有機(jī)種植模式對(duì)洱海流域植煙土壤養(yǎng)分與烤煙質(zhì)量的影響

孫軍偉， 范志勇， 戶艷霞， 張建斌， 王 斌， 盤文政， 張志紅， 杜洪兵， 肖勇飛， 王林濤， 尚海麗*

(1.云南省煙草公司 大理州公司， 云南 大理 671000； 2.云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司， 云南 昆明 650217)

0 引言

【研究意義】洱海是云貴高原的第二大淡水湖，具有供水、農(nóng)灌、發(fā)電、調(diào)節(jié)氣候、漁業(yè)、航運(yùn)和旅游七大主要功能[1]。隨著洱海流域周邊人口增加和各產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，污染負(fù)荷入湖量不斷增加，導(dǎo)致水質(zhì)急劇下降；同時(shí)，在農(nóng)作物種植、牲畜飼養(yǎng)過(guò)程中化肥的大量使用和未經(jīng)處理的糞便造成水域中氮和磷過(guò)量，水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境[2-4]。煙草作為洱海流域的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，采用有機(jī)種植，對(duì)降低農(nóng)業(yè)面源污染和改善洱海流域生態(tài)環(huán)境顯得尤為重要[5-6]。因此，研究有機(jī)種植模式對(duì)洱海流域植煙土壤養(yǎng)分及烤煙質(zhì)量的影響具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】關(guān)于煙葉高效種植與土壤養(yǎng)分的關(guān)系前人做了大量研究。楊德海等[7]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥能明顯減少氮、磷的徑流和滲透，提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，提出生產(chǎn)中應(yīng)重視有機(jī)肥的合理施用；姚金玲等[8]研究認(rèn)為，種植烤煙施肥量偏高，易造成土壤徑流，氮磷流失嚴(yán)重，而施用烤煙專用BB肥能有效降低土壤徑流和氮磷流失；張皓華[9]研究不同比例有機(jī)肥和化肥配施對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響表明，合理配施有機(jī)肥能提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量；歐陽(yáng)鋮人等[10]研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥能提高煙草對(duì)土壤氮磷吸收，降低農(nóng)業(yè)面源污染的風(fēng)險(xiǎn)?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，有關(guān)洱海流域烤煙種植的研究主要集中于不同施肥品種、施肥方式對(duì)農(nóng)田土壤氮磷徑流損失的影響[7-9]，鮮有不同有機(jī)肥施用模式對(duì)洱海流域土壤養(yǎng)分及烤煙質(zhì)量影響的相關(guān)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以紅花大金元為材料，通過(guò)測(cè)定植煙土壤養(yǎng)分、烤煙農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和煙葉品質(zhì)指標(biāo)，研究不同有機(jī)種植模式對(duì)植煙土壤養(yǎng)分及烤煙質(zhì)量的影響，篩選適宜洱海流域煙區(qū)的有機(jī)種植模式，以期為有機(jī)種植模式在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在大理州洱源縣三營(yíng)鎮(zhèn)樂(lè)善村進(jìn)行，土壤pH 8.14、有機(jī)質(zhì)123.7 g/kg、有效氮364.5 mg/kg、有效磷86.6 mg/kg、有效鉀447.3 mg/kg，屬高肥力土壤。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 烤煙 供試烤煙品種為紅花大金元，由云南省煙草公司大理州公司提供。

1.2.2 肥料 商品有機(jī)肥(N≥2%、P2O5≥4%、K2O≥4%)、液態(tài)有機(jī)肥(N≥6%、P2O5≥2%、K2O≥12%)，由云南順豐洱海環(huán)保科技股份有限公司提供；生物有機(jī)肥(含鉀長(zhǎng)石、磷礦粉、固氮、溶磷、解鉀和促生長(zhǎng)的微生物菌群，有效活菌數(shù)≥0.2億個(gè)/g，N≥4.5%、P2O5≥3%、K2O≥6%)，由云南省微生物發(fā)酵工程研究中心有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)處理：T1(CK)，不施肥；T2，移栽前一次性施生物有機(jī)肥750 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次對(duì)水澆施液態(tài)有機(jī)肥750 kg/hm2；T3，移栽前一次性施商品有機(jī)肥1 500 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次對(duì)水澆施液態(tài)有機(jī)肥750 kg/hm2。每處理3次重復(fù)，移栽規(guī)格為行距1.1 m、株距0.55 m，每小區(qū)種植60株烤煙，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行，田間管理均按當(dāng)?shù)匾?guī)范化要求進(jìn)行，不同施肥處理養(yǎng)分投入見(jiàn)表1。

