炭基復(fù)混肥對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

葛 宸，劉青麗，李志宏，張?jiān)瀑F，蔣壽安，續(xù)勇波*，朱經(jīng)偉，

張 恒3，何 軼4，李彩斌4，熊 晶4

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2．云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650000；3．貴州省煙草科學(xué)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550000；4．貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州 畢節(jié) 551713）

關(guān)鍵字：炭基復(fù)混肥；烤煙；品質(zhì)；產(chǎn)量

畢節(jié)有本地生產(chǎn)的肥料配方，如炭基復(fù)混肥和常規(guī)復(fù)混肥，但不同類型的肥料對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的影響各不相同。被譽(yù)為“黑色黃金”的生物炭在改良土壤性質(zhì)、促進(jìn)植物吸收養(yǎng)分及提質(zhì)增產(chǎn)等方面都有積極作用［1］。將其與肥料混合制成炭基復(fù)混肥，既保持了生物炭的優(yōu)良特性又能為植株提供養(yǎng)分，目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景十分廣闊［2］。而實(shí)際生產(chǎn)中煙農(nóng)為方便快捷，習(xí)慣憑經(jīng)驗(yàn)施用常規(guī)配方肥，未形成科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化，長(zhǎng)此以往顯現(xiàn)出一些弊端，烤煙品質(zhì)無(wú)法得到保障。如何根據(jù)本地氣候特點(diǎn)及土壤性質(zhì)確定適宜、便捷的肥料配方，已經(jīng)成為本地烤煙生產(chǎn)發(fā)展亟須解決的問(wèn)題。研究表明，生物炭具有孔隙豐富、表面積大、吸附性和穩(wěn)定性較好等特點(diǎn)，有利于形成土壤團(tuán)聚體、提高土壤微生物活性［3］、吸附土壤養(yǎng)分、降低養(yǎng)分流失，進(jìn)而提升作物產(chǎn)質(zhì)量［4-5］。同樣，添加了生物炭的炭基肥也表現(xiàn)出了提質(zhì)增產(chǎn)的效果［2］。另有報(bào)道表明，生物炭基肥在花生［1］、小麥［6］、玉米［7］、朝天椒［8］和馬鈴薯［9］等多種糧食作物上均有提質(zhì)增效的作用。使用農(nóng)民習(xí)慣施用的常規(guī)復(fù)混肥及煙草公司生產(chǎn)的炭基復(fù)混肥兩種不同肥料進(jìn)行大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，探究不同肥料配方對(duì)烤煙栽培及產(chǎn)質(zhì)量的影響，確定最適宜本地烤煙生產(chǎn)發(fā)展的肥料配方。本文在相同施肥水平下，開(kāi)展炭基復(fù)混肥與常規(guī)復(fù)混肥對(duì)烤煙產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究。從烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、病害發(fā)生、煙葉產(chǎn)質(zhì)量、煙葉化學(xué)成分及感官質(zhì)量等方面進(jìn)行分析，探討出最佳肥料配方方案。為當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)管理部門提供試驗(yàn)參考數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)畢節(jié)煙草的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

田間試驗(yàn)于2019 年在貴州省畢節(jié)市威寧縣黑石科技園進(jìn)行，該地區(qū)為畢節(jié)具有代表性的主產(chǎn)煙區(qū)。地處貴州省西北部（103°36′～104°45′E，26°36′～27°26′N），平均海拔2200 m，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫11.5℃，年日照時(shí)數(shù)1812 h，無(wú)霜期180 d，年降水量926 mm，年溫差小，日溫差大。試驗(yàn)地塊選擇較為平整的農(nóng)田，黃棕壤、旱作土，無(wú)根莖病害且地勢(shì)向陽(yáng)，排水條件較好，不漬水。土壤基本理化性狀如表1 所示。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)

1.2 施用肥料與方法

供試肥料：施用的常規(guī)復(fù)混肥為當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)專用肥（N-P2O5-K2O 8-10-20）；炭基復(fù)混肥為在肥料（N-P2O5-K2O 8-10-20）中添加粒徑0.15 mm的煙草秸稈生物炭，比例為18%，后造粒成粒徑為2.5 mm 的肥料；追肥肥料為煙草專用追肥。

