呂大樹(shù)　李子紳　郭澤　張亞恒　夏陽(yáng)　楊雨波　許洪慶　歐陽(yáng)毅　王英鋒　張力元　婁元非　曾榮　代曉燕

摘要：采用田間小區(qū)試驗(yàn)法，以中煙100為材料，依據(jù)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比和添加生物炭設(shè)置5種處理方式進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：與單施化肥對(duì)照相比，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比處理可以改善煙株的植物學(xué)性狀和農(nóng)藝性狀指標(biāo)，降低煙株的發(fā)病率，改善烤后煙葉物理性狀，促進(jìn)內(nèi)在化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，提高烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量和經(jīng)濟(jì)效益;在有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比基礎(chǔ)上添加生物炭處理更有利于促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育和提高烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量。與對(duì)照相比，40%化肥+60%有機(jī)肥+生物炭處理的烤后煙鉀含量增加20.16%，中性致香物質(zhì)含量增加10.61%，產(chǎn)量和產(chǎn)值分別顯著提高37.56%和68.61%。本試驗(yàn)條件下，40%化肥+60%有機(jī)肥+生物炭為最佳配比處理。

關(guān)鍵詞：有機(jī)肥;生物炭;烤煙;生長(zhǎng)發(fā)育;產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：S572.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）11-0103-06

Effects of Adding Organic Manure and Biochar on

Growth， Yield and Quality of Flue-Cured Tobacco

Lü Dashu1， Li Zishen2， Guo Ze2， Zhang Yaheng1， Xia Yang3， Yang Yubo1，Xu Hongqing1，

Ouyang Yi1， Wang Yingfeng2， Zhang Liyuan1， Lou Yuanfei1，

Zeng Rong1， Dai Xiaoyan2

（1. Guizhou Province China Tobacco Co.， Ltd.， Guiyang 550003， China;

2. Tobacco Institute， Henan Agricultural University/Key Laboratory of Tobacco

Cultivation in Tobacco Industry， Zhengzhou 450002， China;

3. Pingdingshan Tobacco Company of Henan Province， Pingdingshan 467000， China）

Abstract In this study， Zhongyan 100 was as the research material， and five treatments were designed according to the proportion of organic and inorganic fertilizers and the addition of biochar. The results showed that compared with the control treatment， the organic fertilizer combined with chemical fertilizer could improve the botanical and agronomic characters of tobacco plants， reduce the incidence， improve the physical properties of cured tobacco leaves， promote the coordination of intrinsic chemical components， and increase neutral aroma content and economic benefit. The addition of biochar on the basis of organic and inorganic fertilizer could promote the growth and development of tobacco plants and improve the yield and quality of flue-cured tobacco leaves. Compared with the control， the potassium content increased by 20.16%， the neutral aroma content increased by 10.61%， and the yield and output value significantly increased by 37.56% and 68.61% respectively under 40% fertilizer+60% organic fertilizer+biochar treatment. Under the conditions of this experiment， 40% fertilizer+60% organic fertilizer + biochar was the best treatment.

Keywords Organic fertilizer; Biochar; Flue-cured tobacco;Growth and development; Yield and quality

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥，不僅殺死了土壤中的有益微生物，對(duì)農(nóng)作物品質(zhì)亦產(chǎn)生不良影響，破壞了原有的生態(tài)平衡，這種掠奪性的農(nóng)業(yè)增長(zhǎng)方式，已成為污染環(huán)境、破壞生態(tài)、耗竭資源的重要源頭[1]。優(yōu)質(zhì)土壤是煙草良好生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，也是保證煙草質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵。長(zhǎng)期使用化肥影響土壤肥力和物理結(jié)構(gòu)，且煙株利用化肥有效率較低，造成資源浪費(fèi)和污染，并且加重了生產(chǎn)成本。目前研究表明，有機(jī)肥因其自身特點(diǎn)，含有大量有益微生物的營(yíng)養(yǎng)元素，在解決土壤退化、土地污染等問(wèn)題上表現(xiàn)優(yōu)異[2]。同時(shí)也對(duì)有效調(diào)高土壤中的微生物養(yǎng)分，改善土壤孔隙度，提高土壤通透性等具有明顯的效果[3]。

