張啟明，陳仁霄，管成偉，苑舉民，何寬信

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不同有機物料對土壤改良和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響①

張啟明，陳仁霄，管成偉，苑舉民，何寬信*

(江西省煙草科學(xué)研究所，南昌 330025)

為改良土壤，提高煙葉質(zhì)量，實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，采用田間試驗的方法，研究了不同有機物料(普通商品有機肥、生物有機肥、生物質(zhì)炭)與化肥配施對土壤改良和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：與常規(guī)施肥 (100%化肥)相比，有機物料與化肥配施能夠提高土壤酶活性、微生物多樣性、烤后煙葉含鉀量，促進煙葉化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，從而能夠提高煙葉均價、上等煙比例和經(jīng)濟效益，其中以生物質(zhì)炭與生物有機肥聯(lián)合施用的效果最佳。

烤煙；有機物料；產(chǎn)質(zhì)量；土壤改良

由于長期大量施用化肥，忽視有機類肥料的施用，造成植煙土壤有機質(zhì)含量下降，土壤酸化、板結(jié)，煙葉營養(yǎng)比例失調(diào)，進而使煙葉香氣不足、煙堿含量過高和化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，從而使煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的提高受到限制[1-3]。近年來，各類有機物料(如有機肥和生物質(zhì)炭等)開始用于烤煙生產(chǎn)。已有研究表明，有機肥和無機肥的合理配施能提升酸性土壤 pH，促進土壤有機碳積累，增強土壤酶活性，改良和培肥土壤，增強煙株抗病性，促進烤煙的生長發(fā)育，協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，提高煙葉產(chǎn)量，改善煙葉品質(zhì)[4-7]，但不同種類有機物料作用效果不一，不同地區(qū)的煙田環(huán)境不同，有機物料的適宜施用量也可能存在差異。近年來江西省已成為我國主要植煙區(qū)之一，雖然一些有機物料已得到較為廣泛的應(yīng)用，但總體而言，有關(guān)有機物料用于江西煙田土壤改良和提升烤煙產(chǎn)質(zhì)量方面的研究報道不多，且研究水平也有待進一步提高[8-10]。因此，有必要通過田間試驗，研究江西煙區(qū)目前較為普遍施用有機物料對煙田土壤改良和烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期篩選出更為適合江西煙區(qū)氣候和土壤條件的有機物料，為江西煙區(qū)進一步科學(xué)施用有機物料提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種：江西主栽品種K326，2015年12月上旬托盤濕潤育苗，3月上旬移栽。

供試土壤：試驗田塊位于江西省贛州地區(qū)瑞金市，為地理發(fā)生分類的紫色土(系統(tǒng)分類的紫色濕潤雛形土)旱地，地勢平坦，交通便利，灌溉方便，前茬為撂荒。土壤基本理化性質(zhì)：pH 7.6，有機質(zhì)9.0 g/kg，堿解氮53.1 mg/kg，有效磷15.1 mg/kg，速效鉀325 mg/kg?？傮w上，供試煙田土壤偏堿、有機質(zhì)和堿解氮缺乏，有效磷略缺，速效鉀豐富。

供試有機物料：普通商品有機肥(養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)：N 2%，P2O52%，K2O 2.5%)、生物有機肥(養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)：N 1.76%，P2O51.52%，K2O 2.85%)、生物質(zhì)炭(為花生殼燒制，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，短期內(nèi)較難分解，其所含養(yǎng)分對試驗結(jié)果的影響可忽略不計)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以大田隨機區(qū)組設(shè)計形式進行，試驗時間為2015年3月至7月，田間管理嚴格按規(guī)范要求操作。每個小區(qū)面積約40 m2，植煙行株距為 1.2 m × 0.5 m，試驗地設(shè)有保護行，每顆煙株留18 ~ 20片葉。

在固定總氮用量為135 kg/hm2的基礎(chǔ)上，設(shè)置4個處理，T1：對照，當?shù)爻Ｒ?guī)施肥，為100% 煙草專用復(fù)合肥(湖南金葉肥料有限公司生產(chǎn)，N∶P2O5∶K2O=10∶8∶20)；T2：普通商品有機肥，有機氮用量占總氮用量的20%；T3：T1+生物質(zhì)炭(1 500 kg/hm2)；T4：生物質(zhì)炭(1 500 kg/hm2)+生物有機肥，有機氮用量占總氮用量的20%。每個處理3次重復(fù)。

