特制酒糟有機肥對喀斯特煙區烤煙生長與品質的影響*

陳 雪 翟 欣 楊振智 符德龍 潘金華 徐勝祥? 王美艷 史學正

（1 貴州省煙草公司畢節市公司，貴州畢節 551700）

（2 貴州畢節市煙草公司金沙公司，貴州金沙 551800）

（3 土壤與農業可持續發展國家重點實驗室（中國科學院南京土壤研究所），南京 210008）

喀斯特地貌即水對碳酸鹽類巖石進行以化學溶蝕作用為主，流水沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔等地質作用形成的巖溶地貌。我國的喀斯特地貌區約有5.4×105km2，貴州省喀斯特分布面積約有1.3×105km2［1］，該區地理環境較適合烤煙生長，種植烤煙已成為該區域農民最主要經濟收入之一。貴州省是全國重要的烤煙產地之一，其中產量位居全國第二［2］。貴州煙葉生產中施用有機肥呈逐年增長的趨勢，其中主要分布在金沙縣、仁懷縣、道真縣等地［2］。西南喀斯特地區由于其自身的物質基礎和特殊的二元結構，成為我國四大生態環境脆弱區之一，隨著人為活動的增加，喀斯特土壤退化問題日益嚴重［3］，同時，由于受到微地形和立體氣候等因素的影響，喀斯特土壤也存在空間高度異質性的特點［4］。所以在喀斯特煙區施加有機肥，探討其對土壤性狀及其烤煙生態及產質量的影響具有重要的科學意義。

研究發現，施用定量的有機肥能夠在一定程度上提升土壤有機質，同時由于不同用量及類型的有機肥在組成及性狀上的差異，施用后對土壤肥力性狀影響程度也存在較大差異［5］。此外，許多研究發現，單施化肥后，有機質含量下降60.5%，堿解氮含量下降62.5%，速效鉀含量下降70.7%，同時，長期單施化肥會造成土壤黏重，物理性狀變差，土壤容重增加5.1%，土壤孔隙度降低2.1%［6］。由于不合理施用化肥，一方面造成了投入成本的增加，另一方面有增加土壤氮素淋失的風險從而造成肥料利用率的下降，導致土壤環境問題日益嚴峻［7］。同時，當前普通有機肥的研究仍存在施用過程中的局限性，如有機肥發酵不徹底［8-9］，長期施用后土壤過氧化氫酶活性降低，前期養分釋放慢，速效養分偏低等［10］，從而導致煙田土壤前期供氮不足，后期供氮過多，這與烤煙生長“前期多，后期少”的氮肥需求規律相違背［11］。

本研究的特點是在利用當地普通酒糟有機肥原料的基礎上，經過特殊發酵技術充分腐熟轉化為速效養分較高的有機肥，通過田間小區試驗以期驗證該特制酒糟有機肥在喀斯特煙區大田環境下對烤煙生長與產質量的影響。隨著特制有機肥的添加，不同用量的特制有機肥對喀斯特煙區土壤性狀及烤煙生態及產質量的影響需要進一步探討和論證。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗于2017年在貴州省畢節市金沙縣煙草科技園基地進行（106°22′E，27°49′N），氣候屬于亞熱帶溫暖濕潤性氣候，年均氣溫為12.5℃～16.5℃，年均降水量為1 050 mm，年日照時長為1 098 h。土壤為頁巖發育的黃壤，質地為粉砂質黏壤土。試驗煙田土壤的基本理化性狀：有機質 22.8 g?kg-1，速效磷 22.1 mg?kg-1，速效鉀325 mg?kg-1，有效硫 71.7 mg?kg-1，氯離子 21.3 mg?kg-1，pH 6.32。土壤顆粒組成：黏粒（＜0.002 mm）45.1%，粉粒（0.002～0.05 mm）42.1%，砂粒（0.005～2.0 mm）12.8%。

1.2 試驗設計

試驗共設常規酒糟有機肥3 t?hm-2（CK）、特制酒糟有機肥3 t?hm-2（T1）、特制酒糟有機肥3.6 t?hm-2（T2）、特制酒糟有機肥3.6 t?hm-2+鉀肥300 kg?hm-2（T3）、特制酒糟有機肥1 t?hm-2+化肥2 t?hm-2（T4）等5個處理，其中特制酒糟有機肥為深度腐熟的酒糟有機肥（全氮含量約為40 g?kg-1）。每個處理設3個重復，采取隨機區組排列，每個小區面積為70 m2，共計15個小區，煙苗行株距為1.1 m×0.55 m。供試烤煙品種為當地適宜的烤煙種植品種K326。所有試驗處理的施肥均按照貴州煙草公司的有關技術規范實施，首先將有機肥料進行條施，然后起壟移栽煙苗，移栽當天每個小區施入煙草專用提苗肥。