生物炭是生物質(zhì)在限氧條件下經(jīng)過(guò)熱裂解炭化后形成的富含碳元素、具有多孔的產(chǎn)物，有良好的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積[4-6]。研究表明，施用生物炭能夠有效地促進(jìn)烤煙根系的生長(zhǎng)發(fā)育，優(yōu)化根系生理指標(biāo)[7]，對(duì)改善土壤化學(xué)性質(zhì)有一定作用，可以提高土壤養(yǎng)分含量;連續(xù)多年施用生物炭可以提高土壤總有機(jī)碳、游離態(tài)顆粒有機(jī)碳以及閉蓄態(tài)顆粒有機(jī)碳含量等[8，9]。近年來(lái)，關(guān)于有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比和施用生物炭的試驗(yàn)對(duì)改善土壤結(jié)構(gòu)、土壤肥力和煙株生長(zhǎng)發(fā)育的單方面研究已經(jīng)有較多報(bào)道[10，11]，但關(guān)于河南葉縣煙區(qū)不同有機(jī)肥配合和添加生物炭處理的施肥方式對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)質(zhì)量的研究鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)在前人有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究添加生物炭后對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及其產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為進(jìn)一步篩選出適合河南葉縣煙區(qū)烤煙生產(chǎn)的施肥方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及供試材料

試驗(yàn)于2018年在河南省平頂山市葉縣夏李鄉(xiāng)曹王村進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為潮土，質(zhì)地為砂壤，耕層土壤基礎(chǔ)肥力為有機(jī)質(zhì)10.4 g/kg，全氮0.6 g/kg，速效磷24.4 mg/kg，速效鉀113.4 mg/kg，pH值4.8。前茬作物為烤煙。

供試烤煙品種為中煙100。供試復(fù)合肥配比為N∶P∶K=8∶12∶20，鉀肥為硫酸鉀（含K2O 50%）。商品有機(jī)肥為腐熟芝麻餅肥，全氮含量57.08 g/kg、全磷（P2O5）26.15 g/kg、全鉀（K2O）14.29 g/kg。生物質(zhì)炭（以花生殼為原料，在500℃高溫厭氧條件下熱解4 h）為河南三利新能源公司生產(chǎn)，有機(jī)碳含量647.16 g/kg，C/N為42.52，pH值8.2。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理： 100%化肥（CK）;60%化肥+40%有機(jī)肥（T1）;60%化肥+40%有機(jī)肥+生物質(zhì)炭（T2）;40%化肥+60%有機(jī)肥（T3）;40%化肥+60%有機(jī)肥+生物質(zhì)炭（T4）。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積為66.7 m2。各處理有機(jī)無(wú)機(jī)肥比例是芝麻餅肥氮含量和無(wú)機(jī)化肥氮含量比例，總用氮量為60 kg/hm2，生物炭施用量600 kg/hm2，煙苗起壟種植，行距 1.0 m，株距 0.5 m。田間管理按照優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。所有處理均在冬前起壟時(shí)撒施農(nóng)家肥。4月中下旬將按氧化鉀計(jì)算出的硫酸鉀用量和100%磷肥、復(fù)合肥以及發(fā)酵后的餅肥作基肥于移栽前穴施。氮肥施用比例為基肥與追肥比例為5∶3。

1.3 樣品的采集與測(cè)定

（1）主要植物學(xué)性狀調(diào)查：于移栽后50 d對(duì)各處理煙株的株型、葉形、葉面、葉色、莖葉角度、主脈粗細(xì)、田間整齊度和大田長(zhǎng)勢(shì)，按照吳興富等[12]的方法進(jìn)行調(diào)查。

（2）按照（YC/T 39—1996）對(duì)各處理的氣候斑、普通花葉病、根黑腐病、馬鈴薯Y病毒和赤星病進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算發(fā)病率[13]。

