土壤結(jié)構(gòu)改良劑對皖南烤煙生長發(fā)育·產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

潘金華，莊舜堯，史學(xué)正，曹志洪，蔡憲杰，程森，呂成文

(1．安徽師范大學(xué)國土資源與旅游學(xué)院，安徽蕪湖241000;2．中國科學(xué)院南京土壤研究所，土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用國家重點實驗室，江蘇南京210008;

3．上海煙草集團(tuán)責(zé)任有限公司，上海200082)

煙草作為我國當(dāng)前重要的經(jīng)濟作物之一，其經(jīng)濟效益與煙葉的產(chǎn)量、等級和生產(chǎn)成本密切相關(guān)［1］。安徽省的煙草種植歷史可以追溯到明朝萬歷年間［2］，安徽省是全國卷煙生產(chǎn)的重點省份之一，也是全國重要的烤煙種植地之一［3］。生物炭作為土壤改良劑之一，近年來在農(nóng)業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外對生物炭性質(zhì)和特征及其對土壤理化性質(zhì)、作物肥效等方面展開了較為廣泛的研究，并取得了許多進(jìn)展［4－7］。我國已有較多的關(guān)于生物炭對植煙土壤理化特性和煙葉品質(zhì)方面影響的研究報道［8－16］，但涉及皖南旱地的相關(guān)研究報道甚少。皖南煙區(qū)具有良好的水熱生態(tài)環(huán)境，然而，植煙的旱地土壤多為板、瘠、薄、酸、旱的紅壤坡地，且極易受到春旱、夏伏旱、秋旱－降水分布不協(xié)調(diào)等自然災(zāi)害的威脅。隨著安徽烤煙種植地向皖南地區(qū)集中發(fā)展的趨勢，過度增施化肥、長期連作及不合理的機械耕作造成植煙土壤環(huán)境逐步惡化，從而導(dǎo)致煙株生長發(fā)育不良，煙草病蟲害加劇，間接影響了煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的提升［17］。針對皖南旱坡地烤煙生產(chǎn)的限制性因素，結(jié)合已有的研究結(jié)果，該文探究不同生物質(zhì)炭與無機礦石材料組合的土壤結(jié)構(gòu)改良劑對皖南旱地烤煙生長發(fā)育、產(chǎn)量、產(chǎn)值和品質(zhì)的影響，以探明改良劑在皖南煙區(qū)對植煙土壤性質(zhì)和煙葉質(zhì)量的影響規(guī)律，提高特色煙生產(chǎn)水平，促進(jìn)農(nóng)民收入增加和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 試驗點概況 試驗于2014年3～8月在安徽省宣城市宣州區(qū)楊柳鎮(zhèn)高橋鄉(xiāng)雙樂村南沖林場進(jìn)行。海拔90～100 m，坡度5°～15°，屬于典型北亞熱帶季風(fēng)濕潤性氣候區(qū)。在煙草生長季節(jié)，皖南具有充足的溫度和光照資源，3～8月份≥10℃積溫3 760℃，平均溫度21．9℃;日照時數(shù)979．4 h，日照百分率45%。同時，皖南擁有比較充沛的降雨，3～8月份平均累積降雨量941．4 mm，月均降雨量156．9mm，降雨高峰為6月中旬～7月上旬，氣候條件總體上適合優(yōu)質(zhì)烤煙種植。土壤為皖南第四紀(jì)紅土(鋁質(zhì)濕潤淋溶土)，質(zhì)地為黏壤土。供試土壤的基本理化性狀:容重 1．22 g/cm3，pH4．63，總氮1．20 g/kg，有機質(zhì) 15．90 g/kg，硝態(tài)氮 44．19 mg/kg，銨態(tài)氮0．89 mg/kg，速效鉀27．44 mg/kg。

1．2 試驗材料 試驗用煙草品種為云煙97。試驗用土壤改良劑主要包括無機礦石類G20、T20和硅藻土(SiO2)，生物質(zhì)炭類為竹炭和礱糠炭。

1．3 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)置6個處理，分別為CK、X1、X2、X3、X4、X5，如表1 所示。

