農(nóng)藝措施對植煙土壤條件及煙葉生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展

王發(fā)勇 李平 杜永紅 榮凡番 解雯宇 王寒 劉曉迪 鐘莉 楊義 李淮源

摘要 良好的土壤條件是煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)形成以及土地利用可持續(xù)性發(fā)展的提前。綜述了近年來國內(nèi)烤煙生產(chǎn)的種植方式、施肥運(yùn)籌和土壤保育改良對土壤條件及煙葉生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展，系統(tǒng)探討了農(nóng)藝措施對土壤物理、化學(xué)和微生物等方面表現(xiàn)的調(diào)控效應(yīng)，并對植煙土壤條件的改良與土壤保育提出了建議，以期為指導(dǎo)烤煙大田生產(chǎn)調(diào)控提供參考。

關(guān)鍵詞 烤煙；種植；土壤條件；農(nóng)藝措施

中圖分類號 S572? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）23-0009-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.003

Research Progress on Effects of Agronomic Measures on Soil Conditions and Tobacco Production

WANG Fa-yong1，2， LI Ping1， DU Yong-hong1 et al

（1.Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650231；2.South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642）

Abstract Good soil conditions lead to the formation of tobacco yield and quality and the sustainable development of land use. The research progress of planting methods， fertilization and soil conservation and improvement in flue-cured tobacco production on soil conditions and tobacco production in China in recent years was reviewed. The regulation effects of agronomic measures on soil physical， chemical and microbial performance were systematically discussed， and suggestions were put forward for the improvement and conservation of soil conditions for tobacco planting to provide reference for guiding the regulation of tobacco production in the field.

Key words Flue cured tobacco;Planting;Soil conditions;Agronomic measures

基金項目 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目（2022440000340047，2021440000340008）。

作者簡介 王發(fā)勇（1990—），男，云南彌勒人，工程師，碩士，從事煙草原料及卷煙工藝研究。*通信作者，實驗師，碩士，從事煙草栽培生理研究。

收稿日期 2022-12-22；修回日期 2023-01-12

土壤作為烤煙產(chǎn)質(zhì)量形成的重要生態(tài)因子之一，為烤煙根系提供空氣、水分、礦質(zhì)營養(yǎng)元素等要素，是煙株生長和發(fā)育重要的環(huán)境條件和物質(zhì)基礎(chǔ)［1］。我國烤煙種植區(qū)域遼闊，南、北方土壤差異明顯，具體表現(xiàn)為紅壤、黃壤等多種類型［2］，即使在同一生態(tài)區(qū)內(nèi)，土壤的類型、質(zhì)地和肥力等也有不同表現(xiàn)［3-5］。植煙土壤對烤煙生長發(fā)育和煙葉品質(zhì)形成具重要意義，多年來，一些學(xué)者對種植方式［6-8］、土壤改良［9-10］、施肥［11-12］、耕作［13-14］等農(nóng)藝措施對植煙土壤條件的調(diào)控和煙株生長發(fā)育和品質(zhì)表現(xiàn)進(jìn)行持續(xù)的研究與實踐，有效提升了我國烤煙生產(chǎn)種植水平。該研究就近年來基于中式卷煙原料田間生產(chǎn)的多元化農(nóng)藝措施對植煙土壤條件和煙株生長發(fā)育與煙葉品質(zhì)的影響進(jìn)行探討，提出了綜合農(nóng)藝措施調(diào)控土壤條件和促進(jìn)煙葉產(chǎn)質(zhì)量提升的設(shè)想，旨在為指導(dǎo)烤煙大田生產(chǎn)調(diào)控提供參考。

1 植煙土壤理化成分與煙葉化學(xué)成分緊密關(guān)聯(lián)

