土壤改良材料對(duì)土壤理化性質(zhì)及烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

郭山虎，周宗貴，劉 敏，盤文政，張麗芳，趙學(xué)通，張 琪，肖勇飛

（1湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，長(zhǎng)沙 410014；2云南云葉化肥股份有限公司，昆明 650217；3云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司，昆明 650217）

0 引言

中國(guó)是世界上主要的煙草大國(guó)，每年的烤煙種植面積和卷煙制品產(chǎn)銷量都占世界總量的1/3以上[1]。21世紀(jì)以來，中國(guó)煙葉原料的生產(chǎn)廣泛分布于全國(guó)22個(gè)省，約500多個(gè)縣，每年約有300萬家農(nóng)戶種植煙草，大約5000萬人的就業(yè)與生活同煙草行業(yè)息息相關(guān)，可見煙草行業(yè)已然成為中國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)部門之一[2]。煙葉原料一直是全球煙草行業(yè)的戰(zhàn)略性資源，它直接影響工業(yè)和企業(yè)的有序、健康發(fā)展。隨著國(guó)家煙草專賣局“中式卷煙”品牌戰(zhàn)略的實(shí)施，工業(yè)和企業(yè)的優(yōu)質(zhì)煙葉原料保障體系顯得更加重要，同時(shí)提出了構(gòu)建可持續(xù)供給的、穩(wěn)定的和適應(yīng)骨干品牌需求的煙葉原料體系的目標(biāo)[3]。保山騰沖基地單元生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)煙葉原料得到全國(guó)主要中煙公司著名品牌卷煙的認(rèn)可和肯定[4]。

土壤的理化性質(zhì)是烤煙種植耕層土壤質(zhì)量鑒別的關(guān)鍵指標(biāo)，決定著土壤微生物生物含量、土壤酶活性和呼吸等，土壤質(zhì)量的好壞極大地影響著單位面積烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量。然而，“十二五”以來中國(guó)土壤質(zhì)量的狀況不太理想，很多地區(qū)的烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)有整體下降的趨勢(shì)[5]。作物的長(zhǎng)期連作會(huì)降低耕層土壤質(zhì)量，使作物病蟲害加劇、土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量下降、有毒物質(zhì)的不斷積累[6]。隨著煙葉生產(chǎn)不斷向集約化和規(guī)?；较虬l(fā)展，在有限耕地、較大利益驅(qū)動(dòng)下，煙草長(zhǎng)期或短期連作已不可避免[7]，而煙草是不宜連作的經(jīng)濟(jì)作物[5]，煙草種植現(xiàn)階段的主要問題是煙草長(zhǎng)期連作加之大量施用化肥導(dǎo)致煙田土壤微生物區(qū)系和養(yǎng)分不均衡，降低了土壤生物活性和養(yǎng)分有效性[8]，一般來說土壤物理性狀表現(xiàn)較差，不利于煙草正常生長(zhǎng)，其主要的原因是肥料利用率的降低[9]。在中國(guó)，每年因煙草連作帶來的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)40多億元，嚴(yán)重威脅到中國(guó)煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]。有研究表明[10]，烤煙連作1 年會(huì)導(dǎo)致土壤中有機(jī)質(zhì)含量的下降，當(dāng)連作達(dá)5年時(shí)，會(huì)使土壤有機(jī)質(zhì)含量上升，隨著種植年限的增加土壤堿解氮、速效磷、速效鉀的含量也隨著升高，而連作1 年速效磷和速效鉀含量則下降，堿解氮含量上升，說明烤煙短期連作會(huì)導(dǎo)致土壤某些營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)分的流失?？緹熒L(zhǎng)、養(yǎng)分吸收均與土壤pH 有關(guān)[11]，同時(shí)土壤pH還影響微量元素的有效性、有機(jī)物的活性、磷元素和氮元素的轉(zhuǎn)化和釋放[12]。有研究表明[13]騰沖植煙土壤在pH 4.60～7.50范圍內(nèi)，平均值為5.69，整個(gè)煙區(qū)有67.6%的土壤呈弱酸性，剩余31.4%的土壤為強(qiáng)酸性。植煙土壤pH低于優(yōu)質(zhì)煙葉適宜生產(chǎn)范圍時(shí)，很大程度上制約著煙葉品質(zhì)的進(jìn)一步提高，難以滿足國(guó)內(nèi)卷煙工業(yè)和企業(yè)對(duì)煙葉原料品質(zhì)的要求。

