連作調(diào)理劑對(duì)植煙土壤和烤煙品質(zhì)的影響

余佳斌，祖慶學(xué)，李文淵，饒陳，趙雍平，楊國(guó)文，蔡武，黃寧，任春燕，李余江，程傳策

(1.貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司，貴州 貴陽(yáng) 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)

隨著現(xiàn)代煙草種植業(yè)的不斷發(fā)展，煙草種植過(guò)程中出現(xiàn)了各種問(wèn)題，土壤連作障礙就是其中之一。為了提高煙草產(chǎn)量、品質(zhì)，以及經(jīng)濟(jì)效益，解決土壤連作障礙的問(wèn)題迫在眉睫。查宏波等[1]研究發(fā)現(xiàn)，種植綠肥并翻壓還田處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀、原煙外觀質(zhì)量和上部葉化學(xué)品質(zhì)均優(yōu)于對(duì)照。譚慧等[2]研究發(fā)現(xiàn)，在連作植煙土壤中添加1 500 kg·hm-2炭化煙草秸稈，有利于改善土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分狀況，改變土壤微生物豐度，進(jìn)而促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，提高煙葉產(chǎn)量，增加植煙收益。劉世豐等[3]研究發(fā)現(xiàn)，施硼肥能提高烤煙上部葉片的凈光合速率和水分利用效率。李倩等[4]研究發(fā)現(xiàn)，增施微生態(tài)制劑，烤煙連作土壤脫氫酶、脲酶和蔗糖酶活性顯著升高，土壤微生物量碳和微生物量氮顯著提高，土壤呼吸強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，細(xì)菌、放線菌、自生固氮菌、無(wú)機(jī)磷細(xì)菌和鉀細(xì)菌數(shù)量顯著增加，真菌數(shù)量減少。前人對(duì)連作障礙的研究集中在綠肥翻壓、秸稈還田、增施微量元素和微生態(tài)制劑等方面，而使用連作調(diào)理劑的研究較少。連作調(diào)理劑是一種以腐殖酸和微量元素為主的土壤改良材料[5]，可有效預(yù)防土傳病害并具有抗重茬效果。本試驗(yàn)以連作調(diào)理劑為主要改良手段，研究其對(duì)煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在提出基于連作調(diào)理劑的貴陽(yáng)植煙土壤保育技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2018年3—9月在貴陽(yáng)市開(kāi)陽(yáng)縣進(jìn)行，供試品種為云煙87。試驗(yàn)地土壤用當(dāng)?shù)卮硇酝寥?，中等肥力，地?shì)相對(duì)平坦，方便灌溉排水。

連作調(diào)理劑：連作調(diào)理劑1號(hào)，主要成分為枯草芽孢桿菌，每g有效活菌數(shù)≥2.0億；連作調(diào)理劑2號(hào)，主要成分為進(jìn)口重茬劑原粉、土傳病害抑制劑、解毒因子、土壤改良劑、土壤激活劑，每g生物活性菌原種≥2.0億；連作調(diào)理劑3號(hào)，主要成分為木霉菌、枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌，每g總有效活菌數(shù)≥50億；連作調(diào)理劑4號(hào)，主要成分為透明質(zhì)酸≥35%，脂肪酸≥5%，Zn+Fe+B+Ca+Mg≥10%；連作調(diào)理劑5號(hào)，主要成分為綠原酸、殼寡糖、蚯蚓蛋白酶、雙氧化物歧化酶，Ca+Mg≥10%。

