改良劑對酸性土壤理化特性及烤煙生長和品質(zhì)的影響

鄧小華 張龍輝 陳金 周米良 田峰 張明發(fā) 李源環(huán) 張瑤

摘 要：為篩選適合湘西煙區(qū)的酸性土壤改良劑，采用大田試驗(yàn)研究了不同改良劑對植煙土壤理化特性和酸度特征，以及烤煙生長、經(jīng)濟(jì)性狀和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，施用酸性土壤改良劑可提高土壤堿解氮和速效磷含量，但降低了土壤速效鉀含量；可提高植煙土壤pH至適宜水平，增加土壤交換性鹽基和陽離子交換量，降低水解性酸和潛性酸、交換性鋁含量；雖減緩了烤煙前期生長，但可提高上等煙比例18.67%～26.58%、煙葉產(chǎn)量3.70%～7.51%、煙葉產(chǎn)值0.63%～6.29%，改善煙葉物理特性和化學(xué)成分，增加煙葉評吸總分2.83%～7.08%。對湘西煙區(qū)強(qiáng)酸性植煙土壤的改良以施用石灰效果較好。

關(guān)鍵詞：土壤改良劑；土壤理化性狀；烤煙生長；品質(zhì)

中圖分類號：S572.06 文章編號：1007-5119（2018）06-0014-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.003

土壤既是優(yōu)質(zhì)煙葉種植載體，又是煙葉養(yǎng)分重要來源。但日趨嚴(yán)重的土壤酸化[1-3]所引起的土壤理化性質(zhì)惡化[4-6]、鋁離子和重金屬活度提高[6-8]、土壤微生物活性降低[8]等問題，影響烤煙生長發(fā)育及烤煙品質(zhì)[8]，嚴(yán)重制約著烤煙生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展。酸性植煙土壤改良一直是國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)[8]，姜超強(qiáng)等[6]研究認(rèn)為石灰是煙區(qū)酸性土壤改良、提高煙葉產(chǎn)量和安全性的有效技術(shù)措施，邢世和等[9]研究認(rèn)為“石灰+菌棒+常規(guī)化肥”組合改良酸性土壤的效果最好，陳世軍等[10]研究認(rèn)為，石灰可顯著降低酸性土壤交換性H+、交換性Al3+含量，于寧等[11]采用施石灰調(diào)節(jié)北方連作煙田土壤酸度及恢復(fù)酶活性，朱克亞等[12]用農(nóng)林廢棄物制成的改良劑明顯改善了煙田土壤物理性狀。對武陵山地的湘西煙區(qū)酸性土壤的改良效果的研究報(bào)道較少。鑒于此，本研究針對湘西山地植煙土壤酸化嚴(yán)重的特點(diǎn)，采用豐收延土壤調(diào)理劑、金葉土壤調(diào)理劑和石灰處理酸性土壤，探討不同改良劑對酸性植煙土壤理化性狀以及烤煙生長和品質(zhì)的影響，旨在篩選出適合的酸性土壤改良劑，為武陵山地酸性土壤改良提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2017年在湖南省湘西州花垣縣（28°31′35″ N，109°27′4″ E）進(jìn)行。該地平均海拔530.0 m，年平均氣溫15.0 ℃，年降雨量1 363.8 mm，無霜期279.0 d，全年日照時(shí)數(shù)1 219.2 h，屬亞熱帶季風(fēng)山地濕潤氣候[13]。試驗(yàn)地土壤前3年內(nèi)沒有進(jìn)行過土壤酸性改良，土壤類型為黃紅壤，土壤pH為5.11，有機(jī)質(zhì)為23.43 g/kg，堿解氮為79.95 mg/kg，有效磷為6.53 mg/kg，速效鉀為118.64 mg/kg。前作為玉米，烤煙品種為云煙87；熟石灰為當(dāng)?shù)厥惺?；“豐收延”土壤調(diào)理劑主要成分為CaO、MgO、SiO2，由堿性鈣渣與菱鎂礦經(jīng)特殊工藝制成；“金葉”土壤調(diào)理劑主要成分為CaO、MgO，其中CaO≥45%、MgO≥5%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個處理，T1：“豐收延”土壤調(diào)理劑，用量為1125 kg/hm2；T2：“金葉”土壤調(diào)理劑，用量為1125 kg/hm2；T3：熟石灰，用量為2250 kg/hm2；CK：常規(guī)栽培，不施改良劑。3次重復(fù)，小區(qū)面積33 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。改良劑于整地起壟前按面積用量均勻撒施。烤煙施氮量109.5 kg/hm2，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.27∶2.73；煙草專用基肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=8∶15∶7] 750 kg/hm2、煙草專用肥[m（N） ∶m（P2O5）∶m（K2O）=10∶5∶29] 300 kg/hm2、硫酸鉀[m（N）∶m（P2O5） ∶m（K2O）=0∶0∶50] 300 kg/hm2、發(fā)酵餅肥[m（N）+m（P2O5）+m（K2O）≥8%] 225 kg/hm2，在起壟時(shí)條施；煙草專用提苗肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=20∶9∶0] 75 kg/hm2在烤煙移栽后7、15 d分2次追施?？緹煼N植密度為1100株/667m2（1.20 m×0.5 m）。其他栽培管理措施同湘西優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程。

