不同有機物料對土壤改良和烤煙產質量的影響①

張啟明，陳仁霄，管成偉，苑舉民，何寬信

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不同有機物料對土壤改良和烤煙產質量的影響①

張啟明，陳仁霄，管成偉，苑舉民，何寬信*

(江西省煙草科學研究所，南昌 330025)

為改良土壤，提高煙葉質量，實現煙葉生產可持續發展，采用田間試驗的方法，研究了不同有機物料(普通商品有機肥、生物有機肥、生物質炭)與化肥配施對土壤改良和烤煙產質量的影響。結果表明：與常規施肥 (100%化肥)相比，有機物料與化肥配施能夠提高土壤酶活性、微生物多樣性、烤后煙葉含鉀量，促進煙葉化學成分更為協調，從而能夠提高煙葉均價、上等煙比例和經濟效益，其中以生物質炭與生物有機肥聯合施用的效果最佳。

烤煙；有機物料；產質量；土壤改良

由于長期大量施用化肥，忽視有機類肥料的施用，造成植煙土壤有機質含量下降，土壤酸化、板結，煙葉營養比例失調，進而使煙葉香氣不足、煙堿含量過高和化學成分不協調，從而使煙葉產量和品質的提高受到限制[1-3]。近年來，各類有機物料(如有機肥和生物質炭等)開始用于烤煙生產。已有研究表明，有機肥和無機肥的合理配施能提升酸性土壤 pH，促進土壤有機碳積累，增強土壤酶活性，改良和培肥土壤，增強煙株抗病性，促進烤煙的生長發育，協調煙葉化學成分，提高煙葉產量，改善煙葉品質[4-7]，但不同種類有機物料作用效果不一，不同地區的煙田環境不同，有機物料的適宜施用量也可能存在差異。近年來江西省已成為我國主要植煙區之一，雖然一些有機物料已得到較為廣泛的應用，但總體而言，有關有機物料用于江西煙田土壤改良和提升烤煙產質量方面的研究報道不多，且研究水平也有待進一步提高[8-10]。因此，有必要通過田間試驗，研究江西煙區目前較為普遍施用有機物料對煙田土壤改良和烤煙產質量的影響，以期篩選出更為適合江西煙區氣候和土壤條件的有機物料，為江西煙區進一步科學施用有機物料提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種：江西主栽品種K326，2015年12月上旬托盤濕潤育苗，3月上旬移栽。

供試土壤：試驗田塊位于江西省贛州地區瑞金市，為地理發生分類的紫色土(系統分類的紫色濕潤雛形土)旱地，地勢平坦，交通便利，灌溉方便，前茬為撂荒。土壤基本理化性質：pH 7.6，有機質9.0 g/kg，堿解氮53.1 mg/kg，有效磷15.1 mg/kg，速效鉀325 mg/kg。總體上，供試煙田土壤偏堿、有機質和堿解氮缺乏，有效磷略缺，速效鉀豐富。

供試有機物料：普通商品有機肥(養分質量分數：N 2%，P2O52%，K2O 2.5%)、生物有機肥(養分質量分數：N 1.76%，P2O51.52%，K2O 2.85%)、生物質炭(為花生殼燒制，結構穩定，短期內較難分解，其所含養分對試驗結果的影響可忽略不計)。

1.2 試驗設計

試驗以大田隨機區組設計形式進行，試驗時間為2015年3月至7月，田間管理嚴格按規范要求操作。每個小區面積約40 m2，植煙行株距為 1.2 m × 0.5 m，試驗地設有保護行，每顆煙株留18 ~ 20片葉。

在固定總氮用量為135 kg/hm2的基礎上，設置4個處理，T1：對照，當地常規施肥，為100% 煙草專用復合肥(湖南金葉肥料有限公司生產，N∶P2O5∶K2O=10∶8∶20)；T2：普通商品有機肥，有機氮用量占總氮用量的20%；T3：T1+生物質炭(1 500 kg/hm2)；T4：生物質炭(1 500 kg/hm2)+生物有機肥，有機氮用量占總氮用量的20%。每個處理3次重復。

1.3 樣品采集與分析

土壤樣品采集與測定：分別在烤煙的團棵期、旺長期、打頂期和采收結束4個關鍵生育期采集每個小區煙株的根際土壤樣品，每個土樣為5 ~ 8個點的混合樣品。土壤酶活性的測定見文獻[11]；土壤微生物數量的測定采用稀釋涂布平板菌落計數法；土壤微生物代謝多樣性的測定采用Biolog ECO板碳素利用法[12]。

煙葉樣品采集與測定：按照“下部葉適時早采、中部葉成熟采收、上部葉充分成熟采收”的原則，分小區單獨采摘，烘烤，統計產量。煙葉分級后按處理分別稱重記錄，計算各級產量和產值。

