垂直深旋耕對植煙土壤理化性狀和烤煙生長的影響

鄧永晟 張敏 李偉 劉勇軍 彭曙光 田峰 張仲文 章程 江智敏 陳金 粟戈璇 鄧小華

摘要：為明確垂直深旋耕改良植煙±壤和促進烤煙生長的應用效果，以傳統耕作方式為對照，研究了垂直深旋耕對植煙土壤理化性狀、烤煙根系和地上部分生長、干物質積累、經濟性狀和煙葉化學成分的影響。結果表明，①垂直深旋耕可提高0-40cm耕層土壤pH0.140.16，有利于提高石灰改良酸性土壤效果垂直深旋耕可降低土壤容重0.11-0.12g/cm3，提高土壤孔隙度4.66681百分點，增加土壤有機質1.5-1.93gkg，提高烤煙大田中后期土壤氮、鉀的有效性③垂直深旋耕可促進烤煙根系發育，有利大田中后期烤煙地上部分生長;④垂直深旋耕有利于煙葉的干物質、氮、磷、鉀的積累，傳統耕作方式有利于煙莖的干物質、氮、磷、鉀的積累和煙葉煙堿的積累：⑤垂直深旋耕可提高煙葉產量14.42%和產值12.42及煙葉鉀含量。垂直深旋耕可加深士壤耕層，改善土壤理化特性，增加改良劑施用效果，促進烤煙生長，提高烤煙種植效益。

關鍵詞：耕作方式;垂直深旋耕;植煙土壤烤煙生長烤煙產質量

目前的酸性土壤改良沒有實現表層與表下層土壤酸度的同步改良，效果不甚理想。山區烤煙種植多采用刀輥轉軸與被耕地面平行的臥式旋耕機實現翻耕，導致植煙壤出現耕層變淺、犁底層升高、板結與蓄水保肥能力下降等問題，制約烤煙生產。因此，植煙土壤酸化、耕作層淺已成為山區烤煙種植迫切需要解決的問題。垂直深旋耕作為種新型的耕作方式，采用轉軸垂直于被耕地面的立式螺旋形鈷頭實現深耕、深松、碎土等深旋耕作業叫，既具有犁翻耕的深松作用，同時具有旋耕后土壤疏松、土粒粉碎均勻的特點，能夠提高土壤中的速效養分含量，增加赤紅壤的中團聚體含量，有效改善小麥生育中后期田間微環境，降低巖溶區甘蔗地士壤優先流的發生，提高土壤的保肥蓄水能力。已在多種作物増產提質上得到應用，而在烤煙生產上少有報道。為研究該耕作方式在土壤改良和烤煙增產提質方面的效果，本研究探討了垂直深旋耕對山區煙稻輪作田土壤理化特性、烤煙生長、煙葉經濟性狀和化學成分的影響，以期為山區植煙土壤保育技術的進一步發展和優質煙葉生產提供理論支撐。

1材料與方法

試驗地基本情況

試驗于2019年在湖南省花垣縣科技示范園（28.53°N，109.45E，屬亞熱帶季風山地濕潤氣候區，海拔530m年均氣溫15.0℃，年降雨量1364mm，無霜期279d，年日照時數1219h）進行。試驗地實行一年一季的煙稻輪作，前茬為水稻，土壤為黃壤發育的水稻土，020cm基礎土壤數據為pH52，有機質17.01gkg，堿解氮83.75mgkg，有效磷1606mgkg，速效鉀10646mgkg?？緹熎贩N為云煙87。

