梁永進(jìn) 路丹 張得平 石保峰 韋建玉 袁維 李界秋 首安發(fā) 沈方科?

(1. 廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司， 廣西南寧 530001; 2. 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 廣西南寧 530004;3. 植物科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(廣西大學(xué))， 廣西南寧 530004;4. 廣西壯族自治區(qū)煙草公司賀州市公司， 廣西賀州 542899)

烤煙是賀州市主要的經(jīng)濟(jì)作物之一,煙—薯、煙—菜和煙—煙輪作模式是該地區(qū)煙草主要的栽培模式。 但是由于長(zhǎng)期的煙—薯、煙—菜和煙—煙輪作模式,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)板結(jié)、養(yǎng)分有效性降低、土傳病害嚴(yán)重、煙葉的產(chǎn)量、品質(zhì)顯著下降[1-3],嚴(yán)重制約著“真龍”品牌卷煙的可持續(xù)生產(chǎn)。 因此,通過(guò)尋找能夠提高土壤養(yǎng)分、改善土壤質(zhì)量、尋求恢復(fù)土壤生態(tài)環(huán)境健康、消減連作病害、保持煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)持續(xù)增長(zhǎng)的施肥模式具有重要的意義。 生物炭主要是通過(guò)高溫裂解形成[4],具有較大的比表面積、孔隙度、以及高碳物質(zhì)等,在土壤改良中具有較好的效果。 將生物炭與有機(jī)肥制成高碳基有機(jī)肥,在調(diào)節(jié)土壤酸堿度、提高土壤養(yǎng)分含量[5-8]等方面,效果要優(yōu)于單純施用生物炭。 已有研究表明:當(dāng)土壤中高碳基肥用量為1650kg/hm2時(shí),土壤pH 值比對(duì)照提高了0.15 個(gè)單位,有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮和速效磷含量都有相應(yīng)的提高。 同時(shí),高碳基有機(jī)肥可以很好的抑制微生物反硝化脫氮以及氮素的淋溶損失,提高作物對(duì)氮素的吸收利用[9-11]。 高碳基肥調(diào)控土壤微生態(tài)環(huán)境,為微生物的生長(zhǎng)提供有利條件,避免因長(zhǎng)期不合理輪作而造成的土壤板結(jié)、養(yǎng)分下降。 高碳基肥在提高土壤酶活性、微生物量以及改變土壤微生物群落等方面具有顯著的作用[12-14]。 本研究擬通過(guò)設(shè)置不同用量高碳基有機(jī)肥,分析其對(duì)賀州煙區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響,旨在篩選出適宜賀州煙區(qū)的高碳基有機(jī)肥用量,為提高賀州煙區(qū)養(yǎng)分含量、改善土壤質(zhì)量以及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)特色煙葉提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

大田試驗(yàn)時(shí)間于2017 年2月～10月在廣西賀州市鐘山縣進(jìn)行。 該試驗(yàn)地所屬區(qū)域年平均氣溫20℃左右,降雨豐富,光照充足,適宜煙草種植。 土壤肥力中等,排灌方便,其基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)土壤基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料

烤煙品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩NK326。 肥料種類(lèi)為高碳基有機(jī)肥、復(fù)合肥和硫酸鉀。 高碳基有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量為70.22%,pH 值7.82,總養(yǎng)分(N-P2O5-K2O)含量為7.53%,復(fù)合肥(12-9-24),硫酸鉀(K2O 50%)。

1.3 試驗(yàn)方法

采用大田試驗(yàn),共設(shè)置4 個(gè)處理,每個(gè)處理3 次重復(fù)。 以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥為對(duì)照處理CK、在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用不同用量的高碳基有機(jī)肥,各試驗(yàn)處理包括T1(常規(guī)施肥+375kg/hm2高碳基有機(jī)肥)、T2(常規(guī)施肥+750kg/hm2高碳基有機(jī)肥)和T3(常規(guī)施肥+1125kg/hm2高碳基有機(jī)肥)。 各試驗(yàn)小區(qū)面積為66.6m2。 常規(guī)施肥肥料用量為純 N 167.7kg/hm2,P2O 127.5kg/hm2,K2O 363.9kg/hm2。高碳基有機(jī)肥全部作為基肥施用,其中375kg/hm2用于穴施,其余的條施后起壟。

1.4 樣品采集及測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1 土壤理化性質(zhì)的采集 在烤煙的生長(zhǎng)中前期(5月)和烤煙生長(zhǎng)的后期(7月),每個(gè)小區(qū)用“S”型多點(diǎn)采集表層土壤樣品后混勻,分為兩部分,一部分鮮樣置于4℃下保存,用于土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的測(cè)定,一部分土壤自然風(fēng)干后過(guò)18 目和100 目篩,用于用土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.4.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法 土壤總氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的測(cè)定采用連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀(德國(guó)希爾,AA3)上機(jī)測(cè)定,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為森林土壤氮的測(cè)定；土壤有效磷的測(cè)定和速效鉀的測(cè)定采用Mehlich 3 浸提—電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-5000,聚光科技)測(cè)定；土壤有機(jī)碳的測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法；土壤pH 的測(cè)定采用玻璃電極法[15]。

1.5 數(shù)據(jù)處理及分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2016,方差分析和多重比較采用SPSS 24.0 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 高碳基有機(jī)肥對(duì)植煙土壤pH 值的影響

增施高碳基有機(jī)肥可以顯著或極顯著提高植煙土壤pH(見(jiàn)表2),隨著施用時(shí)間的延長(zhǎng),pH 值也隨著增大。 烤煙收獲后(7月份)植煙土壤pH 的影響要大于烤煙生長(zhǎng)的中期(5月份)。 在5月份,T1、T2、T3 比CK 對(duì)照處理分別提高了-3.33%、6.24%和11.64%。 在7月份,T2 處理的植煙土壤pH 增幅最大,達(dá)到18.35%。 施用高碳有機(jī)肥可以提高植煙土壤后期的pH 值,使土壤pH 值更趨近于烤煙的最適pH 要求。

