多功能調理劑對土壤及烤煙生長的影響

王英男,丁 洪,鄭祥洲,王亞薩,唐莉娜,張 晶,張玉樹*

(1.福建省農業科學院 土壤肥料研究所,福建 福州 350013;2.福建農林大學 資源與環境學院,福建 福州 350002； 3.福建省煙草與農業科學研究所,福建 福州 350003)

多功能調理劑對土壤及烤煙生長的影響

王英男1,2,丁 洪1,鄭祥洲1,王亞薩1,2,唐莉娜3,張 晶1,張玉樹1*

(1.福建省農業科學院 土壤肥料研究所,福建 福州 350013;2.福建農林大學 資源與環境學院,福建 福州 350002； 3.福建省煙草與農業科學研究所,福建 福州 350003)

在田間條件下,以不施用調理劑為對照(CK),研究了白云石粉(CT)、多功能調理劑ST和MT對酸性植煙土壤性質及烤煙生長的影響。結果表明：施用多功能調理劑可以顯著提高烤煙根系周圍土壤pH值和烤煙養分累積量,且煙葉產量和上中等煙葉比例隨著土壤pH值(4.8～6.5)的提高而增加；與CK相比,CT、ST和MT處理的煙葉產量分別提高了10.7%、14.3%和17.7%,上等煙葉比例分別提高了3.67、10.6和11.2個百分點；與CT相比,ST和MT處理的煙葉總產值分別提高了9.3%和13.7%。

土壤調理劑;烤煙;產量;品質;土壤pH值

隨著化學肥料的大量施用,土壤退化問題日益突出,主要表現為土壤板結、酸化、元素失衡等,嚴重限制了土地生產力的提高[1]。其中酸化是影響我國南方土地可持續發展最重要的障礙因子之一,南方酸性土壤面積約為2.04億hm2,大部分土壤pH值小于5.5,其中很大一部分小于5.0,甚至小于4.5,而且面積仍在不斷擴大,土壤酸度還在不斷升高[2]。據報道,19世紀80年代早期至今,我國所有類型土壤的pH值下降了0.13～0.80[3]。此外,隨著工業的快速發展,我國南方黃紅壤區已成為世界上第三大酸雨區[2],進一步加劇了土壤的酸化。

烤煙是福建省一種重要的經濟作物,常年種植面積7萬hm2左右[4]。福建省煙區86.63%的土壤pH值小于5.5[5],低于我國優質煙葉生產適宜的土壤pH值范圍(5.5～6.5)[6]。施用土壤調理劑是改善土壤理化性狀和土壤微生態環境、提高煙葉產量和品質的有效方法之一[7-8]。目前市場上的酸性土壤調理劑種類繁多,但品質參差不齊,而且有些調理劑的不合理使用還可能引發土壤的“二次問題”，例如：長期施用石灰不僅會引起土壤板結而形成“石灰板結田”,而且還容易引起土壤鈣、鉀、鎂等元素的平衡失調，從而導致作物減產[9]；將某些天然礦物源類調理劑大量施入土壤后會顯著提高土壤的陽離子含量,也會對土壤產生一定的毒害作用[10]。為了尋找適合福建省酸性植煙土壤的調理劑,本項目組根據福建省煙區土壤鎂含量較為缺乏的特點[11],選擇氫氧化鎂和鈣鎂磷作為調理劑的主要原料;根據該省煙區土傳病蟲害較為嚴重的現狀,選擇具有抑菌功能的氰氨化鈣作為主要原料之一;此外,選擇氫氧化鈣、碳酸鈣、風化煤等材料作為主要原料或輔料,通過合理復配,研制出多功能土壤調理劑[12]。本文研究了多功能土壤調理劑對煙田土壤性質和烤煙生長的影響,旨在為酸性土壤改良及多功能調理劑的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及調理劑

本試驗在福建省三明市將樂縣古鏞鎮張公村進行,土壤為水稻土,其堿解氮含量為118.70 mg/kg,有效磷53.96 mg/kg,速效鉀116.98 mg/kg,交換性鈣1123.2 mg/kg,交換性鎂23.87 mg/kg，pH值4.92。供試白云粉由當地煙草部門提供,多功能調理劑ST和MT在福建省農業科學院土壤肥料研究所配制,由氫氧化鎂、氫氧化鈣、碳酸鈣、鈣鎂磷、風化煤和(或)氰氨化鈣等組成,各組分的比例詳見表1。

