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新型促硝氮有機肥提升滇中烤煙品質(zhì)的研究

2022-03-11 21:10:40潘金華王美艷孫維俠史學(xué)正田育天楊繼周謝新橋李湘?zhèn)?/span>
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年4期

潘金華 王美艷 孫維俠 史學(xué)正 田育天 楊繼周 謝新橋 李湘?zhèn)?/p>

摘要:為研究適合滇中地區(qū)烤煙生產(chǎn)的有機肥類型,通過田間小區(qū)試驗分析并比較了不同硝態(tài)氮比例的有機肥對烤煙性狀與品質(zhì)的影響。試驗共分常規(guī)純化肥處理(CK,N用量為113 kg/hm2)、化肥+常規(guī)有機肥處理(1H,N用量為 79 kg/hm2+34 kg/hm2)、化肥+促硝氮有機肥處理(2H,N用量為79 kg/hm2+34 kg/hm2)、化肥+促硝氮有機肥處理(3H,N用量為79 kg/hm2+34 kg/hm2)等4個處理。結(jié)果表明,從烤煙農(nóng)藝性狀來看,2H和3H處理均不同程度提升了烤煙農(nóng)藝性狀,新型促硝氮有機肥處理的SPAD值均低于1H處理和CK;從烤煙經(jīng)濟性狀來看,3H處理產(chǎn)量最高,達到1 842 kg/hm2,2H處理為1 841 kg/hm2,兩者增產(chǎn)率均為10.5%;從烤煙化學(xué)成分來看,施用新型促硝有機肥能提高煙堿、總糖、還原糖、總磷、總鉀含量,降低總氯含量,使烤煙內(nèi)在品質(zhì)漸趨合理。從烤煙評吸指標(biāo)來看,施用促硝氮有機肥能提高煙葉香氣質(zhì)量,其中2H處理的評吸綜合分值達74.3分,較CK(67.7)表現(xiàn)出優(yōu)勢。總之,提升有機肥的硝態(tài)氮比例可以有效促進烤煙生長,同時在產(chǎn)量方面也具有提升作用,為替代無機氮肥和提升有機肥質(zhì)量,增加養(yǎng)分供給和促進土壤環(huán)境改善提供了參考。

關(guān)鍵詞:新型促銷氮有機肥;烤煙;農(nóng)藝性狀;經(jīng)濟性狀;品質(zhì)指標(biāo)

中圖分類號:S572.06 文獻標(biāo)志碼: A

文章編號:1002-1302(2022)04-0078-06

收稿日期:2021-05-24

基金項目:中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(編號:XDA13020601);紅塔煙草(集團)有限責(zé)任公司科技項目(編號:S-6019001)。

作者簡介:潘金華(1989—),男,安徽樅陽人,博士研究生,主要從事土壤環(huán)境化學(xué)研究。E-mail:jhpan@issas.ac.cn。

通信作者:王美艷,博士,副研究員,主要從事土壤資源演變與農(nóng)特產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展。E-mail:mywang@issas.ac.cn。

氮素是影響烤煙生長與品質(zhì)的最重要元素之一[1],烤煙在整個生長期吸收的無機氮素主要是銨態(tài)氮與硝態(tài)氮,兩者對烤煙生長過程中的養(yǎng)分吸收、生長效應(yīng)、產(chǎn)量品質(zhì)等方面的影響有明顯的差異[2-3]。烤煙是喜硝態(tài)氮作物,提升植煙土壤中硝態(tài)氮含量對煙葉品質(zhì)起到?jīng)Q定性作用[2,4]。因此,提升土壤硝態(tài)氮比例對烤煙生長及品質(zhì)的提升具有重要意義。

