不同生物質(zhì)炭施用量及類型對(duì)漢中烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量·產(chǎn)值的影響

牛玉德，杜鴻波，李金峰，韓治建，楊宏星，王國(guó)良，梅運(yùn)鵬，李先鋒，湯建華，葉協(xié)鋒，劉紅恩*(.陜西省煙草公司漢中市公司，陜西漢中7000;.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州5000;.商丘市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，河南商丘76000;.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院/國(guó)家煙草栽培生理生化研究基地，河南鄭州5000)

煙草是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。煙草生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益主要取決于煙葉的品質(zhì)、產(chǎn)量和生產(chǎn)成本［1］。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在無(wú)氧或微氧條件下低溫?zé)徂D(zhuǎn)化后的固體副產(chǎn)物，是一種有機(jī)碳含量高、多孔性、堿性、吸附能力強(qiáng)、多用途的生物質(zhì)材料［2］。研究表明，生物質(zhì)炭中含有 Na、K、Mg、Ca 等礦質(zhì)元素，可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和植物生長(zhǎng)［3］，施加生物質(zhì)炭可以明顯改善土壤質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量［4－11］。目前，有關(guān)生物質(zhì)炭對(duì)黑麥草、菠菜、大豆、水稻、玉米等作物生長(zhǎng)影響的研究較多［12－15］，而有關(guān)生物質(zhì)炭對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、品質(zhì)及土壤理化性狀影響的研究則較少。因此，筆者在陜西省漢中市南鄭縣小南海鎮(zhèn)布置田間小區(qū)試驗(yàn)，研究不同生物質(zhì)炭施用量及類型對(duì)烤煙各時(shí)期農(nóng)藝性狀、發(fā)病率以及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響，以期獲得漢中煙區(qū)最佳的生物質(zhì)炭施用類型和用量，為漢中煙區(qū)土壤修復(fù)改良、煙葉品質(zhì)改善提供一定的技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況 試驗(yàn)于2013年5月～9月在陜西省漢中市南鄭縣小南海鎮(zhèn)老龍池村進(jìn)行。漢中市海拔1 000～1 500 m，屬于亞熱帶氣候區(qū)，北有秦嶺屏障，寒流不易侵入，氣候溫和濕潤(rùn)。漢中地區(qū)地處北半球中緯度，來(lái)自西南、東南的暖濕氣流受巴山、秦嶺阻隔，使得區(qū)內(nèi)雨量充沛。土壤為山地黃棕壤，質(zhì)地壤土，基本理化性狀:有機(jī)質(zhì)9.49 g/kg，pH 6.73，速效磷 49.98 mg/kg，速效鉀 331.73 mg/kg，堿解氮72.32 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)用煙草品種為云煙97。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，分別為T0(常規(guī)施肥)、T1(常規(guī)施肥+300 kg/hm2花生殼炭)、T2(常規(guī)施肥+600 kg/hm2花生殼炭)、T3(常規(guī)施肥+900 kg/hm2花生殼炭)、T4(常規(guī)施肥+600 kg/hm2稻殼炭)、T5(常規(guī)施肥+600 kg/hm2麥稈炭)。每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積50 m2。生物質(zhì)炭采用穴施方式，在移栽前施入。

試驗(yàn)地前茬煙草，產(chǎn)量2 490 kg/hm2，施用烤煙專用肥900 kg/hm2+硝酸鉀75 kg/hm2+硫酸鉀262.5 kg/hm2+高鈣磷150 kg/hm2+生物肥150 kg/hm2+油渣300 kg/hm2+磷酸二銨75 kg/hm2。常規(guī)施肥處理施肥量:煙草專用肥(12∶15∶18)1 050 kg/hm2、高鈣磷(44%)150 kg/hm2、硫酸鉀(＞51%)262.5 kg/hm2、生物肥 150 kg/hm2、有機(jī)肥300 kg/hm2，整體起壟后，條施。移栽后15 d左右，追肥硝酸鉀(9∶0∶35)75 kg/hm2。

