不同種類有機(jī)肥替代化肥對(duì)煙田氮、磷養(yǎng)分流失及烤煙生長的影響

李 娟，原 政，歐陽鋮人，楊德海，彭 仁，趙正雄*

（1.云南省煙草公司 大理州公司，云南 大理 671000；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，云南 昆明 650201；3.紅塔集團(tuán) 大理卷煙廠，云南 大理 671000）

湖泊水體富營養(yǎng)化治理是全球性水環(huán)境亟待解決的重大難題［1-2］。近年來，隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，作為云南省主要湖泊之一的洱海也面臨著水質(zhì)污染以及水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)加劇等生態(tài)環(huán)境問題［3-4］。He等［5-6］研究表明，農(nóng)田徑流攜帶高濃度的氮、磷養(yǎng)分匯入河湖流域是造成該流域水體富營養(yǎng)化的主要原因之一。因而降低農(nóng)田徑流中的氮、磷養(yǎng)分濃度是減少洱海流域水體富營養(yǎng)污染的關(guān)鍵所在。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常通過施入化肥來增加作物產(chǎn)量，但存在化肥施用過量、施用方法不當(dāng)?shù)葐栴}，導(dǎo)致向環(huán)境釋放過量的氮、磷污染物，增加水體富營養(yǎng)化程度，嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境安全［7-8］。近年來，為滿足節(jié)本增效、節(jié)能減排的現(xiàn)實(shí)需要，我國提出了實(shí)施化肥使用量零增長行動(dòng)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)向“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”方向調(diào)整。有機(jī)肥替代化肥是實(shí)現(xiàn)化肥減量施用的重要途徑之一。孫瑞娟等［9-10］研究結(jié)果表明，適當(dāng)采用有機(jī)肥替代化肥，在改善土壤理化性質(zhì)，減少氮、磷養(yǎng)分流失，降低土壤污染方面發(fā)揮著重要作用；Liang等［11-12］研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥能顯著降低氮素淋失。煙草是洱海流域主要經(jīng)濟(jì)作物之一，為追求經(jīng)濟(jì)效益最大化，煙葉生產(chǎn)中常通過施入化肥來增加煙葉產(chǎn)量?；实拇罅渴┯脤?dǎo)致土壤質(zhì)量和土壤肥力持續(xù)下降，土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，煙葉香氣不足以及化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，嚴(yán)重影響了煙葉品質(zhì)［13］；向環(huán)境釋放大量氮、磷污染物的同時(shí)，增加了水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)［14-15］，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。保障洱海流域煙葉生產(chǎn)持續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，能夠減少該流域的面源污染是目前亟待解決的問題。然而關(guān)于不同種類和養(yǎng)分含量的有機(jī)肥替代化肥對(duì)洱海流域農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分流失影響的研究尚未見報(bào)道。

本文研究了不同種類有機(jī)肥替代化肥對(duì)煙葉產(chǎn)量和氮、磷養(yǎng)分流失的影響，探索既能保障煙葉的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，又能避免環(huán)境受到污染的煙葉栽培施肥方式，以期為有機(jī)肥在洱海流域烤煙生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于云南省大理白族自治州大理市銀橋鎮(zhèn)（25°46′50″N，100°8′46″E）開展。該區(qū)域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，海拔1970 m，年均溫度15.7 ℃，年均降雨量1100 mm，全年日照總時(shí)長2000 h，日照率56%。受季風(fēng)氣候影響，全年分為旱季和雨季，超過85%的降水量集中分布在5—10月的雨季，年內(nèi)降雨高峰期為7—8月，11月—翌年4月為旱季。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地選擇洱海流域水旱輪作地塊，即水稻（大春）—小春—烤煙（大春）的輪作模式，地勢平坦。供試煙草品種為K326，供試肥料：烤煙專用復(fù)合肥（N-P-K=12-10-25），硫酸鉀（K2O 50%)，完全腐熟牛糞類固體有機(jī)肥（N-P-K=3-3-7.5），完全腐熟油枯類固體有機(jī)肥（N-P-K=4-4-2），2種配方液態(tài)有機(jī)肥（N-P-K=7-5-6.5、7-10-6.5）。供試土壤為水稻土，土壤質(zhì)地為砂壤土，前茬作物為大蒜和蠶豆，種植前土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)當(dāng)?shù)赝扑]化肥施肥量為對(duì)照處理（CK）、牛糞處理（OFC）、油枯處理（OFO）共3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，其中CK只追施鉀肥，OFC、OFO處理均追施液態(tài)有機(jī)肥和鉀肥（表2）。

