不同改良劑對皖南煙田土壤性狀及烤煙產量和品質的影響①

朱克亞，孫 星，程 森，張偉峰，蔡憲杰，唐 宇，孫 平，曹志洪，劉 勤，趙耕毛（1 南京農業大學資源與環境科學學院，南京 10095； 中國科學院南京土壤研究所，南京 10008； 上海煙草集團有限責任公司，上海 0008）

不同改良劑對皖南煙田土壤性狀及烤煙產量和品質的影響①

朱克亞1，2，孫 星2，程 森3，張偉峰3，蔡憲杰3，唐 宇3，孫 平3，曹志洪2，劉 勤2，趙耕毛1*
（1 南京農業大學資源與環境科學學院，南京 210095；2 中國科學院南京土壤研究所，南京 210008；3 上海煙草集團有限責任公司，上海 200082）

通過布置田間小區試驗，研究了不同農林廢棄物制成的 5種改良劑對煙稻輪作土壤性狀和烤煙生長發育、產量和煙葉品質的影響。不同改良劑施入土壤后，土壤體積質量較不施改良劑的對照處理顯著下降，而田間持水量明顯提高，表明煙田土壤物理性狀得到明顯改善。改良劑能明顯促進不同生育期煙株的生長：煙株團棵期，改良劑X1處理葉片寬顯著高于對照；旺長期，X1、X2、X5處理葉長顯著大于對照，且X5處理葉面積顯著大于對照；成熟期，X1、X2、X5處理上部葉和下部葉長顯著高于對照。改良劑能增加煙葉產量，尤其是改良劑X3、X5，明顯增加了上等煙和中等煙的產量。改良劑X1、X2、X3處理上等煙總分顯著高于對照，即改良劑處理烤出的上等煙綜合品質更優。

生物炭；土壤改良劑；烤煙；增產

呈酸性或微酸性的砂壤或中壤質地土壤是烤煙最適宜的生長土壤環境［1-2］，有利于烤煙的養分吸收和煙堿合成，更是為烤煙根系提供最佳的水肥氣熱條件。對于以葉片產量和質量的經濟作物烤煙而言，土壤環境極為重要，若質地過黏重，會導致排水不暢，通氣狀態差；質地過砂，又會導致水分流失快而多，水氣不平衡，養分淋洗等問題，從而造成烤煙無法良好的發育［3］。我國南方大部分煙區為追求“錢糧雙收”，實行煙稻輪作。由于長期不均衡施肥等原因，南方稻田土壤酸化嚴重，土壤結構差，直接影響到煙草根系的生長發育和煙葉產質量［4-5］。因此，解決煙稻輪作區土壤改良問題十分重要和迫切。目前許多煙區采取的土壤改良措施包括黏土摻砂［6-9］、塘施河沙或秸稈還田［10］以及摻客土改砂、施有機肥等方式，取得了良好的結果，但是黏土摻砂措施，摻砂量到30% 左右才具有顯著效果且工作量巨大，施有機肥對快速改良土壤酸化效果不好，因此，大多土壤改良措施的短期顯現后不能持續。經過前期研究，本研究利用不同種類農林廢棄物以及不同比例研制成了 5種土壤改良劑，室內試驗表明這些改良劑能不同程度地改良土壤物理化學等性質，增加土壤持水性和保肥性等［11-13］。皖南煙區具有良好的植煙水熱生態環境，通過施用不同改良劑開展田間小區試驗，探明改良劑在皖南煙區對植煙土壤性質及烤煙生長發育和煙葉質量的影響規律，可為區域植煙土壤改良、協調土壤微環境，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 試驗設計

本試驗在滬皖煙草試驗基地進行，面積約1.5畝（1畝= 667 m2）。試驗設置6處理，3個重復，共18個小區，隨機排列，小區面積為50.4 m2。處理分別為CK（對照），配方X1（礱糠炭 +竹炭）、X2（強透氣性無機材料 +中通氣性保水無機材料）、X3（強透氣性無機材料 +竹炭）、X4（礱糠炭 +硅藻土）、X5（竹炭 +硅藻土）改良劑處理。土壤功能改良劑使用量按每壟總體積的 10% 使用，預計 10年達到設計使用土壤3% 的總量。2014年3月13日起壟挖溝，覆膜打孔，壟寬60 cm，壟高40 cm。試驗采用基地烤煙漂浮育苗：云煙97，煙苗株行距1.20 m ×0.55 m。田塊翻耕平整后，條施肥料，起壟；壟上條施土壤功能改良劑，用窄行深耕旋耕機把土壤改良劑翻入土中，并混勻；旋耕機旋耕寬度12 cm，深20 cm，肥料用量與當地水平一致，14日完成煙苗移栽，同時施下定根水。移栽后每日觀察煙苗生長狀態，有無死苗等問題，并定期拍照。根據田間煙株生長狀況，在3月29日和5月10日追施少量肥料。

