趙新梅，宋鵬飛，李枝武，閆 輝，倪 明，陳興位，王 熾*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，云南 昆明 650205; 2.云南中煙有限責(zé)任公司技術(shù)中心，云南 昆明 650231)

【研究意義】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)烤煙種植區(qū)域農(nóng)田不斷被城市建設(shè)用地及蔬菜、花卉等高經(jīng)濟(jì)價(jià)值作物侵占，傳統(tǒng)植煙農(nóng)田的面積不斷減少[1-3]。為了保證烤煙生產(chǎn)量，烤煙被迫與蔬菜、大蒜等高施肥經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行輪作，并且輪作面積有不斷增加的趨勢(shì)[4-5]。蔬菜、大蒜等作物施氮量在375～525 kg·hm-2，是烤煙作物的5～6倍。大量的化肥投入造成土壤基礎(chǔ)地力水平過(guò)高[6]，局部蔬菜地土壤硝態(tài)氮含量超過(guò)了200 mg·kg-1[7-9]。同時(shí)由于化肥的肥效快、效率高，有機(jī)肥的肥效慢、效率低，造成農(nóng)民重化肥輕有機(jī)肥。然而，烤煙是一種對(duì)氮素較為敏感的作物，氮肥過(guò)量容易造成貪青不落黃而失去經(jīng)濟(jì)價(jià)值[9-10]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】秸稈、廄肥、綠肥等生物質(zhì)碳是傳統(tǒng)的土壤培肥和改良材料。生物質(zhì)碳源材料投入在低肥力土壤上能夠顯著提升總有機(jī)碳含量，且能提高土壤的供氮能力[11]；在酸性土壤上能夠提高酸化茶園土壤的pH、改善土壤的養(yǎng)分特性[12]；在高肥力土壤上可以調(diào)控土壤養(yǎng)分供應(yīng)，改善土壤理化性質(zhì)[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】針對(duì)高肥力土壤種植烤煙，由于土壤基礎(chǔ)地力較高、氮素供應(yīng)能力強(qiáng)造成烤煙貪青不回黃的問(wèn)題，利用碳基土壤調(diào)理劑對(duì)高肥力土壤進(jìn)行氮素調(diào)節(jié)，改善、調(diào)節(jié)土壤的氮素供應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)土壤氮素供應(yīng)能力與烤煙需求的平衡?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為高肥力土壤生產(chǎn)出高品質(zhì)的煙葉探索技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)點(diǎn)1位于云南省玉溪市峨山縣小街鎮(zhèn)十一村委會(huì)普家倉(cāng)村(東經(jīng)102°27′25″，北緯24°10′48″)，海拔1510 m，土壤類型為水稻土。屬中亞熱帶半濕潤(rùn)涼冬高原季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，日照充足。夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，降水量適中，年均降雨量為934.6 mm。年平均氣溫15.9 ℃，月均氣溫1月最低，為8.4 ℃；7月最高，為21.2 ℃。年平均日照為2286.9 h。

試驗(yàn)點(diǎn)2位于云南省大理州洱源縣三營(yíng)鄉(xiāng)五集村(東經(jīng)100°0′40″，北緯26°10′3″)，海拔2097 m，土壤類型為水稻土。屬亞熱帶高原山地氣候，雨量充沛，多年平均年降雨量1000 mm左右。干濕季分明，降雨主要集中在6-9月，多年平均降雨量750 mm左右，占全年降雨量的85 %左右。年平均氣溫13 ℃，溫度最低月(12月到次年1月)，多年平均氣溫5 ℃；溫度最高月(6-7月)，多年平均氣溫21 ℃。日照充足，年平均日照時(shí)數(shù)2250～2480 h。

試驗(yàn)點(diǎn)1和試驗(yàn)點(diǎn)2上茬均種植大蒜，土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)基礎(chǔ)地力