施肥方法：基肥按當(dāng)?shù)亓?xí)慣統(tǒng)一施入，肥料用量根據(jù)不同處理的氮磷鉀養(yǎng)分投入量計(jì)算。常規(guī)肥處理（T1）追肥兩次，第1 次在烤煙移栽當(dāng)天，將肥料稀釋100 倍后澆灌煙苗；第2 次在移栽后15 ～20 d，按照當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣將肥料溶于水后淋施。炭基復(fù)混肥處理（T2）追肥1 次，即在移栽后25 ～30 d 將肥料溶于水后淋施追肥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)3 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，采用大區(qū)對(duì)比，隨機(jī)排列。田間種植密度為16500 株/hm2，有機(jī)肥用量、其他肥料等按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣執(zhí)行。病蟲(chóng)害的防治及其他田間管理、采收、烘烤均同當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)烤煙栽培管理措施一致。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)及肥料配方用量詳見(jiàn)表2。

表2 各處理養(yǎng)分投入量 （kg/hm2）

1.4 觀測(cè)記載項(xiàng)目

于團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期及打頂后5 d 各進(jìn)行一次生長(zhǎng)狀況調(diào)查。每次每個(gè)處理選取有代表性的煙株5株，記載莖高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)與寬、倒三葉長(zhǎng)與寬。具體測(cè)定方法按照《YC/T 142-2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

病害調(diào)查主要對(duì)赤星病、氣候斑點(diǎn)病、普通花葉病等進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查方法和病級(jí)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。田間試驗(yàn)煙葉采收結(jié)束后，按處理進(jìn)行產(chǎn)值、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。

田間試驗(yàn)煙葉采收結(jié)束后，按處理進(jìn)行產(chǎn)值、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)。

1.5 采樣及測(cè)定

試驗(yàn)地整地前，按照5 點(diǎn)取樣法獲取1 個(gè)基礎(chǔ)土樣，重量1 kg 左右，風(fēng)干后保存并進(jìn)行土壤化學(xué)成分的測(cè)定。

產(chǎn)值、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)束后分處理采集煙葉樣品，樣品嚴(yán)格按部位采集，中部8 ～11 葉位，等級(jí)中部三級(jí)；上部14 ～17 葉位，等級(jí)上部二級(jí)，樣品重量不少于1 kg。并進(jìn)行煙葉化學(xué)成分測(cè)定和感官評(píng)吸。

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用Excel 2010 整理，顯著性檢驗(yàn)均采用SPSS 22.0 分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

各處理的烤煙大田農(nóng)藝性狀詳見(jiàn)表3。由表3可知，團(tuán)棵期時(shí)，T2 處理在株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬方面均顯著高于其他處理；在葉片數(shù)方面T2 處理顯著大于T1 處理，與T3 處理無(wú)顯著差異。對(duì)比可知，T2 處理表現(xiàn)最好，其各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)均優(yōu)于其他處理。到達(dá)旺長(zhǎng)期后T2處理的株高為30.77 cm，顯著大于T1 處理的24.05 cm 和T3 處理的24.78 cm，其余指標(biāo)各處理之間無(wú)顯著差異。打頂后5 d，T2 處理在株高上要顯著大于其他處理；在葉片數(shù)方面，T1 和T3 處理間無(wú)顯著差異，但均顯著大于T2 處理；在最大葉長(zhǎng)方面，T2 處理表現(xiàn)為71.74 cm，顯著大于T3 處理的67.26 cm。T1 ～T3 各處理倒三葉的最大葉長(zhǎng)分別為67.72、65.48 和70.67 cm，最大葉寬分別為21.47、20.25 和22.41 cm，T3 處理倒三葉最大葉長(zhǎng)顯著大于T2 處理，而在最大葉寬方面處理間均無(wú)顯著性差異。綜合來(lái)看，施用炭基復(fù)混肥較施用常規(guī)復(fù)混肥更有利于煙株的田間生長(zhǎng)發(fā)育，且在移栽后25 ～30 d 內(nèi)追肥1 次效果更佳。

