不同耕作方式配施有機肥對植煙土壤特性及烤煙品質的影響

文錦濤，程傳策，張曉強，簡盛義，黃 寧，李余江，肖麗娜，李文淵

(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，河南 鄭州 450002；3.河南中煙工業有限責任公司，河南 鄭州 450016)

土壤是優質煙葉生產的基礎[1-5]，土壤的優勢也是優質煙生產的優勢。長期連作和連續施用化肥使煙田土壤環境遭到重大破壞，土壤肥力下降[6-11]，土壤營養供應不均衡。煙葉最終未達到令人滿意的香氣特性，除烘烤技術的原因外，最重要的是煙葉內部化學成分失調，構成后者的原因之一是土壤和煙株之間的礦物質營養難以均衡。因此，針對貴陽修文縣煙草生產實際情況，開展了改善土壤結構和提高土壤質量等方面的技術研究，要在保證煙葉優質適產的同時，大幅度改善養分資源的利用效率，為全面提高煙葉生產的經濟效益提供技術保障，同時也為貴州煙區煙葉風格特色彰顯提供優良的配套栽培技術。

深耕目前主要有2種，即旋耕和深翻，這2種耕作方式勢必對肥料尤其是作為底肥的有機肥的效果有很大的影響。為此，在前人研究的基礎上，本試驗系統比較了旋耕和深耕條件下配施有機肥對土壤物理、化學和生物性狀的影響，希望更好地改善土壤結構，提高煙葉質量。

周虎等[12]研究表明:旋耕處理盡管可以使表層土壤容重降低，但也導致土壤犁底層變淺?？讜悦馵13]和劉淑梅[14]等研究均表明：深耕可以打破犁底層，降低深層土壤容重。肖慧等[15]研究表明：深耕能夠保持土壤疏松和水分適宜，有益土壤的熟化，增強肥力，加速土壤升溫，改善土壤微生物群落的活動，加速有機物的利用和分解，緩解自毒物質及病原微生物對植物的傷害。孫敬國等[16]研究表明：深耕有助于提升土壤溫度，改善土壤微環境，提升煙葉根系活力和提高煙葉產量。孟祥東等[17]研究表明：深耕+前膜后草覆蓋促進烤煙葉片葉綠素的降解，維持較高的類胡蘿卜素及其降解產物的含量，有效提高烤煙品質。

試驗于2018年安排在貴州省修文縣進行，通過對土壤化學指標、土壤生物指標、土壤相關酶指標、煙葉常規化學成分指標、經濟性狀及香氣物質等方面的研究，探明了不同耕作方式配施有機肥對植煙土壤特性及烤煙品質的影響，完善了修文縣煙草種植的配套栽培技術體系。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

本試驗于2018年3～9月在貴陽市修文縣進行，烤煙品種為云煙87。試驗地土壤類型為黃壤土，在4月22日移栽，株行距為50 cm×120 cm，土壤基礎肥力狀況為有機質29.01 mg/g、堿解氮48.25 mg/kg、速效鉀113.07 mg/kg、速效磷18.58 mg/kg。該試驗采用兩因素隨機區組設計，兩因素為深耕方式和有機肥用量，深耕方式為深耕和旋耕，有機肥用量為油枯15 kg+煙草專用有機肥20 kg、油枯20 kg+煙草專用有機肥30 kg、油枯25 kg+煙草專用有機肥40 kg，對照(CK)：常規耕作方式及有機肥施用量(油枯15 kg+煙草專用有機肥20 kg)，T1：深耕+油枯15 kg+煙草專用有機肥20 kg，T2：深耕+油枯20 kg+煙草專用有機肥30 kg，T3：深耕+油枯25 kg+煙草專用有機肥40 kg。每個處理中的3次重復采用隨機區組排列，小區面積66.7 m2。試驗田各處理所有農事操作在同一天內完成，其他田間管理措施均按當地煙葉生產技術方案操作。有機肥均作為基肥，在深耕前均勻撒于煙田表面，然后實施旋耕和深翻。有機肥為現在貴陽市煙草公司目前所用的商品有機肥。

1.2 測定的項目與方法

1.2.1 土壤指標 分別在移栽后30、60、90、120 d，將試驗地各小區按五點取樣法采集耕層土壤，以煙株為圓心半徑5 cm，深度為10～20 cm處采集土樣，每個小區取1份，部分鮮土保存于4 ℃冰箱里用于測量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土樣風干后過篩用于測土壤養分。土壤水溶性碳氮采用水提取過濾，用TOC儀測定浸提液濃度的方法[18]。土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，熏蒸和未熏蒸的樣品分別用0.5 mol/L的K2SO4浸提30 min，用TOC儀測定浸提液濃度[19]。土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化法[18]；堿解氮采用堿解擴散法[18]；速效磷采用釩鉬藍比色法[18]；速效鉀采用火焰光度計法[18]；土壤脲酶采用比色法[20]；蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法[20]。

