施用不同比例有機(jī)氮對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

沈方科，閆金朋，顧明華*，尹永強(qiáng)，羅寶雄，何虹華，賈海江

(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530005；2.植物科學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(廣西大學(xué))，廣西 南寧 530005；3.廣西壯族自治區(qū)煙草公司河池市公司，廣西 河池 547000；4.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001)

【研究意義】廣西是中國最大的蠶桑養(yǎng)殖基地[1]。其中，廣西百色靖西市和河池市羅城縣既是廣西桑蠶主產(chǎn)區(qū)，又是廣西烤煙的主產(chǎn)區(qū)。因此，探索蠶沙資源高效利用的途徑，開展蠶沙有機(jī)肥對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響研究，提高煙葉產(chǎn)量、改善煙葉品質(zhì)，對廣西桑蠶及烤煙種植2個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】李秀英等[2]、Jun Zhao等[3]和寧川川等[4]通過研究施用有機(jī)肥對土壤肥力及土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)與單施化肥相比增施有機(jī)肥可以明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤的理化性狀，提高土壤保水保肥能力。同時，有關(guān)研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可以提高煙葉的產(chǎn)量，增強(qiáng)煙株的抗病能力，降低煙葉氮含量，顯著增加煙葉磷、鉀、氯含量，明顯改善煙葉香氣，吸味更好，上等煙的比例明顯增加，煙葉產(chǎn)值增加[5-6]。然而，趙會納等[7]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥中養(yǎng)分的供應(yīng)存在有效性難以預(yù)測和控制的缺點(diǎn)，有機(jī)肥與無機(jī)肥配合使用會導(dǎo)致煙葉貪青晚熟，影響了煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】有機(jī)氮和無機(jī)氮供應(yīng)是影響烤煙生長和煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵，蠶沙是有機(jī)氮的良好來源[8]。有關(guān)蠶沙對烤煙生長及煙葉品質(zhì)影響方面的研究尚不多見?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本文在烤煙種植中，探索蠶沙有機(jī)肥中有機(jī)氮與化學(xué)肥料無機(jī)氮的最佳用量及比例，以期拓寬蠶沙有機(jī)肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，提升蠶沙資源化開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)價值，同時提高烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣西河池市羅城縣龍岸鎮(zhèn)。土壤理化性質(zhì)：pH 7.3，有機(jī)質(zhì)30.2 g/kg，全氮1.72 g/kg，堿解氮139.2 mg/kg，全磷0.394 g/kg，速效磷23.14 mg/kg，全鉀16.0 g/kg，速效鉀189.8 mg/kg。供試肥料為腐熟蠶沙有機(jī)肥，采用高溫腐熟堆肥方法制作，主要礦質(zhì)養(yǎng)分的含量：全N含量為5.4 %，全P含量為0.8 %，全K含量為2.5 %。供試煙草品種為云煙87。

1.2 試驗(yàn)方法

無機(jī)氮為速效性氮營養(yǎng)，當(dāng)季有效，但肥效較短；有機(jī)氮為有機(jī)態(tài)氮營養(yǎng)，肥效遲緩，不但當(dāng)季有效，還具有一定后效，可以持續(xù)提高土壤肥力。

以蠶沙有機(jī)肥作為有機(jī)氮源，研究等量養(yǎng)分施用量下，施用不同比例有機(jī)氮/無機(jī)氮對烤煙生長、產(chǎn)質(zhì)量的影響。試驗(yàn)設(shè)4個處理，分別為：0∶00(T1)，30∶70(T2)，40∶60(T3)，50∶50(T4)4個處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。各處理純氮磷鉀施用量一致，分別為每公頃施用106.5 kg N、171 kg P2O5、352.5 kg K2O。小區(qū)面積：4.8 m×15 m =72 m2，按照行距×株距=1.2 m×0.5 m規(guī)格種植，每個小區(qū)種植4行，每行種植30株，共120株。2015年1月25日播種育苗，3月10日移栽至大田。第1次追肥在7～10 d追施完畢，第2次追肥在30～35 d追施完畢。

各處理施肥方案按照表1執(zhí)行，其他栽培管理、采收烘烤措施按照標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)要求執(zhí)行。

