不同類型土壤調(diào)理劑對保山煙區(qū)酸化土壤改良效果研究

周杰文，張發(fā)明，李海平，肖志新，段志超，周冀衡*，范 偉，張 毅

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.云南省煙草公司保山市公司，云南 保山 678000；3.湖南中煙工業(yè)有限責任公司，湖南 長沙 410014)

【研究意義】土壤環(huán)境會影響到煙草的生長發(fā)育以及煙葉的內(nèi)在成分，烤煙的產(chǎn)質(zhì)產(chǎn)量與土壤的一些理化性質(zhì)有著不可分割的聯(lián)系[1]。土壤的酸堿性是能夠直接影響到煙葉質(zhì)量的重要土壤理化性質(zhì)之一[2]，適合烤煙生長發(fā)育的土壤pH值區(qū)間大約在5.5～6.5之間[3]。土壤酸化會影響到土壤中有益微生物的生命活動，也會影響到施入土壤中肥料的分解與轉(zhuǎn)化以及土壤本身肥力的效用以及養(yǎng)分保持能力等，從而影響到加載于土壤之上的煙草的生長發(fā)育以及產(chǎn)質(zhì)量[4]。依據(jù)以往研究來看，保山煙區(qū)內(nèi)植煙土壤pH值低于5.5的占比達30.1 %，這已經(jīng)成為限制當?shù)靥厣珒?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的重要因素之一[5]。騰沖縣地區(qū)約有67.6 %的植煙土壤呈現(xiàn)為弱酸性，強酸性植煙土壤的占比達31.4 %[6]。強酸性土壤環(huán)境會導致土壤養(yǎng)分的有效性降低，使植煙土壤養(yǎng)分協(xié)調(diào)性變差，嚴重的會影響煙草根系的生長發(fā)育以及對養(yǎng)分的吸收，進而導致多發(fā)根莖性病害[7]。因此，對當前保山煙區(qū)較為嚴重的土壤酸化進行改良具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M展】引起土壤酸化的原因主要分為自然因素和人為因素[7]，針對后者，通過施用一些新型的生物有機肥來改變傳統(tǒng)耕施方式對酸化土壤進行改良，已經(jīng)成為了研究熱點之一[8]。近年來一些研究采用了不同的土壤調(diào)理劑來對酸化土壤進行改良研究[9-11]，結(jié)果表明：一些土壤調(diào)理劑的施用能顯著提高植煙酸化土壤上種植的煙葉的產(chǎn)質(zhì)量，使煙株能較好的生長發(fā)育，改良了土壤的一些理化性質(zhì)，擴大了土壤有益微生物種群及其分布范圍，且施用土壤調(diào)理劑與傳統(tǒng)耕作方式相比具有用量少、省時省力、效果明顯等特點[12]。石灰、白云石為常規(guī)改良土壤酸化產(chǎn)品，但隨著對傳統(tǒng)酸性土壤改良劑研究的深入，其弊端也日漸顯現(xiàn)，長期在酸性土壤中施用石灰會出現(xiàn)復酸化現(xiàn)象，形成“石灰板結(jié)田”，引起鈣鎂拮抗等[13]；鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(利用鉀長石煅燒而成，K2O≤8 %)除具有改良土壤酸化的功能，還分別含有部分磷、鉀素；礦物鉀肥(NaOH-KOH水熱法，K2O≥24 %)為利用鉀長石為原料研發(fā)的新型土壤調(diào)理劑[農(nóng)肥(2014)臨字8098號]；新型增鉀型生物有機肥主要成分為木本泥炭，富含有機質(zhì)，能作為一種新型土壤調(diào)理劑施入土壤?！颈狙芯壳腥朦c】本試驗選用不同土壤調(diào)理劑石灰、白云石、鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(煅燒法)、礦物鉀肥(水熱法)、新型增鉀型生物有機肥進行大田試驗研究其改良酸化土壤的效果，篩選出最佳的酸性土壤調(diào)理劑?！緮M解決的關鍵問題】為保山煙區(qū)酸化土壤保育與改良提供一條可行的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域土壤理化性質(zhì)

