王興松 李燦 王鐸 許東亞 張繼旭 施定國 孔德翠 孔德旬 周維杰 王戈 王娜 白羽祥

摘要：探索不同煙稈生物質(zhì)炭基肥施用量對不同烤煙品種生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為煙稈生物質(zhì)炭基肥在烤煙中的科學(xué)合理利用提供一定的理論依據(jù)。試驗以烤煙品種紅花大金元、K326、云煙87為研究對象，分別設(shè)置4個生物質(zhì)炭基肥施用量處理（CK：0 kg/株；P1：0.4 kg/株；P2：0.5 kg/株；P3：0.6 kg/株），測定不同處理下各烤煙品種的生育期、農(nóng)藝性狀、病害發(fā)生情況、經(jīng)濟性狀及煙葉內(nèi)在化學(xué)成分。結(jié)果表明：隨著炭基肥施用量增加，烤煙生育期無明顯變化規(guī)律；在農(nóng)藝性狀方面，P1處理對紅花大金元農(nóng)藝性狀提升效果較好，其中株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長提升3.1%，P2處理對K326和云煙87農(nóng)藝性狀提升最優(yōu)；P2處理顯著降低了3個烤煙品種煙草氣候斑點病發(fā)病率和病情指數(shù)；在經(jīng)濟性狀方面，對于紅花大金元，施用炭基肥能提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例，其中P1處理提升效果最好，產(chǎn)量提升15.5%，產(chǎn)值提升25.5%，中上等煙比例提升14.4%；對于K326和云煙87，適量施用炭基肥均可顯著提升烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例和均價，K326的P2處理煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的各項指標(biāo)均相對最優(yōu)，整體的煙葉化學(xué)品質(zhì)優(yōu)于其他處理，云煙87的P2處理各項指標(biāo)相對較適宜。煙稈生物質(zhì)炭基肥對提高烤煙煙株農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟性狀、化學(xué)品質(zhì)和降低煙株發(fā)病率具有重要作用，推薦紅花大金元施用0.4 kg/株生物質(zhì)炭基肥、K326和云煙87施 0.5 kg/株用生物質(zhì)炭基肥提升效果最佳。

關(guān)鍵詞：生物質(zhì)炭基肥；烤煙；產(chǎn)質(zhì)量；農(nóng)藝性狀；品種

中圖分類號：S572.06? 文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）13-0082-07

近年來，烤煙生產(chǎn)面臨一系列生態(tài)問題，主要包括植煙土壤酸化板結(jié)［1］、重金屬污染和大氣污染［2］、肥料利用率低［3］、有機質(zhì)含量減少［4］、養(yǎng)分不平衡等［5］。同時在烤煙生產(chǎn)中不正確使用肥料會破壞土壤結(jié)構(gòu)并減少水分和肥料的滯留，土壤通透性降低，微生物多樣性和生物活性降低［6］、養(yǎng)分供應(yīng)不足，烤煙營養(yǎng)失調(diào)［7］；另一方面，由于大量煙草秸稈的不合理利用加劇了土壤環(huán)境的惡化，進而使煙葉香吃味不足，外觀質(zhì)量變差，產(chǎn)量減少，嚴(yán)重制約了現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展。

生物質(zhì)炭是指由富含碳的生物質(zhì)在無氧或缺氧條件下經(jīng)過高溫裂解生成的一種具有高度芳香化、富含碳素的多孔固體顆粒物質(zhì)［8］。生物炭具有富孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積較大的物理性質(zhì)［9］，使其在吸持和緩釋養(yǎng)分、改善土壤理化性狀、調(diào)節(jié)土壤微生物特性等方面具有積極作用［10］，現(xiàn)已成為一種具有優(yōu)良性能的肥料載體［11］。生物質(zhì)炭不僅可改善土壤活性［12］，提高肥力，還可吸收土壤和廢水中的重金屬和有機污染物，為植被生長提供合適的環(huán)境，確保土壤中氨氧化細菌的活性，釋放硝化抑制劑并促進作物生長，同時對碳和氮具有較好的固定效果。應(yīng)用于土壤時，它可以減少CO2、N2O、CH4等溫室氣體的排放。生物質(zhì)炭基肥是通過向生物炭中定向添加其他類型的肥料而制成的富含碳的有機肥料，它不僅可以彌補養(yǎng)分不足和生物炭的大量消耗，而且可以起到改良土壤和增加農(nóng)作物養(yǎng)分使用效率的目的［13］。劉領(lǐng)等研究表明，在施用生物炭的同時進行減氮處理，烤煙根際土壤脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性均有不同程度的提高，同時烤煙根系活力及根冠比亦得到不同程度提高［14］。李文淵等研究表明，減少25%基肥施用量條件下施用高炭基肥料，植煙土壤物理特性、土壤肥力及微生物活性得到明顯改善，烤后煙葉鉀含量及中性致香物質(zhì)含量增加［15］。葛少華等研究報道，增施生物炭減少化肥氮的施用可提高烤煙對氮素的吸收利用率［16］。

