碳基調(diào)理劑對(duì)昭通冷涼山區(qū)烤煙生長(zhǎng)的影響

黃云志，倪 明，宋鵬飛，申 忠，胡家田，石 劍，季澤順，張轉(zhuǎn)勇，王 熾*，余鳳塘*

(1.紅塔煙草( 集團(tuán)) 有限責(zé)任公司，云南 紅塔區(qū) 653100；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；3.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231)

【研究意義】云南省昭通市位于云貴高原與四川盆地交界處，受境內(nèi)錯(cuò)綜復(fù)雜的高原山地地形和低緯高原季風(fēng)氣候影響，農(nóng)業(yè)發(fā)展以高原冷涼山區(qū)農(nóng)業(yè)為主?？緹熥鳛檎淹ㄊ兄饕膫鹘y(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)[1]，在煙草生產(chǎn)中存在化肥施用不合理，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞[2]、土壤有機(jī)質(zhì)含量降低[3-4]、土壤微生態(tài)平衡失調(diào)等問(wèn)題[5-6]，嚴(yán)重影響優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展[7]。為此，有效改善冷涼山區(qū)烤煙營(yíng)養(yǎng)狀況和煙葉提質(zhì)增效的肥料種類(lèi)具有重要的實(shí)踐意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，很多學(xué)者對(duì)碳基材料在烤煙生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，認(rèn)為碳基材料影響烤煙根際土壤養(yǎng)分供給，煙株根系的發(fā)育和分布，莖干的養(yǎng)分輸送，進(jìn)而影響煙葉的干物質(zhì)累積和內(nèi)在化學(xué)成分產(chǎn)生[8]。簡(jiǎn)盛義和翟文匯研究，常規(guī)施肥基礎(chǔ)上施用碳基生物質(zhì)能顯著提高烤煙質(zhì)量和產(chǎn)量[9-10]。司賢宗和郭豪研究，施用生物質(zhì)碳基改良材料對(duì)烤煙的株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積有促進(jìn)作用[11-12]。鄭憲濱等研究，施用有機(jī)碳材料可顯著提高烤煙的上等煙比例[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】碳基材料在烤煙種植上的應(yīng)用日趨受到重視，但針對(duì)碳基材料在不同的地域環(huán)境、土壤類(lèi)型和烤煙品種等方面的應(yīng)用研究還需要不斷完善和發(fā)展?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以云煙116烤煙品種為試驗(yàn)材料，在昭通冷涼山區(qū)設(shè)置田間小區(qū)試驗(yàn)，研究不同碳基調(diào)理劑施用對(duì)煙株生物量、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙比例的影響，綜合評(píng)價(jià)碳基調(diào)理劑施用的效果，為昭通冷涼山區(qū)烤煙生產(chǎn)的科學(xué)施肥提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域

試驗(yàn)點(diǎn)位于云南省昭通市昭陽(yáng)區(qū)守望鄉(xiāng)水井灣村(東經(jīng)103°43′40″，北緯27°15′46″，海拔1984 m)，屬暖溫帶高原季風(fēng)立體氣候，年平均氣溫12.6 ℃，1月平均氣溫2.0 ℃，7月平均氣溫19.8 ℃，極端最低氣溫-13.3 ℃，極端最高氣溫33.5 ℃，年平均日照1900 h，年平均降雨量760 mm。試驗(yàn)土壤為黃壤，土壤理化性狀見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤理化性狀Table 1 Basic characteristics of experimental soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)設(shè)5處理3重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。CK0：空白處理，不施任何肥料；CK1：對(duì)照處理，化肥+商品有機(jī)肥；T1：化肥+碳基調(diào)理劑Ⅰ；T2：化肥+碳基調(diào)理劑Ⅱ；T3：化肥+碳基調(diào)理劑Ⅲ。各施肥處理的施肥量除 CK0不施肥外，其余處理的化肥施用量相同，化肥施用量為氮肥(N)100 kg·hm-2，磷肥(P2O5)125 kg·hm-2，鉀肥(K2O)308 kg·hm-2，其中，基肥為碳基調(diào)理劑/商品有機(jī)肥2025 kg·hm-2、煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=11∶15∶23)825 kg·hm-2，追肥為移栽后15 d追施硝酸鉀75 kg·hm-2，移栽后50 d施用硫酸鉀165 kg·hm-2。施肥方法，調(diào)理劑、商品有機(jī)肥、煙草專(zhuān)用復(fù)合肥環(huán)施，硝酸鉀和硫酸鉀兌水澆施(表2)。

