不同生物質炭施用量對漢中烤煙生長發育、產量產值和品質的影響

牛玉德，王國良，李金峰，孫永波，韓治建，楊宏星，

(1.陜西省煙草公司 漢中市公司，陜西 漢中 723000；2.河南農業大學 資源與環境學院，河南 鄭州 450002；

3.河南農業大學 煙草學院/國家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450000)

杜鴻波1，梅運鵬1，李先鋒1，葉協鋒3，劉紅恩2*

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不同生物質炭施用量對漢中烤煙生長發育、產量產值和品質的影響

牛玉德1，王國良1，李金峰2，孫永波2，韓治建1，楊宏星1，

(1.陜西省煙草公司 漢中市公司，陜西 漢中 723000；2.河南農業大學 資源與環境學院，河南 鄭州 450002；

3.河南農業大學 煙草學院/國家煙草栽培生理生化研究基地，河南 鄭州 450000)

杜鴻波1，梅運鵬1，李先鋒1，葉協鋒3，劉紅恩2*

摘要：2014年5～9月，在陜西省漢中市洋縣磨子橋鎮布置田間小區試驗，研究了不同用量的生物質炭條施對煙葉各生育時期農藝性狀、烤后煙葉產量產值和常規化學成分的影響。結果表明，施用生物質炭可以促進烤煙的生長發育和提高煙葉質量；在烤煙生長的團棵期和旺長期，在常規施肥的基礎上增施3000 kg/hm2時，烤煙的各項農藝性狀指標較其他處理好；而在烤煙生長的成熟期，在常規施肥的基礎上增施1500 kg/hm2時，烤煙的總體長勢較其他處理好；在常規施肥的基礎上增施2250 kg/hm2時，烤煙的產量、產值、上等煙比例、中部煙比例均達到最大值。

關鍵詞：烤煙；生物質炭；農藝性狀；產量；產值；化學成分

煙草是我國一種非常重要的經濟作物,它在我國稅收中占據很大的比例[1]。烤煙的經濟效益不言而喻。而煙草生產的經濟效益主要取決于煙葉的品質、產量和生產成本，尤其品質非常重要[2]。陜西省漢中市洋縣由于山區耕地面積有限，輪作種植條件較差，連作重茬現象普遍，長期連作導致地力下降、病害加重，煙葉變薄，質量下降，嚴重影響了煙農的收入和煙葉加工工藝的可用性。為了提升漢中市烤煙產區煙葉產量及品質，有效解決烤煙生產上存在的上述問題，筆者從改善煙葉生產的基礎條件——土壤入手，探討了在烤煙生產上通過增施生物質炭來實現提質增效的技術措施，規范種植烤煙技術,為烤煙煙葉生產持續、健康、穩步發展提供參考[3]。生物質炭是指生物質(包括木屑、作物秸稈、畜禽排泄物等)在完全或部分缺氧條件下通過相對“較低”溫度(<700 ℃)熱裂解而生成的固態物質，是有機碳含量高、多孔性、堿性、吸附能力強、多用途的生物質能源材料[4]。向土壤中施入生物質炭可以對土壤產生多方面的有益影響，生物質炭可以提高土壤對營養元素的吸持能力和陽離子交換量(CEC)、降低土壤的酸度和有毒元素對植物的毒性、提高土壤養分的利用率、增強土壤的保濕能力、改善土壤結構和其他物理性質、促進土壤微生物種群的發展和增強土壤微生物的活動、促進土壤養分的循環，并且可以增加土壤有機碳的含量，從而可以促進植物的生長，生物質炭的多孔結構使表層土壤孔隙度增加、容重減少，這種結構有利于植物根系的生長，從而促進作物地上部的生長，提高作物的產量[5]。目前，生物質炭對黑麥草、菠菜、大豆、水稻、玉米等作物生長影響的研究報道較多，而對烤煙生長發育、產量品質及土壤理化性狀的研究較少[6-11]。因此,本試驗通過田間小區試驗設置不同生物炭施用量,研究不同生物炭施用量對烤煙各個時期的生長發育、土壤水肥以及烤煙化學成分的影響,為漢中市煙區煙田土壤改良、提高烤煙品質提供一定的科學依據。