1.3 樣品采集與分析

土壤樣品采集與測定：分別在烤煙的團棵期、旺長期、打頂期和采收結(jié)束4個關(guān)鍵生育期采集每個小區(qū)煙株的根際土壤樣品，每個土樣為5 ~ 8個點的混合樣品。土壤酶活性的測定見文獻[11]；土壤微生物數(shù)量的測定采用稀釋涂布平板菌落計數(shù)法；土壤微生物代謝多樣性的測定采用Biolog ECO板碳素利用法[12]。

煙葉樣品采集與測定：按照“下部葉適時早采、中部葉成熟采收、上部葉充分成熟采收”的原則，分小區(qū)單獨采摘，烘烤，統(tǒng)計產(chǎn)量。煙葉分級后按處理分別稱重記錄，計算各級產(chǎn)量和產(chǎn)值。

煙草化學(xué)指標的測定：總糖及還原糖[13]、煙堿[14]、總氮含量[15]用連續(xù)流動法測定；鉀含量用火焰光度法測定[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2013和和IBM Statistics SPSS 17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤酶活性的影響

土壤酶作為土壤組分中最活躍的有機成分之一，其活性不僅能反映出土壤微生物活性的高低，而且能表征土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和運移能力的強弱，是評價土壤肥力的重要參數(shù)[17]。圖1表明煙株根際土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性在不同處理間存在顯著差異，其中3種有機物料處理煙株根際土壤過氧化氫酶、脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性均高于T1處理(對照)，其中過氧化氫酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加81.6%、49.5% 和144.9%；脲酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加34.2%、11.6% 和49.5%；蔗糖酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加19.8%、3.5% 和28.2%。

2.2 不同處理對烤煙不同生育期根際土壤微生物數(shù)量的影響

微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，主要包含細菌、真菌和放線菌3大類微生物，其變化能敏感地反映土壤質(zhì)量和肥力的變化[18]。由圖2可知，在烤煙生長的整個生育期內(nèi)，根際土壤中細菌、真菌和放線菌數(shù)量均出現(xiàn)先增加后減少的趨勢。在旺長期、打頂期和采收結(jié)束3個時期，T2和T4處理根際土壤細菌數(shù)量顯著高于T1處理，T3處理與T1處理相比差異不顯著。在旺長、打頂和采完三個時期，T2和T4處理真菌顯著高于T1和T3處理，T2和T4處理在打頂時差異顯著，且T4處理高于T2處理，T3和T1處理差異不顯著。在整個生育期，T2、T3和T4處理根際土壤放線菌數(shù)量均顯著高于T1處理，T2和T4處理之間差異不顯著，T3處理與T2、T4處理之間有顯著差異。

圖1 不同處理對根際土壤酶活性的影響(打頂期)

圖2 不同處理對烤煙不同生育期根際土壤微生物數(shù)量的影響

2.3 不同處理對土壤微生物群落代謝活性的影響

平均顏色變化率( average well color develop- ment，AWCD) 是微平板上反應(yīng)孔的平均吸光值，其隨時間的變化是微生物碳源利用強度的反映，也是微生物活性的一個有效指標[19]。從圖3可以看出，不同處理之間土壤微生物群落的AWCD在培養(yǎng)期間差異顯著，且T2、T3、T4處理的AWCD值明顯高于T1處理。分析發(fā)現(xiàn)，隨培養(yǎng)時間的延長，微生物碳源利用量呈增加趨勢。在24 h之內(nèi)，AWCD值均較小，表明培養(yǎng)24 h內(nèi)，有較少的碳被微生物所利用；在24 h后，AWCD值迅速上升，說明24 h后碳源開始被微生物大量利用，且呈顯著差異。

圖3 烤煙打頂期不同處理平均顏色變化率(AWCD)的變化

2.4 不同處理對烤煙化學(xué)成分的影響

從表1可以看出，與T1處理相比，不同有機物料處理均不同程度地提高煙葉總糖、還原糖含量，T2處理的含量較高，比T1處理分別提高3.78% 和2.03%；不同有機物料處理煙堿含量均有不同程度的降低，其中以T4處理的堿含量最低，比T1處理降低1.06%；鉀含量T4處理最高，顯著高于T1處理。一般認為優(yōu)質(zhì)煙化學(xué)成分品質(zhì)指標水溶性總糖與煙堿的比值接近于10，總氮與煙堿的比值接近1 為佳[20]，與T1處理糖堿比8.01、氮堿比0.55相比，其他處理的糖堿比(11.8 ~ 12.8)和氮堿比(0.71 ~ 0.86)更趨近優(yōu)質(zhì)煙化學(xué)成分品質(zhì)指標范圍。