1.3 烤煙農藝性狀及病害調查

分別在團棵期、旺長期、成熟期測定烤煙株高、莖圍、有效葉片數及葉面積等農藝性狀，每個小區隨機觀測記錄10棵煙株。同時進行烤煙病害調查，參照煙草病蟲害分級及調查方法［12］，分別調查各處理烤煙的病害發生情況，并計算烤煙發病率［13］。

發病率（%）=（發病煙株數）/（調查總煙株數）×100

1.4 烤煙根際指標測定

每個小區各選取3株長勢均勻一致的代表性煙株，截取煙株根部供實驗分析，首先稱取新鮮煙株根部重量，然后在105℃高溫下殺青15 min，然后再以65℃烘至恒重，分別記錄根部的新鮮態和干物質的質量。按照《煙草農藝性狀調查方法》（YC/T142—1998）中的要求，采用排水法測定煙株根部體積［14］。

1.5 煙葉常規化學成分分析

煙葉成熟時分小區進行采收和編竿，在當地烤房按照三段式烘烤工藝進行掛牌烘烤調制，烤后由畢節市煙草公司技術人員按照國家標準進行分級，分級后統計各校區煙葉總質量和各等級煙葉質量。根據2017年貴州省畢節市煙葉收購價格計算烤煙產值，并計算各小區煙葉均價及上、中等煙葉比例。最后，收集烤后中部煙葉作為測定樣品，在45℃條件下烘干至恒重，粉碎、過60目篩，測定氮、磷、鉀、氯、煙堿、總糖、還原糖等常規化學成分指標含量，分析方法參照文獻［15］。

1.6 統計分析

采用Microsoft Office Excel 2016進行數據處理及作圖，并運用IBM SPSS Statistics 22.0進行統計分析，采用LSD法進行數據間差異的多重比較，Duncan檢驗進行單因素顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結 果

2.1 特制酒糟有機肥處理對烤煙生長的影響

從烤煙農藝性狀來看（表1），煙苗移栽大田后進入團棵期，T2處理的株高顯著低于CK處理（P＜0.05，下同），T1處理的莖圍顯著高于T3處理，T1處理的葉面積顯著高于T2處理，其他處理間均無顯著差異；在烤煙進入旺長期后，煙株生長加快，除T2處理的莖圍與葉面積顯著低于其他處理，其余各處理均無顯著差異；當烤煙進入成熟期時，T4處理的株高和莖圍分別顯著高于T3、T2處理，T2處理的葉面積顯著低于其他處理，其余各處理之間并無顯著差異。

表1 不同特制酒糟有機肥處理對烤煙農藝性狀的影響Table 1 Effects of specialized vinasse organic manure on agronomic traits of flue-cured tobacco relative to treatment in the experiment

由表2可知，T4處理的烤煙根鮮重、根干重及根體積均顯著高于其他各處理，其余各處理之間差異不顯著，不同有機肥處理的根鮮重表現為T4＞T3＞T1＞T2＞CK；根干重表現為T4＞T2＞T1＞T3＞CK；根體積表現為T4＞T3＞T1＞T2＞CK。

表2 不同特制酒糟有機肥處理的烤煙根際指標Table 2 Effects of the use of specialized vinasse organic manure on rhizoshpere indices of flue-cured tobacco

由表3可知，根鮮重、根體積與葉面積、株高、莖圍、葉片數等指標呈正相關，但相關性不顯著。根鮮重、根體積、根干重相互之間均呈現顯著正相關，其中根干重與根鮮重的相關系數高達0.932；莖圍與葉面積、葉片數與株高相互之間均呈顯著正相關，根干重與葉面積、葉片數呈現負相關，但相關性不顯著。

表3 烤煙根系指標與地上部形態指標的相關系數Table 3 Correlation coefficients between root indices and shoot indices of flue-cured tobacco

2.2 不同特制酒糟有機肥處理對烤煙產量的影響

不同酒糟有機肥處理的烤煙產量T4處理產量最高，為1 623 kg?hm-2（表4），其次是T3處理，為1 533 kg?hm-2，再次是T1處理，為1 463 kg?hm-2，之后是T2處理，為1 434 kg?hm-2，CK處理最低，為1 299 kg?hm-2。與CK相比，各處理的產量均有不同幅度的增加，T1、T2、T3、T4處理使產量分別增加12.6%、10.4%、18.1%和25.0%。每千克煙葉均價以T1處理最高，為22.8元，其次是T2處理和CK處理，為22.6元，最低是T3處理和T4處理，為21.7元。每公頃煙葉產值以T4處理最高，為35 219元，其次是T1處理和T3處理，分別為33 356元、33 266元，再次是T2處理，為32 408元，CK處理最低，為29 357元；同時，每公頃煙葉的增收值分別為3 999、3 051、3 909、5 862。從煙葉結構等級來看，T1和T2處理的上等煙葉比例較CK處理提高了13.6%、5.5%。