1.2 處理設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：對(duì)照(CK)，即當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥；T1，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+連作調(diào)理劑1號(hào)(每667 m2施1 kg)；T2，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+連作調(diào)理劑2號(hào)(每667 m2施1 kg)；T3，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+連作調(diào)理劑3號(hào)(每667 m2施1 kg)；T4：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+連作調(diào)理劑4號(hào)(每667 m2施5 kg)；T5：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+連作調(diào)理劑5號(hào)(每667 m2施5 kg)。連作調(diào)理劑與化肥、復(fù)合肥、有機(jī)肥混施作基肥，起壟時(shí)全部條施于煙地內(nèi)，連作調(diào)理劑隨用隨配，施用時(shí)土壤保持濕潤(rùn)狀態(tài)。試驗(yàn)設(shè)18個(gè)小區(qū)，每小區(qū)66.7 m2，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 土壤指標(biāo)

移栽后30、60、90、120 d，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(gè)小區(qū)取1份。部分鮮土保存于4 ℃冰箱用于測(cè)量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土樣風(fēng)干后過(guò)篩用于測(cè)土壤養(yǎng)分。土壤水溶性碳氮采用水提取過(guò)濾，用TOC儀測(cè)定浸提液濃度[6]。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(cè)定浸提液濃度[7]。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法[6]；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法[6]；速效磷采用釩鉬藍(lán)比色法[6]；速效鉀采用火焰光度計(jì)法[6]。土壤脲酶采用比色法[8]；蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法[8]。

1.3.2 烤煙指標(biāo)

在煙苗移栽后30、45、60、75、90 d，每個(gè)小區(qū)選取10棵長(zhǎng)勢(shì)一致的煙株，測(cè)定株高、葉長(zhǎng)、葉寬、莖圍、有效葉數(shù)，葉面積=葉長(zhǎng)×葉寬×0.634 5[9]。煙葉成熟后(移栽后90 d)選擇生長(zhǎng)均勻一致的煙株按部位全部采收。煙葉由當(dāng)?shù)爻蹩竞?，各小區(qū)取1 kg中部(C3F)等級(jí)煙葉，寄回河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院進(jìn)行煙樣化學(xué)成分和香氣組成分析。采用AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀測(cè)定總氮、還原糖、煙堿、鉀、氯。中性致香物測(cè)定：各處理煙葉45 ℃烘干，磨碎過(guò)60目篩(孔徑0.25 mm)，采用內(nèi)標(biāo)法測(cè)定，內(nèi)標(biāo)為硝基苯，通過(guò)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)性狀分析

對(duì)烤后樣品進(jìn)行分級(jí)，各個(gè)級(jí)別單獨(dú)稱樣、記產(chǎn)。依據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)熑~收購(gòu)價(jià)格計(jì)算產(chǎn)值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用DPS7.05軟件，采用Duncan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OriginPro 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(duì)植煙土壤主要養(yǎng)分動(dòng)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育期的推進(jìn)逐漸降低，移栽后30 d堿解氮含量最高。移栽后30 d，T5處理的堿解氮含量顯著高于其他處理，達(dá)到86.57 mg·kg-1。移栽后60～120 d，處理間差異增大，移栽后60 d T1處理的堿解氮含量顯著高于其他處理，達(dá)到81.97 mg·kg-1。移栽后90 d，T2處理的堿解氮含量顯著高于其他處理，為56.91 mg·kg-1。移栽后120 d，T5處理的堿解氮含量顯著高于其他處理，為58.12 mg·kg-1。總體來(lái)說(shuō)，與其他處理相比，T5處理提升土壤堿解氮含量的效果更好。

同移栽后天數(shù)無(wú)相同小寫(xiě)字母表示組間差異顯著(P<0.05)。圖2～8同。圖1 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤堿解氮含量