基于此，本研究通過分析不同用量煙稈生物質(zhì)炭基肥對不同烤煙品種生長、化學(xué)品質(zhì)及產(chǎn)質(zhì)量的影響，明確各品種烤煙對煙稈生物質(zhì)炭基肥施用的響應(yīng)差異，以期為生物質(zhì)炭基肥在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2020年4—10月在云南省昆明市祿勸縣屏山街道綠槐偏坡村（25°58′74″N，102°45′56″E）進行，海拔為1 800 m，年平均氣溫為15.6 ℃，供試土壤為耕作性沙質(zhì)黏粒熟化土，其pH值6.28，含有機質(zhì)25.17 g/kg、全氮1.51 g/kg、全磷2.23 g/kg、全鉀19.26 g/kg、水解性氮 123.98 mg/kg、有效磷 55.94 mg/kg、速效鉀 301.15 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種：紅花大金元（紅大）、K326、云煙87；煙稈生物質(zhì)炭基肥由煙稈生物質(zhì)炭和煙草專用復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%）混合制成，各品種所用煙稈生物質(zhì)炭基肥中煙草專用復(fù)合肥比例見表1。

1.3 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)設(shè)計，3個品種設(shè)當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)復(fù)合肥（CK）；施用生物質(zhì)炭基肥0.4 kg/株（P1）；施用生物質(zhì)炭基肥0.5? kg/株（P2）；施用生物質(zhì)炭基肥 0.6 kg/株（P3），共12個處理組合，每個處理設(shè)置3次重復(fù)，共36個小區(qū)，每小區(qū)不少于50株（表2）。其中常規(guī)復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%）用量為375? kg/hm2，不同處理的生物炭基肥一次性基施，且每穴施肥量確保一致。

1.4 調(diào)查內(nèi)容與方法

1.4.1 生育期調(diào)查 按烤煙生育期調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確記錄移栽期、團棵期、現(xiàn)蕾期、中心花開放期、頂葉成熟期等生育時期。

1.4.2 農(nóng)藝性狀的調(diào)查與測定 在煙葉移栽90 d時，定點測量各小區(qū)10株煙株的株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長寬等，具體測定方法按照YC/T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查》［17］。

1.4.3 病蟲害情況調(diào)查 在旺長期進行全區(qū)調(diào)查，調(diào)查病害種類及病葉數(shù)、病情分級數(shù)。病害以氣候性斑點病、赤星病和炭疽病為主。計算公式如下：

發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)調(diào)查總株數(shù)×100%；

病情指數(shù)=∑（各級病株數(shù)×該級級數(shù)）調(diào)查總株數(shù)×最高級級數(shù)×100。

1.4.4 經(jīng)濟性狀測定 煙葉初烤后，以處理為單位按照42級國家煙葉分級標(biāo)準(zhǔn)收購，分級計產(chǎn)，根據(jù)2020年昆明市烤煙收購價格，計算其產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例、均價等經(jīng)濟指標(biāo)。

1.4.5 烤后煙葉化學(xué)成分分析 煙葉成熟烘烤后，從每個處理烤后煙葉中分別選取中橘三（C3F）煙樣0.5～1.0 kg送檢進行化學(xué)成分分析，測定煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯、淀粉的含量。總糖、還原糖含量依據(jù)YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續(xù)流動法》測定，煙堿含量依據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續(xù)流動（硫氰酸鉀）法》測定，總氮含量依據(jù)YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續(xù)流動法》測定，氧化鉀含量依據(jù)YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測定 火焰光度法》測定，水溶性氯含量依據(jù)YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動法》測定，淀粉含量依據(jù)YC/T 216—2013《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續(xù)流動法》測定。