2.5 不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

從表2可以看出，不同有機物料處理烤煙的產(chǎn)量和產(chǎn)值分別比T1處理增加142 ~ 393 kg/hm2和3 430 ~ 114 369元/hm2，其中，產(chǎn)量以T2處理增幅最大，提高11.8%，產(chǎn)值以T4處理增幅最大，提高29.3%。有機物料處理上等煙比例、上中等煙比例、均價分別較T1處理高9.0% ~ 19.6%、0.1% ~ 9.0%、3.6% ~ 15.7%，其中，以T4處理最高，分別提高19.6%、9.0% 和15.7%。

表1 不同處理烤煙化學(xué)成分質(zhì)量分數(shù)(%)

注：同列數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示處理間差異顯著(<0.05)。

表2 不同處理烤煙經(jīng)濟性狀

3 討論

有機肥與化肥配施，可培肥土壤，補充煙株生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素[21-22]，但不同的有機肥與化肥配施的效果具有一定的差異[23-24]。本文研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥(100% 專用復(fù)合肥)相比，施用有機肥和生物質(zhì)炭能促進煙株生長，提高烤煙產(chǎn)量、中上等煙葉比例和均價，增加了烤煙產(chǎn)值和經(jīng)濟效益，并改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，也對土壤生物學(xué)性狀具有改善作用，其中生物炭+生物有機肥處理效果優(yōu)于其他有機物料處理，應(yīng)該是兩者優(yōu)勢綜合體現(xiàn)的結(jié)果。

生物質(zhì)炭作為肥料緩釋載體，可延緩肥料養(yǎng)分在土壤中的釋放，土壤中施用生物質(zhì)炭后，能夠提高土壤肥力，降低養(yǎng)分損失，提高肥料養(yǎng)分利用率[25]。有研究表明，施用生物質(zhì)炭可以促進烤煙生長和產(chǎn)量的提高，同時能顯著提高烤煙內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，改善烤煙品質(zhì)[25-27]。同時施用生物質(zhì)炭能夠顯著提高植煙土壤有機碳含量，提高土壤酶活性，改善土壤微生物學(xué)性狀[28-30]，本研究也得出了一致的結(jié)果。生物有機肥是一種完全肥料，不僅能促進烤煙對大量元素的平衡吸收，而且還能滿足煙株對微量元素的營養(yǎng)需求，使營養(yǎng)成分更加協(xié)調(diào)，有利于煙葉產(chǎn)量的形成。同時，烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，煙葉含鉀量顯著提高[31-32]。另外，生物有機肥不僅本身對土壤養(yǎng)分有添加作用，而且其所含有大量微生物進入土壤后，有助于分解和釋放速效養(yǎng)分[33]，同時能夠改善土壤微生物的群體結(jié)構(gòu)，活化土壤中被固定的養(yǎng)分，改善煙株根際營養(yǎng)，增強煙株吸收能力[34]，本研究也得出了一致的結(jié)果。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥 (100%專用復(fù)合肥)相比，有機物料(有機肥和生物質(zhì)炭)與常規(guī)復(fù)合肥的配施能夠提高土壤酶活性和微生物多樣性，顯著提高烤后煙葉含鉀量，促進煙葉化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，能提高煙葉均價、上等煙比例和經(jīng)濟效益，其中以生物質(zhì)炭與生物有機肥聯(lián)合施用的效果最佳，可在江西煙區(qū)推廣使用。

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Effects ?of? Different ?Organic? Materials ?on ?Soil Improvement and Tobacco Yield and Quality

ZHANG Qiming, CHEN Renxiao, GUAN Chengwei, YUAN Jumin, HE Kuanxin*

(Jiangxi Tobacco Research Institute, Nanchang 330025, China)

A field experiment was conducted to study the application effects of different organic materials (including conventional commercial organic fertilizer, bio-organic fertilizer and biochar) on soil improvement and flue-cured tobacco yield and quality in order to realize the sustainability of flue-cured tobacco production. The results showed that compared with the local conventional fertilization (100% chemical fertilizer), the combination of organic materials with chemical fertilizers could enhance soil enzyme activities and soil microbial functional diversity, significantly increase potassium content and improve the coordination of chemical composition of flue-cured leaves, promote average price, fine tobacco ratio and economic benefits of flue-cured leaves. Comparatively, the combined application of bio-organic fertilizer and biochar is more effective.

Flue-cured tobacco; Organic materials; Yield and quality; Soil improvement

廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目(粵煙工05XM-QK[2014]012)和江西省煙草專賣局科技項目(201301004)資助。

(hekuanxin@163.com)

張啟明(1979—)，男，河南西平人，博士，農(nóng)藝師，主要從事烤煙栽培技術(shù)研究。E-mail: zhangqiming1979@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.05.011

S572.06

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