高碳基肥與仿生劑對貴陽植煙土壤和烤煙品質(zhì)的影響

聶忠揚(yáng)，李文淵，胡勇，程傳策，劉慶學(xué)，魏光鈺，吳永琴，任春燕，黃寧，李余江

(1.貴州省煙草公司貴陽市公司，貴州 貴陽 550001； 2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450016； 3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002)

煙草生長需要從植煙土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，植煙土壤保障煙草生長，煙草植株通過根系從植煙土壤中吸收養(yǎng)分，土壤中的微生物群落功能的多樣性直接影響煙草的物理、化學(xué)指標(biāo)，從而影響煙草品質(zhì)，影響烤煙品質(zhì)。而貴陽植煙土壤因?yàn)椴缓侠磔喿骱筒缓侠硎┓?，?dǎo)致土壤養(yǎng)分、酸堿度、微生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重失衡，對煙草的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生重大影響。對植煙土壤的保護(hù)非常重要，因此，需要通過合理輪作、合理施肥等土壤保育技術(shù)來修復(fù)和改善土壤性狀，實(shí)現(xiàn)土壤重復(fù)高效利用，提高煙草品質(zhì)和產(chǎn)量。

高碳基肥是有機(jī)、無機(jī)和生物活性物質(zhì)的復(fù)合型肥料，具有調(diào)節(jié)煙株根部土壤碳氮比，促進(jìn)根系微生物生長及土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)吸收，提高肥料利用率，增強(qiáng)煙株抗病能力，對青枯病、根腐病、黑莖病有拮抗作用；改善煙株周圍土壤保水保肥能力，提高煙葉質(zhì)量[1-2]；減少20%～30%的化肥氮用量，減少20%～30%的農(nóng)藥使用量。

仿生劑是一種顆?；牧纪寥赖男虏牧希允酁橹饕?，可使土壤形成2～5 mm球狀結(jié)構(gòu)，并提高團(tuán)粒含量，增加土壤孔隙度，提高通氣量和蓄積水分，有效防止養(yǎng)分流失，并起到保肥作用。

石俊雄等[3]研究結(jié)果表明，餅粕腐熟后產(chǎn)生大量氨基酸，能提高土壤的酶活性及養(yǎng)分的生物活性，促進(jìn)煙株根系生長。黃超等[4]研究結(jié)果表明，施用生物質(zhì)炭，肥力水平較低和肥力水平較高土壤中的速效鉀、速效磷和有效氮含量均有所增加。何緒生等[5]研究結(jié)果表明，生物炭與肥料混和施用或復(fù)合施用，對作物生長和產(chǎn)量的影響大多數(shù)為正效應(yīng)。周小紅[6]研究結(jié)果表明，施用高碳基土壤修復(fù)肥可以降低烤煙中部葉煙堿含量，增加總糖和還原糖含量，調(diào)節(jié)糖堿比。添加生物炭的處理，使得煙葉中的中性致香物質(zhì)的總量增加。張團(tuán)[7]研究結(jié)果表明，隨著生物炭施用量的增加，煙葉中的茄酮、苯丙氨酸類、棕色化產(chǎn)物和新植二烯的含量增加，類胡蘿卜素降解物稍有降低。

高碳基肥對植煙土壤及烤煙品質(zhì)等方面研究較多，而仿生劑在番茄、上海青上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好的增產(chǎn)效果，但是對煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響尚未研究。本試驗(yàn)從高碳基肥和仿生劑及其互作對植煙土壤及烤煙品質(zhì)進(jìn)行研究，以期制定最合理的施肥措施和種植方法，完善了清鎮(zhèn)煙草種植的配套栽培技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年3—9月在清鎮(zhèn)進(jìn)行，品種為云煙87。試驗(yàn)地用當(dāng)?shù)卮硇酝寥?，其肥力中等，地勢相對平坦，灌排也比較方便。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個處理，對照組(CK)，即用當(dāng)?shù)氐某Ｒ?guī)方式來栽培；T1：常規(guī)施肥量3/4，增施高碳基肥料1 500 kg·hm-2及餅肥150 kg·hm-2；T2：增施仿生劑0.5%；T3：常規(guī)施肥量3/4，增施高碳基肥料1 500 kg·hm-2、餅肥150 kg·hm-2和仿生劑0.3%。高碳基肥料、餅肥起壟時全部條施于煙地內(nèi)；仿生劑施用方法：以一定量的仿生劑撒施于土壤表面，用微耕機(jī)與土壤混勻。試驗(yàn)設(shè)12個小區(qū)，每小區(qū)66.7 m2，共需試驗(yàn)面積800.4 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 土壤指標(biāo)