表1 不同施肥處理的養(yǎng)分投入量

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 土壤養(yǎng)分調(diào)查 移栽前取1個(gè)基礎(chǔ)土樣，采烤后各處理取1個(gè)混合土樣，共4個(gè)土樣，測(cè)定其pH、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、有效氮、有效磷和有效鉀。

1.4.2 主要生育期調(diào)查 記錄各處理50%煙株進(jìn)入團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期、封頂期、第1次采烤和最后一次(末次)采烤的時(shí)間。

1.4.3 農(nóng)藝性狀調(diào)查 在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和現(xiàn)蕾期，每小區(qū)選取15株具有代表性的煙株參照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》(YC/T 142—2010)[11]測(cè)定株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬等。

1.4.4 病害發(fā)生情況調(diào)查 按照《煙草病蟲(chóng)害分級(jí)及調(diào)查方法》(GB/T 23222—2008)[12]調(diào)查常見(jiàn)病害，并統(tǒng)計(jì)各病害的發(fā)病率。

1.4.5 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查 烤后煙葉根據(jù)《烤煙》(GB 2635-1992)[13]分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家煙葉收購(gòu)價(jià)格進(jìn)行初烤煙葉分級(jí)、計(jì)產(chǎn)，并統(tǒng)計(jì)煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例和中上等煙比例。

1.4.6 煙葉品質(zhì)分析 各處理分別選取15株具有代表性的煙株定位掛牌標(biāo)記，采烤后收集整理，各處理留取2 kg的中部煙葉進(jìn)行外觀質(zhì)量和常規(guī)化學(xué)成分測(cè)定。

1.4.7 經(jīng)濟(jì)效益分析 對(duì)各處理肥料投入成本、人工成本和烤煙產(chǎn)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析不同處理的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理的土壤養(yǎng)分

從表2可看出不同施肥處理的土壤養(yǎng)分情況。與移栽前比，烤后各處理土壤pH均有所增加，但差異不明顯；除T2外，T1和T3有機(jī)質(zhì)含量均降低，以T3降幅最大；土壤有效氮、有效磷和有效鉀含量均有不同程度降低，其中，有效氮降幅依次為T1>T2>T3，有效磷降幅依次為T2>T1>T3，有效鉀降幅依次為T2>T3>T1。與T3比，T2在純養(yǎng)分減少48.75 kg/hm2情況下，土壤全氮含量上升，有效氮、磷、鉀含量均下降，表明T2施肥模式有利于氮素營(yíng)養(yǎng)的固化，同時(shí)能促進(jìn)煙株對(duì)有效氮、磷、鉀的吸收，從而降低養(yǎng)分流失風(fēng)險(xiǎn)。

表2 不同施肥處理的土壤養(yǎng)分含量

2.2 不同施肥處理烤煙的主要生育期

從表3看出，T2和T3的生育期一致，較T1分別提前11 d、12 d、12 d和16 d進(jìn)入團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、現(xiàn)蕾期和打頂期；T1前中期的生育期延遲，最后一次采烤時(shí)間較T2和T3提前4 d。表明，由于T1缺乏養(yǎng)分，導(dǎo)致煙株前中期生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，成熟期煙葉不耐養(yǎng)。