1.2 試驗(yàn)處理設(shè)置

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理3次隨機(jī)重復(fù)。即：CK0空白處理，不施任何肥料；CK1對(duì)照，化肥+商品有機(jī)肥；T1化肥+碳基調(diào)理劑I；T2化肥 +碳基調(diào)理劑II；T3化肥+碳基調(diào)理劑III。碳基調(diào)理劑是利用不同植物秸稈粉碎后厭氧半發(fā)酵制作而成，厭氧半發(fā)酵可有效去除植物殘?bào)w的蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、小分子糖、醇、脂類物質(zhì)，而木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及多糖等物質(zhì)更好的保留下來(lái)。試驗(yàn)用碳基調(diào)理劑是課題組自行配制，調(diào)理劑I以米糠、油枯為基礎(chǔ)配制，調(diào)理劑II以米糠、沸石粉為基礎(chǔ)配制，調(diào)理劑III以米糠、生物炭為基礎(chǔ)配制。供試碳基調(diào)理劑的基礎(chǔ)性質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)材料基礎(chǔ)性質(zhì)

玉溪試驗(yàn)點(diǎn)種植烤煙品種為K326，移栽方式為膜上壯苗移栽，種植密度：16 500株·hm-2，移栽規(guī)格：株距55～60 cm，墑距110 cm，墑高30 cm。煙苗移栽時(shí)間2018年4月20日，第1次采烤時(shí)間2018年7月12日，最后1次采烤時(shí)間：2018年8月30日。

大理試驗(yàn)點(diǎn)種植烤煙品種為云煙99，移栽方式為膜上壯苗移栽，種植密度：19 500株·hm-2，移栽規(guī)格：株距45 cm，墑距110 cm，墑高30 cm。煙苗移栽時(shí)間2018年5月15日，第1次采烤時(shí)間2018年8月1日，最后1次采烤時(shí)間：2018年9月25日。

各試驗(yàn)小區(qū)除施肥不同外，烤煙種植品種、栽培管理、覆膜方式均相同。試驗(yàn)點(diǎn)具體施肥情況見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)點(diǎn)施肥量

1.3 數(shù)據(jù)分析和計(jì)算方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 12.3以及Excel 2010進(jìn)行基本計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析，并采用Duncan法進(jìn)行多重比較，顯著水平設(shè)定為P<0.05。

土壤基礎(chǔ)氮素供應(yīng)量=無(wú)氮肥區(qū)烤煙氮吸收量

土壤當(dāng)季氮素盈余量=氮肥施用量-作物氮素吸收量

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)理劑對(duì)土壤pH的影響

從表4可見(jiàn)，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤pH均隨著生育期逐漸提升，但各處理間無(wú)顯著差異。據(jù)張星等[14]研究秸稈施用可以提高土壤pH，但本試驗(yàn)中施用3種碳基調(diào)理劑對(duì)土壤pH沒(méi)有顯著的提升效果，這可能是高肥力水稻土對(duì)土壤pH的緩沖能力較強(qiáng)，掩蓋了調(diào)理劑的效果。

表4 不同處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)期土壤pH的影響

2.2 不同調(diào)理劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)的提升是長(zhǎng)期累積的過(guò)程，本試驗(yàn)結(jié)果顯示試驗(yàn)前(基礎(chǔ)土壤)和試驗(yàn)后(打頂期)土壤有機(jī)質(zhì)含量基本一致。從表5可見(jiàn)，隨著氮磷等營(yíng)養(yǎng)元素的投入，土壤中氮磷營(yíng)養(yǎng)的增加雖然促進(jìn)了土壤中生物質(zhì)材料的降解，但這種促進(jìn)作用非常弱?？赡苁歉叻柿ν寥罈l件下，投入氮磷養(yǎng)分?jǐn)?shù)量占土壤中速效養(yǎng)分的比重太小，也就是高肥力條件下氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不是微生物的限制因子。試驗(yàn)結(jié)果也表明土壤調(diào)理劑對(duì)玉溪試驗(yàn)點(diǎn)的影響大于大理試驗(yàn)點(diǎn)。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)含量旺長(zhǎng)期>基礎(chǔ)土樣>打頂期。3種調(diào)理劑處理與對(duì)照相比，玉溪試驗(yàn)點(diǎn)旺長(zhǎng)期土壤有機(jī)質(zhì)含量有一定提升，T1、T2、T3分別比CK0提高10.8 %、21.5 %、4.4 %；大理洱源試驗(yàn)點(diǎn)T2比CK0提高8.4 %，T1、T3降低4.8 %、1.2 %。

表5 不同處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)期土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.3 不同調(diào)理劑對(duì)土壤氮的影響

