耕作深度對烤煙根系生長和煙葉鉀、氯含量的影響

毛家偉 張翔 徐敏 何雷 李亮 司賢宗 索炎炎 張繼帥

摘要：為探討豫南煙區適宜的烤煙耕作深度，采用田間試驗研究了耕作深度對烤煙根系生長和煙葉鉀、氯含量的影響。結果表明，在20～40 cm深度，隨著耕作深度的增加，容重有減小的趨勢;在40～60 cm深度，增加耕作深度顯著降低了后期40～60 cm土壤水分含量。在移栽后75 d，與對照處理T1相比，其他深耕處理根系體積和不定根數量均顯著增加。與常規耕作相比，增加耕作深度均能夠顯著提高煙葉產量和產值，耕作深度35 cm處理的產量和產值和耕作深度45 cm處理相比差異不顯著，均價和上等煙比例均以耕作深度35 cm處理最高。從烤后煙葉鉀、氯含量看，與對照處理T1相比，增加耕作深度處理均提高了中部和上部煙葉鉀含量，上部煙葉氯離子含量明顯降低。經綜合分析可知，在豫南煙區生產中較適宜的耕作深度為35～45 cm。

關鍵詞：烤煙;耕作深度;植煙土壤容重;水分含量;根系生長;經濟性狀;鉀;氯

中圖分類號： S572.04文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）08-0085-04

收稿日期：2019-03-19

基金項目：河南省煙草專賣局科技項目（編號：HYKJZD201503）;中國煙草總公司科技項目（編號：110201502013）;河南省煙草業轉型升級科技攻關項目（編號：2018410000270036）。

作者簡介：毛家偉（1981—），男，湖北廣水人，副研究員，主要從事植物營養、施肥研究與推廣。E-mail：maojw1981@126.com。

煙草是一種特殊的經濟作物，為煙株生長提供一個良好的土壤環境是生產優質煙葉的關鍵[1]。豫南煙區近年來由于生產上耕作深度普遍偏淺，加上不合理施肥，造成煙田耕層過淺、煙株根系發育不良，進而影響煙葉的產量與品質[2]。土壤耕作是將機械力作用于土壤并改變其理化性狀，進而調節土壤中水、肥、氣、熱等因子，提高作物產量[3]。土壤緊實會影響植株地下部在土壤中生長發育狀況[4]，深耕可增加土壤通透性，緩解土壤緊實狀況，提高水分利用率，實現作物的增產增收[5]。童文杰等的研究表明，深耕對改良土體結構、促進土壤蓄水、優化烤煙根系構型以及增加煙葉產量、產值有較好效果[6]。楊章明等的研究表明，煙地深翻可明顯改善土傳病害發生情況、有效提高煙株農藝性狀并顯著提高煙葉質量[7]。鉀、氯含量都是評價煙葉質量的重要指標[8-9]，近年來，河南煙葉氯含量偏高和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[10]。針對豫南煙區土壤及煙葉存在的問題，本試驗研究了耕作深度對土壤物理性狀、根系生長和煙葉鉀、氯含量的影響，以期找出適宜的烤煙耕作深度，為生產優質適產煙葉提供參考依據。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

試驗于2017年在河南省泌陽縣高邑鄉進行。基礎土樣養分為：pH值6.3，有機質含量1.24%，速效氮含量80.6 mg/kg，速效磷含量11.1 mg/kg，速效鉀含量131.4 mg/kg，氯離子含量15.5 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。供試肥料種類有煙草專用復合肥料（N 10%、P2O5 12%、K2O 18%）、餅肥（N 5%）、硫酸鉀（K2O 50%）、過磷酸鈣（P2O5 12%）。

1.2?試驗設計

試驗設3個處理，分別為常規耕作即耕作深度20 cm（T1）、耕作深度35 cm（T2）、耕作深度45 cm（T3）。試驗采取大區對比設計，不設重復，小區面積800 m2，煙壟行距1.2 m，株距0.5 m，3個處理施肥一致，施肥氮磷質量比1 ∶1.5 ∶3.5，氮、磷、鉀用量分別為：N 67.5 kg/hm2、P2O5 101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2，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。3月5日于試驗點耕作，4月26日移栽，8月23日采烤結束。其他各項田間生產管理措施統一按當地規范化措施進行。

