旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式對烤煙品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

邵惠芳，張慢慢，周子方，黃五星，許自成

(1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院， 河南 鄭州 450002； 2.江蘇中煙工業(yè)有限責任公司， 江蘇 南京 210019)

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旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式對烤煙品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

邵惠芳1，張慢慢1，周子方2，黃五星1，許自成1

(1.河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院， 河南 鄭州 450002； 2.江蘇中煙工業(yè)有限責任公司， 江蘇 南京 210019)

運用旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式的田間試驗方法，研究了其對烤煙農(nóng)藝性狀、物理性狀、化學成分以及產(chǎn)量和產(chǎn)值的影響。結(jié)果表明，旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式(T)處理下的烤煙農(nóng)藝性狀綜合表現(xiàn)優(yōu)于一般大田種植模式(CK)，烤煙田間長勢均勻，莖桿粗壯；煙葉單葉重和葉質(zhì)重在兩處理間達到顯著差異，T處理烤煙各部位煙葉單葉重和葉質(zhì)重均高于CK，中部葉的單葉重和葉質(zhì)重分別達22.90 g和76.67 g·m-2；T處理上部煙葉的填充值和含梗率為3.64 cm3·g-1和26.29%，顯著低于CK處理，而中上部煙葉平衡含水率表現(xiàn)為T>CK，且差異顯著；T處理能夠改善煙葉化學成分，其中能夠顯著提高不同部位煙葉鉀含量和鉀氯比，其均值達2.74%、6.89，同時較CK顯著降低了總氮、煙堿和氯含量；同時旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式能夠提高煙葉的產(chǎn)量產(chǎn)值，煙葉的產(chǎn)量為2 156.7 kg·hm-2，顯著高于CK。

烤煙；雨養(yǎng)煙田；儲水模式；品質(zhì)；產(chǎn)量

煙草生長過程中保持適宜的水分是獲得優(yōu)質(zhì)煙葉的基礎[1]，水分直接影響著烤煙光合作用及光合產(chǎn)物的積累，水分虧缺將直接導致減產(chǎn)，且超過其他因素造成減產(chǎn)的總和[2-3]。而干旱一直是影響北方煙區(qū)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的重要原因[4]，為了獲得優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的煙葉，近年來北方一些煙區(qū)圍繞著煙草生長發(fā)育的特點和需水規(guī)律展開研究[5]，其中一個探究方向就是烤煙旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式。該模式是在一定煙田面積內(nèi)修建儲水防滲水窖，在耕地中設置防滲漏儲水地槽，使煙田表面設置的聚流入滲至抗蒸發(fā)集徑流垅溝中，再與儲水防滲水窖相連。用自然降水作為水源，可以最大可能地減少每次被自然蒸發(fā)和減少徑流所流失的降水，將無效降水聚集入滲到地表含水率頻變層下防止其蒸發(fā)流失，有效地將降水轉(zhuǎn)化為儲存，使強降水徑流流失全部分散儲存在植被可利用地層范圍和儲水防滲水窖內(nèi)。

河南省洛陽煙區(qū)日照條件充足，晝夜溫差大，土壤含鉀量豐富，農(nóng)業(yè)小氣候較為明顯[6]。但近年來洛陽煙區(qū)烤煙品質(zhì)下降，產(chǎn)量降低，主要是因為洛陽煙區(qū)氣候條件波動較大，溫度越來越高且降水量越來越少，造成部分煙區(qū)出現(xiàn)干旱，不能滿足煙草需水要求[7]。鑒于此，應用旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水的模式，主要探討如何通過保水措施提高烤煙水分利用率及煙葉質(zhì)量和產(chǎn)量，為實現(xiàn)烤煙抗旱高產(chǎn)提供基礎，對提高烤煙煙葉品質(zhì)和產(chǎn)量具有重要意義。

1　材料與方法

1.1供試材料

試驗于2013年在河南省洛陽市洛寧縣浙江中煙羅嶺基地單元進行，供試烤煙品種為中煙100。供試土壤為黃壤土，土壤有機質(zhì)13.28 g·kg-1，pH值6.70，速效氮102.6 mg·kg-1，速效磷50.44 mg·kg-1，速效鉀298.54 mg·kg-1。田間管理措施嚴格按照當?shù)厣a(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉技術(shù)規(guī)范進行，試驗田四周設保護行。

