連作調(diào)理劑對貴陽植煙土壤和烤煙云煙85品質(zhì)的影響

鄧兆權，林松，饒陳，祖慶學，祖萬斌，程傳策*

(1.貴州省煙草公司貴陽市公司，貴州 貴陽 550001； 2.河南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院，河南 鄭州 450002)

在煙葉大田生產(chǎn)過程中，由于化學肥料的不合理使用[1]，土壤的緩沖能力和離子平衡能力遭到破壞而導致土壤pH值下降，致使土壤酸化嚴重，酸性環(huán)境也利于病原菌的生長，加上設施內(nèi)的土壤缺乏、雨水淋溶所引起的土壤鹽分積累，導致土壤次生鹽漬化嚴重[2]，除了抑制煙草生長發(fā)育外，還會導致其產(chǎn)量和品種的下降。調(diào)理劑是一種以腐殖酸和微量元素為主的土壤改良材料[3]，具有疏松土壤，調(diào)節(jié)土壤pH，提高肥料利用效率的功效。腐植酸是土壤有機質(zhì)的主要成分，與作物產(chǎn)量和品質(zhì)有直接關系。有研究表明，腐植酸能夠調(diào)節(jié)植物對逆境的響應[4]，增強根系吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。郭云平等[5]認為，腐植酸能夠有效緩解西瓜幼苗的鹽脅迫。

調(diào)理劑對于克服連作障礙[6]、提高土地利用率、提升作物生產(chǎn)產(chǎn)量及實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。調(diào)理劑可有效預防土傳病害，并具有抗重茬效果[7]?，F(xiàn)已證明，連作調(diào)理劑對柑橘、西瓜和草莓具有明顯增產(chǎn)功能[8]，但對烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響鮮見報道。本試驗以連作調(diào)理劑為主要改良手段，研究其對烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在提出基于連作調(diào)理劑的烤煙增產(chǎn)提質(zhì)技術。

1 材料與方法

1.1 材料

供試烤煙品種為云煙85，為開陽縣當?shù)刂髟云贩N。于2017年在貴州省開陽縣進行試驗，試驗地土壤為當?shù)卮硇酝寥?，肥力中等，地勢平坦，灌排方便?/p>

1.2 方法

以667 m2為施肥單位，本試驗設4個處理。對照(CK)即按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式；T1，按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式+連作調(diào)理劑(40 kg)；T2，微量元素肥料(40 kg)+鉀肥(20 kg)+連作調(diào)理劑(40 kg)；T3，微量元素肥料(40 kg)+鉀肥(20 kg)。其中微量元素、鉀肥和連作調(diào)理劑均采用傳統(tǒng)方式施入土壤。除施肥方法外，其他田間管理技術措施按照當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術操作。采用隨機區(qū)組設計，重復3次，試驗設12個小區(qū)，每小區(qū)66.7 m2，共需試驗面積800.4 m2。

各小區(qū)于采烤前1 d選擇有代表性的10株煙草調(diào)查單株有效葉片數(shù)、株高、莖圍和節(jié)距，分別于移栽前和團棵期、打頂期、采烤后等對每處理植煙根際土壤5 mm范圍進行取樣，共5次。取樣時采集耕作層土樣1.5 kg，混合均勻后，用四分法取1 kg土樣送檢。

土壤測定指標包括三方面：化學指標、生物指標和土壤相關酶指標?；瘜W指標包括測定土壤有機碳氮、速效氮、速效磷、速效鉀等[9-10]；生物指標包括測定土壤微生物(細菌、真菌和放線菌)及微生物量碳和微生物量氮等[11]；土壤相關酶指標包括測定過氧化氫酶[12]、土壤蔗糖酶[13]、土壤脲酶[14]和土壤磷酸酶[15]等。

采烤結(jié)束后分小區(qū)按照GB 2635—92分級[16]、計產(chǎn)，并按照當?shù)乜緹熓召弮r格計算產(chǎn)值，以小區(qū)為單位單獨采收烘烤、分級計產(chǎn)。開烤前調(diào)查實收株數(shù)，對各小區(qū)標記煙株標記下部葉(4～7葉位)、中部葉(9～12葉位)、上部葉(14～17葉位)。各小區(qū)標記煙葉分部位采收后統(tǒng)計采收葉數(shù)、稱取鮮重，計算單葉鮮重，再掛牌烘烤。分級時，稱量各小區(qū)各部位標記葉重量和統(tǒng)計出烤葉數(shù)，計算單葉干重。烘烤結(jié)束后，按小區(qū)進行分級，再統(tǒng)計煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、上中等煙比例。以處理為單位留取各小區(qū)標記葉，分別取各處理的C3F等級初烤煙葉樣品2 kg，抽除煙梗，40 ℃干燥2 h，粉碎，過0.425 mm孔徑篩，取煙末裝入密閉袋中。在河南農(nóng)業(yè)大學煙草學院實驗室檢測煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯等化學成分[17]；物理特性包括厚度、拉力、填充值、葉質(zhì)重、含梗率和平衡含水率等；煙葉次生代謝化學成分指標，即多酚[18](綠原酸、蕓香苷、莨菪亭)和色素[19](葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素)等。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan’s新復極差法比較不同處理間各種指標之間的差異；使用Origin Pro 8.5進行相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙農(nóng)藝性狀變化

