不同綠肥品種部分替代化肥對(duì)煙葉質(zhì)量及土壤肥力的影響

程培軍，郝浩浩，張 翔，李 亮，司賢宗，索炎炎，吳俊林

（1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南鄭州450002；2.駐馬店市煙草公司，河南駐馬店463000）

煙葉是我國(guó)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一，河南烤煙常年種植面積 8.41 萬(wàn) hm2，2019 年總產(chǎn)達(dá) 22.1 萬(wàn) t，占全國(guó)烤煙面積、總產(chǎn)比例分別達(dá)到8.7%和10.9%[1]。植煙中長(zhǎng)期單施或過(guò)量施用化肥而忽視了有機(jī)肥的配合施用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、有機(jī)質(zhì)減少、煙葉品質(zhì)下降等一系列問(wèn)題[2-3]。綠肥作為一種重要的有機(jī)肥料，其掩青后在培肥土壤、增產(chǎn)等方面起著積極作用[4-5]。PIOTROWSKA 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥掩青能顯著提高土壤硝酸還原酶和酸性磷酸酶活性。關(guān)于綠肥掩青在煙葉上的施用效果，前人研究發(fā)現(xiàn)[7-8]，綠肥掩青能增加土壤田間持水量、總孔隙度、土壤通氣度及土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量，并增加微生物多樣性指數(shù)；田峰等[9]研究認(rèn)為，連續(xù)綠肥翻壓后提高了土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量；禚其翠等[10]研究表明，綠肥掩青能提高了煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值；光葉紫花苕子綠肥部分替代化肥后提高了烤煙品質(zhì)[11]。但關(guān)于不同綠肥品種部分替代化肥對(duì)烤煙質(zhì)量及土壤肥力影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

本研究通過(guò)田間試驗(yàn)，研究不同綠肥品種（油菜、大麥、黑麥草、毛苕子）部分替代化肥對(duì)煙葉產(chǎn)量、質(zhì)量及土壤肥力的影響，以期為土壤培肥和煙葉品質(zhì)提高提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年在泌陽(yáng)縣盤(pán)古鄉(xiāng)小崗村開(kāi)展，試驗(yàn)地肥力均勻一致，地勢(shì)平坦，排灌方便。供試土壤基礎(chǔ)肥力為：pH 值5.78，有機(jī)質(zhì)13.4 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷 0.36 g/kg，全鉀 16.8 g/kg，陽(yáng)離子交換量9.7 cmol/kg，堿解氮85 mg/kg，有效磷18.0 mg/kg，速效鉀126 mg/kg。前茬作物均為煙草。

1.2 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為云煙87；供試肥料為煙草專用肥（10∶12∶18）、硝酸鉀（K2O 44.5%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理，分別為不種植綠肥的冬閑處理（對(duì)照）和種植油菜、大麥、黑麥草和毛苕子4 個(gè)綠肥品種。試驗(yàn)采取大區(qū)對(duì)比，不設(shè)重復(fù)，每個(gè)處理占地面積0.12 hm2。每年9 月中旬烤煙收獲后拔除煙稈和雜草，地塊翻耕后用條播方式播種綠肥。油菜、大麥、黑麥草和毛苕子播種量分別為7.5、135、135、75 kg/hm2，3 月 7 日綠肥掩青，掩青時(shí)干生物量分別為 2 750、6 120、3 770、1 710 kg/hm2。對(duì)照處理氮、磷和鉀用量分別為 60、90、210 kg/hm2，綠肥處理氮、磷和鉀用量比對(duì)照處理減少10%。4 月7 日移栽，8 月26 日采烤結(jié)束。其他各項(xiàng)田間生產(chǎn)管理統(tǒng)一按當(dāng)?shù)匾?guī)范化措施進(jìn)行。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定 于烤煙生長(zhǎng)生育期（圓頂期，移栽后60 d；成熟期，移栽后90 d；采烤結(jié)束，移栽后140 d）采集不同處理煙壟上2 株煙正中位置0~20 cm 土層3 個(gè)重復(fù)的土壤樣品，所有樣品均為多點(diǎn)混合，用四分法留存1 kg 裝入無(wú)菌自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干、去雜、細(xì)化土壤，用于有機(jī)質(zhì)、總氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量的測(cè)定[12]。