1.2試驗材料

石灰為市售熟石灰，施用量為2250kghm21垂直深旋耕起壟機由湖南田野現代智能裝備有限公司生產，普通旋耕機、微型起壟機由合作社提供。

3試驗設計

試驗設垂直深旋耕和起壟1次性作業方式（T，簡稱垂直深旋耕），旋耕和起壟2次作業方式（CK，簡稱傳統耕作）兩個處理。T，垂直深旋耕方式，選用可實現垂直深旋耕和起壟的一體機，該機采用4根垂直軸旋切粉碎土壤，土壤翻耕和起壟一次性作業完成，壟幅120cm，垂直旋耕深度40cm，壟高30cm，松土層50cm。CK，傳統耕作方式，采用小型拖拉機帶旋耕機旋耕作業，土壤翻耕和起壟分2次作業完成，壟幅120cm，翻耕深度20cm左右，壟高30cm，松層30cm。設3個重復，小區面積300m2。土壤翻耕前均勻施熟石灰，烤煙移栽前10d完成土壤翻耕和起壟。烤煙施氮量109.50kg/hm2，m（N）：m（P2Os）：m（K2O）=1：1.27：2.73。煙草專用餅肥、專用基肥等條施，分3次施用追肥?？緹煼N植行株距為1.2mx0.5m，4月下旬移栽，7月上旬打頂，留葉16～18片，其他栽培管理措施同湘西自治州優質烤煙生產技術規程。

1.4取樣及測定方法

1.4.1土壤理化特性測定于煙田翻耕前及烤煙移栽后25、5080、120d，每處理選擇5個點采用環刀法測定土壤容重和孔隙度;采集020cm壟體層土壤，制成混合土樣。土壤pH采用電位法測定;土壤有機質、堿解氮、速效磷、速效鉀分別采用重鉻酸鉀容量法、堿解擴散法、碳酸鈉浸提鉬銻抗比色法、醋酸銨浸提-火焰光度法測定川。在移栽后25d，每個處理采用土壤原位取樣器鉆取3個50cm深的土柱，分切成0～-10、10～20、20～30、30-40、40-50cm的土柱用于測定土壤pH。

1.4.2根系形態指標測定每個處理于烤煙移栽后25、50、80、120d選擇5株代表性煙株。25d，小心挖取全株根系，用水沖洗干浄：50d，采用植物根系取樣器（直徑10cm，高度20cm）在離煙株5cm的壟脊和壟側各取1個土柱;80d，采用植物根系取樣器在離煙株8cm的壟脊和壟側各取1個土柱120d，采用植物根系取樣器在離煙株10cm的壟脊和壟側各取1個土柱。用水泡土柱，使根土分離并沖洗干凈，用網篩承接根系，盡量保持根系完整。采用LA-2400多參數根系分析系統測定根長、根表面積、根體積、根直徑及根尖數。120d的根系形態數據是壟脊和壟側的平均值。

1.4.3烤煙生長指標調查每個處理標記5株煙進行觀察，于移栽后25、50、80d，按照標準YCT1422010測定株高、莖圍、葉片數、葉長、葉寬等。葉面積=葉長x葉寬x0.6345。20d測定最大葉：50d測定下部、中部、上部煙葉，分別為從下往上數第2～4葉、第6-9葉、第11～13葉：80d測定中部和上部煙葉，分別為從上往下數第2～4葉、第89葉。

1.4.4烤煙干物質及全氮、全磷、全鉀、煙堿含量測定于移栽后70d，每個處理選擇5株代表性煙株，分切為根、莖、葉片，在105℃殺青30min，80℃C烘千至恒重后測定干物質量。植株用H2SO4-H1O2消煮，采用凱氏定氮法測定全氮，鉬抗比色法定全磷，火焰光度法測定全鉀，煙堿含量采用荷蘭SKALARSan++流動分析儀測定。氮（磷、鉀、煙堿）積累量（mg株）移栽后70d單株干物重（g）X單株含氮（磷、鉀、煙堿）量（）×10。干物質（氮、磷、鉀、煙堿）分配率（%）=某器官干物質（氮、磷、鉀、煙堿）量植株干物質（氮、磷鉀、煙堿）總量×100。