表1 多功能調理劑ST和MT的組分比例 %

注:鈣鎂磷含P2O512.0%,氰氨化鈣含N 19.5%。

1.2 試驗設計

試驗設置4個處理,每個處理3個重復,采用完全隨機排列。4個處理分別為對照(不施調理劑,以CK表示)、當地常規調理措施(施用白云石粉,以CT表示)、多功能調理劑ST(以ST表示)和MT(以MT表示)。白云石粉、多功能調理劑ST和MT的施用量均為1500 kg/hm2。除土壤調理劑外,各處理的其余田間管理措施與當地生產一致,肥料品種和用量按當地煙草公司提供的施肥方案執行。肥料品種分別為煙草專用肥(N∶P2O5∶K2O=12.5∶8.0∶22.5，質量比)、鈣鎂磷、硫酸鉀和硝酸鉀,施用量分別為900、300、250和150 kg/hm2。其中,氮肥82%作為基肥,18%作為追肥;磷肥98%作為基肥,2%作為追肥；鉀肥50%作為基肥,50%作為追肥。基肥于煙苗移栽前15 d與調理劑同時施用,追肥日期分別為移栽后的第13、27和40天;基肥和追肥的施用方法分別為溝施和穴施。小區面積為40 m2,烤煙種植密度為1.2 m×0.5 m。供試烤煙品種為K326,于2016年2月22日移栽,5月26日開始采收,6月20日采收結束。

1.3 測定項目及方法

分別于團棵期、旺長期和成熟期采集煙田土壤樣品,分析其堿解氮、有效磷、速效鉀含量和pH值;并于采收完成后分別采集煙株葉片、莖和根系樣品,測定其氮、磷、鉀含量,計算煙株養分累積量。土壤樣品采集自烤煙根系周圍,即在每個小區烤煙根系周圍隨機采集20個0～20 cm土柱(土鉆內徑2.0 cm)，混合成一個樣品。土壤及煙株養分含量測定方法參考《土壤農業化學分析方法》[13]。煙葉烘烤后由當地煙草部門具有資質人員按煙葉分級標準進行外觀等級劃分,并根據各等級煙葉重量和當地各等級收購價格計算總產值。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2003、SPSS 18.0和Orgigin 9.0對試驗數據進行分析處理；采用ANOVA法進行多重比較,顯著性為P<0.05或P<0.01。

2 結果與分析

2.1 不同調理劑處理對煙葉產量及養分累積量的影響

從表2可以看出,施用土壤調理劑能夠提高煙葉的產量。與對照CK相比,CT、ST和MT處理的煙葉產量分別提高了10.7%、14.3%和17.7%,差異均達到5%顯著水平;與CT相比,ST和MT處理仍可進一步提高煙葉產量,但差異不顯著。表2還顯示,施用土壤調理劑還可以提高煙葉的養分累積量。CT、ST和MT處理的煙葉氮和鉀累積量均顯著高于CK的(P<0.05)；與CT處理相比,ST和MT處理的煙葉氮素累積量分別提高了2.0%和20.3%,磷累積量分別提高了9.7%和21.3%,鉀素累積量分別提高了4.2%和7.9%;其中,MT處理的煙葉氮素和磷素累積量與CT處理的差異均達到了5%顯著水平。

2.2 不同調理劑處理對煙葉品質及產值的影響

圖1結果顯示：與CK相比,CT、ST和MT處理的上等煙葉比例分別提高了3.67、10.60和11.20個百分點,上中等煙葉比例分別提高了2.08、8.80和10.60個百分點,其中ST、MT處理與CK間的差異均達到了5%顯著水平;與CT處理相比,ST和MT處理的上等煙葉比例分別提高了7.0和7.5個百分點,上中等煙葉比例分別提高了6.8和8.5個百分點,差異均達到了5%顯著水平。

表2 不同調理劑處理條件下煙葉的產量及養分累積量

注:同列數據后附不同小寫字母表示差異達5%顯著水平。下同。

隨著煙葉產量和上中等煙葉比例的提高,施用調理劑處理的煙葉總產值也明顯提高(圖2)。與CK相比,CT、ST和MT處理的煙葉總產值分別提高了13.3%、23.9%和28.8%,差異均達到了5%顯著水平；與CT相比,ST和MT處理的煙葉總產值分別提高了9.3%和13.7%，其中MT處理的總產值顯著高于CT處理的(P<0.05)。

不同小寫字母表示差異達5%顯著水平。下同。

圖2 不同調理劑處理對烤煙產值的影響

2.3 不同調理劑處理對土壤pH值的影響

從表3可以看出,施用土壤調理劑可以顯著提高土壤的pH值。與CK相比,CT、ST和MT處理成熟期土壤的pH值分別提高了1.18、1.36和1.39,差異均達到5%顯著水平。與CT處理相比,ST處理團棵期、旺長期和成熟期的土壤pH值分別提高了0.15、0.18和0.18,MT處理分別提高了0.63、0.40和0.21，且MT與CT處理間在團棵期和旺長期的差異達到了5%顯著水平。相關分析結果(圖3)表明,土壤pH值(不同時期樣品平均值)與煙葉產量及上中等煙葉比例呈極顯著線性相關。