表3 各處理生育期農(nóng)藝性狀

2.2 不同施肥處理對(duì)烤煙病害發(fā)生的影響

從表4 可以看出，各處理的氣候斑點(diǎn)病發(fā)病率均較高，赤星病表現(xiàn)總體較輕，未發(fā)生煙草普通花葉病的情況。其中，T3 處理的氣候斑點(diǎn)病及赤星病的發(fā)病情況均為最低，分別為19.6%和4.4%；且與T1 處理相比，T3 處理的氣候斑點(diǎn)病及赤星病的發(fā)病率分別降低了6.7 和1.5 個(gè)百分點(diǎn)。綜合來(lái)看，與施用常規(guī)復(fù)混肥相比炭基復(fù)混肥不僅有利于促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，還能夠增強(qiáng)煙株的抗病性、降低煙株田間發(fā)病率，提高煙葉可用性。

表4 田間主要病害發(fā)生情況 （%）

2.3 不同施肥處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表5 可知，產(chǎn)量方面以T1 處理最高，為2284.7 kg/hm2；其次是T2 處理，產(chǎn)量為2189.0 kg/hm2，略高于T3 處理。從產(chǎn)值來(lái)看，以T3 處理最高，產(chǎn)值 為38640.9 元/hm2，較T1 處 理 提 升18.1%，T2處理較T1 處理相比提升了5.0%。上等煙與中等煙比例均以T3 處理最高，分別為29.9%和51.0%。T3 處理的煙葉上、中等煙率較T1 處理提升了21.4%，T1 處理與T2 處理相比也提高了5.5%。而同為施炭基復(fù)混肥的T2 和T3 處理，T3 處理的產(chǎn)值要優(yōu)于T2 處理，這可能與病害影響有關(guān)。本試驗(yàn)的病害調(diào)查顯示，T2 處理的氣候斑點(diǎn)病和赤星病發(fā)病率均較高，染病后煙葉的可用性不高，進(jìn)而影響到該處理的經(jīng)濟(jì)性狀。綜合來(lái)看，與常規(guī)復(fù)混肥相比，施用炭基復(fù)混肥能夠很好地平衡煙葉的產(chǎn)量與產(chǎn)值，既符合我國(guó)優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的理念又對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有一定的保證。

表5 各處理的經(jīng)濟(jì)性狀

2.4 不同施肥處理對(duì)烤煙葉化學(xué)成分的影響

一般認(rèn)為較好的烤煙中部葉的還原糖含量在18%～22%之間，總氮含量在2.0%～2.5%之間，煙堿含量在2.5%左右，氯離子含量在0.8%以下，鉀氯比值在4 以上，糖堿比以10 左右為宜，氮堿比以1 左右為宜［10］。

由表6 可知，各處理的煙堿含量表現(xiàn)為T3＞T1＞T2。各處理的總糖、還原糖含量均較高，表現(xiàn)為T2＞T1＞T3，但都處于正常范圍內(nèi)。威寧縣當(dāng)?shù)氐臅円箿夭钶^大，光合作用下積累較多糖分，且呼吸作用消耗的糖分又較少，故而能積累住大量糖分。在總氮含量方面，各處理均在適宜范圍內(nèi)，處理間無(wú)明顯差異。優(yōu)質(zhì)烤煙煙葉的鉀含量應(yīng)大于2.5%，但我國(guó)煙葉鉀含量相對(duì)較低，普遍在1%～2%［11］。本試驗(yàn)各處理煙葉的鉀含量表現(xiàn)為T3＞T1＞T2，在糖堿比方面表現(xiàn)為T2＞T1＞T3，各處理的氯含量與氮堿比都符合優(yōu)質(zhì)煙葉的要求。然而煙葉質(zhì)量很難采用單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)，因此采用《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》［10］的綜合評(píng)價(jià)體系給每個(gè)處理進(jìn)行評(píng)分，各處理的綜合評(píng)分如表7 所示。綜合來(lái)看，各處理中部煙葉的化學(xué)成分均較為協(xié)調(diào)，處理間以T3 處理的綜合評(píng)分最高。