1.4.5烤煙經濟性狀考查每個處理單采、單烤，由分級專家分級后，考查上等煙比例、中等煙比例、均價、產量、產值等煙葉經濟性狀。

1.4.6煙葉化學成分測定各處理選取具有代表性的B2F、C3F等級煙葉，采用荷蘭SKALARSAN++間隔流動分析儀測定總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯含量，火焰光度法測定煙葉鉀含量。糖堿比為總糖與煙堿的比值，氮堿比為總氮與煙堿的比值，鉀氯比為鉀與氯的比值。

1.5統計分析方法

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0進行數據處理和統計分析。采用Duncan法檢驗顯著性。

2結果

2.1對植煙土壤pH的影響

由圖1A可知，烤煙移栽后25、50、80、120d，T處理和CK耕作層土壤pH差異不顯著處理移栽后25、50、80、120d土壤pH的變異系數較CK分別低了1.83、127、1.95、2.14百分點表明垂直深耕方式較傳統耕作方式耕作層土壤pH的均勻度好。由圖1B可知，T處理10～20、20-30、30～40、40-50cm壤pH均高于CK，其中10-20、2030、30-40cm差異顯著。T處理和CK不同土層土壤pH極差分別為0.50、0.59，變異系數分別為3.81%、

4.38%，表明垂直深旋耕方式可減小土壤pH的垂直差異，顯著提高10-40cm土壤pH，主要原因是傳統耕作方式的土壤攪動深度一般小于30cm，而垂直深耕方式的土壤攪動達到了50cm，既有利于石灰在表土層混勻，又能使部分石灰混入深層土壤與表下層土混勻，實現表土與表下層土壤的酸度同步改良，提高石灰改良土壤的效果。

2.2對植煙土壤理化特性的影響

由表1可知，烤煙移栽后25、50、80、120d的壤容重均表現為T顯著低于CK;土壤孔隙度均為T處理顯著高于CK。烤煙移栽后25、50、80dT處理土壤有機質顯著高于CK?？緹熞圃院?5d的土壤堿解氮是T處理顯著低于CK;移栽后50、80d的土壤堿解氮是T處理顯著高于CK。烤煙移栽后25、50、80、120d，T處理土壤有效磷顯著低于CK?？緹熞圃院?5、50d的土壤速效鉀是T顯著低于CK;移栽后80d的土壤速效鉀是T顯著高于CK。

2.3對烤煙生長的影響

2.3.1對烤煙地下部根系生長的影響由表2可知，在烤煙移栽后25d，T處理根系長度、表面積、體積、根尖數均顯著大于CK，較CK的根系發育更好。在烤煙移栽后50d，壟脊根系長度、表面積、體積、根尖數均表現為T處理顯著大于CK，壟側根系長度、表面積、體積、根尖數為T處理顯著小于CK;在烤煙移栽后80d，壟脊根系長度、表面積、根尖數均為T處理顯著大于CK，壟脊根系體積、平均直徑為T處理顯著小于CK，壟側根系長度、表面積、體積為T處理顯著大于CK?？緹熞圃院?20d，T處理根系長度、表面積、體積、平均直徑、根尖數與CK差異不顯著。

2.3.2對烤煙地上部生長的影響由表3可知，在移栽后25d，T處理株高、莖圍、葉片數、最大葉面積均顯著大于CK。移栽后50d，T處理株高、莖圍、中部煙葉面積均顯著大于CK，葉片數、下部煙葉和上部煙葉面積差異不顯著。在烤煙移栽后80d，T處理株高、中部煙葉面積、上部煙葉面積均顯著大于CK，表明T處理地上部分生長發育較CK好。可見，傳統耕作在旺長前期烤煙生長要優于垂直深旋耕方式;但垂直深旋耕有利于烤煙后期生長。