供試土壤耕層理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗材料

烤煙種植品種為K326。土壤調(diào)理劑石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥購于當?shù)兀?種礦物鉀肥均購于山西紫光鉀業(yè)有限公司(煅燒法礦物鉀肥，含4 %K2O、水熱法礦物鉀肥，含27 %K2O)；新型增鉀型生物有機肥購于香港中向國際有限公司，含K2O 10 %。

1.3 試驗設計

煙苗于5月初進行移栽，100 %無病蟲壯苗移栽，種植密度為16 500株/hm2。煙壟高30 cm、面寬35～40 cm、底寬80～90 cm，壟面平整，不低于25 cm，壟體飽滿，橫、直、斜看一條線。各處理具體施肥情況見表2。試驗采用隨機區(qū)組，每個處理3次重復，總計21個小區(qū)，單個小區(qū)面積約為50 m2。采用當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術規(guī)程進行田間管理措施。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤樣品 收獲后根際土樣(煙株莖周邊5～10 cm)：每試驗小區(qū)均利用土鉆取0～15 cm土樣作為培土層土樣，取15～30 cm土樣作為培土層以下土樣，測定相關土壤理化指標。

土壤pH 復合電極法，土壤堿解氮 堿解擴散法，土壤有效磷 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl浸提法，土壤有機質(zhì) 重鉻酸鉀法，土壤全氮 半微量開氏蒸餾法，土壤速效鉀 1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法，土壤緩效鉀1 mol/L熱HNO3浸提-火焰光度法，土壤交換性鈣、交換性鎂1.0 mol/L NH4OAC 浸提-原子吸收分光光度法。

1.4.2 植株樣品 烤煙采烤時期，不同處理小區(qū)選擇長勢一致的烤煙5株，按成熟度采烤，各小區(qū)煙葉采收后按當?shù)爻Ｒ?guī)烘烤方法烘烤，分級標準參照烤煙42級國家標準(GB 2635-92)，分級后對各小區(qū)烤煙總產(chǎn)量及各等級煙葉重量進行統(tǒng)計，并參照國家規(guī)定的2015年云南省保山市散葉收購價格測算經(jīng)濟性狀，并統(tǒng)計中等煙比例、中上等煙比例。每個小區(qū)分別取X2F，C3F，B2F 3個部位的烤后煙葉各1.5 kg，分別測定常規(guī)化學指標。煙草全氮 H2SO4-H2O2消煮-凱氏定氮法，煙草鉀 YC/T 217-2007，煙草氯 YC/T 162-2011，煙堿 蒸餾-紫外分光光度法，淀粉、總糖、還原糖 YCT 159-2002連續(xù)流動法，蛋白質(zhì) YC/T 166-2003。

表1 供試土壤耕層的理化性質(zhì)Table 1 Basic characteristics of plough horizon

表2 不同處理各小區(qū)施肥情況Table 2 Fertilization situations of different experimental plots under different treatments (kg/hm2)

注：試驗施純N 133.5 kg/hm2、P2O5126 kg/hm2、K2O 312 kg/hm2。
Note:The test applied pure N 133.5 kg/hm2,P2O5126 kg/hm2,K2O 312 kg/hm2.

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 19.0和Excel等現(xiàn)代統(tǒng)計學軟件進行相關數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤調(diào)理劑對烤煙收獲后根區(qū)土壤化學性質(zhì)的影響

2.1.1 施用土壤調(diào)理劑不同耕層植煙土壤pH變化 由圖1可知，鈣鎂磷肥對酸化土壤的改良效果有限，這與曾維愛等的研究一致[14]，除此之外，施用了其余5種土壤調(diào)理劑的處理耕層植煙土壤pH均有提高。其中以T2處理效果最顯著，0～15 cm耕層土壤pH5.84，15～30 cm土樣pH為6.16，與T1處理有顯著性差異；其次是T5處理，0～15 cm耕層土壤pH為5.65，15～30 cm耕層土壤pH達6.02。T2～T7處理耕層土壤pH值均處于5.5～6.5最適區(qū)間。不同調(diào)理劑對植煙土壤耕層pH提升效果由大到小排列：T2>T5>T3>T6>T7>T4>T1。

