耕作模式對烤煙根系生長和煙葉鉀、氯含量的影響

毛家偉，馬 聰，唐培培，張 翔，徐 敏，何 雷，李 亮，司賢宗，索炎炎，吳俊林

(1.河南省農業科學院 植物營養與資源環境研究所，河南 鄭州 450002; 2.河南省煙草公司，河南 鄭州 450046； 3.駐馬店市煙草公司，河南 駐馬店 463000)

烤煙是以質量為主、兼顧產量的特殊經濟作物[1]。煙草根系發育的好壞，將直接影響煙株的長勢，進而影響煙草的產量與品質。在烤煙生產上，培育發達根系是提高煙葉產質量的重要措施之一[2]。豫南煙區近年來由于生產上耕作深度偏淺，造成煙株根系發育不良，進而影響煙葉的產量與品質[3]。研究表明，采取適宜的土壤耕作措施，能夠改變土壤的物理性狀，為作物生長發育創造良好的土壤環境條件，促進作物增產增收[4]。靳慧霞等[5]研究表明，不同耕作模式下，土壤有機質含量、鹽分濃度、硝態氮含量等有很大不同。羅付香等[6]研究表明，翻耕處理的煙葉產量和產值較免耕處理均有顯著提高。近年來，河南煙葉氯含量偏高且鉀含量偏低的問題一直未得到很好的解決，已經成為影響煙葉質量的關鍵因子之一[7]。針對豫南煙區土壤及煙葉存在的問題，研究了耕作模式對土壤物理性狀、烤煙根系生長和煙葉鉀、氯含量的影響，旨在為針對性地調整耕作管理措施以及生產優質煙葉提供參考依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在河南省泌陽縣高邑鄉進行?；A土樣理化性質：pH值6.7，有機質含量11.8 g/kg、速效氮含量72.7 mg/kg、速效磷含量8.1 mg/kg、速效鉀含量125.4 mg/kg、氯含量24.5 mg/kg。試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。試驗前茬均為煙草，烤煙品種為云煙87。供試肥料種類：煙草專用復合肥(N 10%、P2O512%、K2O 18%)、餅肥(N 5%)、硫酸鉀(K2O 50%)、過磷酸鈣(P2O512%)。

1.2 試驗設計

試驗設3個耕作模式處理，分別為T1(常規耕作，耕作深度25 cm)、T2(原位不動土層耕作，耕作深度45 cm)、T3(起壟帶下原位條狀深耕，耕作深度45 cm)。試驗采取大區對比設計，不設重復，小區面積1 667 m2。煙株行距1.2 m，株距0.5 m。3個處理施肥一致，氮磷鉀肥比例1∶1.5∶3.5，氮、磷、鉀用量分別為 N 67.5 kg/hm2、P2O5101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2，其中，煙草專用復合肥80%條施、20%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥30%條施、20%穴施、50%追施。常規耕作利用大拖拉機帶動鏵式犁進行翻耕，原位不動土層耕作利用立式旋耕機進行耕作，起壟帶下原位條狀深耕利用立式旋耕機僅對煙壟下方進行耕作。3月5日耕作，4月26日移栽，8月23日采烤結束。其他各項田間生產管理統一按當地規范化措施進行。

1.3 測定項目

1.3.1 土壤容重、含水率 在采收結束后，利用鋁盒和環刀測定0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤含水率和容重。

1.3.2 煙株根系生長情況 每個處理選取有代表性的煙株5株，在移栽后35、75 d挖出其完整根系，用清水洗凈后，將根系分為一級側根、不定根，并用剪刀剪開，調查根數。利用排水法測量根系體積，最后烘干，稱質量。

1.3.3 煙葉鉀、氯含量 分別在移栽后35、75 d取各處理煙株的中部葉，在105 ℃下殺青30 min，然后70 ℃下烘干至恒質量，粉碎后過0.425 mm篩，按文獻[8]測定全鉀和氯的含量。

1.3.4 經濟性狀 各小區單獨計產、分級，計算產量和產值。

1.3.5 烤后煙葉鉀、氯含量 煙葉烘烤后，各處理取中部葉(C3F)和上部葉(B2F)按照參考文獻[9]測定鉀和氯的含量。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2016和DPS軟件對試驗數據進行統計分析，并采用Duncan’s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同耕作模式對植煙土壤容重和含水率的影響

由表1可見，3個處理0～20 cm土層土壤容重差異較小，20～40 cm和40～60 cm土層土壤容重表現為T1>T2>T3，但差異均不顯著。從含水率比較，3個處理間0～20 cm土層土壤含水率差異不顯著，20～40 cm和40～60 cm土層土壤含水率表現為T1>T2>T3，且T1處理顯著高于其他2個處理，說明T2、T3處理可以顯著降低烤煙采收結束 20～60 cm土壤含水量。

表1 不同耕作模式對各土層土壤容重和含水率的影響Tab.1 Effects of different tillage patterns on soil bulk density and soil water content of different soil layers

注：同列不同字母表示各處理在0.05水平上差異顯著，下同。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% level.The same below.

