土壤結構改良劑對皖南烤煙生長發育·產量及產值的影響

潘金華，莊舜堯，史學正，曹志洪，蔡憲杰，程森，呂成文

(1．安徽師范大學國土資源與旅游學院，安徽蕪湖241000;2．中國科學院南京土壤研究所，土壤與農業可持續利用國家重點實驗室，江蘇南京210008;

3．上海煙草集團責任有限公司，上海200082)

煙草作為我國當前重要的經濟作物之一，其經濟效益與煙葉的產量、等級和生產成本密切相關［1］。安徽省的煙草種植歷史可以追溯到明朝萬歷年間［2］，安徽省是全國卷煙生產的重點省份之一，也是全國重要的烤煙種植地之一［3］。生物炭作為土壤改良劑之一，近年來在農業上得到了廣泛的應用。國內外對生物炭性質和特征及其對土壤理化性質、作物肥效等方面展開了較為廣泛的研究，并取得了許多進展［4－7］。我國已有較多的關于生物炭對植煙土壤理化特性和煙葉品質方面影響的研究報道［8－16］，但涉及皖南旱地的相關研究報道甚少。皖南煙區具有良好的水熱生態環境，然而，植煙的旱地土壤多為板、瘠、薄、酸、旱的紅壤坡地，且極易受到春旱、夏伏旱、秋旱－降水分布不協調等自然災害的威脅。隨著安徽烤煙種植地向皖南地區集中發展的趨勢，過度增施化肥、長期連作及不合理的機械耕作造成植煙土壤環境逐步惡化，從而導致煙株生長發育不良，煙草病蟲害加劇，間接影響了煙葉產量和質量的提升［17］。針對皖南旱坡地烤煙生產的限制性因素，結合已有的研究結果，該文探究不同生物質炭與無機礦石材料組合的土壤結構改良劑對皖南旱地烤煙生長發育、產量、產值和品質的影響，以探明改良劑在皖南煙區對植煙土壤性質和煙葉質量的影響規律，提高特色煙生產水平，促進農民收入增加和區域經濟發展提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 試驗點概況 試驗于2014年3～8月在安徽省宣城市宣州區楊柳鎮高橋鄉雙樂村南沖林場進行。海拔90～100 m，坡度5°～15°，屬于典型北亞熱帶季風濕潤性氣候區。在煙草生長季節，皖南具有充足的溫度和光照資源，3～8月份≥10℃積溫3 760℃，平均溫度21．9℃;日照時數979．4 h，日照百分率45%。同時，皖南擁有比較充沛的降雨，3～8月份平均累積降雨量941．4 mm，月均降雨量156．9mm，降雨高峰為6月中旬～7月上旬，氣候條件總體上適合優質烤煙種植。土壤為皖南第四紀紅土(鋁質濕潤淋溶土)，質地為黏壤土。供試土壤的基本理化性狀:容重 1．22 g/cm3，pH4．63，總氮1．20 g/kg，有機質 15．90 g/kg，硝態氮 44．19 mg/kg，銨態氮0．89 mg/kg，速效鉀27．44 mg/kg。

1．2 試驗材料 試驗用煙草品種為云煙97。試驗用土壤改良劑主要包括無機礦石類G20、T20和硅藻土(SiO2)，生物質炭類為竹炭和礱糠炭。

1．3 試驗設計 試驗共設置6個處理，分別為CK、X1、X2、X3、X4、X5，如表1 所示。

生物質炭和無機礦石材料采用條施的方式，在移栽前施入。所有處理在起壟后，加蓋塑料薄膜。覆膜后，按株距45 cm打孔栽種煙苗。每個處理3次重復，隨機區組排列，共18個小區，小區面積為60 m2(4．8 m×12．5 m)。按皖南烤煙種植的常規做法，煙草種植的壟寬為1．2 m，每個試驗小區種植4壟。煙苗移栽時間為2014年3月16日。試驗布置如圖1所示。

表1 宣城旱坡地煙草土壤功能改良劑處理

圖1 小區試驗布置

1．4 測定項目及方法

1．4．1 農藝性狀的測定。調查方法按照《中華人民共和國煙草行業標準YC/T142—1988煙草農藝性狀調查方法》進行。在煙苗移栽后至采烤前，煙葉生長指標共進行了3次，分別為4月20日、5月6日及6月13日。記錄各處理煙株的株高、葉長、葉寬和莖粗，每個小區隨機觀測記5株，取平均值。其中，株高測定是從根莖部到生長點的實際高度(米尺測量)，莖粗測主莖第1節位處使用游標卡尺測定，測量后數據進行統計分析;最大葉面積(cm2)=最大葉長(cm)×最大葉寬(cm)×0．65。