1.5 統(tǒng)計分析方法

利用Excel 2016進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理和制圖，SPSS 23.0進行差異顯著性分析；并依據(jù)王彥亭等的烤煙化學(xué)成分指標(biāo)賦值與建模方法［18］，對化學(xué)成分進行評定，各指標(biāo)均以公認(rèn)的最適范圍為100分，高于或低于該最適范圍依次降低分值，采用指數(shù)和法評價烤煙內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合情況［19］：

P=∑Pi×Ci。

式中：P為烤煙化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合指數(shù)；Ci為第i個化學(xué)成分指標(biāo)量化分值；Pi為第i個化學(xué)成分指標(biāo)相對權(quán)重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草生育期的影響

由表3可看出，對于紅花大金元，到團棵期、現(xiàn)蕾期和中心花開放期的時間，施用炭基肥處理均早于CK處理，其中P2處理對烤煙各生育期提前效果最為明顯；對于K326，與對照相比，中低炭基肥用量煙株進入團棵期較早，高炭基肥用量煙株團棵期和頂葉成熟時間延后；對于云煙87，施用炭基肥處理煙株進入團棵期提前，高炭基肥施入量延長了煙株現(xiàn)蕾期及其后期的生育時間。

2.2 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草農(nóng)藝性狀的影響

由表4可看出，不同施肥量處理之間在各農(nóng)藝性狀上存在差異；對于紅花大金元，與對照相比，施用炭基肥對煙株株高、莖圍和最大葉長均起到促進作用，其中P1處理增幅最大，對株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長提升3.1%；對于K326，適量施用炭基肥煙株株高和莖圍高于對照，但高炭基肥施用量煙株株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬均低于對照；對于云煙87，適量施用炭基肥可提高煙株株高、莖圍和葉片數(shù)。

2.3 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草病害的影響

2.3.1 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草氣候斑點病的影響 由圖1和圖2可看出，對于紅花大金元，適量施入炭基肥顯著降低了煙草氣候斑點病發(fā)病率和病情指數(shù)，但高炭基肥施入量卻顯著提高了煙草氣候斑點病的發(fā)病率；對于K326和云煙87，適量施入炭基肥顯著降低了煙草斑點病發(fā)病率和病情指數(shù)。

2.3.2 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草赤星病的影響 由圖3和圖4可以看出，對于紅花大金元，適量施入炭基肥能顯著降低煙草赤星病的發(fā)病率及病情指數(shù)，但低炭基肥施入量和高炭基肥施入量顯著提高了煙草赤星病發(fā)病率；對于K326和云煙87，施入炭基肥均顯著降低了煙草赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù)， 其中P3處理對K326煙草赤星病有較好防效，P2處理對云煙87赤星病有較好防效。

2.3.3 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙草炭疽病的影響 由圖5和圖6可以看出，對于紅花大金元，各處理間煙草炭疽病發(fā)病率無顯著差異，但施入低炭基肥煙草炭疽病病情指數(shù)顯著高于其他處理；對于K326和云煙87，適量炭基肥施用量和高炭基肥施入量顯著降低了煙草炭疽病發(fā)病率和病情指數(shù)。

2.4 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對煙葉經(jīng)濟性狀的影響

由表5可看出，對于紅花大金元，施用炭基肥能提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例，其中P1處理提升效果最好，其中產(chǎn)量提升15.5%，產(chǎn)值提升25.5%，中上等煙比例提升14.4%；對于K326和云煙87，P2處理顯著提升了烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙和均價。

2.5 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響

由表6可看出，3個烤煙品種的總糖和還原糖含量整體均高于適宜性范圍，反映了當(dāng)?shù)胤N植的烤煙含糖量高的特點；對于紅花大金元，與對照處理相比，烤后煙葉總糖含量、還原糖含量、煙堿含量、糖堿比均有所降低，總氮含量、氮堿比均有所增加；P1處理鉀含量最接近優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。對于K326，各處理總氮含量、煙堿含量、鉀含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍，對各處理進行化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合評價（表7），P2處理總分最高。對于云煙87，各處理總氮含量、煙堿含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍；對化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合評價發(fā)現(xiàn)，施用生物質(zhì)炭基肥處理總分均高于對照處理，且P1處理大于其他處理。