表2 試驗(yàn)材料養(yǎng)分含量Table 2 Basic characteristics of test materials

1.3 供試作物和田間管理

供試烤煙品種云煙116。移栽方式為膜下小苗移栽，規(guī)格：株距55 cm，墑距115 cm，墑高35 cm，種植密度：15 000株·hm-2。試驗(yàn)小區(qū)除施肥處理不同，其余烤煙種植品種、栽培管理、覆膜方式均相同，煙苗移栽時(shí)間2018年4月25日，第1次采烤時(shí)間2018年7月26日，最后1次采烤時(shí)間：2018年9月5日。

1.3.1 土壤采集及檢測(cè) 試驗(yàn)開(kāi)展前采用“S”形5點(diǎn)采樣法，采集0～20 cm耕層土壤，四分法混勻后風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)篩制成基礎(chǔ)土樣，測(cè)定土壤pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、水解性氮、速效氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳、氯離子、陽(yáng)離子交換量、粘粒含量。土壤理化指標(biāo)檢測(cè)：pH用玻璃電極法；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化法；全氮用凱氏定氮法；水解性氮用堿解擴(kuò)散法；有效磷用鉬銻抗比色法；速效鉀用火焰光度法；交換性鈣、交換性鎂用火焰原子吸收光度法；有效硫用比色法；有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳用火焰原子吸收光度法；氯離子用比色法；陽(yáng)離子交換量用乙酸銨交換法；粘粒含量用比重計(jì)法。

1.3.2 烤煙農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查 在烤煙各生育期采集不同處理代表性整株烤煙，各部位(根、莖、葉)分開(kāi)，105 ℃殺青30 min后于80 ℃烘干稱(chēng)重，測(cè)定生物量。第一次采烤前按照《中華人民共和國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YC /B142-2010 煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》調(diào)查相關(guān)農(nóng)藝性狀。各處理挑選5株代表性煙株，進(jìn)行煙株的株高、莖圍、葉片數(shù)、上、中、下部葉片的葉長(zhǎng)和葉寬測(cè)量。計(jì)算單葉葉面積和葉面積系數(shù)?？緹熃?jīng)濟(jì)性狀統(tǒng)計(jì)，每個(gè)小區(qū)單采、單烤，按國(guó)家分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635-1992)測(cè)定其煙葉產(chǎn)量、計(jì)算中上等煙比例，并根據(jù) 2018 年云南省煙葉收購(gòu)價(jià)格計(jì)算煙葉產(chǎn)值。

葉面積(cm2)=葉長(zhǎng)×葉寬×0.6345

葉面積系數(shù)=平均單葉葉面積×單株葉數(shù)×每公頃株數(shù)/10 000

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用EXCEL軟件進(jìn)行處理，采用SPSS 18.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行單因素方差分析和線(xiàn)性回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳基調(diào)理劑對(duì)烤煙生物量的影響

采集各生育期代表性整株烤煙，烘干稱(chēng)重，對(duì)比不同處理對(duì)烤煙生物量的影響。團(tuán)棵期，施用碳基調(diào)理劑處理的烤煙生物量較CK1增加12.31 %～17.16 %，其中T2處理的煙株生物量高于其他處理；打頂期，各處理生物量：T2>T1=CK1>T3>CK0，T2處理的烤煙生物量較CK1增加5.52 %，施用碳基調(diào)理劑可顯著增加煙株生長(zhǎng)關(guān)鍵期的生物累積量。打頂期烤煙根系生物量占整株烤煙的重量為17.86 %～27.59 %，莖干生物量占比為18.28 %～31.79 %，葉片生物量占比為47.61 %～55.17 %。施用碳基調(diào)理劑的烤煙根系生物量占比為17.86 %～22.83 %，低于常規(guī)施肥的27.59 %；施用碳基調(diào)理劑的烤煙莖干生物量占比為23.70 %～31.79 %，高于常規(guī)施肥的18.28 %；施用碳基調(diào)理劑的烤煙葉片生物量占比為50.36 %～55.17 %，略高于常規(guī)施用的54.14 %。碳基調(diào)理劑前期的供肥能力與常規(guī)施肥處理相當(dāng)，中后期持續(xù)供肥能力強(qiáng)于常規(guī)施肥(圖1)。