生物質(zhì)炭和無機礦石材料采用條施的方式，在移栽前施入。所有處理在起壟后，加蓋塑料薄膜。覆膜后，按株距45 cm打孔栽種煙苗。每個處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，共18個小區(qū)，小區(qū)面積為60 m2(4．8 m×12．5 m)。按皖南烤煙種植的常規(guī)做法，煙草種植的壟寬為1．2 m，每個試驗小區(qū)種植4壟。煙苗移栽時間為2014年3月16日。試驗布置如圖1所示。

表1 宣城旱坡地?zé)煵萃寥拦δ芨牧紕┨幚?/p>

圖1 小區(qū)試驗布置

1．4 測定項目及方法

1．4．1 農(nóng)藝性狀的測定。調(diào)查方法按照《中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T142—1988煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》進(jìn)行。在煙苗移栽后至采烤前，煙葉生長指標(biāo)共進(jìn)行了3次，分別為4月20日、5月6日及6月13日。記錄各處理煙株的株高、葉長、葉寬和莖粗，每個小區(qū)隨機觀測記5株，取平均值。其中，株高測定是從根莖部到生長點的實際高度(米尺測量)，莖粗測主莖第1節(jié)位處使用游標(biāo)卡尺測定，測量后數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析;最大葉面積(cm2)=最大葉長(cm)×最大葉寬(cm)×0．65。

1．4．2 煙葉樣品采集與經(jīng)濟性狀評估。按照“下部葉適時早采、中部葉成熟采收、上部葉充分成熟采收”的原則，成熟一片采收一片。在烤煙的采烤期，旱地試驗煙葉分4次采收，采收時間分別為6月23日、7月10日、7月24日及8月3日，分小區(qū)單獨采摘。采摘后均分小區(qū)單獨烘烤，烘烤后均進(jìn)行了分桿測量(精度為0．01 kg)，然后將每個小區(qū)多次結(jié)果累加，統(tǒng)計3個重復(fù)后得到煙葉產(chǎn)量結(jié)果。煙葉分級是由當(dāng)?shù)丶夹g(shù)工人按銷售時的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級，將烤煙分為上橘二、上橘三、上橘四、中橘二、中橘三、中橘四、下橘二、下橘三8個級別，其中上橘二、中橘二、中橘三為上等煙葉;上橘三、上橘四、中橘四、下橘二、下橘三為中等煙葉，其他等級的煙葉量很少，沒有再分。煙葉分級后按處理分別稱重記錄，計算各級產(chǎn)量。

1．5 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft Office Excel 2013和IBM SPSSStatistics22．0處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析與檢測相關(guān)性，以Microsoft Office Excel 2013繪圖。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同改良劑對煙草各生長階段農(nóng)藝性狀的影響

2．1．1 不同改良劑對烤煙團(tuán)棵期生長狀況的影響。從4月20日測量結(jié)果(表2)來看，煙苗移栽大田緩苗后煙葉將進(jìn)入團(tuán)棵期，這個時期根莖葉都會加速生長［18］，所以土壤環(huán)境直接影響烤煙根系發(fā)育和煙葉的質(zhì)量。煙草的株高為26．73～30．13 cm，其中改良劑X1株高顯著高于對照。最大葉的葉長、葉寬及莖粗各處理均無顯著差異。所以不同改良劑在煙株團(tuán)棵期時，可以通過改善土壤微域生態(tài)環(huán)境，使其生長的煙株表現(xiàn)出優(yōu)勢。

表2 不同改良劑試驗團(tuán)棵期農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)