1.2.2 烤煙指標 在煙苗移栽后30、45、60、75、90 d，每個小區選取長勢一致的煙株10棵，測定煙苗的株高、葉長、葉寬、莖圍、有效葉數，并根據“葉面積=葉長×葉寬×0.6345”[21]計算葉面積，煙葉成熟后(移栽后90 d)選擇生長均勻一致的煙株按部位全部采收。煙葉由當地初烤后，各小區取1 kg中部(C3F)等級煙葉，寄回并分析煙樣的化學成分和香氣組成成分。常規化學成分測定采用AAⅢ型連續流動化學分析儀測定總氮、還原糖、煙堿、鉀、氯。中性致香物測定，每個處理煙葉經45 ℃烘干，磨碎過60目篩，采用內標法測定，內標為硝基苯，通過HP5890-5972氣質聯用儀進行定性和定量分析。

1.2.3 烤后煙葉經濟性狀分析 對烤后樣進行分級，各個級別單獨稱樣、記產。依據當地煙葉收購價格計算產值。

1.3 數據處理

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

2 結果與分析

2.1 不同處理對植煙土壤主要養分動態變化的影響

2.1.1 堿解氮 由圖1可知，除T2外，其他處理的土壤堿解氮含量隨著煙草生長而逐步減少，移栽后30 d時堿解氮含量達到最高。移栽后30 d時，CK的堿解氮含量高于其他處理，達到90.39 mg/kg。移栽后60～120 d，均以T2明顯高于CK、T1及T3，堿解氮含量分別為107.40、60.88、82.05 mg/kg。移栽后90 d時，T2明顯高于CK、T1、T3處理，為56.91 mg/kg?？傮w來說，T2相對其他處理更有利于提升土壤堿解氮的含量。

圖1 不同處理不同移栽天數后土壤的堿解氮含量

2.1.2 速效磷 由圖2可知，CK與T2處理的土壤速效磷含量隨著煙草生長而呈先升高后降低的趨勢，在移栽后90 d時速效磷含量最高；T3呈現先降低后升高的趨勢；T1土壤速效磷含量隨著煙草生長而逐漸降低。移栽后30和60 d時，T1的速效磷含量顯著高于其他處理，達到79.77和64.18 mg/kg。移栽后90和120 d時，T2顯著高于其他處理，分別為52.30和52.20 mg/kg?？傮w來說，T2和T3相對其他處理更有利于提升土壤的速效磷含量。

圖2 不同處理不同移栽天數后土壤的速效磷含量

2.1.3 速效鉀 由圖3可知，土壤速效鉀含量隨著煙草生長而呈先上升后下降再上升的趨勢，在移栽后60 d時的速效鉀含量最高。移栽后30和60 d時，CK的速效鉀含量顯著高于其他處理，分別達到359.38和435.07 mg/kg。移栽后90 d，T3顯著高于其他處理，為246.72 mg/kg。移栽后120 d時，T2顯著高于其他處理，為329.77 mg/kg?？傮w來說，T2和T3相對其他處理更有利于提升土壤的速效鉀含量。

圖3 不同處理不同移栽天數后土壤的速效鉀含量

2.1.4 有機質 由圖4可知，CK與T1處理土壤有機質含量隨著煙草生長而呈現先下降后上升再下降的趨勢，T2和T3的土壤有機質含量隨著煙草生長而呈先下降后上升趨勢。在移栽后30和120 d時，T3最高，分別為36.40和39.59 g/kg。在移栽后60和90 d時則以T1顯著高于其他處理，分別為30.59和35.79 g/kg?？傮w來說，T3處理有利于提升土壤的有機質含量。

圖4 不同處理不同移栽天數后土壤的有機質含量

2.2 不同處理對植煙土壤可溶性碳氮動態變化的影響

2.2.1 可溶性碳 由圖5可知，土壤可溶性碳含量變化不太規律，基本上隨著煙草生長而呈先下降后上升的趨勢，在移栽后90 d時可溶性碳含量最高。移栽后30和120 d時，T1的可溶性碳含量顯著高于其他處理，其中移栽后30 d時達到86.46 mg/kg，移栽后120 d時為97.15 mg/kg。而在移栽后60和90 d時，T3的可溶性碳含量顯著高于其他處理，分別為95.72和108.32 mg/kg?？傮w來說，T1和T3相對其他處理更有利于提升土壤的可溶性碳含量。

圖5 不同處理不同移栽天數后土壤的可溶性碳含量

2.2.2 可溶性氮 由圖6可知，在移栽后30～90 d，各處理土壤可溶性氮含量隨著煙草生長而呈先上升后下降的趨勢，在移栽后60 d時的可溶性氮含量最高。在移栽后30 d時，CK的可溶性氮含量顯著高于其他處理，為73.15 mg/kg。移栽后60～120 d時，T2顯著高于其他處理，分別為101.39、84.65、83.01 mg/kg?？傮w來說，T2相對其他處理更有利于提升土壤的可溶性氮含量。

圖6 不同處理不同移栽天數后土壤的可溶性氮含量

2.3 不同處理對植煙土壤脲酶和蔗糖酶活性動態變化的影響

2.3.1 脲酶 由圖7可知，土壤脲酶活性隨著煙草生長而呈先上升后下降的趨勢，各處理基本在移栽后90 d時的脲酶活性最高。在移栽后30和60 d時，T1的脲酶活性顯著高于其他處理，分別為13.52、15.06 mg/kg。而移栽后90和120 d時，以T2的脲酶活性最高，分別為18.05和9.42 mg/kg?？傮w來說，T1和T2相對其他處理更有利于提升土壤的脲酶活性。

