 d時，粗根系明顯多于細(xì)根系。對于粗根系，4個處理的影響順序是墑高﹥定根水﹥揭膜方式﹥有機(jī)肥。在3個墑高處理水平中，40 cm處理的粗根重顯著高于20、30 cm處理。對于定根水處理，根系的重量隨澆水量的增加而增加，C3處理的根系重量顯著高于C1處理。對于細(xì)根系，移栽后55 d時，4個處理的影響順序是有機(jī)肥﹥墑高﹥定根水﹥揭膜方式，其中有機(jī)肥和墑高處理達(dá)到了顯著水平。在有機(jī)肥處理的3個水平中，D3處理的生物量顯著小于D1和D2處理，說明，在此時，施用有機(jī)肥有利于細(xì)根發(fā)育，但施用量應(yīng)≤2 kg/株，過多會對根系的生長產(chǎn)生不利影響。

采收后，4個處理對粗根生物量的影響順序是揭膜方式﹥有機(jī)肥﹥墑高﹥定根水，而對細(xì)根系的影響順序是定根水﹥揭膜方式﹥有機(jī)肥﹥墑高，但都沒達(dá)到統(tǒng)計學(xué)上的顯著水平。粗根系以不蓋膜、30 cm墑高、1 kg/株定根水和不施有機(jī)肥處理時生物量最大，而細(xì)根系則以不蓋膜、30 cm墑高、2 kg/株定根水和不施有機(jī)肥處理時生物量最大，但這些影響均未達(dá)到顯著水平。

表5 各種栽培方式的烤煙根系生物量比較

3 結(jié)論與討論

(1)覆蓋地膜具有明顯的保溫、增溫作用。本試驗研究結(jié)果顯示，烤煙地膜覆蓋技術(shù)對土壤的增溫效果明顯，蓋膜地塊土溫比未蓋膜地塊高5℃左右。但是也發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜在烤煙不同生育期的增溫效果不同，在本研究中，移栽后45 d內(nèi)，即在進(jìn)入旺長期之前，蓋膜能明顯提高土溫，之后的效果并不明顯。

(2)不揭膜的處理對土壤的保濕作用明顯，但在雨水較多的天氣條件下這種情況可能會有所不同，因此，在移栽后55 d時，影響土壤含水量的主要因素是定根水，而不是揭膜方式。本研究結(jié)果還顯示高起壟對于壟體的保濕作用明顯。因此，蓋膜同時移栽時澆定根水(2 kg/株)對于保持烤煙生育前期的含水量比較有利，而后期則以不揭膜效果最明顯。單純從保水的角度考慮，這樣的栽培方式是適合的，尤其是干旱雨水少的年份。

(3)移栽后55 d，以揭膜方式(不揭膜)對土壤容重影響最大，而采烤后則是墑高(30 cm)對土壤容量影響大，這說明不揭膜處理和較高的墑高會加大土壤的容重，這樣會使土壤的孔隙度變差，影響土壤的通透性，所以在實際生產(chǎn)中需要進(jìn)行揭膜處理，并選擇合適的起壟高度。

(4)不同時期對根系體積的影響大的因素有所不同，在伸根期和旺長期影響最大的是揭膜方式，而在現(xiàn)蕾期是墑高和定根水，施用有機(jī)肥的處理對根系體積的影響在各時期均不明顯。總體來說，蓋膜有利于移栽早期根系的早生快發(fā)，但揭膜處理促進(jìn)旺長期至現(xiàn)蕾期根系的發(fā)育，墑高越高根系體積越大，澆定根水的量越多，越有利于根系的發(fā)育。而對粗細(xì)根系生物量的研究發(fā)現(xiàn)，蓋膜和蓋膜后35 d揭膜均對烤煙伸根期細(xì)根系的發(fā)育有利，此外，較高的墑高有利于粗根系的發(fā)育，而施用有機(jī)肥有利于細(xì)根系的發(fā)育。

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