土壤耕作深度對烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響

高建爽，鄒 焱，錢壯壯，莊舜堯

(1.中國科學(xué)院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；2.貴州煙草科學(xué)研究院，貴州 貴陽 550081)

土壤耕作深度會影響其物理和化學(xué)特性，從而影響農(nóng)作物生長發(fā)育[1]。深耕是指在傳統(tǒng)耕作基礎(chǔ)上打破犁底層，增強水分在土壤中的滲透性，提高土壤養(yǎng)分的利用率，促進作物根系的生長與發(fā)育，從而增加農(nóng)作物的產(chǎn)量[2]。童文杰等[3]研究表明，深耕措施可顯著改變土壤的總孔隙度和毛管孔隙度。不同耕地深度對植物的影響不同。與半深耕和淺耕相比，深耕對土壤容重，有機碳和農(nóng)作物產(chǎn)量影響最大[4]。隨著耕地深度的增加，土壤容重降低和農(nóng)作物產(chǎn)量增加。植物的生長發(fā)育狀況與土壤肥力有密切關(guān)系。土壤不僅為植物生長提供養(yǎng)分，且具有協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力[5]。煙株生長所需的養(yǎng)分主要來源于土壤，土壤養(yǎng)分供應(yīng)直接決定煙葉的產(chǎn)量與質(zhì)量[6]。深耕措施配合低肥料用量可協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，達到增產(chǎn)提質(zhì)的目的[7]。深耕能夠改善土壤微生物環(huán)境，提高煙葉根系活力和上等煙比例[8]。然而，深耕土壤對農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量的影響尚有待深入研究。黔西南州是貴州省主要的煙草種植區(qū)，屬喀斯特地貌，地形較為復(fù)雜，降雨量豐富，土壤耕層淺薄，易致土壤養(yǎng)分淋失，造成肥料利用率低。通過深耕技術(shù)提高植煙土壤的耕層厚度，可提高土壤的緩沖性，增強烤煙水肥利用效率。然而，不同地區(qū)因地理環(huán)境條件的差異，深耕技術(shù)應(yīng)用存在差異。為此，以黔西南州主要植煙土壤類型為研究對象，研究土壤耕作深度對黔西南烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為黔西南煙區(qū)生產(chǎn)上土壤耕作深度的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2018年4-10月在黔西南布依族苗族自治州興義市進行，位于貴州省西南部(東經(jīng)104°35′～106°32′，北緯24°38′～26°11′)，屬典型的低緯度高海拔山區(qū)，植煙區(qū)土壤以黃壤為主，其次為石灰土與黃棕壤；該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，終年溫暖濕潤，年平均氣溫13.8～19.4℃，年均降水量1 352.8 mm。

1.2 材料

1.2.1 供試品種 烤煙品種為畢納一號，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)上的主要栽培品種之一。

1.2.2 肥料 烤煙專用肥(N∶P2O5∶K2O為12∶10∶24)，沐農(nóng)生物有限公司生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)3個處理，對照(CK)，常規(guī)耕深15 cm；T1，耕深20 cm；T2，耕深25 cm。所有處理均配合施用有機肥100 kg/667m2，3次重復(fù)，每重復(fù)小區(qū)面積60 m2。除耕深不同外，其他生產(chǎn)管理均按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法進行。

1.3.2 項目測定

1) 農(nóng)藝性狀。農(nóng)藝性狀主要包括烤煙的株高、莖圍、葉長、葉寬、有效葉片數(shù)及葉面積，分別在烤煙團棵期和旺長期測定不同處理的農(nóng)藝性狀，每個小區(qū)隨機觀測記錄 10株煙。

葉面積=葉長×葉寬×0.634 5

式中，0.634 5為葉面積常數(shù)。

2) 經(jīng)濟性狀。煙葉成熟時分小區(qū)進行采收和編竿，在當(dāng)?shù)乜痉堪凑杖问胶婵竟に囘M行掛牌烘烤，分級后統(tǒng)計各小區(qū)煙葉總質(zhì)量和各等級煙葉質(zhì)量，然后按2018年煙葉收購價格計算烤煙產(chǎn)值，并計算各小區(qū)煙葉均價、上等煙比例和中等煙比例。