表3 不同施肥處理烤煙的主要生育期

2.3 不同施肥處理烤煙的農(nóng)藝性狀

由表4可知，3個(gè)處理各時(shí)期烤煙的農(nóng)藝性狀存在差異。團(tuán)棵期：烤煙株高、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)均表現(xiàn)為T2>T3>T1，莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉寬均表現(xiàn)為T3>T2>T1；除T2與T1莖圍、T2和T3與T1有效葉片數(shù)差異不顯著外，T2和T3其余指標(biāo)均與T1呈顯著性差異。旺長(zhǎng)期：株高、最大葉寬表現(xiàn)為T2>T3>T1，有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)表現(xiàn)為T3>T2>T1，節(jié)距表現(xiàn)為T2>T1>T3，莖圍表現(xiàn)為T2=T3>T1；除節(jié)距和有效葉片數(shù)外，T2和T3的其余指標(biāo)均與T1差異顯著?，F(xiàn)蕾期：株高、莖圍、節(jié)距、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬均表現(xiàn)為T3>T2>T1，有效葉片數(shù)依次為T2>T3>T1；除節(jié)距外，T2和T3的其余指標(biāo)均與T1差異顯著。整體看，T2、T3的田間農(nóng)藝性狀較好，株高中等，有效葉數(shù)多，具有高產(chǎn)性能。

表4 不同施肥處理烤煙的農(nóng)藝性狀

2.4 不同施肥處理烤煙的病害發(fā)生情況

從表5看出，試驗(yàn)烤煙主要發(fā)生的病害有黑脛病、青枯病、氣候性斑點(diǎn)病和赤星病。其中，黑脛病、青枯病和氣候性斑點(diǎn)病發(fā)病率以T1最高，分別為3.78%、2.67%和5.35%；T2最低，分別為1.57%、1.15%和3.15%。赤星病的發(fā)病率以T1最高，為3.47%；T3最低，為2.30%。表明，T2和T3有利于提高煙株對(duì)主要病害的抗病性，從而減少病害發(fā)生。

表5 不同施肥處理烤煙的主要病害發(fā)病率

2.5 不同施肥處理烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

由表6可知，產(chǎn)量和產(chǎn)值分別為1 779.0～3 427.5 kg/hm2和47 143.5～103 510.5元/hm2，均表現(xiàn)為T2>T3>T1。均價(jià)以T3最高，為30.4元/kg；T1最低，為26.5元/kg。上等煙比例和中上等煙比例分別為38.7%～64.6%和50.8%～91.5%，均以T2最大，分別達(dá)64.6%和91.5%。

表6 不同施肥處理烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

2.6 不同施肥處理煙葉的品質(zhì)特征

2.6.1 外觀質(zhì)量 由表7可知，各處理生產(chǎn)的煙葉外觀質(zhì)量存在差異，其中，煙葉顏色、葉片結(jié)構(gòu)、成熟度、長(zhǎng)度和殘傷得分均為6分、14分、13分、5分和2分；油分和色度得分分別為9～12分和9～14分，均以T2最高(12分和14分)；身份得分為9～13分，以T2和T3最高(13分)。綜合得分為67～79分，以T2最高，表明T2中部煙葉的油份更足、色度更強(qiáng)，外觀質(zhì)量更好。

表7 不同施肥處理中部煙葉的外觀質(zhì)量

2.6.2 化學(xué)成分 一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烤煙總糖含量為19%～28%，還原糖含量為16%～25%，總氮含量為1.5%～2.5%，鉀含量高于1.5%以上，氯含量低于0.6%，中部煙葉煙堿在2.1%～2.9%，糖堿比在8～10，氮堿比在1附近，鉀氯比應(yīng)大于4[14]。由表8可知，除總氮、煙堿和糖堿比外，T1中部煙葉的總糖、還原糖、氧化鉀、氯離子和氮堿比含量均在優(yōu)質(zhì)烤煙適宜范圍；除總糖、糖堿比外，T2中部煙葉的還原糖、總氮、氧化鉀、氯離子、煙堿和氮堿比含量均在優(yōu)質(zhì)烤煙適宜范圍；除總糖、還原糖和糖堿比外，T3中部煙葉的總氮、氧化鉀、氯離子、煙堿和氮堿比含量均在優(yōu)質(zhì)烤煙適宜范圍。綜合看，3個(gè)施肥處理生產(chǎn)的煙葉總糖含量和糖堿比偏高，T2的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較T1和T3更好。

