煙草輕簡高效栽培技術(shù)研究——Ⅳ.M型寬壟雙行種植模式對土壤理化性狀的影響

王樹林，劉好寶，邢小軍，王 勇，焦 蓉，王全貞

（1.農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京100081；3.四川省煙草公司涼山州公司，四川 西昌 615000）

雖然我國烤煙種植規(guī)模已趨于穩(wěn)定，但煙葉生產(chǎn)存在的連作等問題依然很突出，此已成為制約我國煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。一方面烤煙連作導(dǎo)致土壤肥力下降[1-2]，加之輪作不合理，最終導(dǎo)致土壤與煙株之間的礦質(zhì)營養(yǎng)難以平衡；另一方面單壟單行栽培也存在土壤水分和養(yǎng)分不穩(wěn)的弊端，不利于優(yōu)質(zhì)煙葉的生產(chǎn)[3]。因此，探尋一種既能解決烤煙連作障礙又能實現(xiàn)土壤水分與養(yǎng)分變化相對較穩(wěn)定的種植模式是當(dāng)前需要解決的問題之一。因此，筆者在開展M型寬壟雙行區(qū)域輪作種植模式對烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響的研究基礎(chǔ)上[4]，進一步深入研究 M 型寬壟雙行區(qū)域輪作種植模式對土壤理化性狀的影響，以期為煙田土壤資源可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試烤煙品種為云煙85，由涼山州煙草公司提供，采用漂浮育苗，于2010年1月12日育苗；供試土壤為黃壤土，土壤質(zhì)地疏松，地塊平整，灌排方便；土壤pH 5.8，有機質(zhì)1.79 g/kg、堿解氮138.19 mg/kg、有效磷36.44 mg/kg、速效鉀97.28 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

采用田間小區(qū)試驗，于2010年5—10月在四川省涼山州煙草公司技術(shù)推廣中心進行。試驗設(shè) 4個處理，即 CK：單壟單行地膜覆蓋，團棵期（移栽后第35 d）揭膜培土；T1：M型寬壟雙行地膜半幅覆蓋，團棵期揭膜培土；T2：M型寬壟雙行稻草覆蓋，稻草用量600 kg/hm2；T3：M型寬壟雙行地膜半幅覆膜、中間蓋稻草，稻草用量1500 kg/hm2，3次重復(fù)，共12個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積72 m2，植煙4行，行長15 m。4月15日起壟，5月 10日移栽，施純氮 90 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O) =1:1:3，行距 110 cm，株距55 cm；7月10日在M型寬壟雙行壟溝種豌豆。除試驗因素外，其他管理措施嚴(yán)格按照《涼山州優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》進行。M型寬壟雙行區(qū)域輪作種植模式及集雨效果如圖1。

圖1 M型寬壟雙行種植模式示意圖與集雨示意圖Fig.1 Schematic diagrams of M-wide double ridges and its rainfall-collection

1.3 測定項目與方法

烘干稱重法測定土壤水分含量，從移栽開始，每隔20 d測定壟體0～20 cm土層的土壤含水量，每小區(qū)取5個點，充分混合并重復(fù)3次，計算平均值。

分別選擇移栽初期陰天、團棵期晴天各1天于6:00—22:00時，用JM系列數(shù)字溫度計測定壟體0、5、15、20 cm(自煙株莖基部垂直向下計算深度)土層的土壤溫度，每隔2 h測定一次[5]，記錄壟體溫度1d的變化規(guī)律，同時從移栽開始每隔20 d測定整個生育期的壟體溫度變化，測定時間為上午10:00—11:00。

從移栽開始，每小區(qū)用五點法，采集非根際土壤0～20 cm土層的土樣，自然風(fēng)干，過1mm篩，每隔20 d采集一次，按照文獻(xiàn)[6]測定土壤養(yǎng)分和酶活性等。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用SAS 9.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié) 果