對(duì)植煙土壤進(jìn)行改良已然成為煙草種植上的熱點(diǎn)研究之一，同時(shí)也是提高烤煙質(zhì)量的重要技術(shù)手段，種植綠肥、合理輪作和增施有機(jī)肥等措施都能改良土壤理化性狀，但與其他措施相比，施用土壤改良材料的改良效果較為明顯，田間操作省工省時(shí)、施用量也較小，是進(jìn)行土壤改良的新方法[14]。目前市場(chǎng)上土壤改材料種類豐富、功能各異、且區(qū)域的適應(yīng)性不確定、難以推廣。研究表明[15]增施土壤改良材料生物磷肥可提高普通白菜對(duì)土壤難溶性磷素的利用，并能顯著提高普通白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)；增施土壤改良材料酵素炭可以促進(jìn)烤煙的落黃，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，提高烤煙的產(chǎn)質(zhì)量[16]；增施人工合成改良劑、天然有機(jī)改良劑、微生物改良劑與空白對(duì)照相比能顯著增加煙葉的株高、莖圍和葉長(zhǎng)、寬且能顯著提高煙葉總糖、還原糖含量[17]。

鑒于騰沖煙區(qū)土地復(fù)種指數(shù)的增加、無機(jī)肥料的不合理施用和長(zhǎng)期連作、煙田土壤養(yǎng)分不均衡[12]、土壤pH較低的現(xiàn)狀，本試驗(yàn)以騰沖酸性土壤為基礎(chǔ)，對(duì)比5種土壤改良材料對(duì)土壤理化性質(zhì)及烤煙生長(zhǎng)、產(chǎn)量的影響，以期篩選出適宜當(dāng)?shù)赝寥赖母牧紕┎牧希瑸榻窈篁v沖的酸性土壤改良和優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)打下基礎(chǔ)，滿足外調(diào)煙葉原料的品質(zhì)要求。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)區(qū)位于騰沖縣界頭鎮(zhèn)湖南中煙基地單元內(nèi)，前作為油菜，整體土地較平整，土壤類型為壤土，質(zhì)地為粘質(zhì)土，較疏松，有少量砂石，肥力中等，排灌方便。

1.2 試驗(yàn)品種

供試品種：‘云煙87’。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用不同土壤改良材料單因素試驗(yàn)，3 次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)植煙5 行，每行植煙16 株，試驗(yàn)地四周設(shè)置保護(hù)行。D1（土壤培肥劑1500 kg/hm2）、D2（酵素炭1500 kg/hm2）、D3（生物磷肥1500 kg/hm2）、D4（土壤改良劑1500 kg/hm2）、D5（土壤調(diào)理劑1500 kg/hm2）、CK（不施用土壤改良材料）。土壤改良材料采用條施的方式與基肥同時(shí)施用，各處理的基肥和追肥相同，基肥施用有機(jī)-無機(jī)復(fù)混肥(7-12-9)600 kg/hm2和(6-8-24)450 kg/hm2，追肥施用氮鉀肥(6-0-30)75 kg/hm2。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS軟件和Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.1.1 各處理對(duì)土壤pH 的影響5 種土壤改良材料均可提高采烤后土壤pH。由表1 可以看出，CK 采烤后的土壤pH 略微低于移栽前，降低了0.03 個(gè)單位，差異不大，改良后的土壤在pH 5.32～5.51范圍內(nèi)，其中D1、D5 處理的pH 增加量最大，較移栽前增加了0.45 個(gè)單位，D3、D4 處理次之，較移栽前分別增加了0.43、0.42個(gè)單位，D2 處理效果相對(duì)較差，較移栽前增加了0.26個(gè)單位。