1.3?測定項目

1.3.1?容重、水分含量?利用鋁盒和環刀測定0～20、20～40、40～60 cm土壤水分含量和容重。

1.3.2?根系生長情況?每個處理選取有代表性的煙株5株，在移栽35、75 d后挖出其完整根系，用清水洗凈后將根系分為側根（一級、二級）、不定根，并用剪刀剪開，數出根數。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30、75 d取各處理煙株的中部葉，在105 ℃下殺青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒質量，粉碎過0.425 mm篩后，按照魯如坤的方法[11]分析測定鉀和氯的含量。

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），按照王瑞新的方法[12]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，并進行Duncans新復極差法多重比較。

2?結果與分析

2.1?不同處理對植煙土壤容重、水分含量的影響

由表1可見，在0～20 cm深度，3個處理間以處理T1容重最低，但處理間差異不顯著;在20～40 cm 深度，隨著耕作深度的增加，容重逐漸減小，但處理間差異未達顯著水平;在 40～60 cm深度，各處理間容重表現為處理T1>處理T2>處理T3，處理T1容重顯著高于處理T3（P<0.05）。在0～20、20～40 cm，3個處理間水分含量差異不顯著;在 40～60 cm 深度，各處理間水分含量表現為處理 T1>處理T2>處理T3，且處理T1水分含量顯著高于其他2個處理（P<0.05），說明增加耕作深度顯著降低了后期40～60 cm土壤水分含量。

2.2?不同處理對烤煙根系生長的影響

2.2.1?不同耕作深度對根系體積及干物質積累的影響?由圖1可知，在移栽后35 d，各處理根系體積差異不顯著，可能是由于在煙株生長前期，根系生長剛恢復，根系主要分布在較淺的土層，3個處理相比，以耕作深度35 cm的根系體積最大，達9.2 cm3;在移栽后75 d，與處理T1相比，其他2個處理根系體積顯著增加，以處理T2最大，但和處理T3間差異不顯著。移栽后35 d，處理間根干質量差異不顯著;在移栽后75 d，與處理T1相比，其他2個處理根干質量均顯著增加，但二者之間差異不顯著，以處理T2根干質量最大，達72.1 g/株。

2.2.2?不同耕作深度對根系生長的影響?從表2可以看出，移栽后75 d與移栽后35 d相比，一級側根和不定根均有所增加。在移栽后35 d，3個處理相比，一級側根以處理T2最多，達28.2條，3個處理間差異不顯著;不定根數量則以處理T1最多，達31.6條，顯著高于其他處理。在移栽后75 d，不同耕作深度一級側根數量表現為：處理T2>處理 T3>處理T1，處理間差異不顯著;與處理T1相比，其他2個處理均顯著提高了不定根數量。

2.3?不同耕作深度對經濟性狀的影響

由表3可見，從產量上看，不同耕作深度間表現為處理T3>處理T2>處理T1，隨著耕作深度的增加，產量逐漸增加，與處理T1相比，其他2個處理產量顯著增加，但二者之間差異不顯著。從產值上看，與處理T1相比，其他2個處理均顯著提高，提高幅度為7 813、878 1元/hm2，以處理T3產值最高，處理T3和處理T2間產值差異不顯著。均價和上等煙比例均以耕作深度35 cm（處理T2）最高，均價為22.7元/kg，上等煙比例為38.6%。

2.4?不同耕作深度對鉀、氯含量的影響

2.4.1?不同耕作深度對煙株鉀、氯含量的影響?由表4可見，移栽后35 d，以處理T1中的鉀含量最高，顯著高于其他處理。在移栽后75 d，煙葉中鉀含量有所下降，以處理T1降幅最大;3個處理間相比，莖和葉中鉀含量隨著耕作深度增加而增加，以處理T3最高，莖和葉中鉀含量分別為2.42%、3.08%。總體來看，處理T3和處理T2葉中鉀含量在移栽后 75 d 時均顯著高于處理T1。由表5可見，在移栽后35 d，3個處理葉中氯離子含量差異不顯著。在移栽后75 d，葉中氯離子含量與移栽后 35 d 相比有明顯的增加，3個部位均顯示以處理T1氯離子含量最高，根和葉中氯離子含量顯著高于其他2個處理，說明增加耕作深度可以顯著降低煙葉氯離子含量。