2.1.2 速效磷

如圖2所示，土壤速效磷含量隨煙草生長(zhǎng)呈先降低后升高再降低的趨勢(shì)，移栽后30 d和90 d速效磷含量最高。移栽后30 d，T2處理的速效磷含量顯著高于其他處理，達(dá)到64.13 mg·kg-1。移栽后60 d，各處理速效磷含量均降低，T3處理顯著高于其他處理，為24.39 mg·kg-1。移栽后90 d，T1處理顯著高于其他處理，為59.91 mg·kg-1。移栽后120 d，各處理速效磷含量降低，且處理間差異縮小，但是T3和T5處理顯著高于其他處理，分別為26.68、27.07 mg·kg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T3處理相對(duì)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，除T2處理外，其他處理土壤速效鉀含量隨煙草生長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，在移栽后60 d速效鉀含量最高。移栽后30 d，T2處理的速效鉀含量顯著高于其他處理，達(dá)到854.67 mg·kg-1。移栽后60 d，除T2處理外，其他處理速效鉀含量相對(duì)30 d時(shí)均升高，其中T2處理顯著高于其他處理，為523.41 mg·kg-1。移栽后90～120 d，各處理的速效鉀含量變化不明顯，90 d，T2處理顯著高于其他處理，為477.24 mg·kg-1；120 d，T3處理顯著高于其他處理，為457.40 mg·kg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T2處理相對(duì)其他處理更有利于提升土壤速效鉀含量。

圖3 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤速效鉀含量

2.1.4 有機(jī)質(zhì)

如圖4所示，除T5處理外，其他處理土壤有機(jī)質(zhì)含量隨煙草生長(zhǎng)沒(méi)有明顯變化，有機(jī)質(zhì)含量為29～36 g·kg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，除T5處理外，不同處理在短期內(nèi)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響不明顯。

圖4 不同處理不同移栽天數(shù)后土壤有機(jī)質(zhì)含量

2.2 對(duì)植煙土壤可溶性碳氮?jiǎng)討B(tài)變化的影響

2.2.1 可溶性碳

如圖5所示，除T2處理外，其他處理土壤可溶性碳含量隨煙草生長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)，移栽后30 d可溶性碳含量最高。移栽后的各個(gè)時(shí)期，T3處理的可溶性碳含量均顯著高于其他處理，移栽后30、60、90、120 d分別為110.56、70.43、96.66、97.56 mg·kg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T3處理相對(duì)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(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)，在移栽后120 d可溶性氮含量最高。移栽后30 d，T3處理的可溶性氮含量顯著高于其他處理，達(dá)到78.46 mg·kg-1。移栽后60 d，T1處理的可溶性氮含量顯著高于其他處理，為59.70 mg·kg-1。90 d，T1和T2處理的可溶性氮含量顯著高于其他處理，分別為51.83、52.06 mg·kg-1。120 d，T3處理的可溶性氮含量顯著高于其他處理，為82.93 mg·kg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T3處理相對(duì)其他處理更有利于提升土壤可溶性氮含量。

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(duì)植煙土壤脲酶活性和蔗糖酶活性動(dòng)態(tài)變化的影響

2.3.1 脲酶

如圖7所示，土壤脲酶活性隨煙草生長(zhǎng)呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，各處理基本在移栽后30 d脲酶活性最高。移栽后30、60、90 d，T4處理的脲酶活性顯著高于其他處理，分別達(dá)到21.01、10.40、14.46 U·mg-1。120 d時(shí)，則以T2處理脲酶活性最高，為8.00 U·mg-1。總體來(lái)說(shuō)，T4處理相對(duì)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

如圖8所示，T1、T2、T3處理的土壤蔗糖酶活性隨煙草生長(zhǎng)呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)，T4、T5處理的土壤蔗糖酶活性隨煙草生長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)，各處理基本在移栽后90～120 d蔗糖酶活性最高。移栽后30 d，T4處理的蔗糖酶活性顯著高于其他處理，達(dá)到30.14 U·mg-1。移栽后60 d，各處理蔗糖酶活性下降到最低，其中以T3處理最高，為11.01 U·mg-1。移栽后90 d，各處理蔗糖酶活性上升，T3處理仍高于其他處理，為36.65 U·mg-1。120 d時(shí)，T2、T3和CK處理蔗糖酶活性下降，其他處理上升，T4處理蔗糖酶活性顯著高于其他處理，達(dá)40.59 U·mg-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T4處理相對(duì)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(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.4.1 株高