2.1.2 各處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響 由表1 可以看出，各處理的有機(jī)質(zhì)含量均比移栽前低，其中D2、D4、D5處理的有機(jī)質(zhì)含量較CK有所上升，而D1、D3處理的有機(jī)質(zhì)含量與CK差異較小。各處理的水解性氮含量均比移栽前低，D2、D4、D5 處理的水解性氮含量較CK有所上升，而其他處理較CK有所下降。D2、D5處理的有效磷含量均比移栽前高，D1、D3、D4、CK 處理的有效磷含量均比移栽前低，其中D4處理的有效磷含量較CK 有所上升，D3 處理的有效磷含量與CK 差異較小，D1處理較CK有所下降。D5處理的速效鉀含量比移栽前高，CK、D3處理的速效鉀含量與移栽前差異較小，D1、D2、D4較CK有所下降。各處理的交換性鈣含量均比移栽前高，D1、D2、D3、D4、D5處理的交換性鈣含量較CK有所上升。

表1 各處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.2 各處理對(duì)農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，D2、D4處理的株高高于D3、D5、CK 處理，但兩處理間差異不顯著，較CK 分別增加了3.53、3.06 cm，而其他處理間差異不顯著；D4、D1 處理的莖圍高于CK，其中D4 高于D1，較CK 分別增加了0.64、0.28 cm，D3顯著高于CK，較CK增加了0.23 cm，D5最低，低于CK，較CK降低了0.22 cm。各處理對(duì)最大葉長(zhǎng)、寬影響均不顯著。說明D1、D2、D4 處理能在一定程度上能促進(jìn)煙株生長(zhǎng)，但作用單一，改良效果不明顯，其中D2、D4處理能增加株高；D1、D3、D4能增加莖圍；D5 處理降低了煙株莖圍，在一定程度上抑制了煙株生長(zhǎng)。

表2 各處理對(duì)農(nóng)藝性狀的影響 cm

2.3 各處理對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響

從表3可以看出，CK處理的總糖含量極顯著高于其他處理，總糖含量分別降低了0.03～0.10 個(gè)百分點(diǎn)，D5處理的總糖含量次之，極顯著高于D1、D2、D3、D4，其中D2 處理極顯著高于D3，D4 處理顯著高于D1，D1、D3、D4 處理間差異不顯著。CK 處理的還原糖含量顯著高于D5，極顯著高于其他處理，還原糖含量分別降低了0.03～0.31 個(gè)百分點(diǎn)，D5 處理的還原糖含量顯著高于D2，極顯著高于其他處理，其中D1、D4處理間差異不顯著，均極顯著高于D3。處理的淀粉含量均為極顯著性差異。

表3 各處理對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響 %

D1、D4、D5處理的總氮含量極顯著高于CK，且三者間差異不顯著，較CK的增加了0.10、0.09、0.12個(gè)百分點(diǎn)，D3 極顯著高于CK，較CK 的增加了0.06 個(gè)百分點(diǎn)，D2 極顯著低于CK，較CK 的降低了0.13 個(gè)百分點(diǎn)。D1 處理的煙堿含量極顯著高于CK，增加了0.08個(gè)百分點(diǎn)，D2處理的煙堿含量極顯著低于CK，降低了0.04個(gè)百分點(diǎn)，其他處理與CK差異不顯著。