1.4.2 經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定 各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)，并根據(jù)烤煙國(guó)標(biāo)對(duì)烤后煙葉進(jìn)行分級(jí)，確定烤煙的產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例及中上等煙比例[13]。

1.4.3 烤后煙葉化學(xué)成分測(cè)定 總糖采用蒽酮比色法測(cè)定，還原糖采用DNS 比色法測(cè)定，煙堿采用提取脫色法測(cè)定，總氮采用凱氏定氮法測(cè)定，鉀采用火焰光度法測(cè)定，氯采用莫爾法測(cè)定[14]。

1.4.4 烤煙物理性狀測(cè)定 根據(jù)鄭州煙草研究院煙葉物理特性研究方法測(cè)定葉長(zhǎng)、葉寬、葉質(zhì)量、抗拉強(qiáng)度、厚度、含梗率和單葉質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 和SPSS 22.0 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并進(jìn)行Duncan 新復(fù)極差法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥處理對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表1 可以看出，不同綠肥處理較對(duì)照煙葉增產(chǎn)105～195 kg/hm2，增幅為5.0%～9.2%；與對(duì)照相比，油菜、大麥、黑麥草處理產(chǎn)值顯著提高，增幅分別為7.6%、13.3%、12.1%，表明綠肥掩青后有利于提高烤煙產(chǎn)值，對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)效益有積極的促進(jìn)作用；不同處理間均價(jià)差異不顯著，黑麥草處理最高，大麥處理次之；與對(duì)照相比，油菜處理上等煙比例顯著性提高，增幅為8.0%，不同綠肥處理間上等煙比例差異不顯著。綜上，大麥處理最優(yōu)，黑麥草、油菜處理次之。

表1 不同綠肥處理對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.2 不同綠肥處理對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的影響

煙葉化學(xué)成分是指煙葉內(nèi)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的含量及其之間的比例關(guān)系，是衡量煙葉品質(zhì)的重要參數(shù)。與對(duì)照相比，不同綠肥處理總糖、還原糖和總氮均有顯著增加；不同綠肥處理煙葉氮堿比在0.8%左右，鉀氯比≥2.34，還原糖與總糖的比值≥1.05（表2）。黑麥草處理的總糖、還原糖、糖堿比、鉀氯比均顯著高于大麥處理；大麥處理的總糖、還原糖、總氮、煙堿、兩糖比、糖堿比和氮堿比在適宜范圍內(nèi)，且較對(duì)照煙葉煙堿顯著提高10.2%，表明大麥綠肥掩青后能促使烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)更加協(xié)調(diào)。

表2 不同綠肥處理對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的影響

2.3 不同綠肥處理對(duì)煙葉物理性狀的影響

烤煙物理性狀與煙葉品種和等級(jí)相關(guān)，是反映煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要指標(biāo)，其中，葉長(zhǎng)、葉寬和單葉質(zhì)量是表征煙葉產(chǎn)量的重要因子。由表3 可知，與對(duì)照相比，各綠肥處理烤后煙葉葉長(zhǎng)、葉寬和單葉質(zhì)量分別增加 3.32～5.95、0.93～3.20 cm 和 1.70～3.40 g，增幅分別為5.8%～10.3%、4.0%～13.9%和13.9%～27.9%；黑麥草處理抗拉強(qiáng)度顯著大麥和毛苕子處理；油菜處理厚度顯著高于大麥和黑麥草處理；葉質(zhì)量是衡量單位面積煙葉質(zhì)量的指標(biāo)，各綠肥處理葉質(zhì)量較對(duì)照顯著增加16.6%～37.0%，不同綠肥處理表現(xiàn)為毛苕子＞油菜＞大麥＞黑麥草。