表2 高碳基有機(jī)肥對(duì)植煙土壤pH 值的影響

2.2 高碳基有機(jī)肥對(duì)植煙土壤碳氮的影響

從表3、表4 結(jié)果可看出,施用高碳基有機(jī)肥可以不同程度提高烤煙生長(zhǎng)中后的土壤有機(jī)碳含量,5月份提高4.16%～20.83%,其中T3 處理的植煙土壤有機(jī)碳顯著高于CK 對(duì)照處理；而7月份,不同高碳基有機(jī)肥處理提高植煙土壤有機(jī)碳8.83%～10.18%,且都顯著高于CK 對(duì)照處理。 烤煙生長(zhǎng)中期,不同高碳基有機(jī)肥處理的植煙土壤全氮含量與CK 對(duì)照處理間差異不顯著,但都有提高土壤全氮含量的趨勢(shì),增幅為1.40%～8.39%；而烤煙收獲后(7月份),高碳基有機(jī)肥處理卻顯著或極顯著提高植煙土壤氮含量,增幅為2.88%～14.39%。 說(shuō)明高碳基有機(jī)肥可以促進(jìn)植煙土壤有機(jī)碳和全氮含量的提高。

表3 高碳基有機(jī)肥對(duì)5月份植煙土壤碳氮的影響

表4 高碳基有機(jī)肥對(duì)7月份植煙土壤碳氮的影響

2.3 高碳基有機(jī)肥對(duì)植煙土壤有效養(yǎng)分的影響

從表5、表6 結(jié)果看,高碳基有機(jī)肥各處理對(duì)5月份植煙土壤的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量有顯著或極顯著影響,與CK 對(duì)照處理相比,銨態(tài)氮含量隨高碳基有機(jī)肥施用量的增加而極顯著降低,而硝態(tài)氮含量卻隨著高碳基有機(jī)肥施用量的增加而顯著增加(T1除外),說(shuō)明高碳基有機(jī)肥促進(jìn)了土壤中銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化,隨著作物對(duì)氮素的吸收,到7月份后土壤的硝態(tài)氮含量急劇下降；不同處理間的5月份植煙土壤有效磷和速效鉀無(wú)顯著差異。 烤煙收獲后(7月份),不同處理間的植煙土壤有效養(yǎng)分的受高碳基有機(jī)肥的影響各不相同(見(jiàn)表6),其中,T2 處理的土壤銨態(tài)氮含量顯著低于CK 對(duì)照處理,其它高碳基有機(jī)肥處理與CK 對(duì)照處理無(wú)顯著差異；T3處理的土壤有效磷、速效鉀含量顯著高于CK 對(duì)照處理,而其他高碳基有機(jī)肥處理有提高土壤有效磷和速效鉀的趨勢(shì),但是與CK 對(duì)照處理差異不顯著；不同處理間的植煙土壤硝態(tài)氮含量無(wú)顯著差異。

表5 高碳基有機(jī)肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)中期(5月份)土壤有效養(yǎng)分含量的影響

表6 高碳基有機(jī)肥對(duì)烤煙收獲后(7月份)土壤有效養(yǎng)分含量的影響

3 結(jié)論與討論

土壤質(zhì)量影響著煙葉的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì),多年連作導(dǎo)致土壤肥力下降、養(yǎng)分含量降低、土壤質(zhì)量變差。 高碳基有機(jī)肥作為一種新型的復(fù)合肥料,在土壤修復(fù)方面具有很多優(yōu)勢(shì)。 施入土壤中,其中的養(yǎng)分可以被植物吸收利用,且利用率比較高。 高碳基有機(jī)肥對(duì)酸性土壤pH 值和CEC 的提高效果顯著[16]。 隨著施用時(shí)間的延長(zhǎng),其pH 和CEC 也隨著增大[17]。 因高碳基有機(jī)肥水溶液呈堿性,施用土壤中能顯著提高賀州煙區(qū)土壤pH 值,但在不同時(shí)期提高的幅度有所不同,在烤煙生長(zhǎng)中期以施用1125kg/hm2高碳基有機(jī)肥處理提高的幅度較大,而在烤煙收獲后以施用750kg/hm2高碳基有機(jī)肥處理提高的幅度較大。

生物炭主要由各種秸稈高溫裂解而得,因其疏松多孔,能夠吸收各種陰陽(yáng)離子(NH4

+和NO32-),可以降低N2O 的排放以及氮素的淋溶損失[18],提高養(yǎng)分利用率。 在土壤添加生物炭的試驗(yàn),驗(yàn)證了生物炭/高碳基有機(jī)肥是降低土壤氮、磷流失的有效措施之一[19]。 土壤中速效磷、速效鉀含量與土壤微生物及相關(guān)酶活性有關(guān)。 微生物可以影響物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化,施用高碳基有機(jī)肥,增加土壤的通透性,改善土壤環(huán)境,促進(jìn)微生物活動(dòng)而提高土壤酶活性。 土壤中解磷菌和解鉀菌受到刺激后迅速生長(zhǎng),從而促進(jìn)土壤中難溶性磷、難溶性鉀的釋放[20-21]。 本研究的結(jié)果表明:高碳基有機(jī)肥施用對(duì)土壤養(yǎng)分有明顯的促進(jìn)作用。 主要表現(xiàn)為提高烤煙生長(zhǎng)中期(5月份)植煙土壤硝態(tài)氮、速效磷以及速效鉀含量,降低了磷的吸附固定,從而影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收轉(zhuǎn)化。