目前,改變硝態(tài)氮比例的措施主要以添加無機形態(tài)硝態(tài)氮肥為主,相關(guān)研究表明,銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的不同配比對烤煙生長與品質(zhì)有重要影響[5-7]。在不同化肥銨態(tài)氮與硝態(tài)氮比例對煙葉品質(zhì)影響的研究方面,謝晉等通過大田試驗發(fā)現(xiàn),50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮配比的烤煙上、中等煙葉比例和煙葉化學(xué)質(zhì)量優(yōu)于100%銨態(tài)氮、100%硝態(tài)氮、70%銨態(tài)氮+30%硝態(tài)氮、70%硝態(tài)氮+30%銨態(tài)氮等4種配比[8]。王蒙等通過大田小區(qū)試驗發(fā)現(xiàn),40%銨態(tài)氮+60%硝態(tài)氮配比的葉長、葉寬、莖圍、葉面積以及氮、磷、鉀和致香物質(zhì)總量均高于60%銨態(tài)氮+40%硝態(tài)氮、50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮、30%銨態(tài)氮+70%硝態(tài)氮等3種處理[9]。程培軍等利用大田試驗發(fā)現(xiàn),50%銨態(tài)氮+50%硝態(tài)氮處理的上等煙葉比例、產(chǎn)值和產(chǎn)量均高于100%銨態(tài)氮和100%硝態(tài)氮處理[10]。然而長期大量施用無機氮肥易造成土壤退化[11-12],最終導(dǎo)致煙葉品質(zhì)下降,為此開展了相關(guān)研究,結(jié)果表明合理施用有機肥對土壤質(zhì)量和作物產(chǎn)質(zhì)量具有提升作用,Tejada等通過田間試驗發(fā)現(xiàn),有機物料堆肥能長期改善土壤物理、化學(xué)和生物特性[13]。經(jīng)過腐熟后的有機肥,更能促進土壤硝態(tài)氮的釋放[14]。邱嶺軍等利用田間對比試驗發(fā)現(xiàn),不同腐熟類型的5種有機肥均能不同程度地提升煙葉品質(zhì)和經(jīng)濟性狀,促進煙株生長,改善土壤物理性狀[15]。陳雪等通過田間試驗發(fā)現(xiàn),腐熟的有機肥增加了烤煙長勢,平衡煙葉化學(xué)成分,提升了烤煙內(nèi)在品質(zhì)[16]。由于有機肥存在原料來源復(fù)雜、堆腐過程變化及用途差異性,導(dǎo)致不同作物對有機肥腐熟程度的要求也存在差異,關(guān)于有機肥本身硝態(tài)氮含量高低和有機肥施入土壤后是否會增加硝化作用的研究很少。

本研究利用特殊發(fā)酵技術(shù)充分腐熟轉(zhuǎn)化為速效養(yǎng)分較高且硝態(tài)氮占比提升的有機肥,通過大田小區(qū)試驗,驗證該新型促硝氮有機肥在滇中煙區(qū)田間環(huán)境下對烤煙生長性狀、產(chǎn)量、質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況與供試土壤

試驗區(qū)位于云南高原中部,云南省玉溪市華寧縣青龍鎮(zhèn)(102°59′E,24°26′N),海拔為1 743 m,年降水量為916 mm左右,相對濕度為77%左右,年平均氣溫為16 ℃左右,無霜期為260 d左右,屬于典型的亞熱帶半濕潤高原季風(fēng)氣候區(qū),干濕季分明,烤煙是當(dāng)?shù)刂饕慕?jīng)濟作物之一。

供試土壤為云南省玉溪市華寧縣青龍鎮(zhèn)煙田耕層土壤,土壤類型定義為紅壤。試驗土風(fēng)干后研磨過5 mm篩備用。土壤質(zhì)地定義為黏壤土,沙粒(>0.050 mm)含量為31.3%,粉粒(0.002~0.050 mm)含量為38.8%,黏粒(<0.002 mm)含量為29.9%,容重為1.2 g/cm3,pH值為6.9,有機質(zhì)含量為18.4 g/kg,全氮含量為2.0 g/kg,速效鉀含量為700 mg/kg,有效硫含量為101 mg/kg,氯離子含量為62.1 mg/kg。

1.2 供試有機肥

常規(guī)有機肥購自玉溪市,為當(dāng)?shù)爻R?guī)煙田施用的有機肥,定為1H。

促硝氮有機肥2種:一種是枯枝落葉添加30%菜籽餅進行發(fā)酵而來,定為2H;另一種是醋糟中添加30%菜籽餅進行發(fā)酵而來,定為3H。促硝氮有機肥均由中國科學(xué)院南京土壤研究所制備,發(fā)酵3個月。發(fā)酵完成后測定不同有機肥的基本理化性狀。由表1可知,該促硝氮有機肥與常規(guī)有機肥相比,硝態(tài)氮占速效氮的比例較高,均超過30%。