2．1．2 不同改良劑對煙草旺長期生長狀況的影響。烤煙進(jìn)入旺長期后，需要吸收大量的營養(yǎng)，所以在同樣的施肥處理下，農(nóng)藝性狀的差異也反映出烤煙對肥料的利用能力［19－20］。由表3來看，X1～X5處理的株高、莖粗、最大葉長和葉寬、最大葉面積均優(yōu)于CK處理，X1處理表現(xiàn)最優(yōu)，株高、葉長均為最大，使用改良劑試驗的小區(qū)生長優(yōu)勢開始逐步顯現(xiàn)。所以改良劑的施用能夠促進(jìn)煙株盡早進(jìn)入旺長期，保持良好的生長勢頭。

表3 不同改良劑試驗旺長期農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)

2．1．3 不同改良劑對煙草成熟期生長狀況的影響。從成熟期的結(jié)果來看(表4)，各處理株高表現(xiàn)為X1＞X3＞X4＞X2＞X5＞CK，各處理莖粗表現(xiàn)為X2＞X5＞X3＞X4＞X1＞CK，各處理最大葉長表現(xiàn)為X2＞X3＞X4＞X5＞CK＞X1，各處理最大葉寬表現(xiàn)為X5＞X2＞X3＞CK＞X1＞X4，各處理最大葉面積表現(xiàn)為X2＞X3＞X5＞X4＞CK＞X1。除X1的最大葉長、葉寬相對較小，X2、X3、X5處理均優(yōu)于CK處理。表明改良劑處理對煙葉成熟期的株高、莖粗以及葉片的后期發(fā)育作用增強(最大葉面積)。

表4 不同改良劑試驗成熟期農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)

2．2 不同改良劑對烤煙經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響 烤煙干重是烤煙品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也與煙農(nóng)的經(jīng)濟利益密切相關(guān)。經(jīng)烘烤后的煙葉干重更是一定程度上反映烤煙工業(yè)上的品質(zhì)。由表5可知，從煙葉的產(chǎn)量來看，各處理產(chǎn)量大小為:X3＞X2＞X1＞X5＞X4＞CK，其中 X3、X2、X1都比對照CK有了顯著的提高，X3產(chǎn)量提高最多，達(dá)397．5 kg/hm2，X5處理也有一定的提高，X4與對照CK差異不明顯。在產(chǎn)值方面，X1～X5處理的產(chǎn)值均高于CK處理，分別增值 6 255，5 145，10 290，1 380，4 005 元/hm2。

從煙葉等級來看(表5)，各處理上等煙葉的比例高低為X1＞X5＞X2＞CK＞X3＞X4，使用50%竹炭處理的X1(50%LC+50%ZC)處理上等煙比例最高，相比對照CK提高6．1個百分點，X5處理對比CK處理提高1．8個百分點;X2處理與CK處理上等煙比例相差不大，僅提高了0．3個百分點;X3處理只使用30%的竹炭，其余70%為T20，上等煙比例卻相對CK處理下降了3．3個百分點;X4處理(50%Si+50%LC)，上等煙比例相對CK處理下降了4．1百分點。

表5 不同改良劑對烤煙經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響

2．3 不同改良劑對烤煙外觀質(zhì)量的影響 煙葉的外觀質(zhì)量包括顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分、色度等因素，由專家按評分標(biāo)準(zhǔn)感官判斷打分，綜合評價烤煙外觀質(zhì)量的優(yōu)劣。煙葉的外觀品質(zhì)受土壤環(huán)境、氣候、養(yǎng)分及烘烤工藝等多種因素影響［21－22］。一般認(rèn)為成熟度高、薄厚中等、結(jié)構(gòu)疏松、油分濃、色度足的烤煙可以評定為優(yōu)質(zhì)煙，其中成熟度可作為外觀評價的綜合指標(biāo)之一，同時也要考慮其他相關(guān)因素的影響［23－24］。楊士福［25］研究發(fā)現(xiàn)，煙葉成熟度越高，葉片組織結(jié)構(gòu)越疏松，且彈性好。從表6的結(jié)果來看，總分以X5為最高，達(dá)51．9(滿分為60)，最低的是X3上(36．8)。這個結(jié)果與烤煙產(chǎn)量有一定的相關(guān)性，X3處理的煙葉產(chǎn)量最高，而X5與對照相近，這也說明，改良劑有促進(jìn)煙葉品質(zhì)改良的效果。

