不同氨基酸有機肥對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響

向德明，張明發(fā)，彭曙光，黃遠斌，田 峰，羅建新，劉國順，蔡云帆，田明慧，張黎明，呂啟松

（1湖南湘西州煙草公司生產(chǎn)技術(shù)中心，湖南吉首416000；2湖南省煙草公司，長沙410004；3湖南湘西州煙草公司花垣分公司，湖南花垣416500；4湖南農(nóng)業(yè)大學，長沙410128；5河南農(nóng)業(yè)大學，鄭州450002）

0 引言

前人研究證明農(nóng)作物能夠吸收利用氨基酸[1-5]，且與施用量有很大關(guān)系[6]。作物的產(chǎn)量和品質(zhì)受遺傳與環(huán)境的雙重影響[7]。施肥是烤煙生產(chǎn)關(guān)鍵栽培技術(shù)之一。湘西煙區(qū)長期的土壤連作與化肥大量使用，導致土壤結(jié)構(gòu)破壞，有機質(zhì)下降和土壤酸化，土壤退化嚴重，煙葉香氣不足，化學成分不協(xié)調(diào)，不能滿足工業(yè)需求[8]。綠色、有機、生態(tài)、安全農(nóng)業(yè)發(fā)展是大勢所趨。可前人多研究不同有機肥與無機肥的配比對烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響[9-10]，施用生物有機肥對烤煙生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響也有部分報道[11-13]；雖相對于無機氮，土壤中氨基酸態(tài)氮含量很低，但關(guān)于氨基酸有機肥的研究鮮見報道[14-15]。本研究采取田間試驗的方法探討不同氨基酸有機肥種類與施用量對烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量影響的作用與機理，以期為湘西煙區(qū)科學施用氨基酸有機肥提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014—2016年在湖南省花垣縣花垣鎮(zhèn)湘西生態(tài)金葉科技園（109.30°E，28.01°N，海拔452 m）進行定位試驗，供試土壤為石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的旱地黃灰土，土壤pH 6.23，有機質(zhì)為10.46 g/kg，堿解氮為38.20mg/kg，速效磷為9.75mg/kg，速效鉀為108.76mg/kg。烤煙生產(chǎn)主要依靠天然降水和土壤自身蓄水。種植制度為一年一熟（烤煙）。供試烤煙品種為‘云煙87’。供試新型氨基酸有機肥由長沙新源氨基酸肥料有限公司生產(chǎn)，氨基酸有機肥A型（N:P2O5:K2O=8:2:2，有機質(zhì)70%～80%，總氨基酸35%，游離氨基酸7%），氨基酸有機肥B型（N:P2O5:K2O=6:2:2，有機質(zhì)70%～80%，總氨基酸25%，游離氨基酸5%）。常規(guī)煙草專用基肥(N:P2O5:K2O=8:15:7)、生物有機肥(N:P2O5:K2O=4:1:1)為基肥，提苗肥(N:P2O5:K2O=20:9:0)、煙草專用追肥(N:P2O5:K2O=10:5:29)、硫酸鉀(N:P2O5:K2O=0:0:50)為追肥，均由湖南眾望金葉科技股份有限責任公司提供。

1.2 試驗設計

試驗為單因素5水平隨機區(qū)組設計的定位試驗，3次重復，小區(qū)面積為58.8 m2。各處理設計見表1。施純氮114.3 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1:1.52:2.63，以追肥（提苗肥、煙草專用追肥、硫酸鉀）用量調(diào)節(jié)總施氮量及氮磷鉀比例。生物有機肥、煙草專用基肥、氨基酸有機肥全部作基肥，起壟前開溝條施；其余化學肥料50%作基肥，50%在培土時作追肥施入。行距1.2 m，株距0.5 m，試驗地設2行保護行，2016年4月26日移栽烤煙。田間管理按標準化煙葉生產(chǎn)措施進行。

1.3 烤煙生長發(fā)育、經(jīng)濟性狀調(diào)查及分析測定

烤煙農(nóng)藝性狀于成熟期分葉位測定，每小區(qū)用紅線定點測量10株煙的株高、莖圍、葉長寬、葉面積和有效葉片數(shù)[16]；栽后35、40、50、60、70、80天測定葉面積系數(shù)，計算如式(1)。

