煙田施用不同有機(jī)肥對土壤特性和煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

徐敏 張翔 何雷 邱嶺軍 李亮 毛家偉

摘要 [目的]探究不同有機(jī)肥對豫中煙區(qū)連作植煙土壤的改良效果。[方法]通過田間對比試驗(yàn)，研究了不同有機(jī)肥種類對煙株農(nóng)藝性狀、土壤理化性質(zhì)及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。[結(jié)果]施用不同有機(jī)肥可明顯改善連作植煙土壤物理特性，有效降低了土壤容重，下降幅度為0.01～0.09 g/cm3;施用有機(jī)肥的T3、T4、T5、T6處理的土壤含水率比T1處理分別提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%;不同有機(jī)肥材料來源不同，改良效果也存在差異，其中以炭基型有機(jī)肥的T5處理煙葉品質(zhì)最佳且經(jīng)濟(jì)性狀好，較T1處理產(chǎn)量提升30.09%，產(chǎn)值增加39.45%，中上等煙比例均提升34.91%，T5處理產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和中上等煙比例顯著優(yōu)于其他有機(jī)肥處理。[結(jié)論]施用炭基型有機(jī)肥能有效改善煙田土壤特性，促進(jìn)植株生長，顯著提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 烤煙;連作障礙;有機(jī)肥;土壤肥力

中圖分類號 S 572文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2021）05-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.0041

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Applying Different Organic Fertilizers in Tobacco Fields on Soil Properties and Tobacco Yield and Quality

XU Min1， ZHANG Xiang2， HE Lei1 et al

（1. Henan Tobacco Company， Zhengzhou，Henan 450000;2. Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract [Objective]To explore the effect of different organic fertilizers on the continuous tobacco planting soil in Henan tobacco area. [Method] Through field comparison experiments， the effects of different organic fertilizers on tobacco plant agronomic characteristics， soil physical and chemical properties， and tobacco leaf yield and quality were studied. [Result] The application of different organic fertilizers could significantly improve the physical characteristics of the continuous tobacco planting soil， and effectively reduce the soil bulk density. The decrease range was 0.01-0.09 g/cm3;the soil moisture content of the T3， T4， T5， and T6 treatments with organic fertilizers compared with T1 treatment， it increased by 32.94%， 48.24%， 67.29， 41.18%， respectively;the source of different organic fertilizer materials was different， and the improvement effect was also different. Among them， the T5 treatment with carbon-based organic fertilizer had the best quality and good economic properties. Compared with the T1 treatment， the output increased by 30.09%， the output value increased by 39.45%， and the proportion of upper-medium cigarettes increased by 34.91%. The T5 treatment was significantly better than other organic fertilizer treatments in terms of yield， output value， average price， and the proportion of middle and upper grade tobacco. [Conclusion] The application of carbon-based organic fertilizer can effectively improve the soil characteristics of tobacco fields， promote plant growth， and significantly improve the yield and quality of tobacco leaves.

Key words Tobacco;Continuous cropping obstacles;Organic fertilizer;Soil fertility

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式正逐步從單一追求“高產(chǎn)量”轉(zhuǎn)向“優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)、安全、生態(tài)”協(xié)同發(fā)展。隨著人們生活品質(zhì)的不斷提升，食品安全與生態(tài)環(huán)境安全日益成為人們關(guān)注的新問題[1-2]，綠色煙葉和無污染產(chǎn)品日益受到人們的追捧，煙葉作為一種特殊吸食性產(chǎn)品-生產(chǎn)卷煙的主要原料[3]，煙葉的安全性不僅與產(chǎn)地氣候、環(huán)境、土壤等自然因素密切相關(guān)，而且還受到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中施肥技術(shù)的影響，這是我國現(xiàn)有的煙田施肥技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)。土壤作為烤煙種植的直接載體，其理化性質(zhì)、肥力水平及微生物活性與植物生長代謝聯(lián)系緊密。當(dāng)前我國煙草行業(yè)生產(chǎn)中存在著長期連作和偏重施用化學(xué)肥料現(xiàn)象，忽視有機(jī)肥的配合施用和種植模式的改進(jìn)[4-6]，不利于優(yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)[7-8]，進(jìn)而導(dǎo)致了煙田一系列的土壤問題，如土壤板結(jié)、土傳病害加重、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞、養(yǎng)分失調(diào)、有機(jī)質(zhì)含量下降、有益微生物群落多樣性降低等問題[9-10]，此外過量施用化肥也會導(dǎo)致淺層地下水硝酸鹽污染和地表水富營養(yǎng)化，這嚴(yán)重影響了煙草的健康生長[11]，而配施有機(jī)肥料成為綠色煙葉生產(chǎn)過程中解決上述問題的一個關(guān)鍵因素[12]。