2.1 土壤含水量

從圖2可以看出，團棵之前土壤含水量較低，團棵后隨著雨水增多，土壤含水量逐漸升高。具體表現(xiàn)為移栽時、團棵期、現(xiàn)蕾期M型寬壟雙行種植模式的土壤含水量分別比單壟單行種植模式平均提高1.48、4.48和2.52個百分點，其中M型寬壟雙行地膜覆蓋與稻草二元覆蓋種植模式保水保墑的效果最好。采烤結(jié)束后M型寬壟雙行地膜半幅覆蓋、地膜半幅與稻草二元覆蓋種植模式仍保持較高的含水量。

降雨后第2天，M型寬壟雙行種植模式的含水量明顯高于單壟單行種植模式，平均提高19.56%。雨后第5天在沒有降雨的情況下，含水量平均提高13.98%，第10天提高9.72%，說明M型寬壟雙行種植模式具有提高耕層土壤含水量的作用。

2.2 土壤溫度

2.2.1 整個生育期溫度變化 從表1可以看出，移栽后20 d（5月30日）M型寬壟雙行種植模式5、10和15 cm土層溫度分別比單壟單行種植模式高1.1、1.0和0.40 ℃，但20 cm土層差異不大；整個生育期最高溫度均出現(xiàn)在團棵期前后，具體表現(xiàn)為：單壟單行地膜覆蓋種植模式＞M型寬壟雙行地膜半幅覆蓋種植模式＞M 型寬壟雙行地膜半幅與稻草二元覆蓋種植模式＞M 型寬壟雙行稻草覆蓋種植模式，此期M型寬壟雙行種植模式5、10、15和20 cm土層溫度分別比單壟單行種植模式平均低10.6、5.6、4.3和2.7 ℃，說明采用團棵高溫期M型寬壟雙行種植模式可以避免高溫障礙。

圖2 不同種植模式0～20 cm土壤含水量變化Fig.2 Moisture content of 0-20 cm soil under various cropping patterns

2.2.2 陰天一天溫度變化 煙苗移栽初期氣溫較低，因此，選擇陰天一天（5月19日）測定不同種植模式土層的溫度（圖3）。可以看出，6:00—22:00時，M型寬壟雙行種植模式的保溫效果均好于單壟單行種植模式，而且溫度升降緩慢、溫差較小，其5、10、15和20 cm土層的溫度分別比單壟單行種植模式高1.19、0.97、0.37和1.17 ℃，其中M型寬壟雙行地膜半幅與稻草二元覆蓋種植模式的溫度變幅最小。這說明M型寬壟雙行模式有利于提高前期土壤溫度，滿足煙株生長發(fā)育的需求。

2.2.3 晴天一天溫度變化 團棵期氣溫較高，因此選擇晴天一天（6月15日）測定不同土層的溫度。觀察發(fā)現(xiàn)，土壤5 cm土層溫度10:00—18:00時單壟單行種植模式高于 M 型寬壟雙行種植模式；10 cm土層溫度單壟單行種植模式高于M型寬壟雙行種植模式，而且單壟單行的最高溫度出現(xiàn)在16:00，M 型寬壟雙行種植模式的最高溫度出現(xiàn)在 18:00；15 cm土層溫度各種植模式間沒有明顯差異；20 cm土層溫度單壟單行種植模式高于 M 型寬壟雙行種植模式。由此可見，M型寬壟雙行種植模式可以降低高溫時土壤表層的溫度，避免高溫障礙。

表1 不同種植模式下大田生長期間土壤溫度 ℃Table 1 Soil temperature of different cropping patterns during field growth

圖3 不同種植模式下陰天一天土壤0～20 cm溫度變化Fig.3 Soil temperature on one cloudy day under different cropping patterns

2.3 土壤養(yǎng)分含量

2.3.1 有機質(zhì) 總的來看，土壤有機質(zhì)變化很小（圖4），團棵期之前，有機質(zhì)含量基本沒有變，進入旺長期后 M 型寬壟雙行種植模式的有機質(zhì)含量稍高于單壟單行種植模式。

2.3.2 堿解氮 單壟單行種植模式的堿解氮含量變化幅度較大，且不穩(wěn)定；M型寬壟雙行種植模式的堿解氮含量逐漸升高，之后并維持在較高水平，比單壟單行種植模式平均提高48.87%。