2.2 不同耕作模式對烤煙根系生長的影響

2.2.1 根系體積及干物質積累 由圖1A可知，移栽后35 d，烤煙根系體積表現為T3>T2>T1，T3處理根系體積達10.4 cm3，顯著高于T1處理；移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理根系體積顯著增加，以T3處理最大，但與T2處理差異不顯著。從煙株干物質積累(圖1B)比較，移栽后35 d，T3處理根干質量較T1、T2處理顯著提高；移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理根干質量均顯著增加，且以T2處理最高，達91.1 g/株。

圖1 不同耕作模式對烤煙根系體積及干物質積累的影響Fig.1 Effects of different tillage patterns on root volume and dry matter accumulation

2.2.2 根系生長 從表2可以看出，隨著生育進程推進，烤煙一級側根和不定根均明顯增加。移栽后35 d，3個處理相比，一級側根數量以T3處理最多，達28.5條，顯著高于T1處理；不定根數量則以T1處理最多，達29.2條，3個處理間差異不顯著。移栽后75 d，一級側根數量表現為T3>T2>T1，T2、T3處理差異不顯著，但均顯著高于T1處理；不定根數量表現為T3、T2處理顯著高于T1處理。

表2 不同耕作模式下烤煙根系生長情況Tab.2 Effects of different tillage patterns on root growth

2.3 不同耕作模式對烤煙經濟性狀的影響

由表3可見，不同處理烤煙產量表現為T2>T3>T1，3個處理間差異不顯著；不同處理產值表現為T3>T2>T1，T2、T3處理分別較T1處理顯著增加9.8%、10.6%；均價和上等煙比例均以T3處理最高，分別為23.6元/kg和46.7%，其中上等煙比例分別較T1、T2處理增加10.6、4.2個百分點。

2.4 不同耕作模式對煙株鉀、氯含量的影響

2.4.1 鉀、氯含量 由表4可見，移栽后35 d，與T1處理相比，T2、T3處理均顯著提高了根莖和葉中的鉀含量。移栽后75 d，3個處理根、莖、葉中鉀含量均表現為T3>T2>T1，從葉中鉀含量看，T2、T3處理差異不顯著，但均顯著高于T1處理。

由表5可見，移栽后35 d，根莖中氯含量以T1處理最低，為0.68%，而葉中氯含量則表現為T1處理顯著高于其他處理。移栽后75 d，莖和葉中氯含量均以T1處理顯著高于其他2個處理，其中T1處理葉中氯含量達1.28%，T2、T3處理間氯含量差異不顯著。

表3 不同耕作模式對烤煙經濟性狀的影響Tab.3 Effects of different tillage patterns on economic characters

表4 不同耕作模式煙株的鉀含量 Tab.4 Effects of different tillage patterns on potassium absorption %

表5 不同耕作模式煙株的氯含量 Tab.5 Effects of different tillage patterns on chlorine absorption %

2.4.2 烤后煙葉鉀、氯含量 我國煙葉鉀含量低于國際優質煙水平(2.5%鉀含量)，提高煙葉鉀含量是提高煙葉品質的重要途徑之一[10]。由圖2A可見，與T1處理相比，T2、T3 處理均提高了中部葉(C3F)和上部葉(B2F)的鉀含量，其中中部葉提高0.26～0.35個百分點，上部葉提高0.06～0.28個百分點，中部葉以T2處理最高，達1.87%，上部葉以T3處理最高，達1.96%。

氯是影響煙葉質量的主要指標，煙葉氯含量超過1.0%，煙葉燃燒性變差，質量下降[11]。河南煙區部分煙葉氯含量相對較高，影響了煙葉質量，需要采取措施降低煙葉氯含量[12]。從圖2B可以看出，烤煙中部葉和上部葉的氯含量由高到低的順序均表現為T1>T2>T3，T3處理中部葉和上部葉的氯含量分別為0.38%和0.36%，T2、T3處理上部葉氯含量均較T1處理顯著下降。

圖2 不同處理對烤后煙葉鉀氯含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on potassium and chlorine contents of cured tobacco leaf

3 結論與討論

土地的耕作模式是影響土壤物理、化學性質的關鍵因素[13]，土地耕作方式變化可改變土壤結構并影響諸多土壤生態因子[14]。張云偉[15]研究表明，土壤容重影響土壤化學性質，并且影響煙株根系的縱向生長和須根根系生長。研究表明，施用有機肥[16]、腐植酸[17]、生物炭[18]和小麥秸稈[19]以及翻壓綠肥[20]均可在一定程度上降低土壤容重。從本研究結果看，在20～40 cm和40～60 cm土層，土壤容重表現為T1>T2>T3，但三者間差異不顯著；從土壤含水率比較，與T1處理相比，T2、T3處理可顯著降低烤煙采收結束時20～60 cm土層土壤含水量。

作物根系大小及其空間分布構型與作物對土壤水分和礦質元素的吸收能力密切相關[21]?，F代耕作模式可打破犁底層障礙，為作物根系生長發育創造一個水、肥、氣、熱相協調的耕層結構[22]。本試驗結果表明，移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理烤煙根系體積、根干質量、一級側根和不定根數量均顯著增加，T2與T3處理差異不顯著。賴洪敏等[23]研究表明，與傳統耕作相比，粉壟耕作能夠促進煙株根系的生長，增加干物質積累量，提高煙株抗病性。本試驗結果表明，3個處理間產量差異不顯著，與T1處理相比， T2、T3處理均顯著提高了煙葉產值，均價和上等煙比例均以T3處理最高。

近年來，煙葉鉀含量偏低、氯含量偏高的問題是河南煙區煙葉品質提高的主要限制因子[24-25]。本試驗結果表明，從煙株中鉀、氯含量看，移栽后75 d，T2、T3處理葉中鉀含量差異不顯著，但均顯著高于T1處理；T2、T3處理莖和葉中氯含量均顯著低于T1處理。從烤后煙葉鉀、氯含量看，與T1處理相比，T2、T3處理均提高了中部葉(C3F)和上部葉(B2F)的鉀含量，使氯含量明顯降低。

綜上所述，在豫南煙區，采用起壟帶下原位條狀深耕耕作模式能夠降低20～60 cm土層土壤容重，促進根系發育，提高煙葉產量、產值，增加烤后煙中部葉和上部葉的鉀含量，降低氯含量。