2.1.2 土壤調(diào)理劑對植煙土壤速效養(yǎng)分的影響 土壤堿解氮是土壤中易水解的氮的總和，通常也稱水解氮，能反映土壤近期內(nèi)氮素供應情況[15]。由表3可以看出，施用新型增鉀型生物有機肥可以顯著提高耕層土壤堿解氮的含量(P<0.05)，施用礦物鉀肥(水熱法)能有效提高15～30 cm耕層土壤堿解氮含量，顯著高于空白對照15.55 %。施用鈣鎂磷肥對耕層土壤有效磷含量的提高有一定效果，T4處理顯著高于空白對照18.59 %。土壤鉀素主要肥力的來源于速效鉀和緩效鉀。緩效性鉀和速效性鉀二者之間存在著動態(tài)平衡，是土壤鉀庫容的指示器[15]。由表3可知，施用礦物鉀肥能提高耕層土壤速效鉀和緩效鉀的含量，施用礦物鉀肥(煅燒法)耕層土壤速效鉀含量顯著高于空白對照35.14 %，施用礦物鉀肥(水熱法)耕層土壤緩效鉀含量顯著高于空白對照13.11 %。施用石灰處理耕層土壤速效鉀、緩效鉀含量處于較低水平，0～15 cm耕層土壤T6處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于T2處理62.13 %、33.97 %，15～30 cm耕層土壤T5處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于T2處理82.59 %、24.01 %。

圖1 施用土壤調(diào)理劑不同耕層植煙土壤pH變化Fig.1 Changes of pH in different tobacco planting tillage soils with different soil conditioners

2.1.3 施用土壤調(diào)理劑不同耕層植煙土壤交換性鈣、鎂的變化 土壤持水、保肥能力主要是用土壤中交換性鈣鎂的含量來評價，其同時也是改良土壤和土壤保育的重要依據(jù)之一[16-18]。交換性鈣、鎂是作物生長期不可或缺的中量營養(yǎng)元素，若植物缺鈣則會影響生長發(fā)育，節(jié)距較短，植株脆弱；植物缺鎂，葉片會失綠，植物組織中的淀粉含量減少[19-20]。酸性土壤限制作物生長的主要因素是H+、Al3+的毒害和Ca、Mg的缺乏[21]。由圖2可知，施用新型增鉀型生物有機肥能有效提高0～15 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量，分別顯著高于對照39.83 %、53.22 %。表土層的酸度能夠通過施用石灰使之降低, 但要使底層土壤的pH值升高卻是一個較為緩慢的過程[21-22]，這是由于底層土壤的酸度與Ca2+、Mg2+在土壤剖面中的移動有正相關[23]。施用土壤調(diào)理劑后，15～30 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量都有不同程度的增加，說明各類型土壤調(diào)理劑均有利于Ca2+、Mg2+在耕層土壤中的移動；施用石灰處理，15～30 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量分別顯著高于對照87.77 %、27.74 %，說明施用石灰處理Ca2+、Mg2+在耕層土壤中的移動較快。

表3 土壤調(diào)理劑對植煙土壤養(yǎng)分的影響Table 3 Effect of soil conditioners on tobacco planting soil nutrient (mg/kg)

表4 不同處理烤后煙葉經(jīng)濟性狀統(tǒng)計Table 4 Statistics of economic characters of tobacco leaf in different treatments