1.3 烤煙田間試驗設(shè)計

處理1H:化肥N用量為79 kg/hm2,常規(guī)有機肥N用量為34 kg/hm2;處理2H:化肥N用量為 79 kg/hm2,促硝氮有機肥N用量為34 kg/hm2;處理3H:化肥N用量為79 kg/hm2,促硝氮有機肥N用量為34 kg/hm2;對照(CK):純化肥N用量為 113 kg/hm2。每個處理3次重復(fù),每個小區(qū)面積為150 m2,共計12個小區(qū),煙苗行株距為1.2 m×0.5 m。田間試驗于2019年4—10月在云南省玉溪市華寧縣青龍鎮(zhèn)大村進行,供試烤煙品種為當(dāng)?shù)爻R?guī)種植品種K326,所有試驗處理的施肥與田間管理措施均按玉溪市紅塔煙草(集團)有限責(zé)任公司的有關(guān)技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一實施。首先將有機肥進行條施,然后起壟移栽煙苗,移栽當(dāng)天每個小區(qū)第1次施入烤煙生長專用提苗肥,移栽后10 d再次按同一方法施入提苗肥,移栽25 d后施入烤煙生長專用追肥。

1.4 烤煙農(nóng)藝性狀及SPAD值調(diào)查

在烤煙生長的團棵期、旺長期和成熟期分別測定葉片數(shù)、株高、葉長、葉寬、長寬比和葉面積。在烤煙現(xiàn)蕾期(移栽后60、70、80、90 d)分別測定上部2葉和3葉的SPAD值。

1.5 烤煙經(jīng)濟性狀分析

煙葉成熟時分小區(qū)進行采收和編竿,在當(dāng)?shù)乜痉堪凑杖问胶婵竟に囘M行掛牌烘烤調(diào)制,烤后由紅塔煙草(集團)有限責(zé)任公司技術(shù)人員按照國家標(biāo)準(zhǔn)進行分級,分級后統(tǒng)計各小區(qū)煙葉總質(zhì)量和各等級煙葉質(zhì)量。根據(jù)2019年云南省玉溪市煙葉收購價格計算烤煙產(chǎn)值,并計算各小區(qū)煙葉均價及上、中等煙葉比例。

1.6 烤煙常規(guī)化學(xué)成分分析

收集烤后中部煙葉作為測定樣品,在45 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量,粉碎、過60目篩,測定煙堿、還原糖、總糖、總磷、總鉀、總氯含量以及糖堿比和鉀氯比等常規(guī)化學(xué)成分指標(biāo),分析方法參照文獻[17]。

1.7 烤煙評吸質(zhì)量分析

煙葉評吸質(zhì)量由中國煙草總公司鄭州煙草研究院(CNTC)的專家進行分析,指標(biāo)包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣度、細(xì)膩度、圓潤度、刺激度和余味等7個方面,每個方面分為10個等級,得分為0~9分,得分越高煙葉品質(zhì)越好。每項指標(biāo)權(quán)重不同,根據(jù)公式計算煙葉綜合評價值。由于該計算方法的每個指標(biāo)最高分為9分,那么計算得到煙葉綜合評價值的最高分為90分,然后再折算成100分制,得到最終的煙葉評吸綜合得分。

煙葉綜合評價值=香氣質(zhì)得分×2.5+香氣量得分×2.0+雜氣度得分×1.2+細(xì)膩度得分×1.0+圓潤度得分×1.0+刺激度得分×1.0+余味得分×1.3。

1.8 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016和Origin 8.6進行數(shù)據(jù)處理及作圖,并運用SPSS 19.0進行統(tǒng)計分析,采用LSD法進行數(shù)據(jù)間差異的多重比較,用Duncans多重檢驗進行單因素顯著性檢驗(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙農(nóng)藝性狀分析

如表2所示,團棵期促硝氮有機肥處理的烤煙農(nóng)藝性狀較常規(guī)有機肥有所提升,處理之間差異并不顯著。旺長期的烤煙葉長和葉面積以2H和3H處理最高,葉長分別達到54.0、58.0 cm,葉面積分別為1 041.0、1 029.6 cm2。長寬比以3H處理最高,為2.07,顯著高于其他處理(P<0.05)。成熟期促硝氮有機肥處理的葉長、葉寬和葉面積均高于常規(guī)有機肥處理和CK,其中2H處理顯著高于其他處理(P<0.05),分別為60.7 cm、35.0 cm、1 346.0 cm2。