一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉總糖含量為18%～22%、還原糖含量為14%～18%[18]，由于CK 的總糖和還原糖含量較高，在一定程度上降低烤煙中的總糖和還原糖含量有利于改善煙葉品質(zhì)，D1、D2、D3、D4、D5處理均可降低烤煙的總糖和還原糖含量，但只有D1、D3、D4 處理的還原糖含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉范圍，其他處理的總糖和還原糖含量均高于優(yōu)質(zhì)煙葉范圍。淀粉會(huì)使煙葉燃燒不良，產(chǎn)生難聞的氣味，不僅影響煙氣質(zhì)量，而且使安全性下降，一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量在4%～5%以下是比較適宜的范圍[18]，CK 的淀粉含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)，D1、D2、D3、D4、D5 處理均能增加烤煙淀粉含量，其中只有D4處理的淀粉含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)，其他處理淀粉含量均高于優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量范圍。一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉總氮含量為1.5%～3.5%，煙堿1.5%～3.5%，氧化鉀2%以上，水溶性氯1%以下[18]，各處理的總氮、煙堿、氧化鉀和水溶性氯含量均符合優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)，其中D2處理能降低烤煙總氮、煙堿和氧化鉀含量，但能增加烤煙水溶性氯含量。

2.4 各處理對(duì)煙葉物理特性的影響

由表4 可以看出，CK 處理的含梗率極顯著高于D1，顯著高于D4、D5，與其他處理差異不顯著。D1、D3、D4處理的厚度顯著高于其他處理，三者間差異不顯著，D2、D5 處理間差異不顯著；D3、CK 處理的單葉重極顯著高于D5、顯著高于其他處理，二者間差異不顯著，D1、D2、D4處理間差異不顯著。CK的單位面積重量極顯著低于其他處理，其他處理間差異不顯著；CK的含水率極顯著大于其他處理，D1次之，極顯著高于其他處理，D4 第三，顯著高于D3、極顯著高于D2，D2 和D3 之間差異不顯著，D5 最低，極顯著低于其他處理。說明5種土壤改良材料均可增加烤煙的葉面密度并降低中部葉含水率。

表4 各處理對(duì)煙葉物理特性的影響

2.5 各處理對(duì)烤煙產(chǎn)值量的影響

由表5可以看出，D1、D2、D3、D4處理的產(chǎn)量均極顯著高于CK，D5處理產(chǎn)量略高于CK，但差異不顯著，D1 處理的產(chǎn)量最高，極顯著高于其他處理。D4、D2、D3處理次之，3個(gè)處理間差異不顯著。各處理的產(chǎn)值均極顯著高于CK，但5 個(gè)處理間差異均不顯著。D1、D4 處理的上等煙比例均極顯著高于CK，兩者間差異不顯著，D2處理的上等煙比例顯著高于CK，D3、D5處理的上等煙比例略高于CK，但差異不顯著。D1、D2、D3、D4 處理的中上等煙比例均極顯著高于CK，D5處理的中上等煙比例略高于CK，但差異不顯著。

表5 各處理對(duì)烤煙產(chǎn)值量的影響

3 結(jié)論

3.1 土壤改良材料對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

5 種土壤改良材料均可增加土壤pH，改善煙株生長(zhǎng)條件，促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，其中土壤培肥劑和土壤調(diào)理劑2種改良材料效果最佳。改良材料對(duì)土壤養(yǎng)分含量影響較大，土壤培肥劑能增加交換性鈣、交換性鎂和氯離子含量，并降低水溶性氮、有效磷、有效鉀、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳和有效硼含量。

3.2 土壤改良材料烤煙生長(zhǎng)的影響

土壤改良材料除酵素炭外均可促還苗成活，提高煙苗移栽成活率，保證苗齊。各改良材料對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響較小，酵素炭能增加烤煙株高，土壤改良劑能增加株高和莖圍，土壤培肥劑能增加莖圍，土壤調(diào)理劑降低了莖圍，但改良材料均對(duì)最大葉長(zhǎng)、寬無明顯影響。

3.3 土壤改良材料對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響

除了土壤調(diào)理劑外其他改良材料均能增加烤煙產(chǎn)量和中上等煙比例，增產(chǎn)0.01～0.02 個(gè)百分點(diǎn)，中上等煙比例提高了0.02～0.03個(gè)百分點(diǎn)。5種土壤改材料均能提高烤煙產(chǎn)值，增值0.15～0.20個(gè)百分點(diǎn)。土壤培肥劑、土壤改良劑、酵素炭能增加烤煙上等煙比例，提高了0.03～0.07個(gè)百分點(diǎn)。