3) 化學(xué)成分。煙葉化學(xué)成分包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量，據(jù)此計算糖堿比和氮堿比。烤后煙葉不同處理C3F煙葉45℃下烘干至恒重，粉碎、過 60目篩后用于測定煙葉化學(xué)成分?？偺呛瓦€原糖分別采用蒽酮比色法和3,5-二硝基水楊酸比色法測定[9]，總氮采用過氧化氫-硫酸消化凱氏定氮法測定[10]，煙堿采用紫外分光光度計法測定[11]，鉀采用火焰光度法測定[12]，氯采用莫爾法測定[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2016 和SPSS 22.0對數(shù)據(jù)進行處理、制圖與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從表1可知，不同處理烤煙株高、莖圍和葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀的變化。團棵期：株高、莖圍、葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉面積，均以T1最高(大/多/長/寬/大)，分別為36.7 cm、6.9 cm、9.7片、51.3 cm、30.0 cm和977.1 cm2；T2最矮(小/少/短/窄/小)，分別為34.7 cm、6.5 cm、8.3片、48.3 cm、28.7 cm和879.1 cm2。旺長期：株高、莖圍、葉片數(shù)、葉長、葉寬和葉面積，均以T2最高(大/多/長/寬/大)，分別為53.3 cm、8.8 cm、11.3片、58.7 cm、32.7 cm和1 216.0 cm2；株高、莖圍、葉長和葉面積均以CK最矮(小/短/小)，分別為45.3 cm、7.2 cm、52.0 cm和879.8 cm2；T1和T2株高較CK分別增高4.86%和17.67%，莖圍分別增大8.33%和22.22%，葉長分別增長5.20%和12.88%，葉面積分別增大3.82%和38.21%；葉片數(shù)，T1和CK最少，均為10.0 cm；葉寬，T1最窄，為26.3 cm?？梢姡罡纱龠M烤煙的生長發(fā)育，對其農(nóng)藝性狀產(chǎn)生一定程度的影響。

表1 不同處理烤煙的農(nóng)藝性狀

Table 1 Agronomic traits of tobacco under different treatments

處理Treatment株高/cmPlant height莖圍/cmStem girth葉片數(shù)/片Leaf number葉長/cmLeaf length葉寬/cmLeaf width葉面積/cm2 Leaf area團棵期 CK35.06.69.049.529.0910.8T136.76.99.751.330.0977.1T234.76.58.348.328.7879.1旺長期CK45.37.210.052.026.7879.8T147.57.810.054.726.3913.4T253.38.811.358.732.71 216.0

2.2 不同處理對煙葉經(jīng)濟性狀的影響

從表2看出，不同處理烤煙產(chǎn)量、均價和產(chǎn)值等經(jīng)濟性狀的變化。產(chǎn)量：T1最高，為186.0 kg/667m2；CK最低，為154.9 kg/667m2；T1和T2較CK分別提高20.08%和15.88%；T1與T2差異不顯著，二者顯著高于CK。均價：T2最高，為26.7 元/kg；CK最低，為25.4 元/kg；不同處理間差異不顯著。產(chǎn)值：T1最高，為4 836.0 元/667m2；CK最低，為3 934.5 元/667m2，T1和T2較CK分別提高22.91%和21.81%；T1與T2差異不顯著，二者顯著高于CK。上中等煙比例：T2最高，為91.0%；CK最低，為84.8%；T2顯著高于CK，T1與T2間、T1與CK間差異均不顯著?？梢?，深耕可一定程度上改善煙葉的經(jīng)濟性狀。

表2 不同處理烤煙的經(jīng)濟性狀

Table 2 Economic characters of tobacco under different treatments

處理Treatment產(chǎn)量/(kg/667m2)Yield均價/(元/kg) Average price產(chǎn)值/(元/667m2)Output value上中等煙比例/% Proportion of medium-superior tobaccoCK154.9 b25.4 a3 934.5 b84.8 bT1186.0 a26.0 a4 836.0 a 89.3 abT2179.5 a26.7 a4 792.7 a91.0 a

2.3 不同處理對煙葉化學(xué)成分含量的影響

從表3可知，不同處理煙葉煙堿、總糖和還原糖等化學(xué)成分含量的變化。煙堿：CK最高，為1.61%；T1最低，為1.44%；總糖：CK最高，為36.37%；T2最低，為31.86%。還原糖：CK最高，為28.08%；T2最低，為24.73%?？偟篢2最高，為1.90%；CK最低，為1.84%。鉀：T1和T2最高，均為2.47%；CK最低，為2.01%。氯：T1最高，為0.23%；T2最低，為0.10%，T2較CK降低28.57%。兩糖比：T2最大，為0.78；T1最小，為0.74。糖堿比：T1最大，為17.78；T2最小，為15.55，T2較CK減小10.84%。土壤深耕可提高煙葉的鉀含量，總氮含量隨著耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖堿比減小?？梢姡罡麑Σ煌瘜W(xué)成分的影響不同。