水解氮含量能夠反映土壤近期的氮素供應(yīng)能力，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤水解氮含量滿足：旺長(zhǎng)期>基礎(chǔ)土樣>打頂期。旺長(zhǎng)期煙株較小，吸收的養(yǎng)分相對(duì)較低，土壤的水解性氮含量最高，打頂期是植株養(yǎng)分吸收的高峰，土壤水解氮含量下降。施用3種調(diào)理劑對(duì)旺長(zhǎng)期土壤的水解氮含量有顯著影響，2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)旺長(zhǎng)期土壤水解氮含量T1>T2>T3，其中玉溪試驗(yàn)點(diǎn)旺長(zhǎng)期水解氮含量T1比CK1高24 %，T2、T3與CK1無(wú)顯著差異，大理試驗(yàn)點(diǎn)水解氮含量T1、T2、T3比CK1分別低11.6 %、14 %、34 %(表6)。

表6 不同處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)期土壤水解性氮含量的影響

無(wú)機(jī)態(tài)氮包括NH4-N和NO3-N，是作物可直接吸收利用的2種氮形態(tài)。由表7可見(jiàn)，3種調(diào)理劑對(duì)旺長(zhǎng)期土壤的無(wú)機(jī)氮含量有顯著影響，旺長(zhǎng)期土壤無(wú)機(jī)氮含量T1>T2>T3。其中，玉溪試驗(yàn)點(diǎn)T1比CK1高24 %，T2、T3比CK1低23.7 %、25.7 %；大理試驗(yàn)點(diǎn)旺長(zhǎng)期土壤無(wú)機(jī)氮含量T1與CK1無(wú)顯著差異，T2、T3比CK1分別低36.9 %、51.6 %。由此說(shuō)明，T2和T3調(diào)理劑在一定程度上具有抑制肥效的作用。

表7 不同處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)期的土壤無(wú)機(jī)氮含量影響

2.4 植株對(duì)氮的動(dòng)態(tài)吸收

從圖1可見(jiàn)，作物氮吸收量與作物生長(zhǎng)時(shí)期(生物產(chǎn)量)緊密相關(guān)，作物生長(zhǎng)量與氮吸收量呈正相關(guān)關(guān)系。其中，烤煙苗期生長(zhǎng)緩慢，氮累積速度也相應(yīng)較慢；團(tuán)顆期后生長(zhǎng)速度增快，氮素的累積速度也隨之增加，封頂時(shí)累積速率達(dá)到最大；封頂后氮素吸收速度逐漸降低?？緹煼忭斊诤?，不再以提高植物的生物產(chǎn)量為目的，而以提高煙葉內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)平衡穩(wěn)定性(即煙葉成熟度)為主，此時(shí)若土壤氮素供應(yīng)能力太強(qiáng)，容易造成煙葉貪青難以成熟。試驗(yàn)結(jié)果表明，T1與CK1土壤的氮素供應(yīng)能力大致相當(dāng)，T2和T3氮素土壤供應(yīng)能力較CK1明顯要低。玉溪試驗(yàn)點(diǎn)烤煙對(duì)氮素的吸收總量從大到小依次為CK1(9.45 g·株-1)>T1(8.64 g·株-1)>T2(6.09 g·株-1)>T3(5.97 g·株-1)>CK0(5.51 g·株-1)，其中CK1和T1在烤煙成熟期氮素吸收量最大(分別達(dá)2.54，2.29 g·株-1)。大理試驗(yàn)點(diǎn)烤煙氮素的吸收總量從大到小依次為T1(12.81 g·株-1)>T2(11.80 g·株-1)>CK1(10.93 g·株-1)>T3(7.31 g·株-1)>CK0(6.14 g·株-1)，其中T1、T2在成熟期對(duì)氮素的吸收量最大(2.21 g·株-1)。

圖1 碳基調(diào)理劑對(duì)不同生育期整株煙的氮素累積量影響Fig.1 Effects of carbon-based conditioners on nitrogen accumulation in whole plant flue-cured tobacco at different growing period