有機(jī)肥料不僅能夠提供作物生長發(fā)育所需的均衡營養(yǎng)元素，富含的多種有益微生物菌群能有效促進(jìn)有機(jī)質(zhì)礦化，在某種程度上激活了多種功能性微生物和酶的偏嗜性[13-15]，主要以微生物生命活動的產(chǎn)物及其所含的酶類來改善作物根際的營養(yǎng)環(huán)境和抑制病原菌，是一種無公害肥料[16-17]。有機(jī)無機(jī)配施是農(nóng)業(yè)可持續(xù)與集約型產(chǎn)業(yè)互利共贏的重要發(fā)展方向，不僅可以提高肥料利用率，改良土壤結(jié)構(gòu)，提高作物對養(yǎng)分的吸收，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能有效控制土傳病害的發(fā)生，改善土壤的質(zhì)量，進(jìn)而減少化肥、農(nóng)藥的使用，是兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)雙重目的的有效途徑[18-19]，已成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。有機(jī)肥配施對煙草生長、煙田土壤改良以及化肥減量具有積極的意義[20-22]。近年來，關(guān)于有機(jī)肥在煙草上的應(yīng)用有一些報(bào)道，但不同地區(qū)氣候環(huán)境、土壤類型不同，有機(jī)肥效果也差異很大。因此，針對豫中煙區(qū)煙田土壤存在的質(zhì)量問題，筆者通過開展大田試驗(yàn)，對適宜綠色煙葉生產(chǎn)的商品有機(jī)肥種類進(jìn)行篩選，以期為豫中煙區(qū)土壤改良、提高煙葉品質(zhì)、科學(xué)合理施用有機(jī)肥提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年5—10月在河南省襄城縣汾陳鄉(xiāng)李營村進(jìn)行，試驗(yàn)地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。試驗(yàn)前茬為煙草，供試烤煙品種為中煙100。供試肥料種類有有機(jī)無機(jī)生物肥（鄭州益禾，10-10-20）、重過磷酸鈣（P 2O 5 46%）、硫酸鉀（K 2O 50%）。

有機(jī)肥料來源：植物有機(jī)肥為氨基酸植物蛋白肥（河南蓮花生物菌肥有限公司）;動物有機(jī)肥為煙草專用動植物營養(yǎng)有機(jī)肥（許昌綠之源肥業(yè)有限公司）;生物有機(jī)肥為唯我豐年生物有機(jī)肥料（鶴壁市人元生物技術(shù)發(fā)展有限公司）;炭基型有機(jī)肥為高碳基土壤修復(fù)肥（河南惠農(nóng)土質(zhì)保育研發(fā)有限公司）;餅肥型有機(jī)肥為芝麻餅肥（平頂山金葉實(shí)業(yè)有限公司）;精制有機(jī)肥（湖州康壽，總養(yǎng)分>6%）;有機(jī)無機(jī)生物肥（鄭州益禾，10-10-20）;火車頭抗重茬肥（3.7-4.5-6.8）;煙葉增香專用肥（6-7-13）。