2.2 不同土壤調(diào)理劑對烤煙產(chǎn)質(zhì)產(chǎn)量的影響

2.2.1 不同土壤調(diào)理劑對烤后煙葉經(jīng)濟性狀的影響 對各處理烤煙經(jīng)濟性狀進行分析，結(jié)果顯示(表4)：施用不同土壤改良劑能夠提升烤煙的經(jīng)濟性狀。T5處理烤煙的產(chǎn)量最高，與對照處理相比，產(chǎn)量提高了286.26 kg/hm2；T5處理的產(chǎn)值也是最高的，達62 101.49元/hm2，產(chǎn)值相比對照提高了11 158.47元/hm2，上等煙比例68.19 %，是7個處理中最大的。除施用了鈣鎂磷肥的T4處理烤煙產(chǎn)量略低于CK外，其余各處理的烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值均比對照處理要高，各處理產(chǎn)值由大到?。篢5>T7>T6>T2>T3>T4>T1；施用了土壤改良劑的各處理烤煙上等煙、中上等煙比例均大于未施調(diào)理劑的CK處理，但各處理煙葉經(jīng)濟性狀指標差異不顯著。

圖2 施用土壤調(diào)理劑不同耕層植煙土壤交換性鈣、鎂的變化Fig.2 Changes of exchangeable calcium and magnesium in different tillage tobacco soils with different soil amendments

表5 不同處理烤后煙葉化學成分含量統(tǒng)計Table 5 Statistics of chemical composition of tobacco leaf in different treatments

2.2.2 不同土壤調(diào)理劑對烤煙化學成分含量的影響 由表5可知，各處理下部葉化學成分中，T7處理總糖、還原糖含量分別顯著高于T5處理43.96 %、59.66 %；蛋白質(zhì)含量T6處理顯著高于對照45.24 %，各處理蛋白質(zhì)含量均處于7 %～10 %的適宜蛋白質(zhì)取值區(qū)間；鉀含量以T6處理最佳，達2.91 %，其次是T5處理和T7處理，T5處理顯著高于T2處理30.30 %。各處理中部葉化學成分，CK處理總氮、煙堿含量最低，T6處理的總氮含量顯著高于對照41.76 %，T2處理煙堿含量顯著高于T1處理57.64 %；鉀含量以T5處理最高，達2.51 %，僅有T1、T3、T4處理中部葉鉀含量低于2 %；氯含量以T4與T7最大，均高達0.88 %，其它各處理均在0.4 %～0.8 %的煙葉氯含量最適區(qū)間。上部煙葉化學成分受不同土壤改良劑施用的影響較小，只有總氮、淀粉含量存在差異性，上部葉總氮含量較高的是T4、T5處理，分別達到2.72 %、2.73 %；T1、T3處理煙葉淀粉含量較高，分別達到7.02 %、7.43 %。

2.2.3 不同土壤調(diào)理劑對烤煙評吸質(zhì)量的影響 由表6可知，與CK相比，下部煙葉評吸質(zhì)量受不同土壤調(diào)理劑影響不大，各處理之間總得分差異性較小。中部葉評吸質(zhì)量總得分相比于CK處理均有所提高，T7處理最高，為76.50分，其次是T6處理評吸質(zhì)量得分76.33分，二者與CK處理達顯著差異；T5、T6、T7中部葉雜氣分值占比較高，且顯著高于CK處理；各處理中部葉評吸質(zhì)量得分T7>T6>T3>T4=T2>T5>T1。施用土壤調(diào)理劑對上部葉評吸質(zhì)量影響較大，香氣量、余味、雜氣等指標均有較大差異性；T7處理的香氣量為所有處理中最大，評吸得分為16.33分，T6處理排第二，達16.17分，這兩個處理的香氣量評吸得分顯著高于T4、T2處理；T5、T6、T7處理的余味評吸得分最高，三者余味評吸得分均達到19分，分別顯著高于T1、T3、T4處理0.5分左右；T3、T5、T6在雜氣這一項評吸中得分最高，均達到14分，顯著高于T1與T4；T6處理在上部葉評吸質(zhì)量總得分中是最高的，為75.17分，各處理上部葉評吸質(zhì)量得分T6>T7>T5>T3>T2>T1>T4。

表6 不同處理烤后煙葉評吸質(zhì)量統(tǒng)計Table 6 Statistics of smoking quality of tobacco leaf in different treatments