表4 不同特制酒糟有機肥處理對烤煙產量的影響Table 4 Effects of specialized vinasse organic manure on yield of flue-cured tobacco

2.3 不同特制酒糟有機肥處理對烤煙病害的影響

由表5可知，T4處理的黑脛病發病率最高，為7%，其次是T3處理，為5%，再次是CK處理，發病率為3.33%，最低是T1和T2處理，發病率均為1.7%；從氣候斑點病的結果來看，T2處理的氣候斑點病發病率最高，達到33%，其次為CK處理，為13%，再次是T4處理，也有10%的發病率，T3處理的發病率為8.3%，最低是T1處理，發病率為5%；花葉病的發病情況與黑脛病、氣候斑點病均存在差異，除CK處理（發病率：1.7%）與T1處理（3.3%）呈現出發病情況外，其余各處理均未出現該病害的發生。

表5 不同特制酒糟有機肥處理對烤煙病害的影響Table 5 Effects of the use of specialized vinasse organic manure on plant disease of flue-cured tobacco

2.4 不同特制酒糟有機肥處理對煙葉常規化學成分的影響

從表6的結果來看，所有處理的煙堿含量范圍為1.78%～2.91%，其中有機肥處理的T1為1.78%、T2為2.59%、T3為2.62%處理的煙堿含量均低于CK處理（2.70%），而T4處理的煙堿含量最高，達到2.91%。從總氮含量的結果來看，除T4處理（1.54%）的總氮含量高于1.5%之外，其余處理均低于1.5%。從總磷含量來看，各處理的總磷含量大小排序為T1＞T3＞T2＞CK＞T4，與總氮含量變化相反。從總鉀含量來看，不同處理的總鉀含量大小排序為T1＞T4＞T3＞T2＞CK，所有處理的總鉀含量均低于2%，比較煙堿、總氮、總磷、總鉀的結果來看，各處理之間均無顯著差異。烤煙的總氯含量變化除T4處理（0.06%）顯著低于CK處理（0.10%）和T3處理（0.10%）外，其余各處理間無顯著差異。烤煙的總糖含量與還原糖含量的變化呈現出一致性，均表現為T1＞CK＞T2＞T3＞T4，其中T1處理最高，分別為21.3%、17.7%，T4處理最低，分別為14.7%、12.5%，且T1處理與T4處理存在顯著差異，其余各處理均無顯著差異。

表6 不同特制酒糟有機肥處理對煙葉化學成分的影響Table 6 Effects of the use of specialized vinasse organic manure on chemical composition of flue-cured tobacco

3 討 論

3.1 特制酒糟有機肥的添加對烤煙生態的影響

烤煙生育期間的農藝性狀與肥料施用存在一定程度的相關性，從研究結果來看，添加不同有機肥后，進入團棵期表現出葉面積的提升，在旺長期，則表現為株高、莖圍和葉面積的綜合提升，進入成熟期后，有利于葉片數和葉面積等性狀的提升，從而有利于葉片干物質的積累和轉化。這可能是由于使用了適量的有機肥后，有利于土壤速效養分的提升，使之進入大田生育期后有機肥能長期、持續、平穩地為煙株提供所需養分［16］。優質煙葉的生長發育應符合“前期早發、中期快長、后期落黃”的生長特征［11］，通過有機肥的添加能夠使烤煙農藝性狀呈現出生長優勢，然而某些指標與對照沒有明顯優勢，主要原因可能是由于不同用量及類型的有機肥釋放速度存在著差異，同時不同有機肥存在著腐熟程度和配置比例的差異，均會對烤煙的生長發育造成影響［17］。

從烤煙根系指標的結果來看，不同有機肥的施入促進根系重量和體積的提升，主要原因可能是有機肥的施入提升了土壤肥力及改善了煙株根際土壤環境，曹仕明等［18］發現，施用腐熟秸稈肥增加了土壤細菌、放線菌、硝化細菌和氨化細菌的數量，在烤煙旺長期達到最高值；同時也增加了土壤磷酸酶和脲酶的活性。曾宇等［19］認為，通過大田實驗施加腐熟秸稈后，土壤含水率可增加0.66%～44.1%，土壤容重降低可達1.59%～12.2%，且容重隨秸稈用量的增加而降低，同時，對根系的影響體現在垂直方向上的生長，增加了根冠比。李艷平等［20］認為，有機肥的施用對土壤根際生態區域的影響關系密切，提高了烤煙根系活力，于移栽后60d較對照提高了200%；同時土壤脲酶、蔗糖酶和微生物生物量碳分別較對照提高了53.5%、34.0%和61.9%。高家合等［21］發現，增施腐熟有機肥促進了烤煙一級和二級側根的發生發育，一級和二級側根的長度、數量、體積及干重顯著提高。