3 討論

生物質(zhì)炭作為一種土壤改良劑［20-21］，通過改善土壤理化性質(zhì)和增加土壤養(yǎng)分［22］，進而促進植株生長發(fā)育；前人研究結(jié)果表明，施用1%玉米秸稈炭可增加玉米生物量［23］，施用3%生物質(zhì)炭能顯著增加小白菜鮮質(zhì)量［24］，3%小麥生物質(zhì)炭施用量能增加烤煙葉片數(shù)及地上部生物量［25］。本試驗結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，施用0.4 kg/株煙稈生物質(zhì)炭基肥對紅花大金元株高、莖圍、最大葉長改善顯著，施用0.5 kg/株炭基肥對K326株高和莖圍改善明顯，施用0.5 kg/株炭基肥對云煙87農(nóng)藝性狀改善效果最佳；賈孟等研究表明施用80 g/株煙稈生物質(zhì)炭對中低海拔烤煙農(nóng)藝性狀提升明顯［26］；張萌等研究表明適量煙稈生物質(zhì)炭基肥對烤煙改善農(nóng)藝性狀效果較好，這可能與生物質(zhì)炭本身的物理結(jié)構(gòu)相關(guān)［27］，生物質(zhì)炭的大孔隙結(jié)構(gòu)和表明活躍的官能團對吸附土壤氮素具有重要作用；同時，本研究還發(fā)現(xiàn)，過量施入煙稈生物質(zhì)炭基肥烤煙農(nóng)藝性狀表現(xiàn)差于常規(guī)施肥，這與葛宸等的研究結(jié)果相同［28］，馬莉等研究也表明，施用生物質(zhì)炭基肥能使小麥生長迅速，但繼續(xù)增加用量，其生長增速不顯著［29］；可能是因為生物質(zhì)炭礦物養(yǎng)分含量低，過多施用影響烤煙生長發(fā)育所需養(yǎng)分供給不足，進而導(dǎo)致烤煙生長發(fā)育弱。

煙稈生物質(zhì)炭在增強煙株抗病性方面具有重要潛力［30］；本試驗病害調(diào)查中，氣候性斑點病和赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù)較高，結(jié)合試驗的地塊等因素分析，可能是由于煙草成熟后期氣溫較高、降雨較多等氣候因素所致；本試驗結(jié)果表明，0.5 kg/株炭基肥施用量均能顯著降低3個烤煙品種煙草氣候斑點病和赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù)；說明適量施用生物質(zhì)炭基肥能使煙株的抗病性增強，減少發(fā)病率，這與王成己等研究適量施用生物質(zhì)炭基肥，煙株的抗病性增強的結(jié)果［31-32］一致；但0.6 kg/株炭基肥施用量提高了紅花大金元煙草氣候斑點病發(fā)病率和病情指數(shù)，這可能與生物質(zhì)炭富含碳源，提高土壤碳氮比、降低氮素有效性有關(guān)［33］。

前人研究表明，適宜煙稈生物質(zhì)炭基肥可提高烤煙經(jīng)濟性狀和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)［34］，本研究結(jié)果表明，對于紅花大金元，0.4 kg/株炭基肥施用量烤后煙葉鉀含量更接近優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，并顯著提升了煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值；對于K326，0.5 kg/株炭基肥施用量提高了烤后煙葉綜合評分，同時顯著提升煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例；對于云煙87，生物質(zhì)炭基肥能提高烤后煙葉煙堿含量，并提高煙葉綜合評分，同時，0.5 kg/株炭基肥施用量對烤煙中上等煙比例、產(chǎn)量、產(chǎn)值提升最大?？酌鞯妊芯勘砻?，過量施用生物質(zhì)炭基肥降低了烤煙碳氮代謝，進而影響煙葉品質(zhì)［35］，本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，適量生物質(zhì)炭基肥施用量提高了煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，有利于烤后煙葉品質(zhì)的提升。

4 結(jié)論

生物質(zhì)炭基肥的適量施用使煙株的農(nóng)藝性狀得以改善，有利于煙株生長發(fā)育，改善烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，提高了煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。綜合考慮生物質(zhì)炭基肥的施用效應(yīng)，在本試驗條件下，推薦祿勸煙區(qū)紅花大金元施用生物質(zhì)炭基肥為0.4 kg/株、K326和云煙87施用生物質(zhì)炭基肥為0.5 kg/株時的效果最佳。

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