試驗(yàn)各處理氮、磷、鉀用量相同，N用量為45 kg/hm2，氮磷鉀比例為1.0∶1.5∶3.0，折算各處理肥料用量。煙草專用復(fù)合肥80%條施、20%穴施，重過磷酸鈣全部條施，硫酸鉀50%條施、50%追施。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)10個處理，T1∶對照（只施化肥，不施有機(jī)肥）;T2∶植物有機(jī)肥;T3∶動物有機(jī)肥;T4∶生物有機(jī)肥;T5∶炭基型有機(jī)肥;T6∶餅肥型有機(jī)肥;T7∶湖州康壽精制有機(jī)肥;T8∶鄭州益禾有機(jī)無機(jī)生物肥;T9∶火車頭抗重茬肥;T10∶煙葉增香專用肥。采用大區(qū)對比，不設(shè)重復(fù)，每個處理面積432 m2。其他各項(xiàng)田間生產(chǎn)管理措施統(tǒng)一按當(dāng)?shù)匾?guī)范化措施進(jìn)行。

于4月26日選取長勢均勻一致的煙苗進(jìn)行移栽，不同有機(jī)肥料按照該產(chǎn)品使用說明書全部條施。具體施用量：植物有機(jī)肥900 kg/hm2，動物有機(jī)肥900 kg/hm2，生物有機(jī)肥900 kg/hm2，炭基型有機(jī)肥1 200 kg/hm2，餅肥型有機(jī)肥450 kg/hm2，精制有機(jī)肥900 kg/hm2，有機(jī)無機(jī)生物肥450 kg/hm2，火車頭抗重茬肥1 200 kg/hm2，煙葉增香專用肥600 kg/hm2。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

SPAD測定：在移栽后30、45、60 d，用SPAD-502葉綠素測定儀分別測定煙株倒數(shù)第5片功能葉的葉基、葉中、葉尖3個部位的SPAD值。每個生育期每個小區(qū)選取長勢均勻的3整株煙株，分部位取樣并清洗干凈，置于烘箱，設(shè)定105 ℃殺青30 min后，70 ℃烘干至恒重，粉碎后測定根、莖、葉中全氮含量。煙葉成熟后，按不同處理分區(qū)采收和計(jì)產(chǎn)，按《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：烤煙（GB 2635—1992）》進(jìn)行分級，計(jì)算中上等煙率，并按2018年國家局收購指導(dǎo)價(jià)格計(jì)算不同煙葉等級單價(jià);1 hm2產(chǎn)量、產(chǎn)值由小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值折算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較不同處理間差異顯著性（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響

不同處理農(nóng)藝性狀見表1。由表1可知，施用不同有機(jī)肥對煙株生長發(fā)育具有顯著的促進(jìn)作用。移栽后45 d，與T1處理相比，有機(jī)肥處理在株高、莖圍和葉面積上分別提高8.2～21.7 cm、0.07～1.12 cm和53.2～440.1 cm2，葉長分別提高了27.05%、10.66%、8.20%、7.38%、23.77%、17.21%、11.48%、2.46%、16.39%，不同處理之間的株高由高到低為T5>T2>T9>T6>T3>T8>T7>T10>T4>T1，不同有機(jī)肥處理煙株的株高、葉片數(shù)均以T5處理最高，分別達(dá)66.8 cm和13.1片。不同有機(jī)肥處理顯著提高了煙葉SPAD值，與對照處理T1相比，增幅為0.8～7.3，以T5處理效果最佳，達(dá)50.8，且T5與T2、T3、T4處理存在顯著差異。移栽后75 d，與T1處理相比，不同有機(jī)肥處理在株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積上分別提高8.3～35.5 cm、0.4～2.1 cm、0.3～2.9和53.2～440.1 cm2，株高和莖圍均以T5處理表現(xiàn)最佳，為116.7、13.3 cm，葉片數(shù)和葉面積以T9處理最高，顯著高于其他處理，而T5和T9處理之間未達(dá)顯著差異。T5與T2、T3、T4處理株高、莖圍均差異顯著，不同有機(jī)肥處理煙株株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積T9與T7、T8、T10處理均存在顯著差異。煙葉SPAD值表現(xiàn)為T3>T2>T4>T6>T5，以T5處理最低，達(dá)44.8，不同有機(jī)化肥處理表現(xiàn)為T7>T8>T10>T9，以處理T9最小，效果最好，且處理T9與T7、T8差異顯著。綜上，不同有機(jī)肥處理中T5和T9處理對烤煙株高、葉片數(shù)、莖圍及葉面積均有促進(jìn)作用，能有效促進(jìn)烤煙生長發(fā)育，并有效促進(jìn)煙葉成熟落黃。