表3 不同處理煙葉化學(xué)成分的含量

3 結(jié)論與討論

深耕可打破高密度土壤層，提高水分在土壤中的滲透性，促進根系生長發(fā)育，并增加作物產(chǎn)量[14-15]。研究結(jié)果表明，烤煙進入旺長期后，深耕處理烤煙的農(nóng)藝性狀明顯優(yōu)于常規(guī)耕深15 cm。說明，深耕可促進烤煙的生長發(fā)育，對其農(nóng)藝性狀產(chǎn)生一定程度的影響，與已有研究結(jié)果一致。JAIME-GARCIA等[16]認(rèn)為，深耕后玉米產(chǎn)量的提高與土壤質(zhì)地和土壤結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。有研究表明，壓實土壤進行深耕處理，其農(nóng)作物產(chǎn)量有所增加[14]。研究結(jié)果表明，團棵期常規(guī)耕深15 cm烤煙的農(nóng)藝性狀優(yōu)于耕深25 cm；旺長期耕深25 cm烤煙的農(nóng)藝性狀明顯優(yōu)于耕深20 cm和常規(guī)耕深15 cm。可能原因：深耕及施肥措施縮短了大田生育期，延長了成熟期，促進了烤煙生長。耕層結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接影響烤煙根系的空間構(gòu)型，對烤煙生長發(fā)育及煙葉產(chǎn)質(zhì)量影響較大[17]。合理的土壤耕作對降低土壤緊實度、擴充土壤蓄水庫容、促進烤煙早生快發(fā)、協(xié)調(diào)烤煙地上部和地下部生長、提升烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值具有重要影響[3]。研究結(jié)果表明，深耕處理煙葉產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值和上中等煙率均明顯高于常規(guī)耕深15 cm，說明深耕可一定程度上改善煙葉的經(jīng)濟性狀，與已有研究結(jié)果一致。石磊等[18]研究發(fā)現(xiàn)，深耕30 cm煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例等均較對照提高。文錦濤等[19]報道，在相同時間耕地，隨著耕地深度的增大，產(chǎn)值逐漸增加，常規(guī)時間和開春耕地35 cm的產(chǎn)值比耕地15 cm分別提高25.00%和33.49%。

土壤肥力與植物的生長發(fā)育息息相關(guān)[20]。深耕能提高土壤有機質(zhì)的積累量，促進植物對氮素的利用率，提高耕層土壤氮、磷和鉀等營養(yǎng)元素的含量。氮素是植物生長發(fā)育所必須的大量元素，也是最重要的營養(yǎng)元素[21]。研究結(jié)果表明，隨著耕地深度的增加，烤煙中總氮含量也隨之增加。呂殿青等[22-23]研究發(fā)現(xiàn)，深耕有助于土壤中全氮的積累，提高土壤硝態(tài)氮的積累，促進土壤中氮素的恢復(fù)效率，進而影響植物對氮素的利用效率。隨著氮肥和磷肥的廣泛應(yīng)用，土壤鉀素可能成為制約作物產(chǎn)量的主要因素[24]。研究結(jié)果表明，耕深20 cm和耕深25 cm煙葉的鉀含量較常規(guī)耕深15 cm高?？赡苁怯捎谏罡蚱屏诉B續(xù)耕作條件下全鉀含量在土壤中的分布狀態(tài)，顯著提高耕層土壤的鉀含量，并能促進速效鉀的釋放，從而提高植物對鉀的吸收[25]。糖堿比作為反映煙葉氮碳化合物和醇和度的重要指標(biāo)，主要用于評價煙葉的吃味[26]。煙堿比過高，煙味平淡，勁頭??；煙堿比過低，煙味強烈，刺激性大，有苦味[26]。糖堿比為2～10的煙葉較理想，且根據(jù)用途判斷糖堿比是否適宜，認(rèn)為其≤15的質(zhì)量尚可，>15則漸差，接近于2為混合型卷煙[27]。研究結(jié)果表明，各處理糖堿比均>10，不在優(yōu)質(zhì)煙葉的范圍。說明，氮肥用量可酌情下調(diào)，以降低煙堿含量。但與對照相比，耕深20 cm和耕深25 cm煙葉煙堿含量和糖堿比例均有所降低。耕深25 cm煙葉的葉面積在旺長期最大，氯含量最低。

土壤深耕可改善烤煙生長發(fā)育狀況，促進烤煙株高、莖圍、葉長和葉面積的生長。其中，耕深25 cm烤煙的農(nóng)藝性狀最佳，經(jīng)濟性狀得到改善，煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上中等煙比例提高；土壤深耕可提高煙葉的鉀含量，總氮含量隨著耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖堿比減小。綜合看，耕深25 cm對提高黔西南烤煙產(chǎn)質(zhì)量的效果最好，與其他農(nóng)藝措施配合效果更好。