（3）農(nóng)藝性狀：參照YC/T142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》，在團(tuán)棵期和現(xiàn)蕾期調(diào)查各小區(qū)烤煙農(nóng)藝性狀。每小區(qū)固定取15株煙進(jìn)行測(cè)量，主要測(cè)量株高，有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)和葉寬等指標(biāo)[14]。

（4）煙葉物理特性測(cè)定：選取具有代表性C3F煙葉，根據(jù)文獻(xiàn)[15]的方法測(cè)定煙葉開(kāi)片度、含梗率、單葉重、平衡含水率等指標(biāo)。煙葉開(kāi)片度（%）=（葉片寬度/葉片長(zhǎng)度）×100。

（5）煙葉化學(xué)成分的測(cè)定：烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分采用 AAⅢ型連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀（德國(guó) BRAN+LUEBBE公司生產(chǎn)）測(cè)定[16]。

（6）中性致香成分測(cè)定：在500 mL圓底燒瓶中加入10.000 g煙樣（45℃烘干后磨碎，過(guò) 100 目篩），1.0 g 檸檬酸，500 μL 內(nèi)標(biāo)（0.37 g/L硝基苯），再加入350 mL蒸餾水。安裝蒸餾萃取裝置，從冷凝管上方加入40 mL 二氯甲烷于 250 mL燒瓶中，待開(kāi)始沸騰時(shí)進(jìn)行蒸餾萃取，出現(xiàn)分層開(kāi)始計(jì)時(shí)。2.5 h后，收集250 mL燒瓶中的有機(jī)相，加入10 g無(wú)水硫酸鈉搖勻至溶液澄清，放置過(guò)夜，轉(zhuǎn)移有機(jī)相到雞心瓶，水浴濃縮有機(jī)相至1 mL左右，轉(zhuǎn)入色譜瓶中，用GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性，待進(jìn)樣分析。采用美國(guó)陶潤(rùn)公司生產(chǎn)的HP5890II-5972氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)烤后煙葉樣品進(jìn)行中性致香成分定性分析。

（7）產(chǎn)量及分級(jí)：分區(qū)掛牌烘烤，烤后將中上部葉按照烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[17]進(jìn)行分級(jí)，并統(tǒng)計(jì)每小區(qū)煙葉產(chǎn)量、均價(jià)、中上等煙和下等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0以及Microsoft Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 不同處理對(duì)煙株植物學(xué)性狀的影響 由表1看出，各處理的株型均為筒形，株型較好;CK和T3處理的葉面較皺，而其余處理的葉面均較平;從莖葉角度來(lái)看，T3處理的莖葉角度明顯大于其它處理，表現(xiàn)為T3>T4>T2>CK>T1;T3和T4處理的葉形、葉色、主脈粗細(xì)和田間整齊度均區(qū)別于其它處理，且葉色為深綠，主脈較粗，田間整齊度更為整齊，說(shuō)明40%化肥+60%有機(jī)肥處理及其添加生物炭的處理可以改善煙株的植物學(xué)性狀，促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.1.2 不同處理對(duì)煙株發(fā)病率的影響 由表2看出，各處理的氣候斑發(fā)病率均在6%以上，其中T3和T4處理的發(fā)病率相對(duì)較低，表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3>T4;T4處理的花葉病和馬鈴薯Y病毒的發(fā)病率相對(duì)較低，說(shuō)明40%化肥+60%有機(jī)肥+生物炭處理可以降低煙株發(fā)病率。T1、T2、T3和T4處理的綜合發(fā)病率較CK處理分別降低3.89%、10.36%、24.18%和33.16%，可見(jiàn)通過(guò)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比和添加生物炭處理可以有效降低煙株發(fā)病率，提高其抗病性。