1.2試驗設計

試驗共設2個處理，每個處理面積為667 m2，3次重復。T：建立旱作雨養(yǎng)土壤水庫，具體方法為在供試煙田內(nèi)修建儲水防滲水窖，水窖內(nèi)壁有聚乙烯防滲農(nóng)膜防滲層，在耕地中設置具有一定間距的防滲漏儲水地槽，槽內(nèi)鋪襯有防滲農(nóng)膜，膜內(nèi)回填土壤，同時在煙田表面設置聚流入滲抗蒸發(fā)集徑流垅溝，溝中心設置在防滲漏儲水地槽縱向中心正上方，垅上鋪有地膜，溝內(nèi)均勻設置引流入滲孔，溝兩端設集徑流溢流檔，檔上鋪地膜，垅溝兩端外開挖有一定坡度的引流入窖溝，與儲水防滲水窖相連。CK：一般大田種植模式。育苗和大田管理按當?shù)貥藴蔬M行。

1.3測定指標與方法

1.3.1農(nóng)藝性狀調(diào)查煙草農(nóng)藝性狀的調(diào)查按照YC/T142-1998標準進行[8]，每個處理隨機選取長勢相當?shù)臒熤?株進行掛牌定株，在其團棵期、旺長期、打頂期和成熟期測量煙株的葉長、葉寬、株高、莖圍及有效葉數(shù)，然后取其平均值。

1.3.2烤后煙樣物理特性測定測定前隨機選取C3F煙樣20片，在常溫下平衡煙葉樣品含水率為16%～18%，要求葉片能夠展開且完好，葉片均勻回潮，測定指標有煙葉的長度、寬度、葉片厚度、含梗率、單葉重、葉質(zhì)重、填充率、抗張力和抗張強度。煙葉長度用直尺從葉柄到葉尖測量，煙葉最寬處測其寬度；煙葉厚度用顯微標尺法測量[9]；梗重和單葉重用1/100電子天平稱取，含梗率(%)=(梗重/單葉重)×100%[10]；葉質(zhì)重用打孔器和鋁盒稱重法測定；抗張力用ZKW-3煙草薄片抗張試驗機測定[11]；填充值用填充儀測定[11]。

1.3.3烤后煙樣常規(guī)化學成分測定煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯等常規(guī)化學成分的測定按參照文獻[12]進行。采用紫外分光光度法測定煙堿含量；總糖含量的測定采用乙醇提取，蔥酮比色法；苦味酸法測定還原糖含量；總氮含量測定采用濃硫酸-雙氧水消化法；鉀離子含量測定采用火焰光度法；氯離子含量采用滴定法。

1.3.4烤煙產(chǎn)量測定調(diào)查試驗田烤煙單位面積株數(shù)、有效葉數(shù)、單葉重及受災情況，烤煙產(chǎn)量=(面積×單位面積株數(shù)×單株有效葉數(shù)×單葉重/1000)-煙田受災損失；烤后煙葉按照42級國標法[13]進行分級，計算烤煙產(chǎn)值、均價及上、中等煙比例。

1.4數(shù)據(jù)處理

運用SPSS21.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，同時運用EXCEL2010完成相應圖形和表格的繪制。

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理下烤煙農(nóng)藝性狀的對比分析

不同處理對烤煙各時期煙株農(nóng)藝性狀的影響如表1所示，由表1可知，在烤煙生長的各個時期，不同處理間烤煙農(nóng)藝性狀的變幅不大，即不同農(nóng)藝性狀的最大值與最小值之間相差不大，存在的變異較小。在煙草團棵期，T處理中莖圍的變異系數(shù)較大，且莖圍較CK處理大，說明煙株較粗壯，有利于煙株更好吸收養(yǎng)分；而在CK中則株高變異系數(shù)較大，達14.18%，煙株株高穩(wěn)定性較差，說明田間長勢不均勻；T處理的有效葉數(shù)較CK處理多，且變異系數(shù)較小，煙株有效葉數(shù)較穩(wěn)定，CK處理的有效葉數(shù)變異系數(shù)較大，留葉數(shù)分布不均勻。煙草進入旺長期后，煙葉最大葉長、葉寬、株高和有效葉數(shù)均以T處理變異系數(shù)較小，說明T處理煙株長勢更均勻。煙葉打頂期，煙株生長逐漸趨于緩慢，各農(nóng)藝性狀指標均以T處理大于CK，尤以株高表現(xiàn)更明顯，且T處理株高變異最?。蛔畲笕~寬以CK表現(xiàn)更好，平均有效葉數(shù)兩個處理表現(xiàn)一致。煙葉成熟期，由于打頂后，各處理煙株高度趨于一致，T處理的株高稍大于CK；煙葉最大葉長、葉寬和莖圍均為T處理大于CK。

2.2不同處理烤后煙葉物理特性的對比分析

對不同處理烤煙上部葉物理特性進行分析，其結(jié)果如表2所示，烤煙上部葉除葉長、含梗率和填充值在不同處理間差異不顯著外，上部葉其他物理性狀均達到顯著差異，且葉寬和單葉重在不同處理間達到極顯著差異，T處理的上部葉葉寬和單葉重顯著大于CK處理；上部葉不同處理間的物理性狀的變異系數(shù)較小，穩(wěn)定性較好，其中上部葉平衡含水率的變異系數(shù)在兩處理間均較大，且T>CK；除煙葉含梗率外，上部葉其他物理性狀均表現(xiàn)為T處理>CK處理。