表2 不同施肥處理施肥量 kg/hm2

每小區(qū)種植面積為12.0 m×3.6 m=43.2 m2，行株距為120 cm×60 cm，即每小區(qū)種植3行共60株烤煙，種植密度為13890株/hm2。各個(gè)處理的純氮施用量為54 kg/hm2，按化肥施用量計(jì)算有機(jī)肥施用量，并使得氮、磷鉀施用量一致。

試驗(yàn)于2020年4月15日起壟理墑，4月19日移栽并施入基肥，基肥施用方式為條施（在壟墑中心位置開溝條施有機(jī)肥，土層深度為10 cm，隨后覆土），5月4日、5月19日采用兌水灌根的方式追肥（水肥比例10∶1），灌水位置距離煙株7 cm，每次灌溉量為300 mL。中耕培土及去除雜草等其他田間管理措施按照當(dāng)?shù)責(zé)熑~生產(chǎn)方式進(jìn)行。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 水樣的采集和測定 每個(gè)小區(qū)安裝一套裝置來收集徑流水和滲漏水［16-17］。徑流水通過聚氯乙烯管進(jìn)徑流收集裝置，并用蓋板覆蓋裝置避免雨水污染；采用小區(qū)煙墑下方的滲漏盤收集滲漏水，并通過聚氯乙烯管將其引入滲漏桶中。試驗(yàn)期間降雨后收集徑流水和滲漏水，測量并記錄各小區(qū)裝置中徑流水和滲漏水的體積，隨后采集未經(jīng)過濾的水樣并裝入500 mL收集瓶，置于4 ℃冰箱中保存，用于測定總氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和總磷含量?？偟坎捎脡A性過硫酸鉀消解法測定，硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法測定，銨態(tài)氮含量采用納氏試劑分光光度法測定，總磷含量采用鉬酸銨分光光度法測定。根據(jù)水樣中的濃度以及徑流水和滲漏水的體積，體積乘以濃度，換算出每小區(qū)的養(yǎng)分流失量，再轉(zhuǎn)換為每公頃農(nóng)田的養(yǎng)分流失量。

1.4.2 煙株農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀的測定 以小區(qū)為單位，于煙葉采烤前隨機(jī)抽取具有代表性的煙株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，參考《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》（YC/T 142—2010）測定，并記錄煙株的株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬等農(nóng)藝性狀。以小區(qū)為單位，每小區(qū)單獨(dú)采收、編稈、烘烤、分級(jí)、計(jì)產(chǎn)和存儲(chǔ)，初烤煙葉的分級(jí)參照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：烤煙》（GB 2635—1992），統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)煙葉的產(chǎn)量和中上等煙葉比例，根據(jù)2020年大理州煙葉收購價(jià)格，計(jì)算煙葉的產(chǎn)值和均價(jià)等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和方差分析，方差分析采用LSD方法進(jìn)行單因素方差分析（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類有機(jī)肥對(duì)徑流水和滲漏水流失總量的影響

由圖1可知，同一前茬作物下OFC和OFO處理的徑流水流失總量與CK差異不顯著；同一前茬作物下OFC和OFO處理的滲漏水流失總量均顯著低于CK，但兩者之間差異不顯著。表明有機(jī)肥替代化肥處理對(duì)總徑流量的降低效果不明顯，但能明顯降低滲漏水流失總量。