2.1.3 不同處理對(duì)煙株農(nóng)藝性狀的影響 由表3看出，各處理煙株的農(nóng)藝性狀指標(biāo)隨著生育期的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，增幅因處理不同而異。團(tuán)棵期：T4處理株高與CK相比增加59.80%，差異達(dá)顯著水平;T1、T2和T3處理株高無(wú)明顯變化;T1、T2和T4處理葉面積顯著高于CK，可見(jiàn)團(tuán)棵期40%化肥+60%有機(jī)肥+生物質(zhì)炭處理可以顯著提高煙株的株高和葉面積。現(xiàn)蕾期：T4處理株高、莖圍和葉面積顯著高于CK，其中CK、T1和T2處理株高和莖圍并無(wú)顯著差異，可見(jiàn)在總氮量不變的情況下，施用40%有機(jī)肥對(duì)煙株的株高和莖圍并無(wú)顯著影響;而T4處理在整個(gè)生育階段的農(nóng)藝性狀指標(biāo)均優(yōu)于其它處理，可見(jiàn)有機(jī)肥在土壤中被分解，可連續(xù)不斷提供養(yǎng)分。

2.2 不同處理對(duì)烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

2.2.1 不同處理對(duì)烤后煙葉物理性狀的影響 由表4可知，不同處理烤煙物理性狀差異較大，T2和T4處理的開(kāi)片度和平衡含水率顯著高于CK，而含梗率分別較CK降低2.81%和10.44%，且差異顯著，可見(jiàn)在有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比情況下，添加生物炭處理可以明顯改善烤后煙葉物理性狀。就單葉重而言，T2處理顯著高于T1處理，T4處理顯著高于T3處理，說(shuō)明生物炭對(duì)烤后煙葉的單葉重起到明顯作用。從整體可以看出，T4處理的開(kāi)片度、單葉重、葉質(zhì)重和平衡含水率明顯高于其它處理，含梗率卻低于其它處理，表明40%化肥+60%有機(jī)肥+生物炭處理可以更有效地改善烤后煙葉物理性狀指標(biāo)。

2.2.2 不同處理對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響 根據(jù)中國(guó)煙草種植區(qū)劃研究報(bào)告和上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司煙葉原料評(píng)級(jí)體系[18]中烤后煙葉主要化學(xué)成分適宜范圍的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（煙堿2.0%～2.8%，總氮1.9%～2.5%，還原糖18.0%～24.0%，糖堿比8.0～10.0，鉀氯比>4，氮堿比0.95～1.05），分析了試驗(yàn)烤后中上部葉的主要內(nèi)在化學(xué)成分（表5）。從總糖、還原糖成分分析，T3和T4處理的還原糖成分符合標(biāo)準(zhǔn)，且顯著高于CK，可見(jiàn)40%化肥+60%有機(jī)肥處理可以明顯提高烤后煙葉還原糖含量;各處理煙堿含量均處在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，CK、T1、T2處理的煙堿含量顯著高于T3、T4處理，表現(xiàn)為T2>CK>T1>T3>T4;烤后煙葉中鉀含量4個(gè)處理均顯著高于CK，可見(jiàn)通過(guò)有機(jī)肥配施處理的烤后煙葉鉀含量得到明顯提升;T4處理鉀含量分別比CK及T2提高20.16%、8.76%，且差異顯著?？梢?jiàn)40%化肥+60%有機(jī)肥更能提高煙葉中的鉀含量。從鉀氯比看，T1、T3和T4的鉀氯比大于4，提高了煙葉的燃燒性。

2.2.3 不同處理對(duì)烤后煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響 如表6所示，不同有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比處理也明顯影響到烤后煙葉的中性致香物質(zhì)含量，且不同處理表現(xiàn)規(guī)律各有不同。有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比處理的棕色化降解產(chǎn)物中糠醛含量明顯高于CK，表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1>CK，新植二烯含量也有相同的規(guī)律表現(xiàn)，可見(jiàn)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比處理能夠有效提高烤后煙葉中棕色化降解產(chǎn)物和新植二烯含量。從香氣成分看，T1—T4處理的香氣含量分別較CK增加1.50%、4.38%、5.66%、10.61%，T3和T4處理香氣含量相對(duì)較高。可見(jiàn)40%化肥+60%有機(jī)肥處理能較好地提高烤后煙中性致香物質(zhì)含量，添加生物炭處理更有利提高中性致香物質(zhì)含量。