表1　不同處理對烤煙生育期農(nóng)藝性狀的影響

表2　不同處理下烤煙上部葉物理性狀的差異

注：*、**分別表示處理間差異達到0.05和0.01顯著水平。下同。

Note: *, ** indicated the significant differences at the 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

烤煙不同處理中部葉物理性狀如表3所示，中部葉的單葉重、葉質(zhì)重、填充值、平衡含水率和拉力在兩處理間均達到顯著差異，且中部葉單葉重和葉質(zhì)重達到極顯著差異，而煙葉的葉長和葉寬和含梗率則差異不顯著；T處理中部葉平衡含水率變異系數(shù)較其他物理性狀大，而CK處理中的煙葉含梗率變異系數(shù)最大，達3.54%，說明其穩(wěn)定性較差；除中部葉葉寬、含梗率、葉質(zhì)重和填充值表現(xiàn)為TCK。

表3　不同處理下烤煙中部葉物理性狀的差異

對下部葉而言，煙葉的含梗率、單葉重和葉質(zhì)重達到極顯著差異，煙葉的單葉重表現(xiàn)為T>CK，而含梗率和葉質(zhì)重則為TCK；煙葉的葉寬、填充值和平衡含水率差異不顯著，除平衡含水率在不同處理間表現(xiàn)為T>CK外，葉寬和填充值則為T

2.3不同處理烤后煙葉化學成分的對比分析

由表5可以看出，烤煙上部葉的總糖、鉀和鉀氯比在不同處理間差異達到顯著水平，且均表現(xiàn)為T>CK，其中T處理中的煙葉鉀含量較對照CK增加了11.46%?？緹煹拟浡缺?、糖堿比和氮堿比反映的是烤煙主要化學成分的協(xié)調(diào)性，優(yōu)質(zhì)煙葉鉀氯比≥4，糖堿比為8～12，氮堿比≤1[14]。CK處理中上部煙葉鉀氯比和糖堿比低于優(yōu)質(zhì)煙葉的適宜范圍[15]，而氮堿比T

表4　不同處理下烤煙下部葉物理性狀的差異

表5　不同處理下烤煙上部葉化學成分的差異

對不同處理的中部葉化學成分進行分析，其結(jié)果見表6。兩處理中化學成分的變異系數(shù)相對較小，穩(wěn)定性較好；其中T處理中氯含量變異系數(shù)較其他化學成分大，而CK處理中總氮的變異系數(shù)較大，說明其含量波動較大，分布不穩(wěn)定；中部葉除總氮和氮堿比外，其他化學成分在兩處理間均達到顯著差異，且還原糖和鉀、氯含量及鉀氯比在不同處理間達到極顯著差異，其中T處理的鉀氯比較CK提高了70.53%，而CK處理鉀氯比未在其鉀氯比最適宜的范圍4～10；總氮、煙堿和氯含量在不同處理間均表現(xiàn)為T

由表7可知，烤煙下部葉化學成分在各處理間變異系數(shù)較小，T處理鉀氯比變異系數(shù)均較大，而CK處理總氮和氯含量變異系數(shù)較大，均為4.62%；下部葉除總糖、總氮和氮堿比外，其他化學成分在兩處理間均達到顯著差異，且鉀含量和糖堿比達到極顯著差異，T處理鉀含量和糖堿比較對照提高了21.10%和15.30%；總氮、煙堿和氯含量均表現(xiàn)為T

2.4不同處理烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值指標的對比分析

旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式不僅影響烤煙植株的生長發(fā)育，還影響烤煙的產(chǎn)量和產(chǎn)值(表8)。由表8可知，T處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙比例和中上等煙比例均大于處理CK，且兩處理間達到極顯著差異；兩處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價、上等煙及中上等煙比例的變異系數(shù)均較小，說明其穩(wěn)定性較強；處理T的產(chǎn)量達2 156.7 kg·hm-2，較對照CK高出5.74%，且上等煙比例和中上等煙的比例均高于對照CK 1.14%和2.51%。本試驗的結(jié)果表明旱作雨養(yǎng)土壤水庫儲水模式對烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例均有顯著的影響。