從表1可以看出，相比對照，移栽90 d后，T1、T2雖然株高和莖圍均無顯著差異，但其葉片數(shù)和葉面積均顯著高于對照，表明使用連作調(diào)理劑可有效提高葉片數(shù)量，增加葉面積，因此認為連作調(diào)理劑在一定程度上可以緩解烤煙連作障礙，獲得更好的農(nóng)藝性狀。T3并未改善任何一個農(nóng)藝性狀指標，表明鉀肥處理并不能緩解烤煙連作障礙。

表1 不同處理烤煙的農(nóng)藝性狀

注：同列無相同小寫字母表示處理間差異顯著。

2.2 煙葉化學組成變化

從表2來看，3個處理的總糖、還原糖和鉀含量均高于對照，總糖、煙堿和鉀含量以T1處理最高，還原糖以T2處理最高，氯含量以T1最低。這些結(jié)果表明，連作調(diào)理劑和施鉀措施均有利于增加總糖、還原糖和鉀含量，而T1處理能有效降低氯含量。

2.3 烤煙經(jīng)濟性狀變化

由表3可知，從產(chǎn)量上看，不同連作調(diào)理劑處理均不同程度地提高了烤煙的產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值、上等煙比例和中上等煙比例。其中，T1對產(chǎn)量的提升作用最大，達8.3%；而T3對均價、產(chǎn)值、上等煙比重和中上等煙比重提升作用最大，其中產(chǎn)值提高13.8%。表明連作調(diào)理劑可有效提升烤煙產(chǎn)量，而施鉀處理可有效改善烤煙品質(zhì)。

表2 不同處理烤煙的化學組成

表3 不同處理烤煙的經(jīng)濟性狀

2.4 烤煙經(jīng)濟效益變化

從表4可以看出，不同連作調(diào)理劑處理的產(chǎn)值均高于對照，分別比對照高9.8%、11.4%和13.8%，T2處理的新增經(jīng)濟效益最高，達5 436.90元·hm-2。

表4 不同處理烤煙的經(jīng)濟效益

2.5 烤煙中性致香物質(zhì)含量的變化

煙葉中類胡蘿卜素類香氣物質(zhì)是影響煙葉香氣質(zhì)和香氣量的重要組分，且種類繁多，其中以β-大馬酮、β-二氫大馬酮和法尼基丙酮3種成分含量較高。

表5顯示，T1、T3處理中，類胡蘿卜素降解產(chǎn)物總量分別高于對照分別相差8.33、6.04 μg·g-1，T2低于對照13.44 μg·g-1，且以T1總含量最高。不同處理中，β-大馬酮的變化和β-二氫大馬酮的變化差值較為明顯，而法尼基丙酮在不同處理中幾乎無變化。其中，β-大馬酮的含量表現(xiàn)為T3>T1>CK>T2，β-二氫大馬酮含量表現(xiàn)T1>T3>CK>T2。由此可知，處理T1、T3能有效增加煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物的含量。煙葉中芳香族氨基酸降解產(chǎn)物中主要有苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛，是煙葉中含量較豐富的香味成分。

表5 不同處理烤煙中的性致香物質(zhì)

由表5可知，不同處理苯丙氨酸類總量表現(xiàn)為T3>CK>T1>T2，說明處理T3能提高煙葉中的苯丙氨酸類的含量，其衍生物是類西柏烷類香氣物質(zhì)的主要成分，不但具有很好的香氣特性，且茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等降解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物也是煙草中很重要的致香物質(zhì)。本試驗類西柏烷類香氣物質(zhì)只檢測了茄酮1種物質(zhì)，不同處理中茄酮含量的表現(xiàn)為T1>T3>CK>T2，說明T1處理可以提高煙葉中茄酮的含量。

新植二烯在煙草中燃燒時直接進入煙氣中，能減輕煙氣的刺激性，醇和煙氣量的高低不僅直接影響煙葉的香吃味，還能影響其他致香成分的形成。烤煙中性致香物質(zhì)中新植二烯含量最高，處理T1、T2、T3新植二烯的含量均高于CK，從高到低為T1>T2>T3>CK。不同處理下，煙葉的中性致香物質(zhì)總量差異明顯，T1處理含量最高，為1 180.66 μg·g-1；CK處理含量最低，顯著低于其他3組處理。由此說明，僅使用連作調(diào)理劑有助于提高烤后煙葉中性致香物質(zhì)的總含量，提高煙葉品質(zhì)。