2.2 碳基調(diào)理劑對(duì)煙株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)質(zhì)量的影響

第1次采烤前烤煙的農(nóng)藝性狀調(diào)查(表3)，CK0處理煙株株高最小，施用碳基調(diào)理劑T1、T2、T3處理間株高差異不顯著，略低于CK1處理。施用碳基調(diào)理劑處理與CK1的莖圍差異不顯著，且均大于CK0。各處理的葉片數(shù)差異不顯著，葉片數(shù)在17.0～18.2。從烤煙葉片的農(nóng)藝性狀指標(biāo)看，上部葉葉面積變化：T2>CK1>T1>T3>CK0，中部葉葉面積變化：CK1>T3>T1>T2>CK0，下部葉葉面積變化：

表3 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀比較Table 3 Comparison of different treatments on agronomic characters of tobacco

T2>CK1>T1>T3>CK0。碳基調(diào)理劑處理與常規(guī)施肥處理的上部葉和中部葉面積無(wú)顯著差異，T2處理的下部葉長(zhǎng)勢(shì)顯著高于其余處理。各處理平均單葉葉面積變化：T2>CK1>T1>T3>CK0，葉面積系數(shù)變化：T2>T1>CK1>T3>CK0,從單葉平均葉面積和葉面積系數(shù)2個(gè)農(nóng)藝性狀指標(biāo)看，T2的煙葉面積顯著高于其余處理，T1、T3與CK1處理的差異不顯著，CK0的平均單葉面積和葉面積系數(shù)最小。

2.3 碳基調(diào)理劑對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

不同處理對(duì)初烤煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響較大。碳基調(diào)理劑與常規(guī)施肥的產(chǎn)量無(wú)顯著差異，各處理產(chǎn)量大?。篢1>T2>CK1>T3>CK0。施用碳基調(diào)理劑處理的產(chǎn)值均高于常規(guī)施肥處理，增值達(dá)5.32 %～23.89 %，其中T2處理的增值作用顯著。施用碳基調(diào)理劑處理的中上等煙比例均高于常規(guī)施肥處理，在93.84 %～96.97 %，其中T2處理的上等煙比例最高，T1處理的中等煙比例最高。綜合來(lái)看，施用碳基調(diào)理劑T2處理的增產(chǎn)提質(zhì)效果較好(表4)。

表4 不同處理初烤煙葉產(chǎn)質(zhì)量比較Table 4 Comparison of different treatments on yield and quality of tobacco

2.4 烤煙產(chǎn)質(zhì)量與煙株農(nóng)藝性狀的關(guān)系

烤煙進(jìn)入生理成熟期后，不同部位煙葉葉片停止縱向和橫向生長(zhǎng)，葉片面積基本定型，田間各農(nóng)藝性狀變化從緩慢到停止，煙葉由累積代謝向合成代謝轉(zhuǎn)變。因此，選擇烤煙打頂期進(jìn)行線(xiàn)性相關(guān)分析來(lái)評(píng)估農(nóng)藝性狀指標(biāo)與產(chǎn)量、產(chǎn)值的相關(guān)性，明確影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量的主導(dǎo)因素(表5)?？緹煷蝽斊诘那o圍與烤煙產(chǎn)量存在顯著的一元一次正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r為 0.733，單葉面積和葉面積系數(shù)與烤煙產(chǎn)量存在極顯著的一元一次正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為 0.905和0.940。莖圍與烤煙產(chǎn)值存在顯著的一元一次正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r為 0.746，單葉面積和葉面積系數(shù)與烤煙產(chǎn)值存在極顯著的一元一次正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為 0.915和0.941。通過(guò)將煙株農(nóng)藝性狀指標(biāo)逐步引入回歸方程并最終得到逐步回歸方程(表5)，結(jié)果顯示烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值與打頂期煙株莖圍和葉面積系數(shù)之間存在極顯著的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r分別為 0.961和0.966。