表3 不同調理劑對土壤pH值的影響

圖中土壤pH值為相同處理不同時期土壤樣品pH值的平均值。

2.4 不同調理劑處理對土壤有效養分含量的影響

從表4可以看出：施用多功能調理劑可以提高烤煙根系周圍土壤有效養分的含量。具體來說：ST和MT處理在團棵期、旺長期和成熟期的土壤有效磷含量顯著高于CK和CT處理的；MT處理還可以顯著提高土壤堿解氮含量,在團棵期比CK、CT和ST處理分別增加了19.8%、20.5%和18.6%,差異達到5%顯著水平;在旺長期,MT處理的土壤堿解氮含量仍顯著高于CK和CT處理的。多功能調理劑ST和MT中含有鈣鎂磷、MT中含有石灰氮可能是ST和MT處理提高土壤有效磷含量、MT處理提高土壤堿解氮含量的主要原因。

3 討論

酸化影響土壤微生物分布與活性、養分有效性,不僅會導致土壤中鉀、鈣、鎂、鉬、硼等營養元素的流失,還會限制烤煙根系的活力,影響煙株吸收養分,造成烤煙生長不良、煙葉品質下降[14]。施用酸性土壤調理劑是提高土壤pH值、促進土壤養分平衡、改善土壤微生物結構、促進烤煙生長、提高煙葉產量和品質的有效途徑[15-16]。有研究表明,在酸性植煙土壤上施用調理劑可以提高煙葉產量、改善煙葉品質,從而提高煙葉產值[15]。本試驗研究結果顯示,施用調理劑可顯著提高烤煙根系周圍土壤pH值,且煙葉產量和上中等煙葉比例隨著土壤pH值(4.8～6.5)的提高而顯著增加。這說明調理劑提高煙葉品質和產值的原因與調理劑調節土壤酸堿度、改善土壤生態環境有關[16]。

表4 不同調理劑處理對烤煙生育期間土壤堿解氮、有效磷及有效鉀含量的影響

多功能調理劑對土壤pH值的調節效果和促進烤煙生長的功效好于白云石粉,這與多功能調理劑中含有鈣鎂磷、氫氧化鎂、氰氨化鈣等營養成分有關。其中,鈣鎂磷和氫氧化鎂既可以調節土壤酸度,又可提供磷素和鎂素營養,可以有效地彌補福建煙區土壤鎂含量較低的不足[11]；氰氨化鈣是一種強堿性化合物,它不僅具有顯著調節土壤酸度的效果,還可以提供氮素營養[17],施入土壤后遇水分解生成的氰胺類物可以顯著降低土壤真菌數量,提高細菌和放線菌數量[18],改善土壤微生態環境[17]。因此,多功能調理劑對烤煙生長及煙葉品質的影響可能是養分供給、土壤pH調節和微生態環境改善共同作用的效果，這3種作用對烤煙生長促進效應的貢獻率有待今后進一步研究。

4 結論

本試驗結果表明,施用調理劑可顯著提高烤煙根系周圍土壤的pH值,煙葉產量與上中等煙葉比例隨pH值(4.8～6.5)的提高而增加。與不施用調理劑的對照相比,施用調理劑處理的煙葉產量和產值分別提高了10.7%～17.7%和13.3%～28.8%。與當地常規調理措施相比,多功能土壤調理劑MT仍可以提高土壤pH值和有效養分含量,從而進一步提高上中等煙葉比例和烤煙產值。

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(責任編輯:黃榮華)

Effects of Multifunctional Soil Conditioner on Soil Property and Flue-cured Tobacco Growth

WANG Ying-nan1,2, DING Hong1, ZHENG Xiang-zhou1, WANG Ya-sa1,2, TANG Li-na3, ZHANG Jing1, ZHANG Yu-shu1*

(1. Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. College of Resource and Environment, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3. Tobacco and Agricultural Sciences Research Institute of Fujian Province, Fuzhou 350003, China)

Taking the no application of soil conditioner as the control (CK), we studied the effects of applying dolomite dust (CT), and multifunctional soil conditioners ST and MT on the properties of acidic tobacco-planting soil and the growth of flue-cured tobacco in the field. The results indicated that applying multifunctional soil conditioner could significantly increase the pH-value of soil around the root system of flue-cured tobacco, as well as the nutrient accumulation in tobacco plants, and the tobacco yield and proportion of middle and superior tobacco leaves increased with the increase in soil pH-value (4.8～6.5). In comparison with CK, in the treatments CT, ST and MT, the tobacco yield was increased by 10.7%, 14.3% and 17.7%, respectively, and the proportion of superior tobacco leaves was increased by 3.67, 10.6 and 11.2 percent, respectively. The total output value of tobacco in ST and MT was separately 9.3% and 13.7% higher than that in CT.

Soil conditioner; Flue-cured tobacco; Yield; Quality; Soil pH-value

2017-04-27

福建省煙草專賣局科技項目“多功能煙田土壤調理劑研究與應用”(2013062)、“控釋煙草專用肥產業化關鍵技術研究與示 范推廣”(2012045)；福建省公益科研院所專項“玻璃基質復合肥料產業化關鍵技術研究與示范推廣應用”(2014R1022-4)。

王英男(1992─),女,碩士研究生,主要從事土壤修復與養分循環研究。*通訊作者:張玉樹。

S572

A

1001-8581(2017)08-0091-04