根據(jù)以上施肥量，各處理氮磷鉀總量基本一致，氮肥的基肥追肥比例基本保持在6∶4左右。以上施肥的養(yǎng)分總量情況為：N：106.5 kg/hm2，P2O5：171 kg/hm2，K2O：352.5 kg/hm2；基肥與追肥的比例為：基肥氮：62 %，追肥氮：38 %；T1～T4處理中有機(jī)氮占各處理氮肥比例依次為：0 %、30 %、40 %和50 %。

1.3 采樣時間及測定方法

于移栽后90 d 打頂，每個處理選擇有代表性的9株煙株，測量煙株的株高、葉片數(shù)、莖圍、下部葉最大葉面積、中部葉最大葉面積、上部葉最大葉面積。然后將煙株連根取出，洗凈根部泥土，稱量單株煙株的總生物量，再分別稱量根、莖、葉生物量。

煙葉采收烘烤后，以每個處理為單位進(jìn)行煙葉品質(zhì)分級，計(jì)算上中等煙比例。煙葉全氮的測定采用凱氏定氮法[9]，鉀含量的測定采用火焰光度法[9]，煙堿含量測定采用紫外分光光度法[10]，水溶性糖的測定采用連續(xù)流動分析儀法測定，蛋白質(zhì)含量采用間接測定法[10]。

土壤樣品在大田起壟前，采用五點(diǎn)采樣法采集0～15 cm耕作層的土壤，測定土壤基礎(chǔ)肥力。土樣采回后在實(shí)驗(yàn)室避光自然風(fēng)干，采用四分法分取部分土樣粉碎，過100目篩，密封保存。在煙株生長期間，于移栽后30、60和90 d進(jìn)行3次土樣的采集，每個處理采取4份土樣進(jìn)行分析。

表1 各處理施肥量

表2 不同處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響

注: 同列不同小寫字母表示在(P< 5 % ) 下處理間達(dá)到顯著差異，下同。

Notes: Different lowercase letters within the same column among treatments reached significant difference at the 5 % level.The same as below．

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel軟件對試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，比較檢驗(yàn)P﹤0.05水平下各處理平均值之間的差異顯著性，同時用Origin 9.0軟件進(jìn)行作圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從表2看出，不同處理的烤煙還苗期長勢無差別，煙株打定后的株高、葉片數(shù)和莖圍有差異，但差異不顯著。

2.2 不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙煙葉最大葉面積的影響

從表3可知，不同處理的煙株下、中、上部煙葉的最大葉面積有顯著差異。其中，T3和T4處理效果最好，下部葉最大葉面積顯著高于T2，與T1差異不顯著。

2.3 不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

由表4可知，不同比例有機(jī)無機(jī)氮對烤煙產(chǎn)質(zhì)量有明顯影響?？緹煯a(chǎn)量隨有機(jī)氮比例增加而提高，增產(chǎn)幅度達(dá)到4.11 %～77.53 %。其中，T4處理顯著高于其他3個處理，T3處理顯著高于T2和T1處理，而T2處理產(chǎn)量高于T1處理，但是差異不顯著。

由表5可知，與產(chǎn)量相似，烤煙中上等煙比例也隨施用有機(jī)氮比例增加而提高5.97 %～18.22 %。上等煙比例以T3處理最高，T3處理顯著高于T2和T1處理，但與T4處理差異并不顯著；中等煙比例以T4處理最高，其次為T3處理，顯著高于 T1和T2處理，但與T3處理差異并不顯著。

2.4 不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙煙葉化學(xué)成分的影響

煙葉內(nèi)在化學(xué)成分是影響煙葉品質(zhì)的重要因素，但是煙葉品質(zhì)的好壞不僅取決于某些成分的絕對含量，還取決于各成分之間的比例是否協(xié)調(diào)，各成分的組成、含量和平衡比例綜合影響著煙葉的香氣與續(xù)燃性，即影響著煙葉的品質(zhì)[11]。目前普遍認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烤煙主要化學(xué)成分含量范圍為：總氮1.5 %～3.5 %，最適含量為2.5 %左右；鉀含量大于2 %；煙堿1.5 %～3.5 %，最適含量為2.5 %左右；總糖18 %～22 %；還原糖5 %～25 %，最適含量為16 %左右；蛋白質(zhì)6 %～10 %；糖堿比6～10，越接近10越好；氮堿比小于1，以0.8～0.9為好；施木克值在2.5范圍以內(nèi)越高越好[12]。