表1 田間試驗各處理設計

按GD2635分級、國家統(tǒng)一價格交售，計量小等級產(chǎn)量、產(chǎn)值[17]，整齊度分析計算如式(2)。式中rd為整齊度，xˉ為樣本平均值，s為標準差[18]。成熟期每小區(qū)隨機抽取具代表性的60株煙株標記葉位（7～11與12～16葉位）取烤后煙樣B2F、C3F各3 kg。對抽取的上、中煙葉樣品進行化學成分測定與評吸。還原糖、總糖、煙堿、總氮、氯用305D流動分析儀測定，鉀用火焰光度法測定，并由農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心檢測進行感官評吸。

1.4 根系干重測定

于移栽后30天開始，每小區(qū)每隔15天選取具有代表性的煙株5株測定煙株根干重。取樣方法為以主莖基部為原點，水平橫向距離主莖基部0～10 cm區(qū)域和深度縱向距離主莖基部0～10、10～20、20～30、30～40 cm區(qū)域切出剖面，取出根系，沖凈泥土，測定每個采樣區(qū)的根系干重。

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel整理數(shù)據(jù)，DPS軟件進行統(tǒng)計分析，LSD法顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氨基酸有機肥對大田烤煙農(nóng)藝性狀及整齊度的影響

由表2～3可知，中部葉長、中部葉葉面積順序均為T3＞T2＞T5＞T1＞T4，A型氨基酸有機肥300 kg/hm2處理中部葉葉長與中部葉葉面積最高分別為74.89 cm、891.23 cm2，均與對照和B型氨基酸有機肥150 kg/hm2處理有顯著性差異。施用氨基酸有機肥都有增加株高、葉數(shù)與中部葉寬的趨勢，但均未達到顯著水平。其他處理間無顯著性差異。

葉面積指數(shù)(LAI)與整齊度的大小均是評價烤煙群體煙株光合性能及生長的重要指標。為進一步了解各處理烤煙的群體長勢，特進行整齊度與葉面積系數(shù)分析。各處理株高、莖圍、中部葉長度、上部葉寬度整齊度以T3處理最高，分別較對照T1處理高0.81、1.29、5.11、0.91個百分點，其中中部葉長度整齊度、株高整齊度與T1處理有顯著性差異；中部葉寬度、中部葉面積整齊度以T4處理最高，分別較對照T1處理高6.00、9.61個百分點，其中中部葉面積整齊度與對照T1處理有顯著性差異，但其葉面積系數(shù)與莖圍最小（圖1）；上部葉長度、上部葉面積整齊度以T2處理最高，分別較T4處理高5.3、2.08個百分點，其中T2處理上部葉長度整齊度顯著高于T4處理，其他處理之間無顯著差異。

綜上所述，氨基酸有機肥A型300 kg/hm2的用量能促進大田烤煙中部葉的個體與群體生長發(fā)育。

表2 不同處理的農(nóng)藝性狀

表3 不同處理農(nóng)藝性狀的整齊度 %

圖1 烤煙葉面積系數(shù)動態(tài)變化

2.2 施用不同氨基酸有機肥對烤煙根系的影響

由表4可見，烤煙根系主要分布在深0～30 cm處，其中0～10 cm處的根系增長高峰期在移栽后30～40天間，T4處理在30天，T1、T2、T3、T5處理在40天，且T3＞T2＞T5＞T1＞T4，其中40天時3處理與對照和4處理有顯著性差異；10～20 cm的根系增長高峰期在移栽后30～40、70天間，T2、T4、T5處理在30天，T3處理在40天，T1處理在70天，且T4＞T5 ＞T2＞T3＞T1，其中40天時10～20 cm的根系4個處理與T1有顯著性差異；20～30 cm的根系增長高峰期在80～90天間，T1、T3、T4、T5處理在90天，T2處理在80天,且T3＞T4＞T5＞T2＞T1；30～40 cm處在0～40天間幾乎無根系，40～90天根系較快增加，高峰期在60～70天；T2、T3、T4、T5處理在70天，T1處理在60天，T4＞T1＞T2＞T5＞T3。其他處理無顯著性差異。進一步分析擬合，0～10 cm與20～30 cm深度根系干重變化呈“S”型曲線，10～20 cm根系呈冪函數(shù)增長曲線，30～40 cm呈二次函數(shù)曲線。綜上，施用氨基酸有機肥300 kg/hm2可促進煙草根系的發(fā)育。