如圖1所示,當(dāng)烤煙進入現(xiàn)蕾期后,上部2葉的SPAD值以3H處理最低,分別為61.5、53.5、46.7、35.1。上部3葉的SPAD值在60、70 d以3H處理最低,分別為60.1、53.7,在80、90 d以2H處理最低,分別為42.1、35.5。表明促硝氮有機肥在烤煙現(xiàn)蕾期葉片快速落黃,加快成熟。

2.2 烤煙經(jīng)濟性狀分析

由表3可知,不同試驗處理的煙葉產(chǎn)量以3H處理最高,為1 842 kg/hm2,其次是2H處理,為 1 841 kg/hm2, CK為1 667 kg/hm2,1H處理的產(chǎn)量

最低,為1 513 kg/hm2。與CK相比,2H和3H處理均增產(chǎn)10.5%,而1H處理減產(chǎn)9.2%。煙葉均價以2H處理最高,為19.2元/kg,其次是1H處理,為 18.9元/kg,最低是CK,為17.7元/kg。與CK相比,有機肥處理均有一定的增值率,分別為6.9%、8.5%、2.8%。煙葉產(chǎn)值以2H處理最高,為 34 931元/hm2,其次是3H處理,為33 680元/hm2,CK為29 537元/hm2,最低的是1H處理,為 28 533元/hm2。與CK相比,2H和3H處理均有一定的增收值,分別為 5 393、4 143元/hm2,1H處理減收1 005元/hm2。從煙葉結(jié)構(gòu)等級來看,1H處理的上等煙較CK提高了6.1%,2H和3H處理的上等煙葉較CK處理分別提高了4.7%和0.5%,2H和3H處理的中等煙葉較CK分別提高了1.3%和5.1%。

2.3 烤煙化學(xué)成分分析

優(yōu)質(zhì)煙葉化學(xué)指標(biāo):煙堿含量為2.20%~2.80%,還原糖含量為18.00%~22.00%,鉀含量>2.0%,糖堿比為8.50~9.50,鉀氯比>8.00[18]。由表4可知,不同有機肥處理的烤煙化學(xué)成分均有一定程度提升,其中3H處理的總氯含量顯著低于CK。新型促硝氮有機肥處理的煙堿、還原糖、總糖、總磷、總鉀含量和鉀氯比均高于1H和CK。表明新型促硝氮有機肥能進一步平衡和協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分。

2.4 烤煙評吸指標(biāo)分析

由表5可知,促硝氮有機肥處理的香氣質(zhì)分值較高,表明添加促硝氮有機物料可以提升煙葉的香氣質(zhì)量。從綜合評分來看,各處理分值在 67.7~74.3分之間,有機肥處理的評吸指標(biāo)均高于CK,其中2H處理的評分最高,達到74.3分,且增幅較大,表明通過添加促硝氮有機物料可以提升烤煙綜合評吸指標(biāo)。

3 討論

3.1 促硝氮有機肥對烤煙農(nóng)藝指標(biāo)的影響

烤煙生長期間的長勢與有機肥的添加存在相關(guān)性。從烤煙生長指標(biāo)來看,在生長期施用促硝氮有機肥的生長指標(biāo)較對照有所提升,在株高、葉長、葉寬、葉面積等方面表現(xiàn)出生長優(yōu)勢,這可能是由于促硝氮有機肥中較高的硝態(tài)氮含量及硝態(tài)氮占速效氮比例,當(dāng)有機肥進入土壤后,肥料的速效養(yǎng)分能夠快速釋放為煙株早期生長所需的養(yǎng)分[18]。因而提高肥料的硝態(tài)氮含量及占比對烤煙生長有提升作用。這與相關(guān)研究結(jié)果[4-5]一致。因此,通過添加合理比例硝態(tài)氮的有機肥可以保證烤煙生長期的氮素供應(yīng),調(diào)節(jié)煙株生長前后期的氮素釋放[19]。經(jīng)過充分腐熟的有機肥在施入土壤后的 60 d 內(nèi),氮素釋放量占整個烤煙生長期的80%以上[20]。因此,新型促硝氮有機肥有助于煙株前期早發(fā)快長,后期及時落黃成熟,增強煙葉生長優(yōu)勢。各有機肥處理間烤煙的農(nóng)藝指標(biāo)無顯著差異,說明不同比例硝態(tài)氮的有機肥配施對烤煙生物量的影響不顯著,這可能是由于在烤煙生長過程中,煙株吸收的養(yǎng)分除了氮還有其他各種養(yǎng)分元素,這些養(yǎng)分包括磷、鉀、鈣、鎂等,均會對煙株生物量產(chǎn)生影響[21]。