2.6 土壤基本化學性質(zhì)變化

從堿解氮含量來看(圖1)，整個試驗期內(nèi)呈無規(guī)律變化。但總體來說，種植烤煙后，對照的堿解氮含量均有所下降，而處理T1、T2和T3堿解氮含量有所上升。

圖1 不同處理的土壤堿解氮含量

從速效磷含量來看(圖2)，在整個試驗期內(nèi)，對照T3和處理T4速效磷含量呈逐漸降低的趨勢，T1和T2處理均呈先降低后升高，90 d后又降低的趨勢。處理2和3提升了土壤種速效磷的后期含量，而處理1并無提升作用，表明施用鉀肥有助于提高土壤速效磷含量。

圖2 不同處理的土壤速效磷含量

從圖3可以看出，各處理速效鉀含量均呈無規(guī)律的變化，這可能是烤煙根系分泌的有機酸與土壤含鉀礦物互作的結(jié)果。但至栽培120 d，土壤速效鉀含量均比初始值有所降低，這可能是烤煙大量吸收了鉀元素，造成土壤速效鉀含量降低。值得注意的是，施用連作調(diào)理劑有效提高了土壤速效鉀的含量，這可能是該條件下烤煙鉀含量提升的重要原因。

圖3 不同處理的土壤速效鉀含量

圖4 不同處理的土壤有機質(zhì)含量

從有機質(zhì)含量來看(圖4)，各處理的有機質(zhì)含量均隨著栽培時間的延長而先增加后減少，其中至移栽120 d，處理1、2、3顯著高于對照，而至移栽120 d,有機質(zhì)含量均有所回落，且處理2與對照無顯著差異，表明施用連作調(diào)理劑可有效提升土壤有機質(zhì)含量。

2.7 土壤碳氮轉(zhuǎn)化酶活性變化

從脲酶活性來看(圖5)，對照的土壤脲酶含量隨著生育期的延長而迅速降低，與之相反，處理T1、T2和T3的脲酶活性均隨著生育期的延長而先升高后降低，移栽90 d時達到整個最高值，且均與對照呈顯著差異，到120 d時有所回落，表明施用連作調(diào)理劑和鉀肥可以提升土壤脲酶活性。

圖5 不同處理的土壤脲酶活性

蔗糖酶活性與脲酶活性的規(guī)律相似(圖6)。對照的土壤蔗糖酶含量隨著生育期的延長而逐漸降低，與之相反，處理t1、t2的蔗糖酶活性均隨著生育期的延長而降低，到移栽90 d時達到整個生育期的最高值，之后逐步降低；處理T3在移栽后30 d時，蔗糖酶活性顯著高于對照和其他處理，說明提升了土壤初始的蔗糖酶活性，而處理T2、T3提升了烤煙中后期的土壤蔗糖酶活性，且顯著高于對照和處理1，表明施用連作調(diào)理劑和鉀肥可以提升土壤蔗糖酶活性。

圖6 不同處理的土壤蔗糖酶活性

2.8 土壤可溶性碳氮含量變化

從可溶性碳含量來看(圖7)，處理T1在整個生育期內(nèi)均高于對照，且呈顯著差異，表明施用連作調(diào)理劑可以增加土壤可溶性碳含量。

圖7 不同處理的土壤可溶性碳含量

從可溶性氮含量來看(圖8)，在移栽后30 d，不同連作調(diào)理劑處理的可溶性氮均高于對照，隨著烤煙生長發(fā)育，處理T1、T2土壤可溶性氮總體升高，表明施用連作調(diào)理劑和鉀肥均有助于提高土壤可溶性氮，協(xié)調(diào)土壤碳氮比。

圖8 不同處理的土壤可溶性氮含量

3 小結(jié)與討論

連作調(diào)理劑能在一定程度上提高煙葉的農(nóng)藝性狀[20]，改善烤煙化學組成，提高烤煙經(jīng)濟效益，連作調(diào)理劑可調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡，增加土壤中速效氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量，增強土壤蔗糖酶和脲酶活性，提高土壤可溶性碳氮含量。

連作調(diào)理劑對烤煙的增產(chǎn)作用明顯，其中T2處理的新增經(jīng)濟效益最高，達5 436.90元·hm-2；但烤煙品質(zhì)的改善作用不如施用鉀肥，這可能與連作調(diào)理劑的施用量和施用方式有關。連作調(diào)理劑是一種有潛力的烤煙土壤改良劑[21]，因此下一步應進一步優(yōu)化連作調(diào)理劑的施用工藝，挖掘其對烤煙的積極作用。