2.2 不同處理對煙株干物質(zhì)積累的影響

不同處理煙株干物質(zhì)積累見表2。由表2可知，施用不同有機(jī)肥煙株根、莖、葉干物質(zhì)含量均有不同程度的增加。與T1處理相比，根的干物質(zhì)含量增幅為2.45～35.31 g;不同有機(jī)肥處理具體表現(xiàn)為T5>T6>T2>T4>T3，以T5處理效果最佳，且T5與T2、T3、T4、T6處理均達(dá)顯著差異水平;不同有機(jī)肥處理具體表現(xiàn)為T9>T8>T10>T7，且T9與T7、T10處理均達(dá)顯著差異水平。不同有機(jī)肥處理莖的干物質(zhì)含量分別提高了12.24%、9.18%、16.24%、29.96%、28.44%、19.15%、28.34%、33.04%、35.98%，以T5處理的莖干物質(zhì)含量最高，達(dá)157.2 g/株。葉的干物質(zhì)含量具體表現(xiàn)為T5>T9>T6>T8>T10>T4>T2>T7>T3>T1，T5與T2、T3、T4、T6處理均存在顯著差異，且T9與T7、T8、T10處理均存在顯著差異?？梢姡煌袡C(jī)肥處理均明顯提高了根、莖、葉干物質(zhì)積累量，尤其是以炭基型有機(jī)肥的T5處理和火車頭抗重茬肥的T9處理效果最佳。

2.3 不同處理對土壤容重和含水率的影響

不同處理試驗(yàn)結(jié)束后土壤容重見圖1。由圖1可知，與T1處理相比，不同有機(jī)肥處理均降低了土壤容重，降低幅度為0.01～0.09 g/cm3。各處理容重表現(xiàn)為T1>T4>T6>T3>T2>T5處理，其中以T5處理最低，T2處理其次，分別為1.35和1.37 g/cm3。表明施用有機(jī)肥能有效疏松土壤，緩解煙田長期連作導(dǎo)致的板結(jié)問題。不同處理試驗(yàn)結(jié)束后土壤水分見圖2。由圖2可知，不同有機(jī)肥處理（除T2處理外）的土壤含水率均有一定程度的提高。T2處理的含水率顯著低于T1處理，表明植物有機(jī)肥對土壤水分涵養(yǎng)能力較差。施用有機(jī)肥的T3、T4、T5、T6處理的土壤含水率與T1處理相比分別提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%，表現(xiàn)為T5>T4>T6>T3>T1>T2處理，以處理T5最高，為14.22%，表明炭基型有機(jī)肥的T5處理能有效保蓄水分，促進(jìn)煙株生長。

2.4 不同處理對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

由表3可知，煙葉總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.87%～23.13%，還原糖16.04%～21.15%，總氮1.35%～2.05%，煙堿1.66%～2.83%，鉀1.39%以上，氯0.63%以下，糖堿比6.67～12.34，氮堿比0.62～1.19，鉀氯比≥2.33，還原糖與總糖的比值應(yīng)≥0.85。T5處理中部煙葉的總糖、還原糖、氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及糖堿比、氮堿比和兩糖比均在適宜范圍內(nèi)，較T1處理煙葉鉀離子含量提高了24.49%，氯離子下降28.57%，表明施用炭基型有機(jī)肥的T5處理比T1、T2、T3、T4、T6處理更能促進(jìn)烤煙生長發(fā)育并使烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)方面更協(xié)調(diào)。