2.3 施用不同氨基酸有機肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

2種水平2種氨基酸有機肥的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價與上中等煙葉比例均有不同程度地提高，其中上中等煙葉比例均與對照有顯著差異，高用量的2種氨基酸有機肥還與對照在產(chǎn)量、產(chǎn)值上有顯著差異，A、B型產(chǎn)量增幅分別為8.83%、6.04%，產(chǎn)值增幅分別為8.89%、7.95%（表5）。說明300 kg/hm2用量的氨基酸有機肥A型與B型與化肥配施能提高煙葉產(chǎn)量與產(chǎn)值，增加煙農(nóng)收入。

表4 不同處理不同深度各層次根系占總根干重的比重分布

表5 不同氨基酸有機肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

2.4 施用不同氨基酸有機肥對烤煙化學成分的影響

只有各種化學成分含量適宜且相互協(xié)調(diào)，煙葉才能良好的內(nèi)在質(zhì)量，香氣充足，吃味醇和[19]。研究不同處理的中上部煙葉的內(nèi)在化學成分的協(xié)調(diào)性差異，可評價煙葉內(nèi)在質(zhì)量，進而通過施肥措施提高中上部煙葉的質(zhì)量[20]。

由表6可見，中上部煙葉總糖含量均以對照最低，以有機肥A型300 kg/hm2處理最高；中部煙葉總氮含量以氨基酸有機肥A 300 kg/hm2最高，大小順序為T3＞T5＞T1＞T2＞T4，均與對照無顯著差異。上部煙葉總氮含量以對照處理最高，大小順序為T1＞T5＞T3＞T2＞T4，且均與對照有顯著差異。中上部煙葉鉀氯比均以氨基酸有機肥A 300 kg/hm2最高，且中部葉與對照和氨基酸有機肥A 150 kg/hm2處理有顯著差異，其他無顯著差異。各處理的煙堿含量均低于對照，鉀含量與糖堿比均高于對照，其他指標均在適宜范圍內(nèi)，但處理之間無顯著差異。可見各氨基酸處理均一定程度上改善煙葉化學成分及內(nèi)在品質(zhì)。氨基酸有機肥與化肥配施能提高中部葉的鉀氯比與上部葉的總糖含量，降低上部葉的總氮含量。總體上效果以氨基酸有機肥A300 kg/hm2較好。

2.5 施用氨基酸有機肥對烤煙評吸質(zhì)量的影響

由表7可看出，各處理評吸總分、質(zhì)量檔次均高于對照，其高低順序為T2＞T4＞T3＞T5＞T1，說明氨基酸有機肥A、B型能改善中部煙葉的香氣質(zhì)，增加中部煙葉的香氣量，提高中部煙葉的評吸質(zhì)量。

表6 不同處理煙葉主要化學成分

3 結(jié)論

（1）150 kg/hm2用量的氨基酸有機肥B型能提高中部葉寬度、中部葉面積整齊度，但其葉面積系數(shù)與莖圍有降低的趨勢；300 kg/hm2用量的氨基酸有機肥A型能提高中部葉葉長與中部葉葉面積，烤煙農(nóng)藝性狀總體上較好，能提高中部葉長度整齊度與株高整齊度，群體整齊度與葉面積系數(shù)表現(xiàn)較好，能促進大田烤煙個體與群體的中部葉生長發(fā)育。

（2）烤煙根系主要分布在縱深0～30 cm處，150 kg/hm2用量的氨基酸有機肥B型能提高移栽后40天烤煙10～20 cm處的根系根干重的比重分布；300 kg/hm2用量的氨基酸有機肥A型能提高移栽后40天烤煙0～10 cm處的根系根干重的比重分布，根系增長高峰期及根干重的比重分布比較合理，可促進煙草根系的發(fā)育。

（3）2種水平2種氨基酸有機肥均能提高烤煙上中等煙葉比例，300 kg/hm2用量的氨基酸有機肥A型B型均能提高煙葉產(chǎn)量與產(chǎn)值。

（4）300 kg/hm2用量的氨基酸有機肥A型總體較好，對湘西地區(qū)烤煙生產(chǎn)及肥料配方有重要指導意義。

（5）由于土壤、氣候等生態(tài)條件的差異，上述結(jié)果在其他地區(qū)還需驗證，但本研究方法可以借鑒，本研究結(jié)論對其他農(nóng)作物施肥及生長有重要參考價值。