1材料與方法

1.1試驗地基本情況

本試驗于2014年5～9月在漢中市洋縣磨子橋鎮進行。試驗點位于東經107°24′，北緯33°02′，海拔高度600 m。土壤類型為黃棕壤，土壤質地砂壤，土壤堿解氮62.86 mg/kg、有機質21.42 g/kg、速效磷40.05 mg/kg、速效鉀210.88 mg/kg、pH值7.27。年均溫度約14.5 ℃，年均降雨量約720 mm，氣候屬大陸季風氣候，溫暖濕潤。

1.2試驗材料

試驗用煙草品種為南江3號。試驗用的生物質炭為花生殼炭，以花生殼為原料在400 ℃條件下缺氧制備獲得，粒徑1～2 mm。

1.3試驗設計

試驗共設置5個處理(表1)，分別為不施肥(CK)、常規施肥(T1)、常規施肥+1500 kg/hm2生物炭(T2)、常規施肥+2250 kg/hm2生物炭(T3)、常規施肥+3000 kg/hm2生物炭(T4)，每個處理重復3次，每個小區面積6 m×11 m=66 m2，隨機區組排列，共計15個小區。

T1～T4各處理的氮磷鉀用量保持一致，其余各項管理措施與當地最優措施保持一致。花生殼生物質炭采用條施的方法與其他肥料一起施用。常規施肥處理的施肥種類和施肥量為：煙草專用肥(12-15-18)900 kg/hm2、硫酸鉀(50% K2O)75 kg/hm2、有機肥(4%)450 kg/hm2、HAI生物肥150 kg/hm2。

植煙行距和株距分別為110 cm和55 cm。試驗田塊起壟、施肥后，于2014年5月10日進行打孔、穴施、移栽。在煙草團棵期、旺長期和成熟期分別記錄各處理煙株的農藝性狀，成熟后各小區單獨采收和掛桿烘烤，記錄其產量、等級和產值等經濟性狀，并采集X2F、C3F和B2F樣品各1 kg，粉碎后測定其常規化學成分。

表1　試驗處理及施肥方法

1.4測定項目及方法

1.4.1農藝性狀在煙株移栽后，在各個小區分別選擇10株長勢均勻的煙株，掛牌定株，在團棵期、旺長期、成熟期分別記錄其農藝性狀，包括株高、莖圍、有效葉數、最大葉長寬。農藝性狀的測定依據中華人民共和國煙草行業標準YC/T 142─2010《煙草農藝性狀調查測量方法》[12]進行。

1.4.2經濟性狀按照國標GB 2635—1992《烤煙》分級方法對煙葉進行分級，調查和分析各小區烤后煙葉的產量、產值、上等煙比例、中上等煙比例、下等煙比例等經濟性狀。

1.4.3煙葉化學成分烤后煙葉中總糖、還原糖、煙堿、氯、鉀含量的測定。測定方法：烤煙總糖含量的測定采用蒽酮顯色法，還原糖含量的測定采用苦味酸比色法，煙堿含量的測定采用提取脫色法，鉀含量的測定采用火焰光度法，氯含量的測定采用莫爾法。

1.4.4數據處理試驗數據采用Excel 2003和DPS等軟件進行統計處理，處理之間的多重比較采用LSD檢測(P<0.05)。

2結果與分析

2.1不同生物質炭施用量對烤煙農藝性狀的影響

2.1.1對團棵期烤煙農藝性狀的影響由表2可知,在團棵期，CK的烤煙生長狀況很差，T1的株高、莖圍、最大葉面積上分別比CK增長76%、31%、124%。施用生物質炭后，T2、T3、T4的株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等均比T1有所增加，且差異均達到顯著性水平。其中，T2的株高、莖圍、有效葉數、最大葉面積等分別比T1增加25%、14%、5%、17%；T4的株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等分別比T1增加37%、25%、7%、19%。隨著生物質炭用量的增加，烤煙的莖圍越來越大，然而在株高、有效葉數和最大葉面積等指標上呈現出先降低后增加的趨勢，且各指標均在T4達到最大值。這說明在常規施肥基礎上，增施一定量的生物質炭能有效促進烤煙在團棵期早發快長，且在常規施肥的基礎上增施花生殼生物質炭3000 kg/hm2時(T4)，其株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等指標達到最大。