1.3 檢測指標(biāo)及方法

1.3.1 土壤理化性狀檢測 在每個小區(qū)分別采用5點(diǎn)取樣方法，于煙葉采收完畢后在煙壟兩煙株的中間土鉆法采集0～20 cm耕作層土壤，制成混合土樣，登記編號，風(fēng)干、粉碎、過篩保存?zhèn)溆?。環(huán)刀法[14]測定土壤容重（Soil Bulk Density， SBD）和孔隙度（Soil porosity， SP）；堿解擴(kuò)散法[14]測定堿解氮（Alkali-hydrolyzable N， AN）；碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法[14]測定速效磷（Available phosphorus， AP）；醋酸銨浸提-火焰光度法[14]測定速效鉀（Available potassium， AK）。采用電位法測定土壤pH（水土比為1：1）[14]，NaAC浸提-NaOH滴定法[14]測定水解性酸（Hydrolytic acidity， HA），氯化鉀-中和滴定法[14]測定交換性酸（Exchangeable acid， EA）、交換性氫（Exchangeable hydrogen， EH+）、交換性鋁（Exchangeable aluminium， EAl3+）；醋酸銨法[14]測定土壤陽離子交換量（Cation exchange capacity， CEC）、交換性鹽基總量（Total exchangeable base cations， EB）并計(jì)算鹽基飽和度（Base saturation， BS）[BS（%）=EB/CEC×100）]。

1.3.2 烤煙農(nóng)藝性狀調(diào)查 每個小區(qū)標(biāo)記5株煙進(jìn)行觀察。于烤煙移栽后30、60 d，按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T142—2010測定株高、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)、最大葉長與寬。計(jì)算最大葉面積=葉長×葉寬×0.6345。

1.3.3 烤煙經(jīng)濟(jì)性狀 每個小區(qū)單采、單烤，分級后稱重、計(jì)算上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)、產(chǎn)量、產(chǎn)值。

1.3.4 煙葉物理特性檢測 按照GB 2635—1992烤煙標(biāo)準(zhǔn)選取各小區(qū)的中部煙葉具有代表性的C3F等級，測定含梗率、平衡含水率、葉片厚度、單葉重、葉質(zhì)重（單位面積煙葉質(zhì)量）等物理特性指

標(biāo)[15-16]。

1.3.5 煙葉化學(xué)成分檢測 采用荷蘭SKALAR San++間隔流動分析儀測定各小區(qū)具有代表性的C3F等級煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯含量，火焰光度法測定煙葉鉀含量。

1.3.6 煙葉感官評吸 采用文獻(xiàn)[17]感官評吸指標(biāo)，由廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心組織5名感官評吸專家進(jìn)行賦分。采用加權(quán)法計(jì)算感官評吸總分，分別將香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、透發(fā)性、柔細(xì)度、甜度、余味、濃度、勁頭等指標(biāo)賦予15%、15%、10%、10%、10%、10%、10%、10%、5%、5%的權(quán)重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010及SPSS 20.0等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié) 果

2.1 不同改良劑對土壤理化特性的影響

由表1可知，雖然T1、T2和T3的土壤容重低于CK、孔隙度高于CK，但差異不顯著，表明土壤改良劑對土壤物理特性沒有明顯影響。但不同處理的土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量差異顯著；其中，T1、T2和T3的土壤堿解氮和有效磷顯著高于CK，土壤速效鉀顯著低于CK。從不同土壤改良劑的效果看，T1的土壤有效磷顯著高于T2和T3，T1和T2的土壤速效鉀顯著高于T3。可見，施用酸性土壤改良劑提高了土壤堿解氮和速效磷含量，但降低了土壤速效鉀的有效性。

2.2 不同改良劑對土壤酸度特性指標(biāo)的影響

由表2可知，施用土壤改良劑，可將T1、T2和T3的土壤pH分別提高至5.53、5.83和6.57；T1、T2和T3的土壤pH、交換性鹽基總量和陽離子交換量顯著高于CK，水解性酸、交換性酸、交換性氫和交換性鋁顯著低于CK，但不同處理的鹽基飽和度差異不顯著。說明施用土壤改良劑可提高土壤pH至適宜水平，降低土壤水解性酸和潛性酸，提高土壤交換性鹽基總量和陽離子交換量。從3種土壤改良劑看，T3的土壤pH顯著高于T1、T2，且T3的土壤水解性酸、交換性酸和交換性鋁顯著低于T1、T2?？梢?，不同酸性土壤改良劑對土壤pH、水解性酸和潛性酸的影響存在差異，以石灰（T3）改良酸性植煙土壤的效果相對較好。