2.4.2?不同耕作深度對烤后煙葉鉀、氯含量的影響?鉀是煙草的主要品質元素，提高煙葉鉀含量能改善煙葉組織結構，香吃味好[13]。圖2-A顯示，與處理T1相比，增加耕作深度處理（即處理T2、處理T3）均能提高中部葉（C3F）和上部葉（B2F）鉀含量，中部葉提高0.16～0.28百分點，上部葉提高 0.14～0.64百分點，均以處理T3煙葉鉀含量最高。

氯是影響煙葉質量的主要指標，煙葉氯離子含量超過1.0%，煙葉燃燒性變差，品質下降[14]。河南煙區煙葉氯離子含量偏高是近年來較為突出的問題。從圖2-B可知，中部葉氯離子由高到低的順序為處理T1>處理T3>處理T2;從上部葉看，處理T1煙葉氯離子含量明顯高于其他2個處理，處理T3上部葉氯離子含量最低，為0.33%。

3?結論與討論

土壤耕層變淺、耕層容重增加、有效耕層土壤量減少及犁底層上移等耕層結構性問題已成為我國作物高產高效的主要制約因素[15]。張云偉研究認為，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[16]。通過施用有機肥[17]、腐殖酸[18]、生物炭[19]、小麥秸稈[20]以及翻壓綠肥[21]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深度，隨著耕作深度的增加，容重有減小的趨勢，但處理間差異未達顯著水平，在40～60 cm深度，耕作深度45 cm處理容重顯著低于常規處理。在0～20、 20～40 cm深度， 3個處理間水分含量差異不顯著;在40～60 cm深度，增加耕作深度能顯著降低后期 40～60 cm土壤水分含量。

根系的生長發育及其在土壤中的分布狀況會直接影響煙株地上部的生長發育[22]。本試驗結果表明，在移栽后35 d，各處理根系體積和一級側根數量差異不顯著;在移栽后75 d，與對照處理T1相比，其他2個處理根系體積顯著增加，且其不定根數量顯著增加。有研究表明，適度增加耕作深度能提高煙葉產量和產值[23]。本試驗結果表明，與常規耕作相比，增加耕作深度均能夠顯著提高煙葉產量和產值，耕作深度35 cm處理的產量和產值與耕作深度45 cm處理相比差異不顯著，均價和上等煙比例均以耕作深度35 cm處理最高。

近年來，河南煙區煙葉鉀含量偏低、氯離子含量偏高是其煙葉品質提高的主要限制因子[24-25]。韓富根等的研究表明，通過壟下深松可以降低煙葉中氯離子含量，提高煙葉鉀含量[26]。本試驗結果表明，從煙株中鉀、氯含量看，在移栽后75 d，莖和葉中鉀含量隨著耕作深度增加而提高，常規對照處理T1葉部氯離子含量顯著高于其他深耕處理。從烤后煙葉鉀、氯含量看，與對照處理T1相比，增加耕作深度處理均提高了中部葉和上部葉煙葉鉀含量，上部葉氯離子含量明顯降低。

綜上所述，在豫南煙區，耕作深度為35～45 cm時，能夠降低20～60 cm土壤容重，顯著增加移栽后75 d時煙株根系體積和不定根數量，提高煙葉產量、產值，增加烤后中部和上部煙葉的鉀含量和降低氯離子含量。

參考文獻：

[1]徐天養，趙正雄. 耕作深度對烤煙生長、養分吸收及產量、質量的影響[J]. 作物學報，2009，35（7）：1364-1368.

[2]范藝寬，毛家偉，孫大為，等. 耕作深度和秸稈還田互作對土壤團聚體組成和煙葉鉀、氯含量的影響[J]. 河南農業科學，2018，47（1）：32-36.