表6 不同改良劑試驗煙葉外觀質(zhì)量評價

2．4 不同改良劑處理對烤煙評吸鑒定的影響 5位評吸技術(shù)人員一致認(rèn)為所有改良劑處理(X1～X5)都要優(yōu)于對照(CK)。不同評吸者對樣品的評吸結(jié)果不同，1號認(rèn)為X1～X5均好，X3甜感較好，X5最好，甜感較好;2號認(rèn)為X1～X5較好，X3－X5接近，香氣濃郁，X5煙堿偏高;3號認(rèn)為X3、X4較好，香氣質(zhì)好，X4香氣純，X2質(zhì)稍差;4號認(rèn)為，X1～X5好，X3、X4較好，X4 最好，其他差異不大;5 號認(rèn)為，X3、X4、X5較好，X5 最好，勁頭適中，X4、X5甜度增加，X5增加明顯。綜合評吸認(rèn)為，X5評吸中口感相對較好，而CK煙評吸質(zhì)量則較差，評吸結(jié)果見表7。

表7 不同改良劑試驗對煙葉評吸鑒定的影響

3 結(jié)論與討論

很多研究都指出通過對土壤施用改良劑能夠提高煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)［26－28］，主要是生物質(zhì)炭與無機礦石材料具有疏松多孔、通氣保水性強的特點［29］，施入土壤后可以對水分和養(yǎng)分起到吸附緩釋的作用，進(jìn)而提高煙根對肥料的利用率，促進(jìn)煙葉生長發(fā)育，提高烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)。目前土壤改良劑種類繁多，而我國植煙土壤也是千差萬別。因此，針對不同土壤環(huán)境的改良應(yīng)當(dāng)選用適宜的改良劑，通過生物質(zhì)炭與無機礦石材料的組合施用，在烤煙的生長階段各項監(jiān)測指標(biāo)沒有顯著差異，而在后期均表現(xiàn)出比對照有優(yōu)勢。

在旺長期，X1～X5處理的株高、莖粗、最大葉長和葉寬、最大葉面積均優(yōu)于CK處理;在成熟期，除X1的最大葉長、葉寬相對較小，X2、X3、X5處理均優(yōu)于CK處理。這與秦鐵偉等［30］人的研究有差異，他們的研究指出使用生物炭改良劑處理在煙葉生長后期沒有表現(xiàn)出差異。在產(chǎn)量和產(chǎn)值上，施用改良劑的處理均較對照高，較CK處理增產(chǎn)27．0～397．5 kg/hm2，增加產(chǎn)值1 380～10 290元/hm2。在等級上，X1處理的上等煙比例相比CK處理提高了6．1個百分點，X5處理提高了1．8個百分點，可能是X1處理的竹炭加礱糠炭在養(yǎng)分供應(yīng)方面要優(yōu)于竹炭加無機礦石處理。不同改良劑組合中X1與X4中含礱糠炭的處理效果要弱于其他處理，可能是由于礱糠炭的孔隙率小的緣故?？緹煯a(chǎn)量及分級結(jié)果表明，不同改良劑的應(yīng)用都有提高烤煙產(chǎn)量的效應(yīng)，尤其是X3(70%T20+30%ZC)處理增產(chǎn)最為顯著，X1處理上等煙的比例提高較多。這些結(jié)果與李彰等［31］人的結(jié)果比較接近，佐證了土壤改良劑對提高煙葉產(chǎn)量有著不錯的效果。從外觀評價和評吸鑒定來看，改良劑處理的煙葉品質(zhì)較對照有了進(jìn)一步提升?？偟膩砜?，土壤改良劑在皖南旱地植煙土壤中使用是可以達(dá)到預(yù)期效果的，但如何控制成本、加大推廣應(yīng)用還值得進(jìn)一步的研究。

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