表8 不同施肥處理中部煙葉的常規(guī)化學(xué)成分

2.7 經(jīng)濟(jì)效益

由表9可知，不同施肥處理烤煙的經(jīng)濟(jì)效益存在差異。T1的投入總成本為30 000元/hm2，產(chǎn)值為47 143.5 元/hm2；T2的投入總成本為33 150元/hm2，產(chǎn)值為103 510.5元/hm2；T3的投入總成本為33 750元/hm2，產(chǎn)值為100 137.6元/hm2。商品有機(jī)肥按1 000元/t、液態(tài)有機(jī)肥3 000元/t、生物有機(jī)肥1 200元/t，人工成本按30 000元/hm2計(jì)，不同施肥技術(shù)下，投入產(chǎn)出比依次為T2>T3>T1。

表9 不同施肥處理烤煙的經(jīng)濟(jì)效益

3 討論

有機(jī)種植模式是當(dāng)前發(fā)展較迅速的農(nóng)業(yè)模式之一[15]。有機(jī)肥的施用可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤生態(tài)環(huán)境，提高耕地質(zhì)量[16]。試驗(yàn)通過(guò)比較不同有機(jī)肥配施模式對(duì)植煙土壤養(yǎng)分及煙葉生長(zhǎng)發(fā)育的影響發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥+液態(tài)有機(jī)肥可促進(jìn)煙株對(duì)氮磷鉀的有效吸收，降低養(yǎng)分流失風(fēng)險(xiǎn)，與原政等[17]的研究結(jié)果一致。有機(jī)種植模式不僅能減少煙田土壤養(yǎng)分流失，還可降低菜地稻田土壤氮、磷淋失的風(fēng)險(xiǎn)[18-19]。一方面是由于有機(jī)肥的養(yǎng)分釋放速率小于化肥，使養(yǎng)分流失量減少[20-21]；另一方面是施用有機(jī)肥能夠改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)比，增加放線菌數(shù)量，而放線菌能轉(zhuǎn)化土壤中氮、磷等元素，從而提高土壤肥力[22]。原政等[17]研究表明，腐熟牛糞和有機(jī)液態(tài)肥配施可減少煙田地表和地下水中氮磷的流失。邢詒彰等[23]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥+液態(tài)有機(jī)肥，香草蘭的果莢數(shù)量、產(chǎn)量及土壤元素含量和微生物數(shù)量顯著增加?？梢?jiàn)，生物有機(jī)肥+液態(tài)有機(jī)肥這一有機(jī)種植模式可適用于不同植物生產(chǎn)，但針對(duì)不同地區(qū)不同作物，應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)氐亓η闆r、用肥情況及有機(jī)肥原料等開(kāi)展大量試驗(yàn)，篩選適宜當(dāng)?shù)氐挠袡C(jī)種植模式，為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

4 結(jié)論

不同有機(jī)種植模式對(duì)洱海流域植煙土壤養(yǎng)分與烤煙質(zhì)量的影響存在差異。綜合烤煙農(nóng)藝性狀、煙葉外觀品質(zhì)和化學(xué)成分等方面看，施用生物有機(jī)肥+液態(tài)有機(jī)肥有利于氮素營(yíng)養(yǎng)的固化，促進(jìn)煙株對(duì)有效氮、磷、鉀的吸收，降低養(yǎng)分流失風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)烤煙生長(zhǎng)具有較優(yōu)促進(jìn)效果，提高煙株對(duì)黑脛病、青枯病等主要病害的抗病性；改善烤煙的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性和外觀品質(zhì)特征；提高產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙、中上等煙比例和投入產(chǎn)出比，是煙草配施經(jīng)濟(jì)有效的有機(jī)種植模式。