[3]蘇有健，王燁軍，張永利，等. 不同耕作方式對茶園土壤物理性狀及茶葉產量的影響[J]. 應用生態學報，2015，26（12）：3723-3729.

[4]王玉萍，周曉潔，盧?瀟，等. 土壤緊實度對馬鈴薯根系、匍匐莖、產量和品質的影響[J]. 中國沙漠，2016，36（6）：1590-1596.

[5]李小飛，孫永明，葉?川，等. 不同耕作深度對茶園土壤理化性狀的影響[J]. 南方農業學報，2018，49（5）：877-883.

[6]童文杰，鄧小鵬，徐照麗，等. 不同耕作深度對土壤物理性狀及烤煙根系空間分布特征的影響[J]. 中國生態農業學報，2016，24（11）：1464-1472.

[7]楊章明，常寧濤，楊藝煒，等. 煙田深耕對攀枝花煙區煙葉質量的影響[J]. 南方農業，2017，11（18）：25-27.

[8]代曉燕，郭春燕，王海波，等. 鉀肥施用方式對豫西烤煙鉀含量及產質量的影響[J]. 中國煙草學報，2012，18（3）：42-49.

[9]王亞寧，張?翔，范藝寬，等. 煙草氯素營養研究進展與展望[J]. 中國農學通報，2017，33（27）：66-70.

[10]孫計平，吳照輝，李雪君，等. 高氯灌溉水對盆栽烤煙氯吸收和分配的影響[J]. 河南農業科學，2017，46（10）：44-48.

[11]魯如坤. 土壤農業化學分析法[M]. 北京：中國農業科技出版社，1998.

[12]王瑞新. 煙草化學[M]. 北京：中國農業出版社，2003.

[13]毛家偉，張?翔，楊立均，等. 優質烤煙對不同種類鉀肥的吸收效應[J]. 中國土壤與肥料，2017（1）：56-60.

[14]張?陽，屠乃美，康?健，等. 烤煙氯營養研究進展[J]. 湖南農業科學，2015（3）：139-143.

[15]羅?俊，林兆里，闕友雄，等. 耕作深度對蔗地土壤物理性狀及甘蔗產量的影響[J]. 應用生態學報，2019，30（2）：405-412.

[16]張云偉. 土壤容重對煙草生長及植煙土化學性質影響的研究[D]. 昆明：昆明理工大學，2013.

[17]李艷平. 有機物料對植煙土壤特性及烤煙產質量的影響[D]. 鄭州：河南農業大學，2016.

[18]田艷洪，趙曉鋒，劉文志，等. 腐殖酸對連作煙田土壤性狀及煙株生長的影響[J]. 黑龍江農業科學，2012（3）：58-61.

[19]劉?卉，周清明，黎?娟，等. 生物炭施用量對土壤改良及烤煙生長的影響[J]. 核農學報，2016，30（7）：1411-1419.

[20]曾?宇，葉協鋒，符云鵬，等. 施加腐熟小麥秸稈對土壤容重及烤煙根系生長的影響[J]. 中國煙草學報，2014，20（3）：68-72.

[21]李?正，敬海霞，解昌盛，等. 翻壓綠肥對植煙土壤理化性狀及烤煙常規化學成分的影響[J]. 華北農學報，2012，27（S1）：275-280.

[22]王?娜，蘭建強，王定偉，等. 不同耕作深度對烤煙生長及產、質量的影響[J]. 西南農業學報，2014，27（4）：1737-1740.

[23]劉?海. 不同耕作方法對煙株營養和煙葉產質量的影響[D]. 長沙：湖南農業大學，2009.

[24]胡國松，張國顯，曹志宏，等. 河南煙區烤煙葉片含鉀量低的原因初探[J]. 中國煙草學報，1996，3（1）：13-18.

[25]李?亮，張?翔，王亞寧，等. 不同氯水平下納米脫氯劑對烤煙生長及氯吸收的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2018，46（12）：98-106，113.

[26]韓富根，劉世亮，劉鵬飛，等. 不同耕作措施對延邊煙田水分、烤煙生長及煙葉產量品質的影響[J]. 中國煙草學報，2011，17（6）：54-59.