表3 不同綠肥處理對(duì)煙葉物理性狀的影響

2.4 不同綠肥處理對(duì)生育期土壤養(yǎng)分變化的影響

由表4 可知，隨煙葉生育期推進(jìn)，各處理土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和有效磷含量呈一直降低的趨勢(shì)；而土壤堿解氮含量呈現(xiàn)一直增加的趨勢(shì)，在采烤結(jié)束時(shí)達(dá)到峰值，不同綠肥處理的堿解氮較對(duì)照增加，增幅為5.5%～24.8%。在3 個(gè)生育期內(nèi)，大麥處理土壤全磷含量顯著高于毛苕子處理，增幅分別為26.8%、19.5%、18.4%；不同綠肥處理土壤全鉀差異不顯著，在15.2%左右且變化浮動(dòng)較小。

表4 不同綠肥處理對(duì)生育期土壤養(yǎng)分變化的影響

由表4 可知，移栽后60、90 d，黑麥草處理土壤有效磷和土壤全氮含量顯著高于油菜、大麥和毛苕子處理；采烤結(jié)束，油菜、大麥和黑麥草處理土壤全氮高于毛苕子處理，增幅分別為12.3%、9.6%和17.8%。移栽后90 d，土壤有機(jī)質(zhì)含量為黑麥草顯著高于油菜、大麥和毛苕子，且各綠肥處理較對(duì)照分別顯著增加12.7%、15.6%、26.1%和10.0%。移栽后90 d 和采烤結(jié)束，不同綠肥處理速效鉀含量顯著高于對(duì)照。綜上，綠肥掩青后顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀和堿解氮含量，以黑麥草最優(yōu)，大麥次之。

2.5 不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分與煙葉產(chǎn)量、化學(xué)成分和物理性狀的相關(guān)性分析

不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分與煙葉產(chǎn)量、化學(xué)成分及物理性狀的相關(guān)性分析如表5 所示。

量產(chǎn)**70 0.6*34 0.6*17 0.5**07 0.8**18 0.8**59 0.6*57 0.5**53 0.7*27 0.6**36 0.8**78 0.6**61 0.8**65 0.7**21 0.8*97 0.5*49 0.7 1鉀效速**6.89 0*4.58 0*8.58 0**5.80 0*5.60 0**6.92 0**1.91 0**8.93 0**9.84 0**6.87 0 1磷效有**9.76 0*9.51 0**6.70 0**8.79 0**2.86 0**5.84 0 1氮解堿**84 0.6*57 0.5*07 0.6*61 0.5**44 0.6**41 0.8 1鉀全*40 0.5*49 0.5*24 0.6 1磷全**3.79 0*0.55 0**2.85 0*3.58 0*4.57 0*7.55 0**2.74 0*6.60 0-**5.82 0**3.75 0 1氮全*8*.90 0*50 0.5*5*.82 0*84 0.5*3*.91 0*37 0.5-*4*.91 0 1析分性關(guān)相的狀質(zhì)機(jī)有 度厚**45 0.8*29 0.5**0.783**0.855**59 0.6**0.674**61 0.6**0.700**94 0.7**0.770*89 0.5**0.667**92 0.8*0.572**0.8721 1性理物及分成學(xué)量質(zhì)葉 率梗含**9.76 0-**5.94 0**6.98 0*5.51 0-**7.68 0**7.76 0-*0.62 0*1.53 0-**6.71 0-*5.54 0-*9.59 0-1 1化、量產(chǎn)葉量質(zhì)葉單**8.94 0*7.62 0**5.77 0**1.90 0**4.81 0 1煙與分養(yǎng)度強(qiáng)拉抗**41 0.8**3.64 0-**08 0.7**12 0.8**20 0.7 1壤土5表寬葉 長(zhǎng)葉**40 0.8**5.64 0*31 0.6*23 0.5*54 0.5**7.66 0**66 0.6 1 1。著顯極異差平氯 鉀化氧 堿煙**25 0.7**82 0.6**40 0.9**87 0.6 1 1 1.01 水0＜P示表*；*著顯氮總1異差平糖 1原還糖 1總糖 糖指標(biāo) 總 原還氮 煙堿總鉀氯葉長(zhǎng) 葉化寬氧度強(qiáng)拉抗量質(zhì)葉單率梗含量質(zhì)葉度厚質(zhì)機(jī)有氮 全鉀全磷 全氮解堿磷效有鉀效速量產(chǎn)水0.05＜P示表:*注