煙草化學指標的測定：總糖及還原糖[13]、煙堿[14]、總氮含量[15]用連續流動法測定；鉀含量用火焰光度法測定[16]。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2013和和IBM Statistics SPSS 17.0統計軟件對數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同處理對土壤酶活性的影響

土壤酶作為土壤組分中最活躍的有機成分之一，其活性不僅能反映出土壤微生物活性的高低，而且能表征土壤養分轉化和運移能力的強弱，是評價土壤肥力的重要參數[17]。圖1表明煙株根際土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性在不同處理間存在顯著差異，其中3種有機物料處理煙株根際土壤過氧化氫酶、脲酶和轉化酶活性均高于T1處理(對照)，其中過氧化氫酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加81.6%、49.5% 和144.9%；脲酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加34.2%、11.6% 和49.5%；蔗糖酶活性T2、T3和T4處理分別比T1處理增加19.8%、3.5% 和28.2%。

2.2 不同處理對烤煙不同生育期根際土壤微生物數量的影響

微生物是土壤生態系統的重要組成部分，主要包含細菌、真菌和放線菌3大類微生物，其變化能敏感地反映土壤質量和肥力的變化[18]。由圖2可知，在烤煙生長的整個生育期內，根際土壤中細菌、真菌和放線菌數量均出現先增加后減少的趨勢。在旺長期、打頂期和采收結束3個時期，T2和T4處理根際土壤細菌數量顯著高于T1處理，T3處理與T1處理相比差異不顯著。在旺長、打頂和采完三個時期，T2和T4處理真菌顯著高于T1和T3處理，T2和T4處理在打頂時差異顯著，且T4處理高于T2處理，T3和T1處理差異不顯著。在整個生育期，T2、T3和T4處理根際土壤放線菌數量均顯著高于T1處理，T2和T4處理之間差異不顯著，T3處理與T2、T4處理之間有顯著差異。

圖1 不同處理對根際土壤酶活性的影響(打頂期)

圖2 不同處理對烤煙不同生育期根際土壤微生物數量的影響

2.3 不同處理對土壤微生物群落代謝活性的影響

平均顏色變化率( average well color develop- ment，AWCD) 是微平板上反應孔的平均吸光值，其隨時間的變化是微生物碳源利用強度的反映，也是微生物活性的一個有效指標[19]。從圖3可以看出，不同處理之間土壤微生物群落的AWCD在培養期間差異顯著，且T2、T3、T4處理的AWCD值明顯高于T1處理。分析發現，隨培養時間的延長，微生物碳源利用量呈增加趨勢。在24 h之內，AWCD值均較小，表明培養24 h內，有較少的碳被微生物所利用；在24 h后，AWCD值迅速上升，說明24 h后碳源開始被微生物大量利用，且呈顯著差異。

圖3 烤煙打頂期不同處理平均顏色變化率(AWCD)的變化

2.4 不同處理對烤煙化學成分的影響

從表1可以看出，與T1處理相比，不同有機物料處理均不同程度地提高煙葉總糖、還原糖含量，T2處理的含量較高，比T1處理分別提高3.78% 和2.03%；不同有機物料處理煙堿含量均有不同程度的降低，其中以T4處理的堿含量最低，比T1處理降低1.06%；鉀含量T4處理最高，顯著高于T1處理。一般認為優質煙化學成分品質指標水溶性總糖與煙堿的比值接近于10，總氮與煙堿的比值接近1 為佳[20]，與T1處理糖堿比8.01、氮堿比0.55相比，其他處理的糖堿比(11.8 ~ 12.8)和氮堿比(0.71 ~ 0.86)更趨近優質煙化學成分品質指標范圍。

2.5 不同處理對烤煙經濟性狀的影響

從表2可以看出，不同有機物料處理烤煙的產量和產值分別比T1處理增加142 ~ 393 kg/hm2和3 430 ~ 114 369元/hm2，其中，產量以T2處理增幅最大，提高11.8%，產值以T4處理增幅最大，提高29.3%。有機物料處理上等煙比例、上中等煙比例、均價分別較T1處理高9.0% ~ 19.6%、0.1% ~ 9.0%、3.6% ~ 15.7%，其中，以T4處理最高，分別提高19.6%、9.0% 和15.7%。

表1 不同處理烤煙化學成分質量分數(%)

注：同列數據后小寫字母不同表示處理間差異顯著(<0.05)。

表2 不同處理烤煙經濟性狀

3 討論

有機肥與化肥配施，可培肥土壤，補充煙株生長發育所需的營養元素[21-22]，但不同的有機肥與化肥配施的效果具有一定的差異[23-24]。本文研究結果表明，與常規施肥(100% 專用復合肥)相比，施用有機肥和生物質炭能促進煙株生長，提高烤煙產量、中上等煙葉比例和均價，增加了烤煙產值和經濟效益，并改善煙葉的內在品質，也對土壤生物學性狀具有改善作用，其中生物炭+生物有機肥處理效果優于其他有機物料處理，應該是兩者優勢綜合體現的結果。