表5 烤煙產(chǎn)質(zhì)量與農(nóng)藝性狀的關(guān)系Table 5 Relationship between biological characters and yield and quality of tobacco

3 討 論

烤煙生長(zhǎng)因栽培品種、栽培條件和管理技術(shù)不同，大田期的長(zhǎng)短相差較大，要獲得煙葉優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)，就必須根據(jù)大田各生育階段煙草的養(yǎng)分吸收特征，采取相應(yīng)的養(yǎng)分供應(yīng)以促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育[14]。通過(guò)研究表明，苗期煙株生長(zhǎng)緩慢，各處理之間生物量差異不顯著。旺長(zhǎng)期煙株生長(zhǎng)旺盛，生物量不斷累積，體內(nèi)代謝以氮代謝為主[15]。常規(guī)施肥由于前期氮素釋放，造成淋溶流失，中后期的供肥能力逐漸減弱，使其莖和葉片生長(zhǎng)受到一定影響[16]。碳基調(diào)理劑利用以碳固氮技術(shù)，對(duì)肥料中的銨態(tài)氮進(jìn)行吸附和固定，抑制銨態(tài)氮的硝化作用，減少硝態(tài)氮的流失，有利于煙株的生物量累積。打頂期煙株生長(zhǎng)定形，主要是煙葉干物質(zhì)的合成、轉(zhuǎn)化和累積，體內(nèi)代謝由氮代謝向碳氮代謝轉(zhuǎn)化，碳基調(diào)理劑與化肥配施，利用碳氮耦合作用協(xié)調(diào)土壤碳、氮的供應(yīng)，促進(jìn)煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)形成。范成平和王超超的研究也有相同結(jié)果，施用碳基材料促進(jìn)烤煙干物質(zhì)的累積與分配，對(duì)提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量有顯著效果[17-18]。

烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)和產(chǎn)值的形成是由烤煙多種農(nóng)藝性狀綜合決定的[19-20]。未收獲烘烤前，煙葉產(chǎn)量與產(chǎn)值難以估算。為此，根據(jù)烤煙綜合農(nóng)藝性狀以間接推斷經(jīng)濟(jì)性狀的方法顯得尤為重要?？緹煹闹旮遊21]、留葉數(shù)[22]、葉長(zhǎng)[23]等農(nóng)藝性狀指標(biāo)與產(chǎn)量或產(chǎn)值的關(guān)系最為密切。研究發(fā)現(xiàn)，煙株的莖圍和葉片生長(zhǎng)與烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值之間存在顯著的線(xiàn)性正相關(guān)關(guān)系。碳基調(diào)理劑T1和T2處理的煙株莖圍、葉片面積和葉面積系數(shù)均顯著高于常規(guī)施肥處理。通過(guò)將煙株農(nóng)藝性狀指標(biāo)逐步引入得到回歸方程，呈現(xiàn)在昭通冷涼山區(qū)黃壤上，打頂期煙株的莖圍和葉面積系數(shù)是影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量形成的主導(dǎo)因素。

4 結(jié) 論

冷涼山區(qū)的黃壤條件下，碳基調(diào)理劑配施相比常規(guī)施肥在旺長(zhǎng)期增加煙株生物量，打頂期煙葉生物量的占比，提高煙葉產(chǎn)值和中上等煙比值。施用T2碳基調(diào)理劑處理的單葉平均葉面積和葉面積系數(shù)均高于常規(guī)處理。線(xiàn)性相關(guān)分析表明，烤煙莖圍、單葉面積、葉面積系數(shù)與烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，其中莖圍和葉面積系數(shù)是影響烤煙產(chǎn)質(zhì)量的主導(dǎo)因素。