1．4．2 煙葉樣品采集與經濟性狀評估。按照“下部葉適時早采、中部葉成熟采收、上部葉充分成熟采收”的原則，成熟一片采收一片。在烤煙的采烤期，旱地試驗煙葉分4次采收，采收時間分別為6月23日、7月10日、7月24日及8月3日，分小區單獨采摘。采摘后均分小區單獨烘烤，烘烤后均進行了分桿測量(精度為0．01 kg)，然后將每個小區多次結果累加，統計3個重復后得到煙葉產量結果。煙葉分級是由當地技術工人按銷售時的標準進行分級，將烤煙分為上橘二、上橘三、上橘四、中橘二、中橘三、中橘四、下橘二、下橘三8個級別，其中上橘二、中橘二、中橘三為上等煙葉;上橘三、上橘四、中橘四、下橘二、下橘三為中等煙葉，其他等級的煙葉量很少，沒有再分。煙葉分級后按處理分別稱重記錄，計算各級產量。

1．5 數據分析 采用Microsoft Office Excel 2013和IBM SPSSStatistics22．0處理數據，進行統計分析與檢測相關性，以Microsoft Office Excel 2013繪圖。

2 結果與分析

2．1 不同改良劑對煙草各生長階段農藝性狀的影響

2．1．1 不同改良劑對烤煙團棵期生長狀況的影響。從4月20日測量結果(表2)來看，煙苗移栽大田緩苗后煙葉將進入團棵期，這個時期根莖葉都會加速生長［18］，所以土壤環境直接影響烤煙根系發育和煙葉的質量。煙草的株高為26．73～30．13 cm，其中改良劑X1株高顯著高于對照。最大葉的葉長、葉寬及莖粗各處理均無顯著差異。所以不同改良劑在煙株團棵期時，可以通過改善土壤微域生態環境，使其生長的煙株表現出優勢。

表2 不同改良劑試驗團棵期農藝性狀數據

2．1．2 不同改良劑對煙草旺長期生長狀況的影響。烤煙進入旺長期后，需要吸收大量的營養，所以在同樣的施肥處理下，農藝性狀的差異也反映出烤煙對肥料的利用能力［19－20］。由表3來看，X1～X5處理的株高、莖粗、最大葉長和葉寬、最大葉面積均優于CK處理，X1處理表現最優，株高、葉長均為最大，使用改良劑試驗的小區生長優勢開始逐步顯現。所以改良劑的施用能夠促進煙株盡早進入旺長期，保持良好的生長勢頭。

表3 不同改良劑試驗旺長期農藝性狀數據

2．1．3 不同改良劑對煙草成熟期生長狀況的影響。從成熟期的結果來看(表4)，各處理株高表現為X1＞X3＞X4＞X2＞X5＞CK，各處理莖粗表現為X2＞X5＞X3＞X4＞X1＞CK，各處理最大葉長表現為X2＞X3＞X4＞X5＞CK＞X1，各處理最大葉寬表現為X5＞X2＞X3＞CK＞X1＞X4，各處理最大葉面積表現為X2＞X3＞X5＞X4＞CK＞X1。除X1的最大葉長、葉寬相對較小，X2、X3、X5處理均優于CK處理。表明改良劑處理對煙葉成熟期的株高、莖粗以及葉片的后期發育作用增強(最大葉面積)。

表4 不同改良劑試驗成熟期農藝性狀數據

2．2 不同改良劑對烤煙經濟性狀及產量、產值的影響 烤煙干重是烤煙品質的重要指標之一，也與煙農的經濟利益密切相關。經烘烤后的煙葉干重更是一定程度上反映烤煙工業上的品質。由表5可知，從煙葉的產量來看，各處理產量大小為:X3＞X2＞X1＞X5＞X4＞CK，其中 X3、X2、X1都比對照CK有了顯著的提高，X3產量提高最多，達397．5 kg/hm2，X5處理也有一定的提高，X4與對照CK差異不明顯。在產值方面，X1～X5處理的產值均高于CK處理，分別增值 6 255，5 145，10 290，1 380，4 005 元/hm2。

