連作調理劑對貴陽植煙土壤和烤煙云煙85品質的影響

鄧兆權，林松，饒陳，祖慶學，祖萬斌，程傳策*

(1.貴州省煙草公司貴陽市公司，貴州 貴陽 550001； 2.河南農業大學 煙草學院，河南 鄭州 450002)

在煙葉大田生產過程中，由于化學肥料的不合理使用[1]，土壤的緩沖能力和離子平衡能力遭到破壞而導致土壤pH值下降，致使土壤酸化嚴重，酸性環境也利于病原菌的生長，加上設施內的土壤缺乏、雨水淋溶所引起的土壤鹽分積累，導致土壤次生鹽漬化嚴重[2]，除了抑制煙草生長發育外，還會導致其產量和品種的下降。調理劑是一種以腐殖酸和微量元素為主的土壤改良材料[3]，具有疏松土壤，調節土壤pH，提高肥料利用效率的功效。腐植酸是土壤有機質的主要成分，與作物產量和品質有直接關系。有研究表明，腐植酸能夠調節植物對逆境的響應[4]，增強根系吸收營養物質的能力。郭云平等[5]認為，腐植酸能夠有效緩解西瓜幼苗的鹽脅迫。

調理劑對于克服連作障礙[6]、提高土地利用率、提升作物生產產量及實現農業可持續發展具有重要意義。調理劑可有效預防土傳病害，并具有抗重茬效果[7]。現已證明，連作調理劑對柑橘、西瓜和草莓具有明顯增產功能[8]，但對烤煙產量和品質的影響鮮見報道。本試驗以連作調理劑為主要改良手段，研究其對烤煙產量和品質的影響，旨在提出基于連作調理劑的烤煙增產提質技術。

1 材料與方法

1.1 材料

供試烤煙品種為云煙85，為開陽縣當地主栽品種。于2017年在貴州省開陽縣進行試驗，試驗地土壤為當地代表性土壤，肥力中等，地勢平坦，灌排方便。

1.2 方法

以667 m2為施肥單位，本試驗設4個處理。對照(CK)即按當地常規施肥方式；T1，按當地常規施肥方式+連作調理劑(40 kg)；T2，微量元素肥料(40 kg)+鉀肥(20 kg)+連作調理劑(40 kg)；T3，微量元素肥料(40 kg)+鉀肥(20 kg)。其中微量元素、鉀肥和連作調理劑均采用傳統方式施入土壤。除施肥方法外，其他田間管理技術措施按照當地優質煙葉生產技術操作。采用隨機區組設計，重復3次，試驗設12個小區，每小區66.7 m2，共需試驗面積800.4 m2。

各小區于采烤前1 d選擇有代表性的10株煙草調查單株有效葉片數、株高、莖圍和節距，分別于移栽前和團棵期、打頂期、采烤后等對每處理植煙根際土壤5 mm范圍進行取樣，共5次。取樣時采集耕作層土樣1.5 kg，混合均勻后，用四分法取1 kg土樣送檢。

土壤測定指標包括三方面：化學指標、生物指標和土壤相關酶指標。化學指標包括測定土壤有機碳氮、速效氮、速效磷、速效鉀等[9-10]；生物指標包括測定土壤微生物(細菌、真菌和放線菌)及微生物量碳和微生物量氮等[11]；土壤相關酶指標包括測定過氧化氫酶[12]、土壤蔗糖酶[13]、土壤脲酶[14]和土壤磷酸酶[15]等。

采烤結束后分小區按照GB 2635—92分級[16]、計產，并按照當地烤煙收購價格計算產值，以小區為單位單獨采收烘烤、分級計產。開烤前調查實收株數，對各小區標記煙株標記下部葉(4～7葉位)、中部葉(9～12葉位)、上部葉(14～17葉位)。各小區標記煙葉分部位采收后統計采收葉數、稱取鮮重，計算單葉鮮重，再掛牌烘烤。分級時，稱量各小區各部位標記葉重量和統計出烤葉數，計算單葉干重。烘烤結束后，按小區進行分級，再統計煙葉產量、產值、上等煙比例、上中等煙比例。以處理為單位留取各小區標記葉，分別取各處理的C3F等級初烤煙葉樣品2 kg，抽除煙梗，40 ℃干燥2 h，粉碎，過0.425 mm孔徑篩，取煙末裝入密閉袋中。在河南農業大學煙草學院實驗室檢測煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯等化學成分[17]；物理特性包括厚度、拉力、填充值、葉質重、含梗率和平衡含水率等；煙葉次生代謝化學成分指標，即多酚[18](綠原酸、蕓香苷、莨菪亭)和色素[19](葉綠素a、葉綠素b、葉黃素、胡蘿卜素)等。