表6 各處理的中部葉化學(xué)成分

表7 各處理的中部葉化學(xué)成分綜合評(píng)分

2.5 不同施肥處理對(duì)烤煙煙葉感官質(zhì)量的影響

按試驗(yàn)處理分別對(duì)C3F（中部煙葉）樣品進(jìn)行感官評(píng)吸，統(tǒng)計(jì)所有感官品質(zhì)指標(biāo)的分值，詳見(jiàn)表8。從表8 可以看出，本試驗(yàn)選用的云煙87品種，其風(fēng)格特點(diǎn)為清香型，試驗(yàn)各處理的煙葉感官品質(zhì)均較為協(xié)調(diào)，香氣量足、香氣質(zhì)有較好的細(xì)膩感、香吃味較優(yōu)、刺激性輕、勁頭適中、雜氣較輕、燃燒性較好、燃燒后呈灰白色。各處理間的香吃味無(wú)明顯差異，感官品質(zhì)總分以T2 處理最高。綜合來(lái)看，施用炭基復(fù)混肥且在移栽后25 ～30 d 內(nèi)追肥1 次不僅可以使煙葉化學(xué)成分均較為協(xié)調(diào)、煙葉燃燒性強(qiáng)、吸食感舒適良好，更有利于提升煙葉質(zhì)量及工業(yè)可用性。

表8 各處理煙葉樣品的感官品質(zhì)

3 討論

3.1 炭基復(fù)混肥可促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育

與施用常規(guī)復(fù)混肥相比，將煙草秸稈生物炭作為肥料助劑添加到化肥中更有利于烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，而同為施用炭基復(fù)混肥的T2、T3 處理，T3 處理的團(tuán)棵期及旺長(zhǎng)期的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)并沒(méi)有優(yōu)于T2 處理。這可能是因?yàn)樵诳緹熒L(zhǎng)的不同階段，煙株對(duì)養(yǎng)分的需求情況各有不同，前期煙株較小，營(yíng)養(yǎng)元素吸收量較低，若基肥量過(guò)多易造成養(yǎng)分損失，降低肥料利用率，而若追肥占比過(guò)大又會(huì)出現(xiàn)貪青晚熟等情況［11］。因此，施用炭基復(fù)混肥并適時(shí)地進(jìn)行追肥能促進(jìn)煙株早生快發(fā)，顯著提升煙株的生長(zhǎng)勢(shì)，這與張廣雨等［12］、陳懿等［2］研究結(jié)果一致。

3.2 炭基復(fù)混肥可提高經(jīng)濟(jì)效益

在烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀方面，雖然施常規(guī)復(fù)混肥處理的產(chǎn)量均高于施炭基復(fù)混肥處理，但在產(chǎn)值方面卻明顯低于炭基復(fù)混肥處理，說(shuō)明施用炭基復(fù)混肥在保障煙葉產(chǎn)量合理的同時(shí)又能提高產(chǎn)值，符合優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的理念。這可能是由于生物炭自身的性質(zhì)改善了根區(qū)土壤環(huán)境、提高了土壤保水保肥能力，土壤養(yǎng)分能更為協(xié)調(diào)的供應(yīng)，生產(chǎn)出品質(zhì)較好的煙葉，進(jìn)而提高了煙葉產(chǎn)質(zhì)量［13-15］。陳懿等［2］在貴州龍崗的研究試驗(yàn)表明，在貴州黃壤條件下，炭基肥較常規(guī)施肥對(duì)烤煙養(yǎng)分積累、產(chǎn)值和產(chǎn)量等方面均有顯著提升作用，這一結(jié)果與本研究結(jié)果相一致。

3.3 炭基復(fù)混肥可以提升煙葉品質(zhì)