3 討 論

通過本試驗，石灰作為最常用的酸化土壤調(diào)理劑，在烤煙生長季能有效提高耕層土壤pH，降低土壤酸度，顯著增加耕層土壤交換性鈣含量，與相關研究結(jié)論相符，合理施用石灰能有效的中和表土層的酸度；增加土壤鈣含量，降低土壤中鉬以及磷的固定，中和過量鋁、鐵、錳等離子，防止毒害土壤；提高土壤益生菌活動，改良土壤部分物理性狀，提高土壤pH值[24-25]。但本研究也表明，石灰調(diào)理劑與其它調(diào)理劑相比，不利于土壤肥力以及烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例及評吸質(zhì)量的提高。0～15 cm耕層土壤礦物鉀肥(水熱法)處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于石灰處理62.13 %、33.97 %，15～30 cm耕層土壤礦物鉀肥(煅燒法)處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于石灰處理82.59 %、24.01 %。有相關研究結(jié)論，無論是否施用鉀肥，石灰的施用都會顯著的降低土壤溶液中的速效鉀和緩效態(tài)鉀[26]?？朔┯檬乙鸬拟}鎂鉀拮抗及土壤肥力下降的問題，對于石灰改善土壤酸化的作用時間，防止出現(xiàn)復酸化現(xiàn)象還有待探討。

施用新型增鉀型生物有機肥不僅可以降低土壤酸化，還能顯著增加土壤堿解氮、交換性鈣、鎂的含量，能改善煙葉品質(zhì)，提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量。其中堿解氮含量顯著高于對照13.04 %，烤煙的產(chǎn)量較其它處理最大，與對照比產(chǎn)量提高了316.85 kg/hm2，下部煙葉總糖、還原糖含量最高，分別為23.84 %、22.40 %。這與李軍營等[27]研究結(jié)果一致，有機肥可以提高土壤對與外界酸化作用的緩沖能力，同時在分解的過程中能夠形成一些腐殖質(zhì)，給土壤中的有益微生物提供較為良好的生存環(huán)境，這些益生菌進行生命反應產(chǎn)生的生物酶能夠分離土壤膠體吸附的氫離子，防止土壤中酸性物質(zhì)過多積累。

礦物鉀肥(煅燒法、水熱法)改善土壤酸性效果僅次于石灰，礦物鉀肥(水熱法)富含的枸溶性鉀還可以部分替代硫酸鉀、硝酸鉀等水溶性鉀肥的施用，避免土壤中硫素的過量積累，防止土壤酸化的加?。籘5、T6處理能顯著增加土壤速效鉀、緩效鉀、煙葉鉀含量，實現(xiàn)增鉀提質(zhì)。礦物鉀肥(水熱法)能有效提高15～30 cm耕層土壤堿解氮含量，顯著高于對照15.55 %；能改善煙葉品質(zhì)，C3F鉀氯比最高，為4.37；烤煙上部葉評吸質(zhì)量最高，為75.17。礦物鉀肥(煅燒法)處理的產(chǎn)值最高，達62 101.49元/hm2，產(chǎn)值相比對照提高了11 158.47元/hm2，上等煙比例68.19 %，為7個處理最大值，但下部煙葉總糖、還原糖含量最低，煙堿含量最高，中部煙葉評吸質(zhì)量較其它土壤調(diào)理劑處理低。

4 結(jié) 論

綜合改良土壤pH、土壤養(yǎng)分效果和提高烤煙品質(zhì)、產(chǎn)量幾方面，在石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(水熱法)、礦物鉀肥(煅燒法)、新型增鉀型生物有機肥這6種土壤調(diào)理劑中，以礦物鉀肥(水熱法)、新型增鉀型生物有機肥效果最佳。新型增鉀型生物有機肥可以提高土壤對外界酸化作用的緩沖能力，使土壤pH值在自然條件下不會因外界條件改變而劇烈變化，因此施用化學改良劑時可以配合施用生物有機肥，使改良劑的改良效果更加穩(wěn)定有效。

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