表6　不同處理下烤煙中部葉化學成分的差異

表7　不同處理下烤煙下部葉化學成分的差異

表8　不同處理下烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值的差異

3　結(jié)論與討論

旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式與對照對烤煙不同生育期大田農(nóng)藝性狀對比可知，儲水處理烤煙農(nóng)藝性狀普遍優(yōu)于對照處理[16-18]，且烤煙的最大葉長、株高、莖圍和有效葉數(shù)較穩(wěn)定，進而田間長勢均勻，而對照CK烤煙株高變異系數(shù)相對較大，煙株長勢不均勻。說明烤煙不同生長期雨養(yǎng)土壤儲水模式能保持土壤含水量，提高土壤活性，促進煙株對水分和養(yǎng)分的吸收，促進煙株的生長發(fā)育。肖金香等[19]研究表明，烤煙不同生育期的株高隨土壤含水量的增加生長加快，且在現(xiàn)蕾和成熟期尤為明顯。這與旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式能促進株高生長的研究結(jié)果一致。邸慧慧等[20]研究也表明，增加土壤含水量能使煙株株高增加，莖圍增大且有效葉數(shù)增多。

煙葉的物理特性直接影響著煙葉品質(zhì)、產(chǎn)品風格、加工性能以及其他經(jīng)濟指標，是煙葉質(zhì)量的重要構(gòu)成因素[21-22]。旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式能夠顯著提高上部葉葉寬和單葉重及中下部葉的單葉重，顯著降低不同部位煙葉含梗率和填充值，CK處理中部葉的含梗率變異系數(shù)較大，穩(wěn)定性較差；中上部煙葉的含梗率和中下部煙葉的葉寬和填充值均表現(xiàn)為T

對于不同處理的烤后煙葉化學成分，儲水處理上部和下部煙葉鉀含量較對照CK分別提高了11.46%和21.10%，而中部煙葉鉀氯比較對照提高了70.53%；煙葉不同部位的總氮、煙堿和氯含量均表現(xiàn)為T

土壤含水量對烤煙的產(chǎn)量產(chǎn)值均有顯著影響，周順亮等[26]研究表明，適宜的土壤含水量有利于烤煙產(chǎn)量的形成，對烤煙單株產(chǎn)量有影響。在同一施肥水平下，烤煙產(chǎn)量會隨著土壤含水量的增加而明顯增加[27]。這均與本文旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式對烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值的提高具有顯著的促進作用的研究結(jié)果一致。其中旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式處理的產(chǎn)量達到2 156.7 kg·hm-2，比對照高出5.74%；上等煙比例及上中等煙比例與對照CK差異極顯著，較其提高1.14%和2.51%。蔡毅等[28]研究表明，煙田土壤含水量越高的處理，煙葉上中等煙比例則越高，且顯著高于其他處理。這與本文研究結(jié)果一致。旱作雨養(yǎng)土壤儲水模式對提高烤煙的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益具有重要的作用。

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Effect of the mode of rainfed soil reservoir water storage on the yield and quality of flue-cured tobacco

SHAO Hui-fang1, ZHANG Man-man1, ZHOU Zi-fang2, HUANG Wu-xing1, XU Zi-cheng1

(1.CollegeofTobaccoScience,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou,Henan450002,China;2.ChinaTobaccoJiangsuIndustrialCo.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu210019,China)

In order to solve the problem of drought stress on yield and quality of flue-cured tobacco, the research used a field test method of dry rained soil reservoir water storage mode to study the effect of flue-cured tobacco agronomic characteristics, physical properties, chemical composition and the yield and output value. The results showed that the comprehensive performance of agronomic characteristics by T treatment (soil water storage model under rainfed condition) was better than CK treatment (control group), and the growth of flue-cured tobacco was uniform and had stout stem. The differences in leaf weight and quality between two treatments were significant and all parts of tobacco leaf weight and quality by the T treatment were higher than CK, and the leaf weight and quality of middle leaf were 22.90 g and 76.67 g·m-2, respectively. Fill value and stem ratio of upper leaves of T were 3.64 cm3·g-1and 26.29%, respectively, significantly lower than those by the CK treatment. In the upper and middle leaves, the equilibrium moisture content by the T treatment was higher than that of CK, and the difference was significant. The T treatment could improve the chemical components of tobacco. Also, it significantly improved potassium content and potassium chlorine ratio in different parts of tobacco leaf, and the mean values were 2.74% and 6.89, respectively. In addition, compared with CK, it significantly reduced the total nitrogen, nicotine and chlorine contents. In conclusion, soil water storage model under rainfed condition could improve the leaf yield and output value, and the production of tobacco was 2 156.7 kg·hm-2, significantly higher than that from CK.

flue-cured tobacco; rained tobacco field; water storage mode; quality; yield

1000-7601(2016)04-0062-07

10.7606/j.issn.1000-7601.2016.04.10

2015-07-10

河南省煙草公司科技攻關(guān)項目(HYKJ 201210、HYKJ 201043)資助

邵惠芳(1971—)，女，河南靈寶人，副教授，主要從事煙葉質(zhì)量評價、數(shù)據(jù)挖掘等方面的研究。 E-mail: shf.email@163.com

S572； S504.8

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