1.2 樣品采集與測定方法

土壤樣品采集與測定：采取多點取樣法，分別在烤煙移栽和采摘全部結束時，以小區為單位分別在“井窖”內和“井窖”周圍采集土壤樣品，測定土壤體積質量（容重）。

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。分別于烤煙團棵期、旺長期和腳葉成熟期，分次觀察、記載各處理煙株的株高、莖粗、有效葉數、最大葉長、最大葉寬并計算最大葉面積，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（游標卡尺測定）；最大葉面積＝最大葉片長 ×葉寬 ×0.65。煙葉樣品采集與測定：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。分小區單獨采摘、烘烤、統計產量，煙葉分級后按處理分別稱重記錄，計算各級產量，并且進行外觀質量定性和定量的評價。煙草根系測定：取供試煙株根系先用自來水沖洗，再用蒸餾水沖洗，用吸水紙充分吸干水分后稱重。煙葉葉綠素含量測定：便攜式SPAD葉綠素儀測定

2 結果與分析

2.1 不同改良劑對煙田土壤體積質量的影響

圖1和圖2結果表明，不同改良劑的添加有降低土壤體積質量，增加土壤田間持水量的趨勢，特別是改良劑X1處理土壤體積質量比對照降低了4.9%，田間持水量比對照提高 16.45%。土壤質地改變是一個長期的過程，通過一年的改良劑施用只能有降低土壤體積質量和增加土壤田間持水量的趨勢而沒有顯著性差異，但這些數據初步表明長期的土壤改良劑的加入可以改變土壤的質地及結構等性狀。

圖1 改良劑試驗對土壤體積質量（A）和田間持水量（B）的影響Fig. 1 Effects of different soil amendments on soil bulk densities （A） and on soil field capacity （B）

2.2 不同土壤改良劑對煙株生長狀況的影響

2.2.1 不同改良劑對烤煙團棵期生長狀況的影響 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［14］。從表1可以看出，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，而使其生長的煙株表現出優勢。其中改良劑X1處理煙株葉片寬顯著高于對照 12.75%，其他各項測定指標也均有提高的趨勢。

表1 不同改良劑處理煙株團棵期（2014年4月20日）農藝性狀Table1 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in rosette stage （April 20， 2014）

2.2.2 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（表2）。改良劑添加處理的小區煙株生長優勢有一步擴大的趨勢，改良劑處理的株高比對照高出11.94% ～ 15.61%；X1、X2、X5處理葉長顯著大于對照8.26% ～ 11.93%；X5處理最大葉面積顯著大于對照，表明利用改良劑能夠促進煙株盡早進入旺長期，保持良好的生長勢。

2.2.3 不同改良劑對煙株成熟期生長狀況的影響 烤煙進入成熟期后（表3），各處理的下部葉片的長和寬均要高于中部葉片和上部葉片，下部葉片進入落黃期，可以采收；各部分莖粗、葉長及葉寬雖然沒有顯著差異，但有明顯增長趨勢。X1、X2、X5處理中部葉和下部葉長顯著高于對照。

2.3 不同改良劑對煙株各部位煙葉產量的影響

煙葉鮮重反映了煙株生長發育的優良狀況，經烘烤工藝烘烤后的煙葉干重則一定程度上反映烤煙工業上的品質，鮮干重比受到葉片含水率的影響。從表4可以看出，改良劑X4處理下部煙葉的鮮重和干重，以及改良劑X5處理下部煙葉鮮重顯著性高于對照，加入改良劑X4和X5烤煙下部煙葉的干重分別比對照高出42.85% 和31.29%；而X3處理各部分葉片重與對照相比較有增加的趨勢，烤出干葉總重顯著高于對照，所以改良劑X4處理有利于烤煙下部煙葉的生長，而改良劑X5處理對于烤煙下部及中部煙葉的生長均有促進作用。煙葉干重是烤煙品質的重要因素之一，也與煙農經濟利益密切相關，試驗中改良劑X3處理顯著提高煙葉干重，可以為煙農創造更多價值。

表2 不同改良劑處理煙株旺長期 （2014年4月28日）農藝性狀Table2 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in fast-growing stage （April 28， 2014）

表3 不同改良劑處理煙株成熟期 （2014年5月26日）農藝性狀Table3 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in mature stage （May 26， 2014）

表4 不同改良劑處理各部位煙葉采收及其烘烤后質量（kg/hm2）Table4 Effects of different soil amendments on fresh and dry leaf weights at different positions of tobacco plants

由于不同位置的煙葉農藝性狀和化學成分本身存在差異，烤干出爐后的品質也就參差不齊，為了便于統一收購及按質論價，分級師對烤煙進行分級，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。由表5和表6可以看出，各處理之間的上等煙和中等煙的產量沒有顯著性差異，但是除了改良劑X4處理的上等煙產量低于對照，其他改良劑處理上等煙以及中等煙平均產量均高于對照，各處理上等煙產量分別比對照增加了7.73%、2.95%，46.14%、-3.31% 和 24.64%；中等煙產量比對照分別增加了18.47%、22.09%、30.98%、5.07% 和32.24%。