2.2.4 不同處理對(duì)烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響 由表7可知，不同有機(jī)無(wú)機(jī)肥配比處理的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)和中上等煙比例均顯著高于CK，總體表現(xiàn)為T4>T3>T2>T1>CK。其中，T4處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值與CK相比分別增加37.56%和68.61%，顯著高于其它處理;T3、T4處理的煙葉均價(jià)和中上等煙比例無(wú)顯著差異但均顯著高于CK?？梢?jiàn)40%化肥+60%有機(jī)肥及其添加生物炭處理可以顯著提高烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，增加煙農(nóng)收益。

3 討論

土壤養(yǎng)分含量直接關(guān)系作物的生長(zhǎng)發(fā)育，其中氮素在作物整個(gè)生育期中起著重要的作用，是所有礦質(zhì)元素的核心，被稱為生命元素[19]。在施氮量相同的情況下，施用無(wú)機(jī)氮肥將會(huì)導(dǎo)致土壤中氮素后期供應(yīng)不足，煙株生長(zhǎng)發(fā)育停滯，不利于烤后煙葉的品質(zhì)和產(chǎn)量。羅建新等[20]研究表明，有機(jī)肥對(duì)烤煙的最大葉面積有不同程度的促進(jìn)作用，可以增加煙株的有效葉數(shù)。胡征[21，22]研究表明，有機(jī)無(wú)機(jī)配合施用可以增加煙株的株高，增大莖圍及葉面積，增多有效葉數(shù)，促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配合施用，可以改善煙株的植物學(xué)性狀和農(nóng)藝性狀，降低煙株發(fā)病率，這與前人的研究結(jié)果一致。這是由于有機(jī)肥具有提高土壤保水保熵的作用，有利于煙株根系更好地從土壤中吸收水分和養(yǎng)分，從而促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)。有機(jī)肥能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)質(zhì)含量。相同氮素含量前提下，施用有機(jī)肥的土壤中微生物活性以及種群優(yōu)勢(shì)得到極大地提高[23]。這是因?yàn)橛袡C(jī)肥可以為微生物提供必需的營(yíng)養(yǎng)和適宜生存繁殖的環(huán)境，與此同時(shí)微生物分泌大量活性物質(zhì)，如IAA、GA、CTK等[24，25]。生物炭的施用可以更有效地吸附土壤中作物所需營(yíng)養(yǎng)元素，防止肥料的淋溶損失，而達(dá)到緩慢釋放的效果。

已有研究表明，有機(jī)肥可以促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)生理代謝，增加煙葉香氣以及鉀含量，從而提高煙葉產(chǎn)量和上等煙比例，其效果顯著優(yōu)于施純化肥的處理[26]。煙葉實(shí)際生產(chǎn)中施用有機(jī)肥可以有效改善煙葉品質(zhì)，有機(jī)肥能夠協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分，使得內(nèi)在品質(zhì)得以提高，尤其是對(duì)鉀含量的提高效果明顯[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用提高中部葉鉀素含量及鉀氯比，增加其燃燒性;中性致香物質(zhì)含量明顯升高，煙葉經(jīng)濟(jì)效益明顯增加，這與前人研究結(jié)果一致。40%無(wú)機(jī)肥+60%有機(jī)肥+生物炭處理更好地發(fā)揮餅肥和生物炭的特性，使煙葉的品質(zhì)得到提升。

4 結(jié)論

40%化肥+60%有機(jī)肥處理可以明顯改善煙株的農(nóng)藝性狀和植物學(xué)性狀，降低煙株的發(fā)病率，改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，提高中性致香物質(zhì)含量和經(jīng)濟(jì)效益，且植煙土壤添加生物炭的處理效果最為明顯。

參 考 文 獻(xiàn)：

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收稿日期：2019-07-12

基金項(xiàng)目：貴州省中煙有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（No.GZZY/KJ/JS/2015DY020-1）

作者簡(jiǎn)介：呂大樹(shù)（1982—），男，河南駐馬店人，碩士，助理農(nóng)藝師，主要從事煙草栽培和質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。

通訊作者：代曉燕（1979—），女，博士，副教授，研究方向?yàn)闊煵菰耘嗌砼c營(yíng)養(yǎng)。E-mail：daixiaoy@163.com