生物質炭作為肥料緩釋載體，可延緩肥料養分在土壤中的釋放，土壤中施用生物質炭后，能夠提高土壤肥力，降低養分損失，提高肥料養分利用率[25]。有研究表明，施用生物質炭可以促進烤煙生長和產量的提高，同時能顯著提高烤煙內在化學成分的協調性，改善烤煙品質[25-27]。同時施用生物質炭能夠顯著提高植煙土壤有機碳含量，提高土壤酶活性，改善土壤微生物學性狀[28-30]，本研究也得出了一致的結果。生物有機肥是一種完全肥料，不僅能促進烤煙對大量元素的平衡吸收，而且還能滿足煙株對微量元素的營養需求，使營養成分更加協調，有利于煙葉產量的形成。同時，烤后煙葉化學成分協調，煙葉含鉀量顯著提高[31-32]。另外，生物有機肥不僅本身對土壤養分有添加作用，而且其所含有大量微生物進入土壤后，有助于分解和釋放速效養分[33]，同時能夠改善土壤微生物的群體結構，活化土壤中被固定的養分，改善煙株根際營養，增強煙株吸收能力[34]，本研究也得出了一致的結果。

4 結論

本研究結果表明，與常規施肥 (100%專用復合肥)相比，有機物料(有機肥和生物質炭)與常規復合肥的配施能夠提高土壤酶活性和微生物多樣性，顯著提高烤后煙葉含鉀量，促進煙葉化學成分更為協調，能提高煙葉均價、上等煙比例和經濟效益，其中以生物質炭與生物有機肥聯合施用的效果最佳，可在江西煙區推廣使用。

[1] 李洪勛. 有機肥與烤煙生產關系的研究進展[J]. 中國土壤與肥料, 2007(1): 5–8, 12

[2] 王樹會, 納紅艷, 陳發榮, 等. 有機肥與化肥配施對烤煙品質及土壤的影響[J]. 中國農業科技導報, 2011, 13(4): 110–114

[3] 武雪萍, 鐘秀明, 秦艷青, 等. 不同種類餅肥與化肥配施對煙葉香氣質量的影響[J]. 中國農業科學, 2006, 39(6): 1196–1201

[4] 唐莉娜, 陳順輝. 不同種類有機肥與化肥配施對烤煙生長和品質的影響[J]. 中國農學通報, 2008, 24(11): 258– 262

[5] 施河麗, 譚軍, 秦興成, 等. 不同生物有機肥對烤煙生長發育及產質量的影響[J]. 中國煙草科學, 2014, 35(2): 74–78

[6] 楊云高, 王樹林, 劉國, 等. 生物有機肥對烤煙產質量及土壤改良的影響[J]. 中國煙草科學, 2012, 33(4): 70–74

[7] 陳山, 龍世平, 崔新衛, 等. 施用稻殼生物炭對土壤養分及烤煙生長的影響[J]. 作物研究, 2016, 30(2): 142–148

[8] 苑舉民, 何寬信, 李立新, 等. 江西烤煙生產常用有機肥質量研究[J]. 中國煙草科學, 2016, 37(2): 29–35

[9] 唐民, 賴建春, 楊春江, 等. 有機無機肥種類對煙葉工業可用性的影響[J]. 安徽農業科學, 2017, 45(6): 12–16

[10] 張友武, 王利兵, 馮小虎, 等. 8種有機無機活性肥在撫州煙區烤煙生產上的應用研究[J]. 現代農業科技, 2012,(18): 228,237

[11] 關松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京: 農業出版社, 1986

[12] 張紅, 呂家瓏, 曹瑩菲, 等. 不同植物秸稈腐解特性與土壤微生物功能多樣性研究[J]. 土壤學報, 2014, 51(4): 743–752

[13] 中國人民共和國行業標準．煙草及煙草制品、水溶性糖的測定、連續流動分析法 YC/T159-2002[S]. 北京: 中國標準出版社, 2002

[14] 中國人民共和國行業標. 煙草及煙草制品、總植物堿的測定、連續流動法 YC/T160-2002[S]. 北京: 中國標準出版社, 2002

[15] 中國人民共和國行業標. 煙草及煙草制品、總氮的測定、連續流動法 YC/T161-2002[S]. 北京: 中國標準出版社, 2002

[16] 中國人民共和國行業標. 煙草及煙草制品、鉀的測定、火焰光度法 YC/T173-2003[S]. 北京:中國標準出版社, 2003

[17] Paz Jimenez M D, Horra A M, Peuzzo L, et a1. Soil quality: A new index based on microbiological and biochemical parameters[J]. Biology and Fertility of Soils, 2002, 35:302–306