4 討論

關(guān)于有機酸對作物的有利影響遠比毒害研究得少[21-22]。韓錦峰[23]研究指出，餅肥配施化肥能提高烤煙產(chǎn)量、上等煙的比例及煙葉品質(zhì)。武雪萍等[24]研究發(fā)現(xiàn)有機酸灌根促進了煙葉的碳氮代謝過程，其中蘋果酸處理和乳酸處理顯著提高了根系活力和根系ATPase活性，促進根系的發(fā)育；4種有機酸處理都可以提高烤后煙葉有機酸和還原糖的含量。劉國順等[25]認為有機酸能改善煙葉的質(zhì)量。朱凱[26]研究表明，施用蘋果酸等有機酸增加了致香物質(zhì)總量，且以中部葉增加最大。究其原因有三，其一，有機酸可以為土壤微生物提供碳源，提高根際土壤微生物的活性，有利于土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；其二，有機酸可以提高植物養(yǎng)分的有效性，很多有機酸可與微量元素(Zn、Cu、Fe、Mn)形成水溶性絡合物或螯合物，從而提高微量元素的有效性；其三，有機酸改善根際土壤環(huán)境，刺激根系的生長，提高煙草根系活力，提高煙葉酶活性，加強碳氮代謝，但是由于不同分子量有機酸所起的作用不同，對煙株內(nèi)化學成分的合成表現(xiàn)不同。

施肥措施可以改善土壤理化性狀與養(yǎng)分狀況，是調(diào)控煙葉產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)[27]。朱利翔[28]研究指出，含氨基酸水溶肥料的使用增加了小麥的穗粒數(shù)和千粒重，能顯著提高小麥產(chǎn)量，氨基酸有機肥A型最好，可能與其總氨基酸及游離氨基酸含量較高有關(guān)，氨基酸態(tài)氮對植物的氮營養(yǎng)貢獻還應當適當考慮根系分泌與氨基酸吸收之間的平衡[29]。曹小闖等[30]認為土壤氨基酸態(tài)氮既供應有機氮源，同時也為植物提供了有機氮化合物中的碳與能量，大大降低了碳氮同化成本．。植物的有機氮營養(yǎng)效應比礦質(zhì)氮營養(yǎng)效應大得多。氨基酸相對其他氮源能被植物優(yōu)先吸收，以降低植物在吸收同化氮源時所消耗的能量[31]。于俊紅等[32]認為50～200 mg/kg的組氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸噴施能在不同程度上促進菜心生長和增產(chǎn)。上述結(jié)果與本研究結(jié)果基本一致。

氨基酸態(tài)氮半衰期短，分子態(tài)氨基酸可不經(jīng)礦化直接被植物吸收，是植物和微生物的優(yōu)良氮源與碳源。氨基酸關(guān)系蛋白質(zhì)合成，影響蛋白質(zhì)和酶的數(shù)量，影響土壤微生物的動態(tài)變化，進而影響煙葉內(nèi)在品質(zhì)。合理的施肥種類是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，長期單一施用同一系列種類肥料，雖然對產(chǎn)量有所貢獻，但影響農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。本研究得出的結(jié)論“氨基酸有機肥與化肥配合施用，不僅可以提高煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值，還可以改善煙葉品質(zhì)，提高評吸質(zhì)量”在前人研究的基礎上具有新穎性與優(yōu)越性，首次結(jié)合農(nóng)藝性狀及整齊度、葉面積系數(shù)與不同時期不同層次根干重等生長指標明確了烤煙田間生長規(guī)律，闡明了不同種類不同用量氨基酸有機肥與烤煙經(jīng)濟性狀、內(nèi)在化學成分及評析質(zhì)量的關(guān)系。

推測氨基酸可能會促進致香前體物質(zhì)的合成與積累，使煙葉成熟期間同化物的降解轉(zhuǎn)化更為協(xié)調(diào)、煙葉化學成分更為協(xié)調(diào)，但與氣溫、雨水和光照等氣候條件也有一定關(guān)系，這方面還需繼續(xù)研究；氨基酸有機肥可能增加土壤有機質(zhì)的含量，或許可提高有機質(zhì)的質(zhì)量，進而促進根系的生長，但橫向根系的分布因有2株煙的交錯重復根系而未研究，需繼續(xù)進行盆栽試驗；整齊度與葉面積系數(shù)影響因素（如栽培、品種等）較多，本研究在其他因素盡量一致情況下僅重點研究氨基酸有機肥的影響。