土壤是作物生產(chǎn)發(fā)育和最終產(chǎn)品質(zhì)量形成的重要生態(tài)因子之一。一般從物理特性、理化特性和生物學(xué)特性3個因子對土壤進(jìn)行分類和研究，對于植煙土壤，更多的研究集中在土壤的健康評價［15］、土壤肥力評價［16-18］以及水分、pH等指標(biāo)的空間變化［19-21］，為烤煙種植的區(qū)域劃分、科學(xué)施肥、內(nèi)在化學(xué)成分調(diào)控以及烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的建成提供了指導(dǎo)。在云南，李孟霞等［22］研究了支撐清香型煙葉的土壤化學(xué)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)土壤富里酸指標(biāo)與總糖、還原糖具有顯著相關(guān)性，煙堿與胡敏酸呈顯著正相關(guān)、有效鉬與糖堿比呈顯著正相關(guān)，該研究從土壤理化指標(biāo)的角度確定了云南烤煙種植的3種土壤因素對清香型煙葉的關(guān)聯(lián)。貴州是中間香型烤煙的典型產(chǎn)區(qū)，王韋燕等［23］利用逐步回歸和通徑分析的方法分析了黔西南煙區(qū)的土壤因子與化學(xué)成分的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)速效鉀對總糖、還原糖有極顯著的負(fù)相關(guān)，鋅、硼含量對總糖和還原糖均有顯著負(fù)相關(guān)，鉬對總糖呈極顯著正相關(guān)。對于濃香型風(fēng)格煙區(qū)，張靜等［24］研究了湘南地區(qū)煙株不同生育階段的施肥和土壤養(yǎng)分供應(yīng)情況，發(fā)現(xiàn)土壤中氮素形態(tài)的變化呈現(xiàn)出大幅的先升后降趨勢，而有效磷和速效鉀雖然呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，但降低的幅度不大，即使到大田后期，仍然處于較高水平。此外，也有研究分析了不同pH水平下土壤理化指標(biāo)與煙葉化學(xué)成分的關(guān)系［25］，結(jié)果指向在合理的pH條件下，土壤理化指標(biāo)與煙葉化學(xué)成分才呈現(xiàn)出相關(guān)性，較好地印證了作物基本生理代謝與良好的生長發(fā)育的具有緊密的互作關(guān)系。

綜上所述，植煙土壤理化指標(biāo)對煙葉化學(xué)成分緊密相關(guān)，在不同香型風(fēng)格的植煙土壤因子中，形成了初步的定向指標(biāo)，這對于彰顯煙葉風(fēng)格特征的土壤理化指標(biāo)的選取和調(diào)控具有指導(dǎo)意義。

2 種植方式對土壤條件及煙葉生長及品質(zhì)的影響

2.1 連作

連作屬于烤煙種植的禁忌項已被廣泛知悉。在連作條件下，土壤pH呈降低趨勢，全氮、有機(jī)質(zhì)和有效磷呈上升趨勢，過氧化氫酶顯著降低，而脲酶活性增強(qiáng)。不同土壤的理化指標(biāo)在連作條件下有不同表現(xiàn)，但總體上紫色土對連作的障礙性相應(yīng)較低［26-27］。也有研究指出，長期連作還表現(xiàn)出土壤養(yǎng)分的失調(diào)，特別表現(xiàn)在大量元素、中量元素和以鈣、鎂、鐵為代表的微量元素的明顯缺失［28］。對于土壤菌落的影響方面，連作細(xì)菌群落豐富性和多樣性降低，有益菌群相對豐度降低［29］，但是不同生態(tài)區(qū)變化存在區(qū)別［29］。在10年內(nèi)連作，磷酸酶、蔗糖酶的活性呈降低趨勢，連作大于5年，細(xì)菌和真菌的變化有先升后降，但放線菌數(shù)量則不斷減少［30］，進(jìn)一步對土壤的化感物質(zhì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，連作條件下，酸類物質(zhì)、酯類物質(zhì)、酚類、醛類物質(zhì)以及醇類植物均呈增加趨勢［31］，對植煙土壤的養(yǎng)分供應(yīng)烤煙的生長發(fā)育有負(fù)向作用。李柘錦等［32］對比了連作與輪作的煙株在不同生育期的農(nóng)藝形狀的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)輪作的煙株農(nóng)藝形狀均優(yōu)于連作，并認(rèn)為團(tuán)棵期是連作障礙的關(guān)鍵響應(yīng)期，同時是緩解連作障礙的窗口期。

綜上可知，已有研究分析了連作對土壤理化指標(biāo)、微生物和酶的影響，揭示了烤煙連作方法對土壤負(fù)面作用效應(yīng)，同時也間接為克服連作的改善提供方向。

2.2 輪作和間作

油菜與烤煙輪作條件下，將收獲菜薹的油菜作為綠肥還田，達(dá)到了增加土壤有機(jī)質(zhì)和土壤酶活性的效用，烤煙的產(chǎn)質(zhì)量也明顯改善［33］。當(dāng)然，不同土壤類型下，油菜和烤煙輪作的施肥策略應(yīng)有所區(qū)別［34］，在水稻與烤煙輪作時，由于土壤類型的不同，其烤煙生育期地上部分的農(nóng)藝性狀和地下部分的根系形態(tài)表現(xiàn)出差異，煙株養(yǎng)分吸收和利用也存在顯著差異，水稻與烤煙輪作時建議將秸稈還田，增加土壤有機(jī)質(zhì)［35］。王浩田等［36］考察了輪作年限的土壤物理性狀與煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系，輪作的3年后，土壤2～5 mm團(tuán)聚體隨著輪作年限的延長而降低，且烤煙的產(chǎn)質(zhì)量也呈下降趨勢，但是在8年的輪作時間內(nèi)，烤煙的中上部煙葉產(chǎn)質(zhì)量變化較為穩(wěn)定。景藝卓等［6］探討生姜與烤煙的間作方式，發(fā)現(xiàn)該模式可以提高植煙土壤微生物的多樣性和豐富度，堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)也顯著提高，同時有益于煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。也有報道從可持續(xù)性的角度，研究指出烤煙套種小麥和草木樨的種植方式可提高土壤酶活性、改善煙株農(nóng)藝性狀和提高經(jīng)濟(jì)效益［37］。