圖1 不同種類有機(jī)肥處理的徑流水和滲漏水流失總量差異

2.2 不同種類有機(jī)肥對(duì)氮、磷養(yǎng)分流失的影響

由圖2可知，同一施肥條件下蠶豆茬的總氮流失量高于大蒜茬。同一前茬下，OFC和OFO處理的徑流水總氮流失量顯著低于CK（P＜0.05），但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。與CK相比，大蒜茬、蠶豆茬下OFC處理的徑流水總氮流失量分別降低了12.35%、15.64%，OFO處理則分別降低了14.81%、15.50%。滲漏水的結(jié)果與徑流水相一致，即OFC和OFO處理的徑流水總氮流失量顯著低于CK（P＜0.05），但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。與CK相比，大蒜茬、蠶豆茬下OFC處理的滲漏水總氮流失量分別降低了21.71%、27.68%，OFO處理則分別降低了18.07%和21.26%。

圖2 不同有機(jī)肥處理的徑流水和滲漏水中氮、磷養(yǎng)分流失量差異

同一前茬下，OFC和OFO處理的徑流水總磷流失量顯著低于CK（P＜0.05），但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。與CK相比，大蒜茬、蠶豆茬下OFC處理的徑流水總磷流失量分別降低了13.63%、27.63%，OFO處理則分別降低了19.39%、21.49%。滲漏水的結(jié)果與徑流水的一致。

OFC和OFO處理的徑流水和滲漏水硝態(tài)氮流失量顯著低于CK（P＜0.05），但兩者之間差異不顯著（P＞0.05）。與CK相比，大蒜茬、蠶豆茬下OFC處理的滲漏水硝態(tài)氮流失量分別降低了30.47%、31.06%，OFO處理則分別降低了25.75%、34.37%；大蒜茬、蠶豆茬下OFC處理的徑流水硝態(tài)氮流失量分別降低了8.63%、41.23%，OFO 處理則分別降低了23.02%、44.40%。大蒜茬下OFC和OFO處理的滲漏水銨態(tài)氮流失量與CK差異不顯著（P＞0.05），蠶豆茬下OFC和OFO處理的滲漏水硝態(tài)氮流失量則低于CK（P＜0.05）。表明有機(jī)肥替代化肥后的氮、磷養(yǎng)分流失量降低，以牛糞有機(jī)肥替代較優(yōu)。

2.3 不同種類有機(jī)肥對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，同一前茬作物下，OFC和OFO處理的株高、莖圍、最大葉長和最大葉寬均高于CK，但兩者之間差異不顯著。表明施用有機(jī)肥較化肥更有利于煙株的生長。

表3 不同有機(jī)肥處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響 cm

2.4 不同種類有機(jī)肥對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表4可知，同一施肥處理下蠶豆茬的產(chǎn)量、產(chǎn)值均高于大蒜茬處理。同一前茬下OFC和OFO處理的產(chǎn)量和產(chǎn)值均顯著高于CK處理，但兩者之間差異不顯著。大蒜前作下，OFC處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較CK處理分別提高了10.95%、16.22%；OFO處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較CK處理分別提高了8.58%、12.51%。蠶豆前作下，OFC處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較CK分別提高了13.91%、22.18%；OFO處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較CK處理分別提高了10.99%、20.54%。因此合理施用有機(jī)肥較化肥更有助于提升煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀。

表4 不同有機(jī)肥處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.5 不同種類有機(jī)肥對(duì)烤煙品質(zhì)的影響

由表5可知，同一前茬處理下OFC和OFO處理的鉀和還原糖含量均高于CK處理。同一前茬下OFC處理的煙堿含量和水溶性糖含量均高于CK處理。一般認(rèn)為兩糖差值越小，煙葉的感官評(píng)吸相對(duì)較優(yōu)，OFC和OFO處理的兩糖差均小于CK處理，表明有機(jī)肥處理后煙葉的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較化肥處理更好。