2.5 不同處理對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表4可知，不同有機(jī)肥處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和中上等煙比例均有不同程度的提高。與T1處理相比，施用不同有機(jī)肥處理的產(chǎn)量提高幅度為103～619 kg/hm2，產(chǎn)值分別提高了9.17%、6.72%、18.46%、39.45%、26.50%、12.01%、16.24%、38.76%、27.08%，產(chǎn)值表現(xiàn)為T5>T9>T10>T6>T4>T8>T7>T2>T3>T1，且T5和T2、T3、T4、T6處理之間產(chǎn)量均存在顯著差異，而T9和T7、T8、T10處理均存在顯著差異。其中以T5處理煙葉品質(zhì)最佳且經(jīng)濟(jì)性狀好，較T1處理產(chǎn)量提升30.09%，產(chǎn)值增加39.45%，中上等煙比例均提升34.91%，T5處理產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和中上等煙比例顯著優(yōu)于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T10處理，而T5與T9處理之間無顯著差異。各處理均價(jià)和上等煙比例均以處理T5最高，分別為25.82元/kg和58.46%。表明施用炭基型有機(jī)肥的T5處理和火車頭抗重茬肥的T9處理可提高中上等煙比例、均價(jià)和煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，對提升烤煙的經(jīng)濟(jì)效益有積極作用。

3 結(jié)論與討論

有機(jī)肥料不僅能夠提供作物生長發(fā)育所需的多種有益營養(yǎng)物質(zhì)，在某種程度上激活了多種功能性微生物和酶的偏嗜性，促進(jìn)土壤微生物繁殖加快，增加土壤氮素的礦化速度，進(jìn)而改善土壤理化性狀、微生物種群結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分有效性，為植物生長營造一個適宜的生存環(huán)境。有機(jī)肥的施用能夠增強(qiáng)烤煙的抗病免疫機(jī)理和提高作物氮素利用效率，對維持地力平衡、增加土壤有機(jī)質(zhì)等方面具有重要作用。由于不同有機(jī)肥的材料來源及組成成分不同，對連作煙田土壤的改良效果也存在差異，其中以炭基型有機(jī)肥的T5處理和火車頭抗重茬肥的T9處理改良效果最佳。不同有機(jī)肥的施用不僅改善了植株的生長狀況，煙株株高、莖圍及葉面積均有不同程度的提高。與T1處理相比，不同有機(jī)肥處理在株高、莖圍和葉面積上提高幅度為8.2～21.7 cm、0.07～1.12 cm和53.2～440.1 cm2，葉長分別提高了27.05%、10.66%、8.20%、7.38%、23.77%、17.21%、11.48%、2.46%、16.39%，而且有利于煙株干物質(zhì)積累，與T1處理相比，根、莖、葉干物質(zhì)積累提高幅度分別為4.06%～54.34%、9.18%～35.98%、13.14%～49.07%。蘭摯謙等[23]研究表明連作番茄配施土壤改良劑能夠降低土壤酸性，增大土壤孔隙度，促進(jìn)根系快速生長發(fā)育，為果實(shí)成熟提供充足營養(yǎng)。

施用有機(jī)肥能夠明顯改善煙田土壤物理特性，促進(jìn)煙株對養(yǎng)分和水分的吸收，進(jìn)而改良連作煙田[24]。施用有機(jī)肥均降低了土壤容重，下降幅度為0.01～0.09 g/cm3。施用有機(jī)肥的T3、T4、T5、T6處理的土壤含水率與T1處理相比，分別提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%，可能原因是有機(jī)肥的施用改變了土壤結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)了土壤養(yǎng)分，使土壤的透氣性、透水性以及根系的生長環(huán)境發(fā)生變化。周緒寶等[25]認(rèn)為施用土壤有機(jī)肥可有效提升根系活力、提高作物的光合作用和增強(qiáng)土壤酶活性，可顯著提升花生、蘋果、甜瓜等作物的產(chǎn)質(zhì)量，這與該研究結(jié)果一致，其中T5處理煙葉品質(zhì)最佳且經(jīng)濟(jì)性狀最佳，較T1處理產(chǎn)量提升30.09%，產(chǎn)值增加39.45%，中上等煙比例均提升34.91%，T5處理產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和中上等煙比例顯著優(yōu)于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T10處理，且烤后中部煙葉的總糖、還原糖、氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及糖堿比、氮堿比和兩糖比均在適宜范圍內(nèi)，使烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)更協(xié)調(diào)。因此，在該試驗(yàn)條件下，以炭基型有機(jī)肥的T5處理效果最佳，改善土壤物理性質(zhì)，提高烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)，從而提高煙農(nóng)的收益。

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