2.5 不同調(diào)理劑的土壤氮素平衡狀況

土壤基礎(chǔ)氮素供應(yīng)量以不施肥區(qū)(CK0)烤煙氮素吸收量來(lái)計(jì)算，玉溪、大理試驗(yàn)點(diǎn)的基礎(chǔ)氮素供應(yīng)量分別為90.89、119.68 kg·hm-2，土壤基礎(chǔ)含氮量較高。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的施氮量滿足CK1>T1>T3>T2，且3種碳基調(diào)理劑的施氮量均低于烤煙氮素吸收量，當(dāng)季氮盈余量為負(fù)數(shù)，說(shuō)明調(diào)理劑有利于消耗高肥力土壤的氮素。玉溪和大理試驗(yàn)點(diǎn)施用T3調(diào)理劑的煙田氮盈余量分別為-86.59、-124.55 kg·hm-2，說(shuō)明T3材料能調(diào)控高肥力土壤，使煙田當(dāng)季氮素趨于平衡(表8)。

表8 不同處理土壤氮素盈余狀況

2.6 不同調(diào)理劑對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

不同調(diào)理劑對(duì)初烤煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響較大(表9)，玉溪試驗(yàn)點(diǎn)產(chǎn)量:T1>T3>CK1>T2>CK0，施用T3調(diào)理劑的產(chǎn)值、上等煙比例最高，分別比CK0高14.2 %、6.2 %；CK0的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值在各處理中最低；大理試驗(yàn)點(diǎn)煙葉產(chǎn)量：T1>CK1>T3>T2>CK0，施用T3調(diào)理劑的產(chǎn)值、上等煙比例最高，分別比CK0高16.1 %、23.2 %。

表9 不同處理初烤煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

3 討 論

生物質(zhì)碳源材料能夠調(diào)節(jié)高肥力土壤養(yǎng)分，主要表現(xiàn)在烤煙的旺長(zhǎng)期。3種碳基調(diào)理劑的供氮能力：T1>T2>T3，土壤氮素固持能力：T3>T2>T1。對(duì)于煙株生長(zhǎng)而言，并不是土壤供氮能力越強(qiáng)越好，而是需要根據(jù)煙株需肥規(guī)律和煙葉質(zhì)量來(lái)供肥[15]，煙草生長(zhǎng)前期需肥較多，但成熟期又要控制土壤氮素的供應(yīng)量，保證烤煙不貪青，及時(shí)落黃成熟[7，13]。研究表明，施用T1調(diào)理劑土壤旺長(zhǎng)期的水解氮和無(wú)機(jī)氮含量較高，尤其在烤煙成熟期的供氮能力較強(qiáng)，易使煙株貪青晚熟，因而不適宜在高肥力土壤中施用。施用T3調(diào)理劑的土壤旺長(zhǎng)期的水解氮和無(wú)機(jī)氮含量最低，T3調(diào)理劑的C/N較高，高C/N的碳基調(diào)理劑在腐殖化過(guò)程中需要消耗無(wú)機(jī)氮[16]，并產(chǎn)生一些多糖類物質(zhì)[17]，具有較強(qiáng)氮固持能力，李雪利等[18]研究也有相同結(jié)果。

施用3種碳基調(diào)理劑能夠調(diào)節(jié)植株對(duì)養(yǎng)分的吸收量，從而影響煙株的產(chǎn)質(zhì)量。T1、T2、T3調(diào)理劑的供氮量與基礎(chǔ)氮素供應(yīng)量之和均低于150 kg·hm-2，劉青麗[19]等對(duì)烤煙氮素供應(yīng)與烤煙氮素吸收規(guī)律的研究也有相同結(jié)果。施用3種碳基調(diào)理劑的煙葉產(chǎn)量：T1>T3>T2，其中施用T3碳基調(diào)理劑的上等煙比例、產(chǎn)值為最高。施用T3碳基調(diào)理劑能夠在成熟期減少煙株對(duì)氮素的吸收，提高煙葉上等煙比例，增加產(chǎn)值；T3調(diào)理劑還能調(diào)節(jié)高肥力土壤的盈余狀況，減少氮素流失，魯彩艷等[20-22]研究也有相同結(jié)果。

4 結(jié) 論

3種碳基調(diào)理劑對(duì)高肥力土壤有一定的調(diào)節(jié)作用，其中T1碳基調(diào)理劑供氮能力較強(qiáng)，煙株在成熟期仍能大量吸收氮素，貪青晚熟；T2碳基調(diào)理劑供氮能力和氮固持能力都居中；T3碳基調(diào)理劑能夠提高土壤的氮固持能力，抑制烤煙生長(zhǎng)后期對(duì)氮素的吸收。