1.3 數據處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan’s新復極差法比較不同處理間各種指標之間的差異；使用Origin Pro 8.5進行相關數據統計分析和制圖。

2 結果與分析

2.1 烤煙農藝性狀變化

從表1可以看出，相比對照，移栽90 d后，T1、T2雖然株高和莖圍均無顯著差異，但其葉片數和葉面積均顯著高于對照，表明使用連作調理劑可有效提高葉片數量，增加葉面積，因此認為連作調理劑在一定程度上可以緩解烤煙連作障礙，獲得更好的農藝性狀。T3并未改善任何一個農藝性狀指標，表明鉀肥處理并不能緩解烤煙連作障礙。

表1 不同處理烤煙的農藝性狀

注：同列無相同小寫字母表示處理間差異顯著。

2.2 煙葉化學組成變化

從表2來看，3個處理的總糖、還原糖和鉀含量均高于對照，總糖、煙堿和鉀含量以T1處理最高，還原糖以T2處理最高，氯含量以T1最低。這些結果表明，連作調理劑和施鉀措施均有利于增加總糖、還原糖和鉀含量，而T1處理能有效降低氯含量。

2.3 烤煙經濟性狀變化

由表3可知，從產量上看，不同連作調理劑處理均不同程度地提高了烤煙的產量、均價、產值、上等煙比例和中上等煙比例。其中，T1對產量的提升作用最大，達8.3%；而T3對均價、產值、上等煙比重和中上等煙比重提升作用最大，其中產值提高13.8%。表明連作調理劑可有效提升烤煙產量，而施鉀處理可有效改善烤煙品質。

表2 不同處理烤煙的化學組成

表3 不同處理烤煙的經濟性狀

2.4 烤煙經濟效益變化

從表4可以看出，不同連作調理劑處理的產值均高于對照，分別比對照高9.8%、11.4%和13.8%，T2處理的新增經濟效益最高，達5 436.90元·hm-2。

表4 不同處理烤煙的經濟效益

2.5 烤煙中性致香物質含量的變化

煙葉中類胡蘿卜素類香氣物質是影響煙葉香氣質和香氣量的重要組分，且種類繁多，其中以β-大馬酮、β-二氫大馬酮和法尼基丙酮3種成分含量較高。

表5顯示，T1、T3處理中，類胡蘿卜素降解產物總量分別高于對照分別相差8.33、6.04 μg·g-1，T2低于對照13.44 μg·g-1，且以T1總含量最高。不同處理中，β-大馬酮的變化和β-二氫大馬酮的變化差值較為明顯，而法尼基丙酮在不同處理中幾乎無變化。其中，β-大馬酮的含量表現為T3>T1>CK>T2，β-二氫大馬酮含量表現T1>T3>CK>T2。由此可知，處理T1、T3能有效增加煙葉中類胡蘿卜素降解產物的含量。煙葉中芳香族氨基酸降解產物中主要有苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛，是煙葉中含量較豐富的香味成分。

表5 不同處理烤煙中的性致香物質

由表5可知，不同處理苯丙氨酸類總量表現為T3>CK>T1>T2，說明處理T3能提高煙葉中的苯丙氨酸類的含量，其衍生物是類西柏烷類香氣物質的主要成分，不但具有很好的香氣特性，且茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等降解轉化產物也是煙草中很重要的致香物質。本試驗類西柏烷類香氣物質只檢測了茄酮1種物質，不同處理中茄酮含量的表現為T1>T3>CK>T2，說明T1處理可以提高煙葉中茄酮的含量。

新植二烯在煙草中燃燒時直接進入煙氣中，能減輕煙氣的刺激性，醇和煙氣量的高低不僅直接影響煙葉的香吃味，還能影響其他致香成分的形成。烤煙中性致香物質中新植二烯含量最高，處理T1、T2、T3新植二烯的含量均高于CK，從高到低為T1>T2>T3>CK。不同處理下，煙葉的中性致香物質總量差異明顯，T1處理含量最高，為1 180.66 μg·g-1；CK處理含量最低，顯著低于其他3組處理。由此說明，僅使用連作調理劑有助于提高烤后煙葉中性致香物質的總含量，提高煙葉品質。