從表5 可以看出，烤煙總糖與氧化鉀、葉長(zhǎng)、葉寬、抗拉強(qiáng)度、單葉質(zhì)量、含梗率、有機(jī)質(zhì)、土壤全氮、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，與厚度呈顯著相關(guān)性；烤煙還原糖與抗拉強(qiáng)度呈顯著相關(guān)性；烤煙總氮與煙堿、氧化鉀、葉質(zhì)量、厚度、土壤堿解氮呈極顯著相關(guān)性，與葉寬、產(chǎn)量呈顯著相關(guān)性；烤煙煙堿與氧化鉀、葉質(zhì)重、厚度呈極顯著相關(guān)性，與葉寬、含梗率、堿解氮、產(chǎn)量呈顯著相關(guān)性；烤煙氧化鉀與葉長(zhǎng)、抗拉強(qiáng)度、含梗率、葉質(zhì)量、厚度、有機(jī)質(zhì)、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，與葉寬、單葉質(zhì)量、土壤全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀呈顯著相關(guān)性；葉長(zhǎng)與單葉質(zhì)量、厚度、有機(jī)質(zhì)、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，與全磷、全鉀、速效鉀呈著相關(guān)性；葉寬與單葉質(zhì)量、厚度、全氮、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，與含梗率、葉質(zhì)重、全磷呈顯著相關(guān)性；單葉質(zhì)量與全氮、全磷、速效鉀、產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，與厚度呈顯著相關(guān)性；有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀與產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)性，有效磷、速效鉀與產(chǎn)量呈顯著相關(guān)性。綜上，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀與煙葉產(chǎn)量、化學(xué)成分和物理性狀密切相關(guān)。

2.6 不同綠肥處理下土壤養(yǎng)分有效性分析

由表5 可知，土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相關(guān)性系數(shù)大小為全磷（0.861）＞有機(jī)質(zhì)（0.836）＞堿解氮（0.821）＞全鉀（0.765）＞速效鉀（0.749）＞全氮（0.678）＞有效磷（0.597）。一般而言，土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量相關(guān)性可說(shuō)明其有效性，而要判斷各土壤養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)的大小，需要通過(guò)土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量的通徑分析來(lái)評(píng)價(jià)土壤養(yǎng)分各組分對(duì)產(chǎn)量的綜合貢獻(xiàn)。將土壤養(yǎng)分與產(chǎn)量通徑分析可知，通徑系數(shù)絕對(duì)值大小為全磷（1.106）＞有效磷（-0.604）＞全鉀（0.593）＞全氮（0.352）＞有機(jī)質(zhì)（-0.274）＞堿解氮（-0.183）＞速效鉀（0.101），直接通徑系數(shù)絕對(duì)值越大，說(shuō)明土壤養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量的直接影響越大，而雖然有機(jī)質(zhì)、堿解氮與產(chǎn)量有極顯著性相關(guān)，但其通徑系數(shù)很低，說(shuō)明這些土壤養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量的影響為間接作用。通過(guò)回歸分析組建產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分含量的線性回歸，方程為y＝928.66＋1 835.92x1＋44.80x2－5.70x3（R2＝0.956*）（y為產(chǎn)量，x1為全磷，x2為全鉀，x3為有效磷）。