2.3.2 蔗糖酶 由圖8可知，土壤蔗糖酶活性隨著煙草生長而呈先下降后上升再下降的趨勢，各處理基本在移栽后90 d時蔗糖酶活性最高。除移栽后90 d時，其他生育期均以T3的蔗糖酶活性顯著高于其他處理，分別為19.35、16.74、21.71 mg/kg?？傮w來說，T3相對其他處理更有利于提升土壤的蔗糖酶活性。

圖8 不同處理不同移栽天數后土壤的蔗糖酶活性

2.4 不同處理對煙株農藝性狀的影響

2.4.1 株高 由表1可知，各處理煙草株高隨著移栽天數的增加而增加。移栽后各生育期均以T2的株高最高，分別達到27.14、93.48、93.60和100.47 cm?？傮w上T1處理有利于煙草株高的生長。

表1 不同處理不同移栽天數后煙草的株高 cm

2.4.2 莖圍 由表2可知，各處理煙草莖圍隨著移栽天數的增加。移栽后各生育期均以T1的莖圍最高，分別為6.39、7.81、7.92和8.14 cm。總體上以T1處理有利于煙草莖圍的生長。

表2 不同處理不同移栽天數后的煙草莖圍 cm

2.4.3 葉片數 由表3可知，各處理煙草葉片數隨著移栽天數增加。在移栽75 d以后，T1和T2處理間的葉片數總體較其他處理增加1片，T1和T2有利于提高煙株葉片數。

表3 不同處理不同移栽天數后的煙草葉片數 片

2.4.4 最大葉面積 由表4可知，各處理的煙草最大葉面積隨著移栽天數增加。移栽后不同時期，均以T1的最大葉面積最高，分別為281.95、525.09、897.39、1168.16和1273.81 cm2。總體上T1處理有利于提高煙草葉面積生長。

表4 不同處理不同移栽天數后煙草的最大葉面積 cm2

2.5 不同處理對烤后煙常規化學成分的影響

由表5可知，T1烤后煙葉的總糖、還原糖含量、鉀含量、糖堿比及鉀氯比最高，分別為25.94%、23.71%、2.61%、11.56和8.28?？偟蜔焿A含量則以CK最高，達到2.29%和2.58%。T2的兩糖比和氮堿比及氯含量最高，分別為0.91、0.94和0.44%?？傮w上T1處理有利于協調烤后煙葉化學成分的組成。

表5 不同處理烤后煙葉的化學成分

2.6 不同處理對烤后煙中性致香物質的影響

由表6可知，類胡蘿卜素含量表現為T2>T1>T3>CK，其中T2的類胡蘿卜素含量為82.87 μg/g。苯丙氨酸類含量表現為T2>T3>T1>CK，其中，T2的苯丙氨酸類含量為16.97 μg/g。其他類致香物質以T2的含量最高，為2.95 μg/g。類西柏烷基類以T3的最高，為28.49 μg/g。棕色化反應產物以T2的最高，為19.39 μg/g。新植二烯類和致香物質總量則以T1的含量最高，分別為1242.00、1357.25 μg/g。總體來說，T1和T2處理有利于提高烤后煙葉致香物質的組成。

表6 不同處理烤煙的中性香氣成分 μg/g

2.7 不同處理對烤煙經濟性狀的影響

由表7可知，T1的產量、均價、產值和中上等煙比例均高于其他處理，分別為2024.4 kg/hm2、24.84元/kg、50286.096元/km2和95.2344%。而上等煙比例則以T2的最高，達到66.46%?？傮w來看，T1處理的經濟性狀優于其他處理。

表7 不同處理煙草的經濟性狀

3 結論與討論

綜上所述，在土壤方面，T2處理相對其他處理提高了土壤可溶性碳含量和煙草生長前期脲酶活性。T2可以提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質、可溶性碳的含量，并有利于提高煙草生長中后期的土壤脲酶活性。T3則可以顯著提高土壤速效磷、速效鉀、有機質、可溶性碳含量，同時能夠增強土壤的蔗糖酶活性。

在植株方面，T1處理有利于煙草莖圍生長和葉面積，T1處理則有利于提高煙株的株高，同時T1和T2處理均能在一定程度上增加煙株單株有效葉片數，提高煙葉產量。

在煙葉品質方面，T1處理有利于協調烤后煙葉化學組成、致香物質組成；且T1的經濟性狀優于其他處理?？傮w來說，T1(深耕+油枯15 kg+煙草專用有機肥20 kg)、T2(深耕+油枯20 kg+煙草專用有機肥30 kg)和T3處理(深耕+油枯25 kg+煙草專用有機肥40 kg)均有利于土壤養分和酶活性的提升，且T1處理(深耕+油枯15 kg+煙草專用有機肥20 kg)對植株的生長、煙葉產量和品質、經濟效益的效果更佳。