表2　施用生物質炭對團棵期烤煙農藝性狀的影響

注：同列不同小字母表示在5%水平上的差異顯著性，葉面積=葉長×葉寬×0.6345。下同。

2.1.2對旺長期烤煙農藝性狀的影響由表3可知，在旺長期，T1的株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等分別比CK增長99%、14%、36%、30%。施用生物質炭后，與T1相比，T2、T3、T4的株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等指標均有所增加，且T4的株高、莖圍和最大葉面積與T1達到顯著性差異，分別增加9%、7%、19%。在T2～T4處理中，隨著生物質炭施用量的增加，烤煙的株高越來越高，有效葉數呈現逐漸減小的趨勢，但并未達到顯著性差異，莖圍和最大葉面積呈現先減小后增加的趨勢，且T4與T2在株高和莖圍上達到顯著性差異。在旺長期，T4在株高、莖圍上達到最大值，T2在有效葉數和最大葉面積上達到最大值。

表3　施用生物質炭對旺長期烤煙農藝性狀的影響

2.1.3對成熟期烤煙農藝性狀的影響由表4可知，在成熟期，與CK相比，T1、T2、T3、T4在株高、最大葉面積上均達到顯著性差異，株高均增長65%以上，莖圍均增長20%以上，最大葉面積增長41%以上。與常規施肥T1相比，T2、T3、T4在株高、有效葉數上均有所增加，且T2、T3的最大葉面積顯著增加。其中，T2的株高、莖圍、有效葉數、最大葉面積上分別比T1增加2%、0.1%、4%、8%。在T2～T4處理中，隨著生物質炭施用量的增加，烤煙的株高、有效葉數和最大葉面積均呈現越來越小的趨勢，莖圍呈現先減小后增加的趨勢，且各指標在T2達到最大值。

2.2不同生物質炭施用量對烤后煙葉經濟學性狀和產量產值的影響

由表5可知，與CK相比，T1在產量、產值、上等煙比例上分別增加99%、165%、230%。與T1相比，施用生物質炭后，T2、T3、T4的產量并沒有明顯提高，但T3在產值、中等煙比例等指標上高于T1，T2和T3的中部煙比例、下部煙比例有所提高，T4的上部煙比例較T1也有所增加。在T2～T4處理中，隨著生物質炭施用量的增加，產量、產值和上等煙比例等指標均呈現出先增加后減小的趨勢，T3的產量、產值、上等煙比例、中部煙比例均達到最大值。這說明施用生物質炭可以提高烤煙的上部煙和中等煙的比例，進而增加烤煙的產值。

表4　施用生物質炭對成熟期烤煙農藝性狀的影響

2.3不同生物質炭施用量對烤后煙葉常規化學成分的影響

烤煙煙葉內在化學成分及其協調性是評價烤煙品質的重要指標，一般認為，優質烤煙要求總糖含量18%～22%、還原糖含量16%～20%、總氮含量1.5%～3.5%、煙堿含量1.5%～3.5%、鉀含量>2%、氯含量0.3%～0.8%[13]。

由表6可知，烤后煙葉上部葉的煙堿、總糖、還原糖含量均高于中部葉和下部葉，與CK相比，T1、T2、T3、T4在B2F、C3F、X2F的煙堿含量均相應減少，T2、T3、T4在B2F、C3F、X2F的氯、鉀含量均相應增加，與T1相比，T2在B2F、C3F、X2F部位的煙堿、氯含量均相應增加。由T2、T3、T4相比可知，烤后煙煙堿含量在上部葉、中部葉、下部葉上分別呈現逐漸降低、先降低后增加和先增加后降低的趨勢；烤后煙總糖含量在上部葉、中部葉、下部葉上分別呈現逐漸增高、先降低后增加和逐漸增加的趨勢；烤后煙氯離子含量在上部葉、中部葉、下部葉上分別呈現先增加后降低、先降低后增加和先降低后增加的趨勢；在鉀含量方面呈現逐漸增加、先增加后降低和逐漸降低的趨勢。綜合分析烤煙的各項化學成分，T2烤后煙的品質優于其他處理。