植煙行距、株距分別為110、55 cm。試驗(yàn)田塊起壟、施肥后，于5月11日進(jìn)行打孔、穴施、移栽，各小區(qū)的大田管理參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。在煙草各生育期分別記錄農(nóng)藝性狀及發(fā)病率，成熟后各小區(qū)單獨(dú)采收和掛桿烘烤，記錄其產(chǎn)量、等級(jí)和產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀，并采集X2F、C3F和B2F樣品各0.5 kg，粉碎過(guò)篩后測(cè)定其常規(guī)化學(xué)成分。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 煙株農(nóng)藝性狀與發(fā)病率。在煙草團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期和成熟期分別記錄株高、莖圍、有效葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬等農(nóng)藝性狀，并按照漢中市煙草公司的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙草花葉病的發(fā)病率進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)。

1.4.2 經(jīng)濟(jì)性狀。按照國(guó)標(biāo)GB 2635－1992《烤煙》分級(jí)方法對(duì)煙葉進(jìn)行分級(jí)，調(diào)查各小區(qū)烤后煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中上等煙比例、下等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對(duì)煙草各生育時(shí)期農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對(duì)煙葉團(tuán)棵期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。由表1可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用生物質(zhì)炭后(處理T1～T5)均增加了團(tuán)棵期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)團(tuán)棵期煙葉早發(fā)快長(zhǎng)。其中，隨著花生殼炭施用量(處理T1～T3)的增加，株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、最大葉面積等指標(biāo)也逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T3)達(dá)到最大。

表1 施用生物質(zhì)炭對(duì)團(tuán)棵期煙葉農(nóng)藝性狀的影響

對(duì)于生物質(zhì)炭類型來(lái)說(shuō)，團(tuán)棵期株高表現(xiàn)為處理T5＞處理T2＞處理T4，莖圍表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，最大葉長(zhǎng)表現(xiàn)為處理T4＞處理T5＞處理T2，最大葉寬表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，最大葉面積表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，說(shuō)明不同類型生物質(zhì)炭對(duì)團(tuán)棵期煙葉生長(zhǎng)發(fā)育的影響并沒(méi)有明顯的差異。

2.1.2 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對(duì)煙葉旺長(zhǎng)期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。由表2可知，煙草在旺長(zhǎng)期時(shí)，各處理的株高和最大葉面積開始表現(xiàn)出明顯的差異。與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物質(zhì)炭后(處理T2～T5)均增加了旺長(zhǎng)期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)旺長(zhǎng)期煙葉的快速生長(zhǎng)。其中，隨著花生殼炭施用量(處理T1～T3)的增加，莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、最大葉面積等指標(biāo)也逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T3)達(dá)到最大值。而對(duì)于株高和有效葉數(shù)來(lái)說(shuō)，隨著花生殼炭施用量(處理T1～T3)的增加，則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，在施用600 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T2)達(dá)到最大值。說(shuō)明在旺長(zhǎng)期施用600～900 kg/hm2花生殼炭能夠有效促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育。

對(duì)于生物質(zhì)炭類型來(lái)說(shuō)，旺長(zhǎng)期株高表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，莖圍表現(xiàn)為處理T4＞處理T5＞處理T2，最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積均表現(xiàn)為處理T4＞處理T5＞處理T2，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)旺長(zhǎng)期煙葉葉片的發(fā)育，而麥稈炭更有利于提高株高和增加有效葉數(shù)。

表2 施用生物質(zhì)炭對(duì)旺長(zhǎng)期煙葉農(nóng)藝性狀的影響

2.1.3 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對(duì)煙葉現(xiàn)蕾期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。由表3可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物炭(處理T3～T5)均增加了現(xiàn)蕾期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)了現(xiàn)蕾期煙葉生長(zhǎng)發(fā)育。其中，隨著花生殼炭施用量(處理T1～T3)的增加，現(xiàn)蕾期煙葉的株高、有效葉數(shù)均逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T3)達(dá)到最大值，且除了株高、有效葉數(shù)和莖圍外，施用300～600 kg/hm2花生殼炭時(shí)(處理T1～T2)的最大葉長(zhǎng)、最大葉寬及最大葉面積則均小于常規(guī)施肥處理T0。說(shuō)明施用花生殼炭時(shí)應(yīng)保持足夠的數(shù)量，施用900 kg/hm2以上更有利于促進(jìn)現(xiàn)蕾期煙株的生長(zhǎng)發(fā)育。

對(duì)于生物質(zhì)炭類型來(lái)說(shuō)，現(xiàn)蕾期株高、有效葉數(shù)、莖圍表現(xiàn)為處理T4＞處理T5＞處理T2，最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積均表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)現(xiàn)蕾期煙葉莖稈的發(fā)育，而麥稈炭更有利于現(xiàn)蕾期煙葉葉片的發(fā)育。