表3 不同處理對烤煙煙葉最大葉面積的影響

表4 不同處理對烤煙產(chǎn)量的影響

表5 不同處理對各等級烤煙比例的影響

表6 不同處理對烤煙煙葉品質(zhì)指標(biāo)的影響

注:同葉位各處理上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters among treatments in the same position represent significant difference at 5 % level．

從表6可以看出，不同處理下各部位煙葉化學(xué)成分含量隨有機(jī)氮含量增加呈現(xiàn)不規(guī)律變化。其中，T2處理可以顯著提高上部和下部煙葉中總氮含量，其它處理間差異不顯著；T2和T3處理顯著提高了下部煙葉鉀含量，T3和T4處理顯著提高了上部煙葉鉀含量，而T3和T4處理顯著降低了中部煙葉鉀含量；不同處理間不同部位煙葉煙堿含量有差異，但差異不顯著；T2和T3處理顯著降低了下部煙葉總糖和還原糖含量；T2處理使不同部位煙葉蛋白質(zhì)含量都提高；T2和T3處理煙葉糖堿比協(xié)調(diào)性較好；不同處理間不同部位煙葉氮堿比有變化，但變化無明顯規(guī)律；T2處理顯著降低了上部和下部葉施木克值，T3處理顯著提高了中部葉施木克值。從而可以看出T2和T3處理可以使煙葉中各化學(xué)成分之間的協(xié)調(diào)性。但有機(jī)氮的施用比例不應(yīng)過大，否則會使煙葉中各化學(xué)成分之間協(xié)調(diào)性下降，從而降低煙葉品質(zhì)。

2.5 不同有機(jī)無機(jī)氮比例對土壤理化性質(zhì)的影響

2.5.1 不同有機(jī)無機(jī)氮對土壤有機(jī)物質(zhì)的影響 由圖1可知，T1處理土壤中有機(jī)物質(zhì)含量隨時間的增加呈逐漸降低趨勢，T2～T4處理中，不同時期土壤中有機(jī)物質(zhì)含量有明顯提高。土壤有機(jī)物質(zhì)含量在移苗后30、60和90 d 3個時期都隨有機(jī)氮比例增加而增加。土壤中有機(jī)物質(zhì)含量在30～90 d時間段里呈先升高后下降的趨勢。

2.5.2 不同有機(jī)無機(jī)氮對土壤部分化學(xué)性質(zhì)的影響 從表7可以看出，T4處理顯著降低了土壤pH；隨著有機(jī)氮比例的增加，土壤中全氮、堿解氮、速效鉀含量顯著增加，而土壤有效磷含量則隨有機(jī)氮比例的增加顯著降低。

同時期各處理上不同小寫字母表示差異顯著(P <0.05)Different lowercase letters among treatments in the same period represent significant difference at 5 % level圖1 不同處理對土壤有機(jī)物質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of different treatments on soil organic matter content