3.2 促硝氮有機肥對烤煙經(jīng)濟與品質(zhì)指標(biāo)的影響

從烤煙的經(jīng)濟性狀指標(biāo)來看,促硝氮有機肥處理的煙葉產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值及上中等煙葉比例均較對照表現(xiàn)出優(yōu)勢,這與相關(guān)研究[22-23]表現(xiàn)一致。當(dāng)硝態(tài)氮占比較高時,可以促進煙株前期生長,銨態(tài)氮占比較高時,則較有利于煙株后期的生長,當(dāng)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮比為50 ∶50時,則表現(xiàn)為煙株在整個生長期的優(yōu)勢[4]。艾綏龍通過田間研究發(fā)現(xiàn)基肥中硝態(tài)氮比例的增加可以提高上等煙的比例,當(dāng)硝態(tài)氮的比例達到50%時,提升效應(yīng)達到最大[24]。這可能是由于銨態(tài)氮濃度較高時會抑制烤煙的生長[25],因為烤煙吸收NH3會釋放H+導(dǎo)致土壤酸性增強,從而影響烤煙對氮素的吸收[26],同時烤煙屬于喜硝作物,硝態(tài)氮無需轉(zhuǎn)化即可直接利用[27],從而能夠在較短時間內(nèi)實現(xiàn)烤煙的正常生長生理需求,實現(xiàn)產(chǎn)量和等級的提升。

與烤煙經(jīng)濟指標(biāo)相比,烤煙的品質(zhì)指標(biāo)是決定煙葉價值的最重要因素[28]。一般認(rèn)為不同硝態(tài)氮比例能夠影響烤煙的品質(zhì)指標(biāo)[5,29]。從烤煙的化學(xué)成分指標(biāo)來看,新型促硝氮有機肥在一定程度上提升了煙葉的煙堿、還原糖、總糖、總磷、總鉀含量及糖堿比和鉀氯比,有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)銨態(tài)氮比例較高時,會促進煙葉煙堿含量的增加,但會降低煙葉還原糖的含量[30]。另外也有研究表明,減少銨態(tài)氮比例會促進煙葉水溶性總糖和還原糖含量的增加,同時降低煙葉總氮、總鉀和氯離子含量[31]。從烤煙的評吸質(zhì)量指標(biāo)來看,新型促硝氮有機肥提升了煙葉評吸質(zhì)量,因為有機肥中富含更多的養(yǎng)分元素、蛋白質(zhì)和氨基酸類成分,能夠平衡煙葉中致香物質(zhì)的合成,促進香氣質(zhì)和香氣量等的積累[32]。相關(guān)研究表明,通過施用有機肥能夠提升煙葉的香氣,改善評吸吃味[33]。另外也有研究發(fā)現(xiàn),腐解后有機肥的施加能夠影響煙葉中氨基酸的含量,其中使煙葉中氨基酸含量與煙葉的勁頭和香氣量呈正相關(guān),而與雜氣、刺激性和香氣質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[34]。本研究中,新型促硝氮有機肥配施無機肥的各處理均有所香氣質(zhì)和香氣量方面的提升,雜氣度有所降低,評吸總分均有所提升,因此合理施用促硝氮有機肥能進一步提升煙葉品質(zhì)。

4 結(jié)論

本研究針對滇中地區(qū)烤煙生長的養(yǎng)分需要,分析2種新型促硝氮有機肥對提升烤煙生長和產(chǎn)量的影響。施用促硝氮有機肥促進了烤煙早期的生長和后期的快速成熟,一定程度上增加了烤煙的生物量,對烤煙的產(chǎn)量和煙葉等級也有進一步的提升。同時,新型促硝氮有機肥使煙葉內(nèi)在化學(xué)成分進一步協(xié)調(diào),提升了煙葉的評吸質(zhì)量。然而本試驗的結(jié)果仍集中在單一的土壤類型和肥料添加量上,對于更適宜的土壤類型,肥料的合理施用量及當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的差異仍需要進一步的研究。

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