2.3 不同改良劑對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，移栽后30 d，T3的株高和節(jié)距顯著低于其他處理，T1、T2和T3的葉片數(shù)顯著低于CK，T1和T3的最大葉面積顯著高于T2和CK。移栽后60 d，T1、T2和T3的株高顯著高于CK?？梢?，施用土壤改良劑，特別是石灰，會減緩烤煙前期生長。

2.4 不同改良劑對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表4可知，T1、T2和T3的上等煙比例較CK分別提高18.67%、26.58%和23.18%，產(chǎn)量較CK分別提高7.51%、5.91%和3.70%，產(chǎn)值較CK分別高4.52%、0.63%、6.29%?？梢?，施用酸性土壤改良劑可提高上等煙比例和煙葉產(chǎn)量，提高烤煙產(chǎn)值。從不同改良劑看，T1、T2和T3上等煙比例差異不顯著，T1的產(chǎn)量高于T3，T1和T3的產(chǎn)值高于T2和CK，且T3的產(chǎn)值最高。

2.5 不同改良劑對煙葉物理特性的影響

由表5可知，4個處理之間的平衡含水率差異顯著；T1單葉重顯著高于T2、T3和CK；T1和T3的葉質(zhì)重顯著高于T2和CK。不同處理的煙葉

含梗率和葉片厚度差異不顯著。可見，施用酸性土壤改良劑主要影響煙葉的平衡含水率、單葉重和葉質(zhì)重。

2.6 不同改良劑對煙葉化學(xué)成分的影響

由表6可知，除氯外，不同處理化學(xué)成分存在顯著差異；T1和T2的糖含量顯著高于其他兩個處理，其總糖含量偏高；T2和T3的總氮和煙堿含量顯著高于其他兩個處理；T2、T3和CK的鉀含量顯著高于T1處理?？梢姡┯盟嵝酝寥栏牧紕┲饕绊憻熑~糖、煙堿、總氮和鉀含量，施用酸性土壤改良劑可提高煙葉糖含量，但施用石灰的處理煙葉煙堿、總氮和鉀含量相對較小。

2.7 不同改良劑對煙葉評吸質(zhì)量的影響

由表7可知，T1、T2和T3的評吸總分分別較CK提高2.83%、4.78%和7.08%，這種差異主要體現(xiàn)在T1、T2和T3的香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、透發(fā)性和余味等評吸指標(biāo)要優(yōu)于CK?？梢姡┯盟嵝酝寥栏牧紕┛商岣邿熑~評吸質(zhì)量，以T3的評吸總分最高。

3 討 論

大多數(shù)土壤養(yǎng)分有效性會隨pH發(fā)生變化，施用土壤改良劑可調(diào)節(jié)植煙土壤pH至適宜范圍（5.5～7.0）[18]，提高了氮和磷的有效性[19-21]；施用土壤改良劑亦可提高土壤交換性鈣含量，造成土壤溶液中K/Ca比例失調(diào)，增加土壤對鉀的固定，導(dǎo)致土壤有效鉀降低[22-23]。但這部分被固定的鉀屬緩效性鉀，在一定條件下是可供植物吸收利用的[22-23]。本研究中，施用“豐收延”土壤調(diào)理劑導(dǎo)致中部煙葉鉀含量顯著降低，但施用“金葉”土壤調(diào)理劑和石灰的中部煙葉鉀含量與對照差異不顯著，這可能與不同改良劑的組分不同有關(guān)。施用改良劑降低了土壤有效鉀含量后，是否會降低上部煙葉鉀含量，還有待進(jìn)一步研究。

酸性土壤施用改良劑提高烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量主要是通過提高土壤pH[8-11]，改善土壤酸度[5，9-10]，降低交換性鋁濃度[5，9-10]來實(shí)現(xiàn)的，從而促進(jìn)烤煙生長發(fā)育[5，9]，這與本研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果證實(shí)了施用酸性土壤改良劑，不僅可提高土壤pH，而且能夠降低土壤水解性酸、交換性酸和交換性鋁的濃度，提高土壤交換性鹽基濃度和陽離子交換量，從而有效防治土壤酸化危害。本研究結(jié)果還進(jìn)一步證明酸性土壤pH提高后，可提高煙葉上等煙比例和增加煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，改善煙葉物理特性和化學(xué)成分，提高煙葉評吸總分。

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