從烤煙病害的調查結果來看，添加不同有機肥后，烤煙病害狀況有著不同程度的改善。張子穎等［22］發現，添加一定量的碳基肥料后，氣候斑點病發病率下降13.4%～47.3%，花葉病發病率下降5.04%～39.7%。呂達［23］經過大田試驗的研究發現，有機肥配施化肥對黑脛病、氣候斑病、花葉病均有很好的抗性。羊小洪等［24］則認為烤煙病害的發生也與有機肥的種類與施用時間存在相關性，腐熟秸稈有機肥較腐熟豬糞和菜籽餅有機肥對煙葉花葉病的發病率和病情指數有更好的控制。竇玉青等［25］發現，配施有機肥可以增加煙株抗病性，減少煙葉發病率，其中黑脛病的平均發病率可以減少84.6%。

3.2 特制酒糟有機肥的添加對烤煙產質量的影響

從烤煙的產量結果來看，施加特制酒糟有機肥后，煙葉產量均呈增加趨勢，最高產量為T4處理，達到1 623 kg?hm-2，最低為T2處理，為1 434 kg?hm-2；在增產率方面，施加特制酒糟有機肥處理的煙葉增產率為10.4%～25.0%。韓小斌等［26］發現，有機肥和餅肥的添加可以顯著提高煙葉產量，較不施有機肥處理的產量提高12.3%，有機肥處理的產量最高可達到2 195 kg?hm-2。王洪云等［27］通過添加腐熟菜籽油枯發現，煙葉產量產值均呈上升趨勢。此外，有些學者則認為有機肥添加效應存在差異，如馬坤等［28］則認為，雖然產量方面有機肥配施無機肥達到最高，而單施有機肥處理的產量則呈現出下降的趨勢，但煙葉品質則出現改善，煙葉質量效應高于產量效應。劉月華等［29］的田間試驗結果顯示，不同種類有機肥處理的煙葉則較對照出現下降趨勢，減產幅度最大達到了38.2%。

從烤煙的內在品質結果來看，施加特制酒糟有機肥后，促進植煙土壤養分的協調，提高煙株對土壤及肥料養分的吸收，其中煙葉氮和煙堿含量趨于協調，呈現降低的趨勢；磷、鉀含量呈現升高的趨勢，氯含量則進一步降低；同時影響糖類的積累，改善了煙葉的協調性。這與楊云高等［30］、毛君杰等［31］的結果基本一致，這可能是因為有機肥的添加可以提高氮素的礦化率，但有機肥配施化肥的氮礦化率仍可能低于單施化肥處理，土壤氮素礦化量與有機質、全氮儲量、活性炭、氮組分均呈顯著的線性相關，同時氮礦化率隨有機質及全氮含量的提高而提高后基本趨于穩定［32］。而黃志浩等［33］通過田間試驗發現，化肥配施有機肥處理的土壤硝態氮淋溶累積量均顯著高于有機肥替代化肥處理。此外也有學者認為，有機肥的輸入會在不同程度上增加烤煙生育期根際土壤有機質、水溶性碳含量、微生物生物量碳和氮含量，煙株根際土壤有機質和水溶性碳含量隨有機碳輸入量的增加而增加，而微生物生物量碳和氮則呈先增加后下降的趨勢，這與生育前期對氮素吸收和累積的增加，生育后期顯著降低的結論是一致的［34］。

4 結 論

本試驗立足于喀斯特煙區土壤質地黏重，養分含量下降等基本狀況，綜合考慮了4種特制酒糟有機肥施入方式對喀斯特煙區土壤環境的影響，研究其對烤煙農藝性狀、根際指標、抗病性和煙葉品質等方面的影響。試驗發現，不同特制酒糟有機肥施入后，有利于土壤養分的提高，提高煙株生長發育和根系指標及對煙株病害的抗性，增加煙葉產量，降低烤煙的煙堿、全氮及糖分含量，提高磷、鉀離子的含量，進一步協調煙葉內部化學品質。特制酒糟有機肥適宜在喀斯特煙區推廣應用，可以有效利用當地豐富的酒糟資源，實現煙草農業的綠色、生態與循環發展。但關于不同土壤類型下特制酒糟有機肥的種類選取及合理施用量的確定仍需進一步探究。