在移栽期30、60、90、120 d，將試驗(yàn)地各小區(qū)按五點(diǎn)取樣法采集耕層土壤，以煙株為圓心半徑5 cm，深度10～20 cm處采集土樣，每個小區(qū)取1份，部分鮮土保存于4 ℃冰箱里用于測量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土樣風(fēng)干后過篩用于測土壤養(yǎng)分。土壤水溶性碳氮采用水提取過濾，用TOC儀測定浸提液濃度的方法[8]。土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，熏蒸和未熏蒸的樣品分別用0.5 mol·L-1的K2SO4浸提30 min，用TOC儀測定浸提液濃度[9]。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法[8]；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法[8]；速效磷采用釩鉬藍(lán)比色法[8]；速效鉀采用火焰光度計(jì)法[8]。土壤脲酶采用比色法[10]；蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法[10]。

1.3.2 烤煙指標(biāo)

在煙苗移栽后30、45、60、75、90 d，每小區(qū)選取長勢一致的煙株10棵，測定株高、葉長、葉寬、莖圍、有效葉數(shù)，并根據(jù)葉面積=葉長×葉寬×0.634 5[11]計(jì)算葉面積，煙葉成熟后(移栽后90 d)選擇生長均勻一致的煙株按部位全部采收。煙葉由當(dāng)?shù)爻蹩竞螅餍^(qū)取1 kg中部(C3F)等級煙葉，寄回并進(jìn)行煙樣的化學(xué)成分和香氣組成分析。常規(guī)化學(xué)成分測定，采用AAⅢ型連續(xù)流動化學(xué)分析儀測定總氮、還原糖、煙堿、鉀、氯。中性致香物測定，每個處理煙葉由45 ℃烘干，磨碎過0.25 mm篩，采用內(nèi)標(biāo)法測定，內(nèi)標(biāo)為硝基苯，通過HP5890—5972氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行定性和定量分析。

1.3.3 烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

對烤后樣進(jìn)行分級，各個級別單獨(dú)稱樣、記產(chǎn)。依據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)熑~收購價格計(jì)算產(chǎn)值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan’s新復(fù)極差法比較不同處理間各種指標(biāo)之間的差異；使用Origin Pro 8.5進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對植煙土壤主要養(yǎng)分動態(tài)變化的影響

2.1.1 堿解氮

如圖1所示，土壤堿解氮含量隨煙草生長呈先降低后升高的趨勢，但是堿解氮的含量在移栽后30 d時最高。移栽后30 d時，T3處理的堿解氮含量顯著高于其他處理，達(dá)到102.92 mg·kg-1。60 d時，處理間差異增加，處理間差異均顯著，其中T2處理顯著高于其他處理，達(dá)到85.96 mg·kg-1。90 d時，各處理堿解氮含量達(dá)到最低水平，其中T1顯著高于其他處理，為38.99 mg·kg-1。120 d時，各處理土壤堿解氮含量較90 d時明顯升高，其中CK顯著高于其他處理，為61.63 mg·kg-1?？傮w來說，T2和T3處理能有效提高土壤堿解氮含量。

同移栽天數(shù)無相同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖2～9同。

2.1.2 速效磷

如圖2所示，土壤速效磷含量隨煙草生長呈先降低后升高再降低的趨勢，速效磷含量在移栽后30 d時最高。移栽后30 d時，T1處理的速效磷含量顯著高于其他處理，達(dá)到53.15 mg·kg-1。60 d時，各處理速效磷含量均降低，其中，T1處理顯著高于其他處理，為33.32 mg·kg-1。90 d時，除T1外各處理速效磷含量略升高，CK處理顯著高于其他處理，為38.61 mg·kg-1。120 d時，除T1外各處理速效磷含量降低，其中T2處理各項(xiàng)指標(biāo)顯著高于其他處理，為24.22 mg·kg-1?？傮w來說，T1處理相對其他處理更有利于提升土壤速效磷含量。

圖2 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤速效磷含量

2.1.3 速效鉀

如圖3所示，各處理土壤速效鉀含量隨煙草生長呈先升高后降低再升高的趨勢，在移栽后60 d時速效鉀含量最高。移栽后30 d時，T1處理的速效鉀含量顯著高于其他處理，達(dá)到306.32 mg·kg-1。60 d時，各處理速效鉀含量相對30 d時均升高，其中T1處理顯著高于其他處理，為411.48 mg·kg-1。90 d時，各處理的速效鉀含量較60 d時明顯降低，其中T3處理顯著高于其他處理，為275.09 mg·kg-1。120 d時，T2處理顯著高于其他處理，為325.07 mg·kg-1?？傮w來說，T1處理較其他處理更有利于提高土壤速效鉀含量。