從總產量來看（表6），加入不同改良劑處理烤煙的平均產量均高于對照，分別增加了 13.14%、12.59%、38.50%和28.47%；與對照和其他處理相比，改良劑X3處理可以增加上等煙和中等煙的產量，并且能夠顯著提高烤煙產量。由此，改良劑X3處理的增產效果最好，X5處理次之。

表5 不同改良劑處理煙葉各級別產量（kg/hm2）Table5 Effects of different soil amendments on flue-cured tobacco leaf yields under various grades

注：其中上橘二、中橘二、中橘三為上等煙，上橘三、上橘四、中橘四、下橘二、下橘三為中等煙。

表6 不同改良劑處理各等級煙產量及所占比例Table6 Effects of different soil amendments on flue-cured tobacco leaf yields and proportions under superior and medium grades

2.4 不同改良劑對煙株根系鮮重的影響

根系是促進煙堿合成和實現烤煙高產高質的重要器官，決定著給煙葉輸送養分的多少。圖2顯示，各改良劑處理根系鮮重均有增加的趨勢，但差異沒有達到顯著水平（P＞0.05）。烤煙的根系重量（x）和烤煙產量（y）之間的相關方程為 y= 27.464x- 435.82（r值為0.953，P＜0.05），表明改良劑改善了土壤環境，促進了煙株根系的生長，進而提高了烤煙的產量。

2.5 不同改良劑對烤后煙葉外觀質量的影響

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［15-16］。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為優質煙，其中成熟度作為外觀評價的綜合指標，與其他因素存在密切聯系［17-18］，楊士福［19］認為，煙葉成熟度越高，葉片組織結構越疏松且彈性越好。從表7和表8看可以出，X1、X2、X3處理上等煙要比對照的成熟度高，分別高出0.5、0.35、0.3分。從總分也可以看出，上等煙中改良劑X1、X2和X3處理比CK要高，分別高出2.25、3.625 和3.3分。

圖2 不同改良劑處理根系鮮重（A）及與烤煙產量的相關性分析（B）Fig. 2 Effects of different soil amendments on fresh weights of flue-cured roots and their correlations with flue-cured tobacco leaf yields

表7 不同改良劑處理烤后煙葉外觀質量鑒定（定性）Table7 Effects of different soil amendments on appearance qualities of flue-cured tobacco leaves （qualitative analysis）

表8 不同改良劑處理烤后煙葉外觀質量鑒定（定量）Table8 Effects of different soil amendments on appearance qualities of flue-cured tobacco leaves （quantitative analysis）

3 小結

1） 不同農林廢棄物研制成的改良劑施入土壤后，能改善土壤結構，降低土壤體積質量，增加土壤田間持水量。

2） 改良劑可以明顯改善煙株生長狀況，提高煙葉產量和品質。

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Effects of Different Soil Amendments on South Anhui Tobaccogrowing Soil and Flue-Cured Tobacco Yield and Quality

ZHU Keya1，2， SUN Xing2， CHENG Sen3， ZHANG Weifeng3， CAI Xianjie3， TANG Yu3，SUN Ping3， CAO Zhihong2， LIU Qin2， ZHAO Gengmao1*
（1 College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China； 2 Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China； 3 Shanghai Tobacco Group Corporation， Shanghai 200082， China）

A field plot experiment was conducted in order to study the effects of five kinds of soil amendments made from different agricultural and forest residues on soil properties under tobacco-rice rotation and on flue-cured tobacco yield and quality. The results showed that： all the soil amendments improved the physical characteristics of tobacco-planting soil by decreasing soil bulk density and increasing soil field capacity. Soil amendments obviously improved the growth of tobacco plants： In rosette stage，leaf width of amendment X1 was significantly larger than CK； in fast-growing stage， leaf lengths of amendment X1， X2 and X5 were significantly larger than CK， leaf area of amendment X5 was significantly greater than CK； In mature stage， upper and lower leaf lengths of amendment X1， X2 and X5 were significantly higher than CK. Root weight had a significant correlation with flue-cured tobacco yield （r=0.907， P＜0.05）. Amendments， particularly X3 and X5 increased significantly tobacco yield compared to CK. Amendments increased the proportions of first-class and middle-class flue-cured tobacco compared to CK. Amendments improved the quality of tobacco leaf appearance， amendment X1， X2 and X3 significantly increased the total score of first-class flue-cured tobacco compared to CK. The above results provide the application prospect of the above soil amendments in south Anhui tobacco-planting soil.

Biochar； Soil amendment； Flue-cured tobacco； Increase production

S156.2

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.015

皖南煙稻優質高效生態安全的土肥綜合技術研究與示范項目（CF56.1-ZJ1）資助。

（seawater@njau.edu.cn）

朱克亞（1992—），男，安徽蚌埠人，碩士研究生，主要從事土壤肥料方面的研究。E-mail： zhukeya@163.com