表1顯示，各處理煙草株高隨移栽后天數(shù)的增加而升高，移栽后45 d時(shí)，T4處理的株高最高；移栽后60 d和75 d，T3處理的株高最高；移栽后90 d，CK的株高高于其他處理?？傮w上，T3處理有利于煙草株高生長(zhǎng)。

表1 不同移栽天數(shù)后的煙草株高與莖圍

2.4.2 莖圍

表1顯示，各處理煙草莖圍隨移栽天數(shù)增加逐漸增大。移栽后45 d，T3和T4處理的莖圍最高，為6.8 cm；移栽60～90 d后，T3處理的莖圍最大。總體上，T3處理有利于煙草莖圍生長(zhǎng)。

2.4.3 葉片數(shù)

表2顯示，各處理煙草葉片數(shù)隨移栽天數(shù)的增加而增加，各處理的葉片數(shù)總體差異不明顯，說(shuō)明各處理對(duì)葉片影響不大。

2.4.4 最大葉面積

表2顯示，各處理煙草最大葉面積隨移栽天數(shù)增加而增大。移栽后不同時(shí)期，均以T3處理的最大葉面積最大，分別為527.4、828.6、1 138.5、1 183.7、1 233.7 cm2?？傮w上T3處理有利于提高煙草葉面積生長(zhǎng)。

表2 不同移栽天數(shù)后的煙草葉片數(shù)與最大葉面積

2.5 對(duì)烤后煙常規(guī)化學(xué)成分的影響

表3顯示，T3烤后煙葉的總糖、還原糖、鉀和氯含量最高，分別為25.98%、23.96%、1.96%和0.17%?？偟蜔焿A含量則以T1處理最高，達(dá)2.35%和2.51%。T3處理的兩糖比和糖堿比最高，分別為0.92和11.61。T1處理的氮堿比最高，為0.94。鉀氯比則以CK處理最高?？傮w上，T3處理有利于協(xié)調(diào)烤后煙葉的化學(xué)組成。

表3 不同處理烤后煙葉的化學(xué)組成

2.6 對(duì)烤后煙中性致香物質(zhì)的影響

表4顯示，類胡蘿卜素含量呈現(xiàn)為T(mén)3>T5>T4>CK>T2>T1，T3的類胡蘿卜素含量為78.11 μg·g-1。苯丙氨酸類為T(mén)4>CK>T2>T5>T3>T1，其中，T4的苯丙氨酸類含量為11.44 μg·g-1。T3處理的類西柏烷基類含量最高，為12.04 μg·g-1。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量以T4處理最高，達(dá)到14.96 μg·g-1。新植二烯類、其他類和致香物質(zhì)總量則以T3處理最高，分別為1 116.90、2.44、1 227.82 μg·g-1?？傮w來(lái)說(shuō)，T3處理有利于提高烤后煙葉致香物質(zhì)的含量。

表4 不同處理烤煙的中性香氣成分含量 單位：μg·g-1

2.7 對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

表5顯示，T3處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例均高于其他處理，分別為1 724 kg·hm-2、42 220.76元·hm-2和95%。而均價(jià)和上等煙比例則以T4處理最高，達(dá)到25.42 元·kg-1和54.6%。總體來(lái)看，T3處理的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于其他處理。

表5 不同處理煙草的經(jīng)濟(jì)性狀

3 小結(jié)

不同處理在試驗(yàn)期內(nèi)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量影響不顯著。T5處理有利于提升土壤堿解氮含量，T2處理有利于提升土壤速效鉀含量，T3處理有利于提升土壤速效磷、可溶性碳、可溶性氮含量，T4處理有利于提升土壤脲酶活性和蔗糖酶活性。T3處理有利于煙草生長(zhǎng)，株高、莖圍、葉面積均大于其他處理。同時(shí)，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，T3處理的經(jīng)濟(jì)效益也優(yōu)于其他處理。