3.4 土壤改良材料對(duì)烤煙質(zhì)量的影響

各種土壤改良材料均可降低烤煙總糖和還原糖含量、增加淀粉含量，但只有土壤培肥劑、生物磷肥、土壤改良劑的還原糖含量符合優(yōu)質(zhì)煙葉范圍，而其它改良材料的總糖和還原糖含量均高于優(yōu)質(zhì)煙葉范圍。

4 討論

4.1 改良材料對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

本試驗(yàn)5種土壤改良材料均對(duì)土壤理化性質(zhì)有不同程度的影響。研究表明，施用改良材料白云石粉、生石灰、秸稈碳化粉均可提高土壤pH[14]，本試驗(yàn)研究中5種土壤改良材料均可增加土壤pH，與前人研究一致，為改善騰沖酸性土壤的可行性提供了依據(jù)。本試驗(yàn)中5種改良材料均會(huì)對(duì)土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生影響，其中D1和D5處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量影響最大，其次是D2和D4處理，D3處理對(duì)土壤養(yǎng)分含量影響最小。可見5種改良材料對(duì)土壤中的養(yǎng)分含量影響差異較大，但無規(guī)律可循，本試驗(yàn)所用改良材料對(duì)土壤養(yǎng)分的影響有待進(jìn)一步探究，建議土樣采集時(shí)可依據(jù)烤煙生育期分段采集土樣，進(jìn)一步研究土壤改良材料對(duì)不同時(shí)期土壤養(yǎng)分的影響，從而確定不同改良材料的施用時(shí)間，使改良效果最大化。

4.2 土壤改良材料對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響

烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育狀況是土壤供給養(yǎng)分能力最直觀的表現(xiàn)，并且煙株長(zhǎng)勢(shì)也與烤煙的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)等緊密相連[19]。研究表明[20]，施用“腐植酸型”和“微生物型”土壤改良材料，能增加烤煙的株高、葉長(zhǎng)和葉寬。研究表明[21]，增施“石灰”、“聚丙烯酰胺(PAM)”和“石灰+PAM”3 種土壤改良材料對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀無影響。本試驗(yàn)研究中D2 處理能增加烤煙株高，D4 處理能增加株高和莖圍；D1 和D3 處理能增加莖圍；D5 處理降低了莖圍，5種土壤改良材料均對(duì)烤煙葉長(zhǎng)、寬無影響。說明本試驗(yàn)中除D5 處理外其他處理的改良效果比“石灰”、“聚丙烯酰胺(PAM)”和“石灰+PAM”的改良效果有一定優(yōu)勢(shì)，但對(duì)比“腐植酸型”和“微生物型”土壤改良效果而言，提高葉長(zhǎng)、寬方面存在不足，改良效果有待提高。

4.3 土壤改良材料對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

研究表明[17]增施人工合成、天然有機(jī)物、微生物改良材料均可增加烤煙含水率和單葉重，降低烤煙含梗率，但其中只有微生物改良材料可增加煙葉厚度。本試驗(yàn)研究中5個(gè)處理均可增加烤煙的單位面積重量并降低烤煙含水率。D1、D4、D5 能降低烤煙含梗率，其他處理對(duì)含梗率無明顯影響。D1、D3 能增加中部葉厚度，其他處理對(duì)煙葉厚度無明顯影響。除D3對(duì)單葉重?zé)o明顯影響外，其他處理均能降低中部葉單葉重。

研究表明[20]，施用腐植酸型和微生物型土壤改良材料能增加烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和上中等煙比例。本試驗(yàn)研究中，除了D5處理外其他處理能增加烤煙產(chǎn)量和中上等煙比例，D1、D2、D3、D4、D5 均能提高烤煙產(chǎn)值，D1、D2、D4 能增加烤煙上等煙比例。說明本試驗(yàn)中D1、D2、D4處理改良效果較好，與前人研究相近，均可增加產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例和上中等煙比例。