施用炭基復(fù)混肥能顯著提升葉內(nèi)化學(xué)成分及香吃味。劉卉等［16］研究表明，連續(xù)施用生物炭能增加烤煙煙葉鉀含量和鉀氯比。何曉冰等［17］報(bào)道，施用生物炭基肥可使葉內(nèi)化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，感官品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益更佳，這與本研究結(jié)果一致。煙葉感官質(zhì)量又易受多方面因素的影響，如烤煙的物理特性、外觀品質(zhì)、化學(xué)成分和評(píng)吸質(zhì)量等［18］。張勇剛等［19］指出，葉內(nèi)化學(xué)成分是煙葉形成內(nèi)在質(zhì)量的基礎(chǔ)；成熟度會(huì)影響煙葉香氣濃度和香氣量；煙葉的物理特性與加工性能、可用性和煙氣組分同樣也是構(gòu)成煙葉質(zhì)量的要素。薛超群等［20］研究指出，影響煙葉評(píng)吸質(zhì)量的主要因素是拉力和出絲率，而平衡含水率、單葉質(zhì)量、填充值和葉面密度對(duì)煙葉評(píng)吸質(zhì)量影響較小。本試驗(yàn)各處理或是受以上因素綜合影響，使得葉內(nèi)化學(xué)成分及其感官品質(zhì)不能俱佳，該問(wèn)題今后還需進(jìn)一步探究。

3.4 炭基復(fù)混肥可增強(qiáng)煙株的抗病性

煙草氣候斑點(diǎn)病在本地區(qū)極易發(fā)生。研究表明，氣候斑點(diǎn)病不屬于侵染性葉斑類病害，該病的發(fā)生主要是由于大氣中存在的臭氧濃度過(guò)高，同時(shí)又與栽培環(huán)境的溫度、濕度和施肥情況息息相關(guān)［21-22］。從地理位置來(lái)看，畢節(jié)市威寧縣地處高原，平均海拔2200 m，年溫差小、日溫差大，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候。這種獨(dú)特的“立體式氣候”特點(diǎn)也是本地區(qū)易發(fā)生該病害的隱患之一［23］。赤星病是以鏈格孢屬為病源的一種真菌性病害，主要靠氣流、風(fēng)力和雨水進(jìn)行傳播［24］。李天福等［25］研究表明，空氣溫濕度、日照時(shí)數(shù)、降水量等都是導(dǎo)致該病發(fā)生的關(guān)鍵因素，且在貴州省六盤水市的烤煙種植區(qū)，常因高溫和多雨天氣導(dǎo)致赤星病害暴發(fā)，對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。本試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，與施用常規(guī)肥料的烤煙田間表現(xiàn)相對(duì)比，施用炭基肥能夠明顯降低氣候斑點(diǎn)病和赤星病的發(fā)生，其中T3 處理較T2 處理的煙株抗病性更強(qiáng)。目前已有研究報(bào)道，施用炭基肥能提高煙株的抗病性，在黑脛病［26-27］、赤星?。?4-25］、烤煙青枯?。?8］和普通花葉?。?9］等方面有明顯的防治效果，這與本研究結(jié)果一致。華致甫等［30］研究表明，種子帶赤星病菌率可達(dá)18%，種子表面、種子內(nèi)部及胚乳中病菌均可能存活越冬。因此，種子和移栽的病煙苗可能是初侵染的次要來(lái)源。而本試驗(yàn)T2 處理發(fā)病率較高的情況是否受追肥方式和種子、移栽苗攜帶病菌的影響還尚不清楚，對(duì)該問(wèn)題的進(jìn)一步探究或?qū)⒊蔀榻窈笱芯空撟C的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，與施用常規(guī)肥相比，施用添加了煙草秸稈生物炭的炭基復(fù)混肥能夠明顯促進(jìn)煙株早生快發(fā)，有利于煙葉內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)的積累，降低病害的發(fā)生、提升煙株抗病性，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，且在移栽后25 ～30 d 追肥1 次效果更佳。因此，建議在貴州省畢節(jié)市威寧縣烤煙主產(chǎn)區(qū)施用炭基復(fù)混肥，以提升烤煙產(chǎn)質(zhì)量。