[18] 李秀英, 趙秉強, 李絮花, 等. 不同施肥制度對土壤微生物的影響及其與土壤肥力的關系[J]. 中國農業科學, 2005, 38(8): 1591–1599

[19] Choi K H, Dobbs F C. Comparison of two kinds of biolog microplates (GN and ECO) in their ability to distinguish among aquatic microbial communities[J]. Journal of Microbiological Methods, 1999, 36, 203–213

[20] 王瑞新. 煙草化學. 北京: 中國農業出版社, 2003

[21] 唐莉娜, 熊德忠. 有機肥與化肥配施對烤煙生長發育的影響[J]. 煙草科技, 2000(10): 32–34

[22] 武雪萍, 朱凱, 劉國順, 等. 有機無機肥配施對煙葉化學成分和品質的影響[J]. 土壤肥料, 2005(1): 10–13

[23] 熊德中, 劉淑欣, 李春英, 等. 有機-無機肥配施對土壤養分和烤煙生育的影響[J]. 福建農業大學學報, 1996, 25(3): 345–349

[24] 楊春江, 胡鐘勝, 施旭, 等. 氮條件下餅肥與無機肥配合施用對烤煙生長與土壤養分淋失的影響[J]. 土壤, 2013, 45(3): 399–404

[25] 陳敏, 杜相革. 生物炭對土壤特性及煙草產量和品質的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2015(1): 80–83

[26] 趙殿峰, 徐靜, 羅璇, 等. 生物炭對土壤養分、烤煙生長以及煙葉化學成分的影響[J]. 西北農業學報, 2014, 23(3): 85–92

[27] 劉新源, 劉國順, 劉宏恩, 等. 生物炭施用量對煙葉生長、產量和品質的影響[J]. 河南農業科學, 2014, 43(2): 58–62

[28] 李靜靜, 丁松爽, 李艷平, 等. 生物炭與氮肥配施對烤煙干物質積累及土壤生物學特性的影響[J]. 浙江農業學報, 2016, 28(1): 96–103

[29] 張繼旭, 張繼光, 張忠鋒, 等. 秸稈生物炭對烤煙生長發育、土壤有機碳及酶活性的影響[J]. 中國煙草科學, 2016, 37(5): 16–21

[30] 劉領, 王艷芳, 宋久洋, 等. 生物炭與氮肥減量配施對烤煙生長及土壤酶活性的影響[J]. 河南農業科學, 2016, 45(2): 62–66

[31] 常劍波, 祁春苗, 李致新. 微生物有機肥對烤后煙葉化學成分和致香物質含量的影響試驗[J]. 現代農業科技, 2011, (2): 60–61

[32] 姚忠達, 黃一蘭, 吳克松, 等. 不同有機肥對煙葉產量和質量的影響[J]. 安徽農業科學, 2009, 37(36): 17951– 17953

[33] 李俊華, 沈其榮, 褚貴新, 等. 氨基酸有機肥對棉花根際和非根際土壤酶活性和養分有效性的影響[J]. 土壤, 2011, 43(2): 277–284

[34] 楊云高, 王樹林, 劉國, 等. 生物有機肥對烤煙產質量及土壤改良的影響[J]. 中國煙草科學, 2012, 33(4): 70–74

Effects ?of? Different ?Organic? Materials ?on ?Soil Improvement and Tobacco Yield and Quality

ZHANG Qiming, CHEN Renxiao, GUAN Chengwei, YUAN Jumin, HE Kuanxin*

(Jiangxi Tobacco Research Institute, Nanchang 330025, China)

A field experiment was conducted to study the application effects of different organic materials (including conventional commercial organic fertilizer, bio-organic fertilizer and biochar) on soil improvement and flue-cured tobacco yield and quality in order to realize the sustainability of flue-cured tobacco production. The results showed that compared with the local conventional fertilization (100% chemical fertilizer), the combination of organic materials with chemical fertilizers could enhance soil enzyme activities and soil microbial functional diversity, significantly increase potassium content and improve the coordination of chemical composition of flue-cured leaves, promote average price, fine tobacco ratio and economic benefits of flue-cured leaves. Comparatively, the combined application of bio-organic fertilizer and biochar is more effective.

Flue-cured tobacco; Organic materials; Yield and quality; Soil improvement

廣東中煙工業有限責任公司項目(粵煙工05XM-QK[2014]012)和江西省煙草專賣局科技項目(201301004)資助。

(hekuanxin@163.com)

張啟明(1979—)，男，河南西平人，博士，農藝師，主要從事烤煙栽培技術研究。E-mail: zhangqiming1979@163.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.05.011

S572.06

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