輪作方式有效改善土壤物理特性、微生物數(shù)量和土壤肥力狀況，可在相對長的時間內(nèi)維持烤煙的產(chǎn)量和品質(zhì)；秸稈還田、綠肥套種和其他作物間作可提高經(jīng)濟(jì)效益，同時有利于煙葉品質(zhì)的保持和提升。諸多措施的配套和探索對于煙葉生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展有積極作用。

3 施肥方式及種類對植煙土壤條件及煙葉生長的影響

施肥是補(bǔ)充土壤養(yǎng)分、促進(jìn)作物生產(chǎn)發(fā)育、收獲器官建成和品質(zhì)形成的重要農(nóng)藝措施?？緹熢耘噍^為通用的施肥類型有常規(guī)化肥、有機(jī)肥和微生物肥等，近年來科研和技術(shù)人員對有機(jī)肥和微生物的搭配施用和內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了大量探索和實踐。

3.1 有機(jī)肥

有機(jī)肥的種類多樣，具體可分為農(nóng)家肥（牛糞或羊糞）、綠肥（秸稈還田等）和商品農(nóng)家肥等，在烤煙種植中一般與常規(guī)化肥配合施用。研究發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥能在烤煙生長發(fā)育時期增強(qiáng)土壤微生物的多樣性和微生物碳源的利用能力，提高土壤pH、有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量，對土壤改良有積極作用［38］。張明杰等［39］研究了生物有機(jī)肥對土壤改善作用，發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥配施可提高土壤自養(yǎng)呼吸速率，同時提高了土壤活性有機(jī)碳的含量。楊敏等［12］的研究指出，生物有機(jī)肥可降低煙株根際土壤的酚酸類自毒物質(zhì)含量，同時可改善煙株根部土壤的生態(tài)環(huán)境。云菲等［40］研究表明，有機(jī)肥施用可提高煙株的光合能力，在提高土壤肥力的同時提高煙株固碳能力。此外，對于有機(jī)肥的施用和種植方式配合對植煙土壤的理化特性和肥力改善，提升煙葉產(chǎn)質(zhì)量的報道也印證了有機(jī)肥的積極意義［11，41-43］。

綜上，有機(jī)肥的施用可提高土壤酶活性、活性有機(jī)碳源，降低土壤自毒物質(zhì)的積累，增加土壤微生物數(shù)量和豐富性，對土壤改良保育有積極作用。

3.2 生物菌（劑）肥

生物菌劑可改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高微生物的相對豐度，對土壤pH和土壤肥力有改善作用，同時通過作用微生物群落和土壤理化特性，間接對烤煙的化學(xué)成分和經(jīng)濟(jì)性狀產(chǎn)生積極意義［44］。陳月星等［45］對巨大芽孢桿菌的研究中也得到相似的結(jié)果。上部煙的研究中，在打頂前與打頂后噴施生物菌肥可促進(jìn)上部煙葉開片，提高煙葉的鉀含量［46］。同時，也有研究利用菌絲營養(yǎng)缽進(jìn)行煙株移栽配合，發(fā)現(xiàn)該方法可提前根系的發(fā)育，并優(yōu)化根系結(jié)構(gòu)，促進(jìn)煙株根系的干物質(zhì)積累［47］。

由此可見，生物菌（劑）肥對土壤的作用機(jī)制和效果與生物肥相似，均是改善了微生物的群落數(shù)量，間接改善土壤的理化性狀和肥力狀態(tài)，從而正向作用于烤煙的生長發(fā)育和品質(zhì)形成。