3討論與結論

烤煙的農藝性狀包括烤煙的株高、莖圍、有效葉數和最大葉面積等，通過以上數據分析表明，施用生物質炭能有效促進烤煙在整個生育期的生長發育，且不同的施用量對烤煙的生長影響程度也不同。從整個烤煙生長的生育期來說，T4在團棵期和旺長期的長勢優于其他處理，T2在成熟期長勢優于其他處理,這與趙殿峰等[13]得出的結論是一致的，這可能是由于施用生物炭能夠促進煙株對養分的分解，進而促進了煙株的生長發育。

表5　不同生物質炭施用量對烤后煙葉經濟學性狀和產量產值的影響

表6　不同生物質炭施用量對烤后煙葉常規化學成分的影響　%

從烤煙的產量來看，施用生物質炭后，煙草的產量呈現降低的趨勢，表明施用生物質炭超過一定量時將影響烤煙的產量，這與毛家偉等[14]得出的結論不一致，這可能是由于當地地勢高低不平導致肥料的流失或者過多的生物質炭導致土壤保濕性能下降造成的。T2、T4的產值與T1相比呈現降低的趨勢，T3比T1高。從煙葉的等級上來看，施用生物質炭后，中等煙的比例增加；從煙葉的部位來看，T2、T3的中部煙的比例增加，T4的上部煙的比例增加，綜合各個等級煙葉的比例以及價格，T3的產值達到最大。從烤后煙的常規化學成分來看，T2的各項指標更接近于優質煙的范圍。

綜上所述，在漢中煙區施用生物質炭是一項土壤改良、促進煙葉生長發育的良好措施，生物質炭施用量控制在條施1500～3000 kg/hm2時，能夠起到較好的效果。

參考文獻：

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(責任編輯：曾小軍)

Effects of Biomass Carbon Dose on Growth, Output and

Quality of Flue-cured Tobacco in Hanzhong City

NIU Yu-de1, WANG Guo-liang1, LI Jin-feng2, SUN Yong-bo2, HAN Zhi-jian1, YANG Hong-xing1,

DU Hong-bo1, MEI Yun-peng1, LI Xian-feng1, YE Xie-feng3, LIU Hong-en2*

(1. Hanzhong Tobacco Company of Shaanxi Tobacco Company, Hanzhong 723000, China; 2. Resources and Environment College, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 3. Tobacco College of Henan Agricultural University, Physiology and Biochemistry Research Center of National Tobacco Cultivation, Zhengzhou 450000, China)

Abstract：Field plot experiment were arranged to study the effects of biomass carbon dose on tobacco agronomic traits, yield and output value and conventional chemical composition in different growth periods of tobacco from May to September of 2014 in Moziqiao town,Yang county, Hanzhong city, Shaanxi province. The results showed that the application of biomass carbon could promote the growth and development of flue-cured tobacco and improve the quality of tobacco. In rosette stage and prosperous, on the basis of conventional fertilization increased 3000 kg/hm2, flue-cured tobacco of the agronomic traits compared to other treatment were good, and in mature period, on the basis of conventional fertilization increased 1500 kg/hm2, the general growth of the flue-cured tobacco as compared to other treatment were good; increased 2250 kg/hm2 on the basis of conventional fertilization, flue-cured tobacco yield, the output value, the fine tobacco ratio and the proportion of the central smoke reached the maximum.

Key words：Flue-cured tobacco; Biomass carbon; Agronomic traits; Yield; Output; Chemical composition

中圖分類號：S572

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)01-0060-04

作者簡介：牛玉德(1969─)，男，陜西漢中人，農藝師，從事煙草栽培和煙葉生產管理工作。*通訊作者：劉紅恩。

基金項目：陜西省煙草公司2013年度重點項目“漢中煙區土壤改良關鍵技術研究與應用”；河南省煙草公司2013年度重點項目“基于畜禽養殖廢棄物綜合利用的煙草專用生物有機肥研制與示范”(HYKJ201315)；河南省科技攻關項目“畜禽廢棄物對農田土壤環境的影響研究”(2013)。

收稿日期：2015-06-21