表5 不同種類有機(jī)肥處理對(duì)烤煙化學(xué)成分含量的影響

3 討論

本研究結(jié)果表明，無論是大蒜還是蠶豆作為前茬作物，CK、OFC、OFO處理間的總徑流量差異不顯著，但OFC和OFO處理的總滲漏量都明顯低于CK處理?？赡苁且?yàn)槭┯糜袡C(jī)肥刺激一些土壤微生物產(chǎn)生了胞外聚合物質(zhì)（EPS），進(jìn)而促進(jìn)了土壤顆粒的聚集并延長土壤空隙中水分的儲(chǔ)存時(shí)間，增強(qiáng)了土壤保水性［18-20］，但由于有機(jī)肥采用在煙墑上條施的方法，煙墑間的地區(qū)并未施加，同時(shí)徑流水流失量又受降雨量、降雨強(qiáng)度等各方面的影響，導(dǎo)致了煙墑的滲漏水量降低，但煙田總體徑流水流失量差異不顯著。

通過施用有機(jī)肥替代化肥來降低匯入河流的農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分含量是降低湖泊水體富營養(yǎng)化程度的重要方法［3-4］。肥料種類及施肥方法是氮、磷養(yǎng)分流失和湖泊流域面源污染的重要影響因素［20-21］。本研究中，在氮、磷、鉀投放量一致的情況下，施用牛糞和油枯有機(jī)肥可以有效減少地表徑流和滲漏水中總氮、總磷含量，降低農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分的流失，這對(duì)于減少湖泊流域面源污染具有重要的意義。有機(jī)肥能提高煙株周圍土壤的腐殖物質(zhì)（腐殖質(zhì)、腐殖酸、胡敏酸等有機(jī)質(zhì)）含量，改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤的通氣性和透水性，增強(qiáng)土壤的保水保肥能力，進(jìn)而提高土壤養(yǎng)分和水分的利用效率［23］，一定程度上能夠減少煙株生長期間因灌溉或降雨對(duì)土壤養(yǎng)分的淋洗［24］。梁海等［25-27］研究表明，有機(jī)肥的養(yǎng)分釋放速率小于化肥，施用有機(jī)肥可增加土壤微生物的碳源和土壤酶的底物，提高土壤酶活性并促進(jìn)微生物繁殖，植物對(duì)氮、磷養(yǎng)分的吸收量增加，氮、磷養(yǎng)分含量流失減少，提高肥料的利用效率，進(jìn)而促進(jìn)煙株根系的生長，根生物量增加。

肥料種類是影響作物生長和土壤肥力的重要因素之一。陳雪等［28-30］研究表明，施用有機(jī)肥可促進(jìn)煙株生長發(fā)育，增強(qiáng)煙株的抗病性，改善煙葉落黃情況，提升煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量。本研究表明，施用完全腐熟的牛糞和油枯有機(jī)肥，可有效提高煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀和內(nèi)在品質(zhì)。可能是因?yàn)橛袡C(jī)肥中含有一些速效養(yǎng)分，追施液態(tài)有機(jī)肥保障了烤煙苗期到團(tuán)棵期養(yǎng)分的持續(xù)供應(yīng)，在降雨充沛時(shí)，有大量的緩效養(yǎng)分和豐富的中微量元素從土壤中分解釋放，持續(xù)、穩(wěn)定地為烤煙后期的生長發(fā)育提供養(yǎng)分，促進(jìn)煙株的正常發(fā)育生長，有利于烤煙的干物質(zhì)積累，提高煙葉品質(zhì)［31-32］。

4 結(jié)論

綜上所述，牛糞和油枯有機(jī)肥配合有機(jī)液態(tài)肥施用有效減少了煙田的氮、磷流失，提高了煙草產(chǎn)量和產(chǎn)值，煙葉的外觀品質(zhì)、化學(xué)成分含量及其協(xié)調(diào)性也得到了改善，這為湖泊流域煙葉優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及降低流域面源污染提供了一定的理論依據(jù)。因此，該施肥方法在洱海流域煙葉綠色生產(chǎn)中值得被推廣使用。