2.6 土壤基本化學性質變化

從堿解氮含量來看(圖1)，整個試驗期內呈無規律變化。但總體來說，種植烤煙后，對照的堿解氮含量均有所下降，而處理T1、T2和T3堿解氮含量有所上升。

圖1 不同處理的土壤堿解氮含量

從速效磷含量來看(圖2)，在整個試驗期內，對照T3和處理T4速效磷含量呈逐漸降低的趨勢，T1和T2處理均呈先降低后升高，90 d后又降低的趨勢。處理2和3提升了土壤種速效磷的后期含量，而處理1并無提升作用，表明施用鉀肥有助于提高土壤速效磷含量。

圖2 不同處理的土壤速效磷含量

從圖3可以看出，各處理速效鉀含量均呈無規律的變化，這可能是烤煙根系分泌的有機酸與土壤含鉀礦物互作的結果。但至栽培120 d，土壤速效鉀含量均比初始值有所降低，這可能是烤煙大量吸收了鉀元素，造成土壤速效鉀含量降低。值得注意的是，施用連作調理劑有效提高了土壤速效鉀的含量，這可能是該條件下烤煙鉀含量提升的重要原因。

圖3 不同處理的土壤速效鉀含量

圖4 不同處理的土壤有機質含量

從有機質含量來看(圖4)，各處理的有機質含量均隨著栽培時間的延長而先增加后減少，其中至移栽120 d，處理1、2、3顯著高于對照，而至移栽120 d,有機質含量均有所回落，且處理2與對照無顯著差異，表明施用連作調理劑可有效提升土壤有機質含量。

2.7 土壤碳氮轉化酶活性變化

從脲酶活性來看(圖5)，對照的土壤脲酶含量隨著生育期的延長而迅速降低，與之相反，處理T1、T2和T3的脲酶活性均隨著生育期的延長而先升高后降低，移栽90 d時達到整個最高值，且均與對照呈顯著差異，到120 d時有所回落，表明施用連作調理劑和鉀肥可以提升土壤脲酶活性。

圖5 不同處理的土壤脲酶活性

蔗糖酶活性與脲酶活性的規律相似(圖6)。對照的土壤蔗糖酶含量隨著生育期的延長而逐漸降低，與之相反，處理t1、t2的蔗糖酶活性均隨著生育期的延長而降低，到移栽90 d時達到整個生育期的最高值，之后逐步降低；處理T3在移栽后30 d時，蔗糖酶活性顯著高于對照和其他處理，說明提升了土壤初始的蔗糖酶活性，而處理T2、T3提升了烤煙中后期的土壤蔗糖酶活性，且顯著高于對照和處理1，表明施用連作調理劑和鉀肥可以提升土壤蔗糖酶活性。

圖6 不同處理的土壤蔗糖酶活性

2.8 土壤可溶性碳氮含量變化

從可溶性碳含量來看(圖7)，處理T1在整個生育期內均高于對照，且呈顯著差異，表明施用連作調理劑可以增加土壤可溶性碳含量。

圖7 不同處理的土壤可溶性碳含量

從可溶性氮含量來看(圖8)，在移栽后30 d，不同連作調理劑處理的可溶性氮均高于對照，隨著烤煙生長發育，處理T1、T2土壤可溶性氮總體升高，表明施用連作調理劑和鉀肥均有助于提高土壤可溶性氮，協調土壤碳氮比。

圖8 不同處理的土壤可溶性氮含量

3 小結與討論

連作調理劑能在一定程度上提高煙葉的農藝性狀[20]，改善烤煙化學組成，提高烤煙經濟效益，連作調理劑可調節土壤酸堿平衡，增加土壤中速效氮、速效磷、速效鉀和有機質含量，增強土壤蔗糖酶和脲酶活性，提高土壤可溶性碳氮含量。

連作調理劑對烤煙的增產作用明顯，其中T2處理的新增經濟效益最高，達5 436.90元·hm-2；但烤煙品質的改善作用不如施用鉀肥，這可能與連作調理劑的施用量和施用方式有關。連作調理劑是一種有潛力的烤煙土壤改良劑[21]，因此下一步應進一步優化連作調理劑的施用工藝，挖掘其對烤煙的積極作用。