2.3.3 有效磷 整個生育期 M 型寬壟雙行種植模式的有效磷含量均高于單壟單行種植模式，其中M型寬壟雙行地膜半幅與稻草二元覆蓋種植模式的有效磷含量變化較穩(wěn)定，并維持在較高水平，采烤結(jié)束后，M型寬壟雙行稻草覆蓋種植模式、M型寬壟雙行地膜半幅覆蓋種植模式比單壟單行種植模式平均提高31.94%。

2.3.4 速效鉀 整個生育期，速效鉀含量變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)先升高又逐漸下降后趨于較穩(wěn)定的趨勢，采烤結(jié)束后，M型寬壟雙行種植模式速效鉀含量平均提高22.48%。

2.4 土壤酶活性

2.4.1 過氧化氫酶 從圖5可以看出，整個生育期過氧化氫酶活性變化趨勢基本一致，但M型寬壟雙行種植模式的過氧化氫酶活性比單壟單行種植模式提高6.02%。

2.4.2 蔗糖酶 M 型寬壟雙行種植模式的蔗糖酶活性均高于單壟單行種植模式，平均提高27.90%，采烤后 M 型寬壟雙行地膜半幅覆蓋種植模式仍保持較高的酶活性。

2.4.3 脲酶 整個生育期 M 型寬壟雙行種植模式的脲酶活性始終高于單壟單行種植模式，其中M型寬壟雙行稻草覆蓋種植模式的活性最高，其活性提高21.19%。

圖5 不同種植模式下土壤酶活性變化Fig.5 Soil enzyme activities under different cropping patterns

2.4.4 磷酸酶 整個生育期磷酸酶活性變化趨勢一致，呈現(xiàn)先升高又降低，又逐漸升高并保持較高活性的趨勢，M型寬壟雙行種植模式的磷酸酶活性均高于單壟單行種植模式，大田后期M型寬壟雙行種植模式的酶活性比單壟單行種植模式提高12.96%。

3 討 論

3.1 M型寬壟雙行保水蓄水作用

M型寬壟雙行壟中間留一條寬20 cm，深10 cm的溝，起壟時兩邊堵住（圖1），形成凹槽以集雨蓄水，雨水順著地膜或稻草流入小溝，使?jié)B入土壤里的降水增多，從而減少了因徑流造成的水土流失[7]，起到集水的作用；M型寬壟雙行形成凹型壟，其毛細(xì)現(xiàn)象水位較低，減少了土壤水分蒸發(fā)[8]，行間進行深松作業(yè)，建立了土壤水庫，也有利于蓄積雨水[9]，從而提高土壤含水量，這與王懷珠等[8]、侯加民等[10]研究結(jié)果一致。雨季時疏通兩邊便于排水，防止雨水過多下滲造成澇害。本研究條件下單壟單行容易受到雨水沖刷，水土流失較嚴(yán)重，而且土壤含水量不穩(wěn)定，干濕交替明顯，此時M型寬壟雙行優(yōu)勢明顯，水土流失大大減少。

3.2 M型寬壟雙行調(diào)節(jié)土壤溫度能力

26～28 ℃是優(yōu)質(zhì)烤煙生長的最適宜溫度范圍，此時烤煙根系不僅具有較高的生理活性，而且能維持較長時間[11]。M型寬壟雙行提高了移栽到團棵期土壤0～20 cm土層溫度，此有利于煙苗早生快發(fā)，提高煙苗移栽質(zhì)量，同時對于解決低溫危害帶來煙草早花的難題具有重要作用。高溫時田間測定單壟單行0～20 cm土層的最高溫度為43.5 ℃，而且溫度持續(xù)較高，容易導(dǎo)致根系早衰降低活性[12]；晴天陽光透過薄膜，使土壤獲得輻射熱，并通過土粒的傳導(dǎo)作用，把熱量儲存在土壤中，但由于M型寬壟雙行壟體擴大，相同輻射熱量情況下，土壤升溫較慢，散熱也慢，因此保溫時間較長，這種效果陰天時更明顯，實現(xiàn)了低溫季節(jié)提高土壤溫度，高溫季節(jié)降低土壤溫度[13]，增強了土壤溫度的自動調(diào)節(jié)能力，為煙株生長發(fā)育創(chuàng)造了適宜的環(huán)境。