表3 施用生物質(zhì)炭對(duì)現(xiàn)蕾期煙葉農(nóng)藝性狀的影響

2.1.4 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對(duì)煙葉成熟期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。由表4可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物質(zhì)炭(處理T1～T5)均增加了成熟期煙葉的株高和有效葉數(shù)，對(duì)莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬及最大葉面積則影響不大。其中，隨著花生殼炭施用量的增加(處理T1～T3)，成熟期煙葉的株高、有效葉數(shù)等均逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T3)達(dá)到最大值。與常規(guī)施肥處理T0相比，除了施用300 kg/hm2花生殼炭(處理T1)的最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積有所增加外，施用600～900 kg/hm2花生殼炭處理均無(wú)明顯增加。說(shuō)明施用花生殼炭后，對(duì)成熟期煙葉莖稈的縱向發(fā)育(株高)和有效葉數(shù)的增加仍然具有一定的作用，而對(duì)于煙葉莖稈的橫向發(fā)育(莖圍)以及葉片的發(fā)育則作用減弱。

對(duì)于生物質(zhì)炭類型來(lái)說(shuō)，成熟期株高、有效葉數(shù)表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，莖圍表現(xiàn)為處理T5＞處理T4=處理T2，最大葉長(zhǎng)表現(xiàn)為處理T2＞處理T5＞處理T4，最大葉寬表現(xiàn)為處理T2=處理T4＞處理T5，最大葉面積表現(xiàn)為處理T2＞處理T5＞處理T4，但是，花生殼炭、稻殼炭和麥稈炭3種生物質(zhì)炭對(duì)成熟期煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響差異并不大。

表4 施用生物質(zhì)炭對(duì)成熟期煙葉農(nóng)藝性狀的影響

2.2 不同生物質(zhì)炭類型及施用量下烤煙經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀分析 由表5可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用生物質(zhì)炭(處理T1～T5)均增加了煙葉單葉重、產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例。其中，隨著花生殼炭施用量(處理T1～T3)的增加，煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例均明顯增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時(shí)(處理T3)達(dá)到最大值。就單葉重來(lái)說(shuō)，施用花生殼炭的處理表現(xiàn)為處理T1＞處理T3＞處理T2，且施用600 kg/hm2花生殼炭處理的單葉重較常規(guī)施肥處理T0甚至有所下降，說(shuō)明施用花生殼炭能夠提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙葉比例，但在提高煙葉單葉重及促進(jìn)葉片發(fā)育方面，其具體的施用量有待進(jìn)一步探討。

對(duì)于生物質(zhì)炭類型來(lái)說(shuō)，產(chǎn)量表現(xiàn)為處理T4＞處理T5＞處理T2，產(chǎn)值則表現(xiàn)處理T4＞處理T2＞處理T5，單葉重表現(xiàn)為處理T5＞處理T4＞處理T2，但3種生物質(zhì)炭類型對(duì)提高中上等煙葉比例方面則差異不大。說(shuō)明，漢中煙區(qū)施用稻殼炭提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的效果最好，而麥稈炭和花生殼炭則差異不大;施用3種類型的生物質(zhì)炭均可以提高中上等煙比例，但三者之間的差異不大;施用麥稈炭對(duì)增加煙葉單葉重的效果更好，而施用稻殼炭和麥稈炭則差異不大。

表5 施用生物質(zhì)炭對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響

3 結(jié)論與討論

生物質(zhì)炭具有疏松多孔、吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)［16］，其施入土壤后可以對(duì)肥料和養(yǎng)分起到吸附和緩釋的作用，可提高肥料利用率，促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)發(fā)育，提高烤煙產(chǎn)量。該試驗(yàn)獲得了較為相同的結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物質(zhì)炭可以明顯增加煙葉生育中前期的株高、莖圍和葉片大小，有效促進(jìn)了煙葉的早發(fā)快長(zhǎng)，并增加了煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例，增加了植煙經(jīng)濟(jì)效益。漢中煙區(qū)由于地形和氣候因素，降雨量較大，肥料流失嚴(yán)重，肥料利用率低，煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量下降。建議漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭來(lái)進(jìn)行土壤改良，以提高肥料利用率，增加煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。