4 土壤改良劑對土壤條件及煙葉生長的影響

土壤改良劑分為無機(jī)和有機(jī)2種類型，一般以有機(jī)和無機(jī)綜合配施的方式進(jìn)行土壤改良。從近年的研究報道中，土壤改良劑的對象更多聚焦的是酸性植煙土壤。在紅壤的條件下，土壤改良劑均可提高土壤pH，但是不同有機(jī)與無機(jī)改良劑的配施比例對烤煙農(nóng)藝性狀和經(jīng)濟(jì)性狀的影響有不同表現(xiàn)，以石灰和氨基酸有機(jī)肥的組合施用對烤煙的綜合改善較優(yōu)［48］。對于黃紅壤，土壤改良劑在提高土壤pH的同時，增強(qiáng)了土壤酶的活性，雖然對烤煙田間生長發(fā)育有不同影響，但是在大田后期的農(nóng)藝性狀變化不顯著，具有改善煙葉的工業(yè)可用性的效用，總體以氰氨化鈣、生物炭、餅肥和微生物肥的組合施用，其效果表現(xiàn)最優(yōu)［49］。對于沙泥土，以盆栽的形式研究了不同商用改良劑對土壤的改良效果，發(fā)現(xiàn)主要成分為CaO、MgO、SiO2、有機(jī)質(zhì)、活菌的新型土壤改良劑能有效改善沙泥土的理化特性，提高土壤肥力，同時提高煙葉的鉀和還原糖的含量，促進(jìn)煙株生長發(fā)育［50］。在棕壤土上，利用垂直深耕與石灰、綠肥和生物有機(jī)肥的組合農(nóng)藝措施，改善了土壤的物理性狀、理化性狀，改良了煙株根系結(jié)構(gòu)和地上部分的農(nóng)藝性狀，提高了烤煙經(jīng)濟(jì)效益。雖然土壤改良劑對不同類型土壤均有積極意義，但是對于不同生態(tài)區(qū)或烤煙產(chǎn)地，同一類型或者比例的土壤改良劑對土壤和烤煙的作用機(jī)理和表現(xiàn)會存在差異［51］。

綜上，土壤改良劑對不同植煙土壤均有改良效果，但是改良劑的組分和施用比例差異較大。同一生態(tài)區(qū)內(nèi)，不同改良劑組合對土壤的pH、土壤物理特性、肥力等改善的效果有差異，對烤煙的生長發(fā)育（包括根系與地上部分農(nóng)藝性狀）、化學(xué)成分以及經(jīng)濟(jì)性狀的表現(xiàn)均有不同，需要根據(jù)不同生態(tài)條件和土壤類型進(jìn)行區(qū)別施策。

5 結(jié)論

土壤作為烤煙生產(chǎn)的重要生態(tài)因子，對烤煙生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)、化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性等方面均有影響，連作使土壤發(fā)生物理性狀變差、土壤肥力缺失、酶活性降低、微生物菌落豐度降低和自毒性物質(zhì)積累等情況，而輪作可有效改善以上問題，使烤煙的產(chǎn)量與品質(zhì)在相當(dāng)時間內(nèi)得以保持，選擇適宜的作物與烤煙間作可提高土地單位面積的經(jīng)濟(jì)效益，同時對烤煙生產(chǎn)具有積極意義。有機(jī)肥和生物菌肥為土壤提供了活性有機(jī)碳源，增加了土壤微生物菌落的數(shù)量和豐富性，提高土壤酶活性，間接改善土壤的理化性狀和肥力狀態(tài)，從而正向作用于烤煙的產(chǎn)質(zhì)量。而改良劑主要針對酸性植煙土壤，配合有機(jī)肥、綠肥和微生物肥等進(jìn)行施用，通過適當(dāng)提高土壤pH，改善土壤物理性狀和理化性狀，改善煙株根系土壤環(huán)境，為烤煙生長和產(chǎn)質(zhì)量形成提供基礎(chǔ)條件，但是土壤改良更強(qiáng)調(diào)因地制宜的措施與策略。

6 展望

烤煙生產(chǎn)與卷煙制造是我國重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，而煙葉的原料保障是煙草產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)?；谖覈丝诒姸嗯c耕地面積偏少的矛盾，如何有效發(fā)揮規(guī)劃面積內(nèi)的植煙土地效率，進(jìn)行高質(zhì)量的烤煙種植與原料保障，將是長期面臨的課題。

（1）連作負(fù)面效應(yīng)的治理。烤煙連作是普遍存在的問題，首先，應(yīng)從土壤改良和保育的方向，系統(tǒng)研究土傳病害、自毒性物質(zhì)積累、肥力損失、土壤物理與理化性狀變差的機(jī)理和治理方法，篩選主要土壤連作障礙因子，從而匹配改良方案。其次，連作對烤煙生產(chǎn)顯著響應(yīng)生育期的確定與預(yù)防措施的干預(yù)。確定連作條件下烤煙各生育期的生理代謝機(jī)理和連作障礙因子，從施肥或激素調(diào)節(jié)的角度在連作障礙響應(yīng)期前進(jìn)行預(yù)防干預(yù)和控制。

（2）因地制宜地進(jìn)行土壤保育與改良。根據(jù)煙葉生態(tài)因子的特性，篩選確定不同生態(tài)區(qū)適宜的土壤改良劑的組分、種類和比例，因地制宜進(jìn)行土壤的保育與改良。

（3）作物互作效應(yīng)的探索發(fā)揮?？煞e極探索間作、輪作等種植方式，選擇與煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)互作效應(yīng)相得益彰的潛在作物，擴(kuò)寬土壤利用的可持續(xù)發(fā)展和提升收益渠道。

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