從煙葉等級來看(表5)，各處理上等煙葉的比例高低為X1＞X5＞X2＞CK＞X3＞X4，使用50%竹炭處理的X1(50%LC+50%ZC)處理上等煙比例最高，相比對照CK提高6．1個百分點，X5處理對比CK處理提高1．8個百分點;X2處理與CK處理上等煙比例相差不大，僅提高了0．3個百分點;X3處理只使用30%的竹炭，其余70%為T20，上等煙比例卻相對CK處理下降了3．3個百分點;X4處理(50%Si+50%LC)，上等煙比例相對CK處理下降了4．1百分點。

表5 不同改良劑對烤煙經濟性狀及產量、產值的影響

2．3 不同改良劑對烤煙外觀質量的影響 煙葉的外觀質量包括顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分、色度等因素，由專家按評分標準感官判斷打分，綜合評價烤煙外觀質量的優劣。煙葉的外觀品質受土壤環境、氣候、養分及烘烤工藝等多種因素影響［21－22］。一般認為成熟度高、薄厚中等、結構疏松、油分濃、色度足的烤煙可以評定為優質煙，其中成熟度可作為外觀評價的綜合指標之一，同時也要考慮其他相關因素的影響［23－24］。楊士福［25］研究發現，煙葉成熟度越高，葉片組織結構越疏松，且彈性好。從表6的結果來看，總分以X5為最高，達51．9(滿分為60)，最低的是X3上(36．8)。這個結果與烤煙產量有一定的相關性，X3處理的煙葉產量最高，而X5與對照相近，這也說明，改良劑有促進煙葉品質改良的效果。

表6 不同改良劑試驗煙葉外觀質量評價

2．4 不同改良劑處理對烤煙評吸鑒定的影響 5位評吸技術人員一致認為所有改良劑處理(X1～X5)都要優于對照(CK)。不同評吸者對樣品的評吸結果不同，1號認為X1～X5均好，X3甜感較好，X5最好，甜感較好;2號認為X1～X5較好，X3－X5接近，香氣濃郁，X5煙堿偏高;3號認為X3、X4較好，香氣質好，X4香氣純，X2質稍差;4號認為，X1～X5好，X3、X4較好，X4 最好，其他差異不大;5 號認為，X3、X4、X5較好，X5 最好，勁頭適中，X4、X5甜度增加，X5增加明顯。綜合評吸認為，X5評吸中口感相對較好，而CK煙評吸質量則較差，評吸結果見表7。

表7 不同改良劑試驗對煙葉評吸鑒定的影響

3 結論與討論

很多研究都指出通過對土壤施用改良劑能夠提高煙葉的產量和品質［26－28］，主要是生物質炭與無機礦石材料具有疏松多孔、通氣保水性強的特點［29］，施入土壤后可以對水分和養分起到吸附緩釋的作用，進而提高煙根對肥料的利用率，促進煙葉生長發育，提高烤煙產量和品質。目前土壤改良劑種類繁多，而我國植煙土壤也是千差萬別。因此，針對不同土壤環境的改良應當選用適宜的改良劑，通過生物質炭與無機礦石材料的組合施用，在烤煙的生長階段各項監測指標沒有顯著差異，而在后期均表現出比對照有優勢。

在旺長期，X1～X5處理的株高、莖粗、最大葉長和葉寬、最大葉面積均優于CK處理;在成熟期，除X1的最大葉長、葉寬相對較小，X2、X3、X5處理均優于CK處理。這與秦鐵偉等［30］人的研究有差異，他們的研究指出使用生物炭改良劑處理在煙葉生長后期沒有表現出差異。在產量和產值上，施用改良劑的處理均較對照高，較CK處理增產27．0～397．5 kg/hm2，增加產值1 380～10 290元/hm2。在等級上，X1處理的上等煙比例相比CK處理提高了6．1個百分點，X5處理提高了1．8個百分點，可能是X1處理的竹炭加礱糠炭在養分供應方面要優于竹炭加無機礦石處理。不同改良劑組合中X1與X4中含礱糠炭的處理效果要弱于其他處理，可能是由于礱糠炭的孔隙率小的緣故。烤煙產量及分級結果表明，不同改良劑的應用都有提高烤煙產量的效應，尤其是X3(70%T20+30%ZC)處理增產最為顯著，X1處理上等煙的比例提高較多。這些結果與李彰等［31］人的結果比較接近，佐證了土壤改良劑對提高煙葉產量有著不錯的效果。從外觀評價和評吸鑒定來看，改良劑處理的煙葉品質較對照有了進一步提升。總的來看，土壤改良劑在皖南旱地植煙土壤中使用是可以達到預期效果的，但如何控制成本、加大推廣應用還值得進一步的研究。

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