圖3 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤速效鉀含量

圖4 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤有機(jī)質(zhì)含量

2.1.4 有機(jī)質(zhì)

如圖4所示，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨煙草生長呈先下降后升高再下降的趨勢。移栽60 d前，T3處理顯著高于其他處理，分別為47.79和41.68 g·kg-1；在移栽90 d時，各處理間有機(jī)質(zhì)含量差異顯著，且均達(dá)到最高水平，其中CK處理的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于其他處理，為60.84 g·kg-1。總體來說，T3處理較其他處理更有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2.2 對植煙土壤可溶性碳氮動態(tài)變化的影響

2.2.1 可溶性碳

如圖5所示，各處理土壤可溶性碳含量隨煙草生長變化不同。移栽后30 d時，T1和T3處理可溶性碳含量顯著高于其他處理，其中T3高于其他處理，達(dá)到93.02 mg·kg-1。60 d時，各處理間差異顯著性增加，T2達(dá)到最高的99.31 mg·kg-1。90 d后，T1和T2處理可溶性碳含量顯著高于其他處理，其中90 d時，T1處理可溶性碳含量最高，為62.92 mg·kg-1；120 d時，T2處理達(dá)到最高，為68.84 mg·kg-1?？傮w來說，T1和T2處理相對其他處理更有利于提升土壤可溶性碳含量。

圖5 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤可溶性碳含量

2.2.2 可溶性氮

如圖6所示，各處理土壤可溶性氮含量隨煙草生長變化規(guī)律不同，其中T1和T2表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，CK和T3表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢。移栽后30 d時，T1和T3處理的可溶性氮含量顯著高于其他處理，其中T3達(dá)到58.75 mg·kg-1。60 d時，T1和T2處理顯著高于其他處理，其中T2達(dá)到67.21 mg·kg-1。90 d時，T1處理顯著高于其他處理，為56.97 mg·kg-1。120 d時，CK和T3可溶性氮含量顯著高于其他處理，其中CK含量達(dá)到最高為52.00 mg·kg-1?？傮w來說，T1和T2處理更有利于提升煙草生長前期土壤可溶性氮含量。

圖6 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤可溶性氮含量

2.3 對植煙土壤脲酶活性和蔗糖酶活性動態(tài)變化的影響

2.3.1 脲酶活性

如圖7所示，土壤脲酶活性隨煙草生長呈先下降后上升再下降的趨勢，各處理基本在移栽后90 d時脲酶活性最高。移栽后30 d時，T3處理的脲酶活性顯著高于其他處理，達(dá)到2.10 mg·kg-1。60 d時，則以T2處理脲酶活性顯著高于其他處理，為1.02 mg·kg-1。90 d時，各處理脲酶活性較60 d時明顯升高，其中CK處理的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于其他處理，達(dá)到2.38 mg·kg-1。120 d時，T2處理顯著高于其他處理，為0.95 mg·kg-1。總體來說，T2處理相對其他處理更有利于提升土壤脲酶活性。

圖7 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤脲酶活性

2.3.2 蔗糖酶活性

如圖8所示，土壤蔗糖酶活性隨煙草生長呈先下降后上升的趨勢，各處理基本在移栽后120 d時蔗糖酶活性最高。移栽后30 d時，T2處理的蔗糖酶活性顯著高于其他處理，達(dá)到16.41 mg·kg-1。60 d時，除T3外，各處理蔗糖酶活性均降低，其中以T3處理最高，為18.16 mg·kg-1。90 d時，T1處理蔗糖酶活性顯著高于其他處理，為21.80 mg·kg-1。120 d時，除T1略有下降外，各處理蔗糖酶活性基本達(dá)到最高，且差異性顯著，其中以T2處理蔗糖酶活性顯著高于其他處理，為41.00 mg·kg-1。總體來說，T2和T3處理相對其他處理更有利于提升土壤蔗糖酶活性。

圖8 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤蔗糖酶活性

2.4 對煙株根系活力動態(tài)變化的影響

如圖9所示，煙草根系活力隨煙草生長呈先升高后降低的趨勢，基本上在移栽60 d時達(dá)到最高。移栽30 d時，各處理煙草根系活力最低，其中T3處理顯著高于其他處理，為230.72 mg·g-1·h-1。60 d時，各處理根系活力基本達(dá)到最高水平，之后隨煙草生長逐漸降低，在60～120 d時均以T3處理的各項(xiàng)指標(biāo)均顯著高于其他處理，分別為407.94、379.61和299.23 mg·g-1·h-1?？傮w來說，T2處理相較于其他處理更有利于提高煙草根系活力。