3 結(jié)論與討論

綠肥掩青不僅能提高土壤微生物和酶活性，還可提高土壤養(yǎng)分含量，而綠肥種類，綠肥翻壓量及綠肥種植模式等產(chǎn)生的影響存在一定的差異[15-18]。前人研究表明，多年種植綠肥是增加土壤有機(jī)碳的重要措施，平均年固氮速率為0.32 mg/（hm2·a）[19]。胡曉珊等[20]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥翻壓較對(duì)照處理可溶性有機(jī)碳增加了11.1%。李集勤等[17]研究表明，黑麥草、毛苕子處理有機(jī)質(zhì)和速效磷含量均低于對(duì)照。本試驗(yàn)中，移栽后60 d，黑麥草處理較油菜、毛苕子處理有機(jī)質(zhì)含量分別顯著增加了16.4%和22.7%，土壤全氮含量大小表現(xiàn)為黑麥草處理＞油菜處理＞大麥處理＞毛苕子處理，與譚英愛(ài)等[21]研究結(jié)果不同，可能與毛苕子掩青時(shí)干生物量小于黑麥草生物量有關(guān)。土壤全氮可反映出氮素儲(chǔ)備情況，而土壤堿解氮（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和易水解的有機(jī)態(tài)氮）是作物最容易吸收利用的氮素形態(tài)，直接反映土壤的供氮特征。潘福霞等[18]研究發(fā)現(xiàn)，綠肥掩青后硝態(tài)氮呈現(xiàn)“緩慢上升—迅速上升—平穩(wěn)”的變化趨勢(shì)。本試驗(yàn)中，大麥、毛苕子處理的土壤堿解氮呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(shì)，而油菜、黑麥草處理的土壤堿解氮呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)，說(shuō)明不同綠肥掩青后提供速效養(yǎng)分及培肥效果存在差異。

綠肥掩青會(huì)對(duì)烤煙產(chǎn)量、主要經(jīng)濟(jì)性狀以及化學(xué)成分產(chǎn)生較大影響[22-23]。前人研究表明[11，24]，綠肥配施化肥可改善烤煙葉長(zhǎng)、葉寬和葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀，促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)，繼而提高煙葉產(chǎn)量。本試驗(yàn)中，大麥、黑麥草處理較對(duì)照分別增產(chǎn)9.2%和7.3%，表明減施10%化肥綠肥掩青與對(duì)照相對(duì)達(dá)到增產(chǎn)效果；煙葉產(chǎn)量與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀和堿解氮含量呈極顯著相關(guān)性；經(jīng)通徑分析和逐步回歸分析表明，綠肥掩青后提高了土壤全磷、全鉀和有效磷等化學(xué)養(yǎng)分，這與前人研究結(jié)果相一致[25-26]?？緹煹幕瘜W(xué)成分和物理性狀是表征煙葉質(zhì)量的重要指標(biāo)[27]。劉智炫等[28]研究認(rèn)為，煙葉化學(xué)成分與物理性狀之間存在顯著相關(guān)，總糖與葉長(zhǎng)、葉寬呈正相關(guān)，與單葉質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)。葉片厚度與總糖、還原糖、鉀呈弱相關(guān)，與煙堿，總氮呈中度相關(guān)[29]。本試驗(yàn)認(rèn)為，烤煙總糖與葉長(zhǎng)、葉寬、抗拉強(qiáng)度等呈極顯著相關(guān)；烤煙煙堿與氧化鉀、葉質(zhì)量、厚度呈極顯著相關(guān)。表明綠肥掩青后烤煙的化學(xué)成分與物理特性有良好的相關(guān)性。有研究表明[16]，減少30%常規(guī)施肥量時(shí)翻壓22 500 kg/hm2光葉紫花苕子處理煙葉產(chǎn)量表現(xiàn)最好。本試驗(yàn)中，大麥處理煙葉產(chǎn)量最高、黑麥草處理次之，但綠肥掩青時(shí)生物量不同，加之綠肥養(yǎng)分含量也不同，是否可以通過(guò)控制綠肥掩青生物量及減少化肥投入比例來(lái)提高煙葉質(zhì)量，這有待進(jìn)一步研究。

綜上所述，不同綠肥掩青后均能提高土壤中氮、磷和鉀等含量，以大麥處理煙葉產(chǎn)量最高，黑麥草和油菜次之。煙葉產(chǎn)量與土壤養(yǎng)分回歸方程為y＝928.66＋1 835.92x1＋44.80x2－5.70x3（R2＝0.956*）（y為產(chǎn)量，x1為全磷，x2為全鉀，x3為有效磷）。