3 討 論

3.1 施用不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙產(chǎn)量的影響

烤煙煙葉的產(chǎn)量受到多種因素的影響，如溫度、光照、土壤肥力等。通過在烤煙種植中單施化肥和施用化肥配合不同量蠶沙有機(jī)肥，研究施用不同比例有機(jī)無機(jī)氮對烤煙煙葉產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果顯示，與單施100 %無機(jī)氮相比，無機(jī)氮配施有機(jī)氮可以顯著提高烤煙煙葉的產(chǎn)量，并且在一定范圍內(nèi)有機(jī)氮與無機(jī)氮的比例越大，增產(chǎn)效果越明顯。在總養(yǎng)分相同的情況下，不同有機(jī)無機(jī)氮比例可以影響煙葉產(chǎn)量可能有以下幾個原因：①無機(jī)氮是速效性肥料，可以滿足作物短時間內(nèi)對養(yǎng)分的需求量，但不能持續(xù)為作物提供養(yǎng)分。但是有機(jī)氮是在土壤中緩慢的進(jìn)行分解，不斷地釋放養(yǎng)分，可以為作物提供持久的養(yǎng)分；②有機(jī)肥可以提供完全、均衡的養(yǎng)分。羅珍等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，蠶沙有機(jī)肥中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，而且還含有一定量的植物生長激素吲哚乙酸類似物，對烤煙的生長和產(chǎn)量的提高都有促進(jìn)作用。有機(jī)肥內(nèi)所含作物生長所必需的營養(yǎng)元素齊全且比例均勻，有利于作物吸收利用，其肥效特點(diǎn)與煙草的需肥規(guī)律相吻合。不會因多施肥而造成某種營養(yǎng)元素大量增加使之比例失調(diào)，破壞土壤營養(yǎng)平衡，而產(chǎn)生降低肥力等方面的負(fù)效應(yīng)。③改善作物的農(nóng)藝性狀。本研究結(jié)果顯示施用有機(jī)氮的煙株煙葉最大葉面積顯著增大。煙株的葉面積增大，煙株通過光合作用為煙葉生長提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)，從而增加煙葉的產(chǎn)量。但有研究表明[1]，有機(jī)氮肥的供氮特性為：早期供氮不足致使煙株前期生長滯后，而后期供氮過多致使煙葉貪青晚熟，影響產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 施用不同有機(jī)無機(jī)氮比例對烤煙品質(zhì)的影響

有機(jī)氮和無機(jī)氮配合施用同單施無機(jī)氮相比，烤煙煙葉的化學(xué)成分發(fā)生明顯變化?？傮w而言，同常規(guī)的單施無機(jī)氮而言，有機(jī)氮與無機(jī)氮配合使用大大提高了烤煙煙葉的品質(zhì)，這與前人的研究結(jié)果是相似的[14]。本文研究結(jié)果表明，T3處理降低煙葉氮素和煙堿的含量，增加煙葉中鉀含量，這與以往研究認(rèn)為適量有機(jī)肥與化肥配施可以明顯提高烤煙葉片中鉀營養(yǎng)分配比例的結(jié)果相吻合[13]，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因可能是有機(jī)肥施入土壤后，有機(jī)肥在分解過程中產(chǎn)生有機(jī)酸，有機(jī)酸會使土壤中部分難溶性鉀溶解，提高土壤中鉀的有效性；同時有機(jī)肥會增加土壤的保肥性，減少鉀離子的淋失。因此煙株在生長過程中就可以從土壤中吸收更多鉀元素，而最終提高了煙葉中的鉀含量。

3.3 施用不同比例有機(jī)無機(jī)氮對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)的含量是衡量土壤理化性質(zhì)的重要指標(biāo)，土壤有機(jī)質(zhì)可以改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)的形成，從而增加土壤的疏松性，改善土壤的通氣性和透水性[15]。有機(jī)質(zhì)在土壤中分解為腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)是一種膠體，可以大大提高土壤的緩沖能力[16]。本研究中，隨著施入有機(jī)氮比例的增加，土壤的pH和有效磷含量顯著降低，而土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀的含量都顯著增加。陳嬋嬋等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，pH值與有機(jī)質(zhì)含量、速效氮含量、速效鉀含量呈顯著負(fù)相關(guān)，與速效磷含量呈顯著正相關(guān)；有機(jī)質(zhì)含量與速效氮和速效鉀含量呈顯著正相關(guān)，與速效磷含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。陶士鋒等[18]的研究表明，土壤中有機(jī)質(zhì)增加有助于提高磷的生物有效性，土壤溶液中維持相對較低的磷酸根濃度，能夠減輕農(nóng)田磷的滲漏流失。

表7 不同處理對土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

4 結(jié) 論

與單施無機(jī)氮相比，在烤煙種植中配施一定比例的有機(jī)氮不僅可以提高煙葉產(chǎn)量，也可以改善煙葉品質(zhì)。此外，還可以明顯改善土壤的理化性狀，顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)以及其他營養(yǎng)元素含量，提高土壤的供肥保肥能力。本研究條件下，配施50 %有機(jī)氮的增產(chǎn)提質(zhì)效果最佳。