3.3 M型寬壟雙行改良土壤效果

土壤酶催化土壤中的生物化學(xué)反應(yīng)，是土壤生物活性的綜合表現(xiàn)，對改善煙田土壤生態(tài)環(huán)境，提高土壤肥力具有重要意義[14]。地膜半幅覆與稻草覆蓋增加了土壤的通透性，改善了農(nóng)田生態(tài)微環(huán)境，降低土壤容重，有利于土壤水分和空氣的消長平衡，增強對土壤含水量、熱變化的緩沖能力，為土壤酶創(chuàng)造了適宜的光、溫、水、氣等繁殖、代謝環(huán)境，進而提高土壤酶活性，有利于土壤碳氮轉(zhuǎn)化[15]，加速土壤有機質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及對土壤養(yǎng)分的活化，另一方面M型寬壟雙行通過保持較高的含水量，達(dá)到以水調(diào)肥的效果，提高了養(yǎng)分的有效性，使養(yǎng)分含量變化更符合煙草需肥規(guī)律。稻草、秸稈等覆蓋物經(jīng)歷風(fēng)吹、雨淋及微生物的分解后，處于半腐解狀態(tài)，翻壓還田后對于改良土壤通透性，提高土壤有機質(zhì)含量，具有較好的生態(tài)效益[16]。本研究中用于覆蓋的稻草，試驗前已用石灰水等浸泡消毒，粉碎成10 cm小段，還田后便于腐熟，也不會帶來病害感染，采烤結(jié)束后測定pH 6.2，對改良酸性土壤有重要作用。

3.4 M型寬壟雙行可持續(xù)發(fā)展效果

M 型寬壟雙行把一個種植單元劃分為種植區(qū)和休閑區(qū)，第二年可以在同一煙地錯一行種煙，實現(xiàn)同一煙田錯行區(qū)域交替輪作種植，是一種種地、養(yǎng)地相結(jié)合的新種植模式[7]，實現(xiàn)土地投入產(chǎn)出的良性循環(huán)；這種模式充分發(fā)揮了邊行優(yōu)勢，塑造了健康煙株，具有較高的抗病性，花葉病等發(fā)病率和病情指數(shù)也有降低的趨勢，從而減少農(nóng)藥的施用，有利于保護生態(tài)環(huán)境；采用地膜半幅覆蓋，便于揭膜、回收，減少白色污染，根據(jù)需要也可以不揭膜，進一步節(jié)省揭膜用工；腳葉采收后在集雨溝兩邊可以間套作豌豆、綠肥等經(jīng)濟作物或其他作物，不僅可以提高單位面積的經(jīng)濟效益，而且翻壓后可以改良土壤，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié) 論

（1）本研究表明，在涼山當(dāng)?shù)貤l件下，M 型寬壟雙行種植模式提高了對降水的有效利用，水分

含量較穩(wěn)定，而且半膜與秸稈二元覆蓋相結(jié)合避免了雨水對地表的直接沖擊。

（2）M 型寬壟雙行種植模式增強溫度調(diào)節(jié)能力，移栽初期陰天時提高0～20 cm土層溫度，高溫時0～20 cm土層溫度比單壟單行降低10.6～2.7 ℃，可以避免高溫障礙。

（3）M 型寬壟雙行種植模式創(chuàng)造適宜的光、溫、水、氣等生態(tài)環(huán)境，增強土壤酶活性，提高養(yǎng)分含量，腳葉采收后在寬壟上種植豌豆，容重降低9.12%，土壤孔隙度提高了8.52%，對改良土壤發(fā)揮重要作用。

（4）煙葉收獲后，M型寬壟雙行種植模式第2年可以在同一煙田錯行種植，實現(xiàn)同一煙田錯行區(qū)域交替輪作種植，是一種種地與養(yǎng)地相結(jié)合的新種植方式，推廣應(yīng)用前景廣闊。

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