圖9 不同處理不同移栽天數(shù)后煙草根系活力

2.5 對煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.5.1 株高

表1顯示，各處理煙草株的高度隨著移栽天數(shù)的增加而增高，各時期株高均以T3處理株高最高，總體上T3處理有利于煙草株高的生長。

表1 不同處理不同移栽天數(shù)后煙草株高

2.5.2 莖圍

表2顯示，各處理煙草的莖圍隨著移栽天數(shù)增加而增大。移栽后45 d，以CK莖圍達(dá)到最高，移栽后60 d后，各時期均以T1處理莖圍最高，總體上T1處理有利于煙草莖圍生長。

2.5.3 葉片數(shù)

表2 不同處理不同移栽天數(shù)后煙草莖圍

表3顯示，各處理煙草葉片數(shù)隨移栽天數(shù)增加。但各處理間差異不大。

表3 不同處理不同移栽天數(shù)后煙草葉片數(shù)

2.5.4 最大葉面積

表4顯示，各處理煙葉最大葉面積隨移栽天數(shù)增加而增大。除移栽30 d外，移栽后不同時期，均以T3處理有最大葉面積，總體上T3處理有利于提高煙草葉面積生長。

表4 不同處理下不同移栽天數(shù)后煙草最大葉面積變化

2.6 對烤后煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

表5顯示，T3處理的烤后煙葉的總糖、還原糖含量、鉀含量、兩糖比和糖堿比化學(xué)成分含量最高，分別為26.36%、24.21%、2.22%、0.92和10.75?？偟蜔焿A含量及鉀氯比則以CK處理最高，達(dá)到2.41%，2.69%和14.30。總體T3處理有利于協(xié)調(diào)烤后煙葉化學(xué)組成。

表5 不同處理烤后煙葉化學(xué)組成及含量

2.7 對烤后煙中性致香物質(zhì)的影響

表6～7顯示，類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)T3>T2>CK>T1的順序，其中T3含量為71.71 μg·g-1。苯丙氨酸類為T2>CK>T3>T1，其中，T2含量為21.16 μg·g-1。類西柏烷基類以T3處理最高，為12.66 μg·g-1。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物以T3處理最高，達(dá)到12.67 μg·g-1。新植二烯類、其他類和致香物質(zhì)總量則以T3含量最高，為1 021.44 μg·g-1、2.94 μg·g-1和1 133.43 μg·g-1?？傮w來說，T2處理有利于提高烤后煙葉致香物質(zhì)組成。

表6 不同處理烤煙中性香氣成分

表7 不同處理烤煙中性香氣成分

2.8 對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

表8顯示，T3處理的各指標(biāo)均高于其他處理，分別為2 055.04 kg·km-2、25.67元·kg-1、52 753.70元·km-2、51.0%和95.6%?？傮w來看，T3處理的經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)于其他處理。

表8 不同處理煙草的經(jīng)濟(jì)性狀

3 小結(jié)與討論

T1處理有利于提高土壤速效磷和速效鉀含量。T2處理有利于提高土壤堿解氮、可溶性碳氮含量及蔗糖酶和脲酶活性，同時提高了根系活力。微生物構(gòu)成土壤生態(tài)環(huán)境，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的組成部分，其活躍性對作物生長的物質(zhì)循環(huán)、氧化分解和生理生化代謝等過程有重要作用[12]。土壤氮素含量、供應(yīng)能力與煙葉產(chǎn)質(zhì)有密切關(guān)系[13]。T3處理提高煙草生長前期土壤有機(jī)質(zhì)含量。但是過高的有機(jī)質(zhì)含量也會造成后期吸氮過剩，反而降低煙葉品質(zhì)[14]。植株方面， T1處理有利于提高煙草植株莖圍。T3處理有利于煙草株高生長，增大煙葉葉面積。各處理對葉片影響不大。T3處理有利于協(xié)調(diào)烤后煙葉化學(xué)組成、致香物質(zhì)組成；且T3處理的經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)于其他處理。總體來說，T1(常規(guī)施肥量3/4，增施高碳基肥料1 500 kg·hm-2，餅肥150 kg·hm-2)和T2處理(增施仿生劑0.5%)有利于土壤養(yǎng)分和酶活性的提升；T3處理(常規(guī)施肥量3/4，增施高碳基肥料1 500 kg·hm-2、餅肥150 kg·hm-2和仿生劑0.3%)對植株的生長、經(jīng)濟(jì)效益效果更佳。高碳基肥是一種以生物炭為主要原料的新型有機(jī)肥料，從現(xiàn)階段的研究成果來看，高碳基肥在改良植煙土壤理化性狀、提高養(yǎng)分含量、促進(jìn)烤煙生長和改善烤煙品質(zhì)等方面成績斐然[15-16]。