試驗(yàn)中，隨著花生殼炭施用量的增加，各個(gè)生育時(shí)期的農(nóng)藝性狀均顯著提高，產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例葉明顯增加，且在900 kg/hm2的施用量水平下達(dá)到最高。建議漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭時(shí)控制好用量，以600～900 kg/hm2為宜。

在生物質(zhì)炭的施用類型方面，綜合各個(gè)時(shí)期煙葉的農(nóng)藝性狀指標(biāo)，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)旺長(zhǎng)期煙葉葉片的發(fā)育和現(xiàn)蕾期煙葉莖稈的發(fā)育，而麥稈炭更有利于提高旺長(zhǎng)期的株高和有效葉數(shù)以及現(xiàn)蕾期煙葉葉片的發(fā)育。而且，施用稻殼炭在提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值的效果最好，而麥稈炭和花生殼炭則差異不大;施用3種類型的生物質(zhì)炭均可以提高中上等煙比例，但三者之間的差異不大;施用麥稈炭對(duì)增加煙葉單葉重的效果更好，而施用稻殼炭和麥稈炭則差異不大。因此，漢中煙區(qū)選擇稻殼炭作為土壤改良的材料之一效果較好。

綜上所述，漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭是一項(xiàng)土壤改良、促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)發(fā)育的良好措施，生物質(zhì)炭施用量宜控制在穴施600～900 kg/hm2左右，在生物質(zhì)炭的種類上可選擇稻殼炭作為土壤改良材料。

［1］黃新杰.植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)烤煙煙堿及主要品質(zhì)性狀的調(diào)控研究［D］.合肥:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007:1 －2.

［2］何緒生，張樹清，余雕.生物質(zhì)炭對(duì)土壤肥料的作用及未來(lái)研究［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27(15):16 －25.

［3］KHAN M A，KIM K W，WANG M Z，et al.Nutrient-impregnated charcoal:An environmentally friendly slowrelease fertilizer［J］.Environmentalist，2008，28(3):231 －236.

［4］趙曉丹，史宏志，錢華.不同類型煙草常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)含量分析［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2012，27(3):234 －238

［5］花莉，張成，馬宏瑞，等.秸稈生物質(zhì)炭土地利用的環(huán)境效益研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，19(10):2489 －2492.

［6］RONDON M，RAMIREZ J A，LEHMANN J.Charcoal additions reduce net emissions of greenhouse gases to the atmosphere［C］//Proceedings of the 3rd USDA symposium on greenhouse gases and carbon sequestration in agriculture and forestry.Baltimore:University of Delaware，2005:21 －24.

［7］劉玉學(xué)，劉微，吳偉祥，等.土壤生物質(zhì)炭環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20(4):977 －982.

［8］郭偉，陳紅霞，張慶忠，等.華北高產(chǎn)農(nóng)田施用生物質(zhì)炭對(duì)耕層土壤總氮和堿解氮含量的影響［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2011，20(3):425 －428.

［9］黃超，劉麗君，章明奎.生物質(zhì)炭對(duì)紅壤性質(zhì)和黑麥草生長(zhǎng)的影響［J］.浙江大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2011，37(4):439－445.

［10］HOSHI T，KANEKO T.A practical study on bamboo charcoal use to tea trees［R］.Report on Research by Project，2001，13:1 －47.

［11］BRODOWSKI S，RODIONOV A，HAUMAIER L，et al.Revised black carbon assessment using benzene polycarboxylic acids［J］.Organic Geochemistry，2005，36(9):1299 －1310.

［12］曲晶晶，鄭金偉，鄭聚鋒，等.小麥秸稈生物質(zhì)炭對(duì)水稻產(chǎn)量及晚稻氮素利用率的影響［J］.生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，28(3):288 －293.

［13］張萬(wàn)杰，李志芳，張慶忠，等.生物質(zhì)炭和氮肥配施對(duì)菠菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30(10):1946 －1952.

［14］STEINER C，TEIXEIRA W G，LEHMANN J，et al.Long term effects of manure，charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil［J］.Plant and Soil，2007，291(1/2):275 －290.

［15］MAJOR J，RONDON M，MOLINA D，et al.Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol［J］.Plant and Soil，2010，333(1/2):117 －128.

［16］劉玉學(xué)，劉微，吳偉祥，等.土壤生物質(zhì)炭環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20(4):977 －982.