2.4對烤煙物質積累與分配的影響

由表4可知，烤煙積累的干物質、氮、磷、鉀、煙堿主要分配給煙葉，T較CK分配給煙葉的相對較多，CK較T分配給煙莖的相對較多。從烤煙干物質積累量看，T千物質積累量大于CK，主要表現為煙根、煙葉的干物質積累量較多，但CK的煙莖干物質積累量要大于TT氮積累量大于CK，主要表現為煙葉的氮積累量較多，但CK的煙莖氮積累量要大于TT磷積累量大于CK，主要表現為煙根、煙葉的磷積累量較多煙株鉀積累量大于CK，主要表現為煙根、煙葉的鉀積累量較多，但CK的煙莖鉀積累量要大于T：從煙堿積累量看，兩種耕作方式差異不顯著，但T煙根煙堿積累量大于CK，煙葉煙堿積累量小于CK。垂直深旋耕的烤煙長勢旺，有利于煙葉干物質、氮、磷、鉀的積累，傳統耕作方式有利于煙莖干物質、氮、磷、鉀積累和煙葉煙堿積累。2.5對烤煙經濟性狀的影響

由表5可知，兩種耕作方式的上等煙比例、中等煙比例和均價差異不顯著，但垂直深旋耕的烤煙產量、產值均顯著高于傳統耕作?？梢?，垂直深旋耕可提高煙葉產量和產值。

2.6對烤后煙葉化學成分的影響

由表6可知，從B2F、C3F等級看，垂直深旋耕的煙葉總糖和還原糖含量低于傳統耕作方式（在適宜范圍內），煙葉鉀含量相對較高。

3討論

耕作方式是影響植煙土壤質量化及可持續利用的重要外因3。傳統臥式旋耕機是水平旋耕，而垂直深旋耕機械包括垂直深旋耕和起壟機械兩大部分，可實現深耕和起壟一次作業完成。垂直深旋耕機械的多把旋耕刀切削、撞擊、捶打、擠壓土壤，能把全耕層土壤粉碎成細小顆粒，降低土壤容重，提高土壤孔隙度，增強土壤肥力，有利于作物根系發育和下扎2，促進作物生長和干物質積累，提高作物產量。本研究結果還表明，垂直深旋耕細碎士壤加了通氣性，可能有利于土壤微生物活動和稻秸殘茬分解，故而提高了土壤有機質。垂直深旋耕處理烤煙移栽后25d的土壤堿解氮較CK低，移栽后50、80d較CK高;可能是由于深耕后部分底層土壤翻入表土層，短期內稀釋了土壤堿解氮，但垂直深旋耕細碎土壤有利于肥料吸附，可減少肥料淋溶失，故有利于提高后期土壤堿解氮。垂直深旋耕土壤細碎和通氣性好，也有利于土壤無效鉀轉化為有效鉀，提高土壤速效鉀含量。

實現表層與表下層土壤酸度的同步改良可提高酸性士壤改良效果。傳統方法是將酸性土壤改良劑撒施在土壤表層，然后進行耕翻，改良劑主要散布在土壤表土層，較難實現全耕層土壤改良。采用垂直深旋耕機械，通過深耕和深松作業將石灰改良劑與土壤攪拌均勻，使改良劑摻混入0～50cm土壤中，實現全耕層土壤都分布有石灰，可提高石灰改良酸性土壤的效果。

傳統旋耕機作業的耕深一般在12～16cm，長期旋耕容易在耕作層和心土層之間形成一層堅硬的犁型底層，導致耕層淺和地力下降，也使植煙土壤養分出現表聚現象2。垂直深旋耕雖然提高了土壤粉碎程度，可激發土壤有效養分釋放，但由于打破了稻田犁底層，部分底層土壤翻入表土，烤煙大田前期土壤養分相對較低，會導致耕作第1年種植的烤煙生育前期生長稍慢2。但是，垂直深旋耕的養分激發效應，細碎土壤對養分的吸附作用而導致的流失減少，以及深松土壤對烤煙根系生長的促進作用，會導致烤煙中后期生長發育加快2。這是烤煙生產應用該技術時需注意的地方。

4結論

在山區煙稻輪作田，垂直深旋耕方式通過深耕、深松、碎土打破了犁底層，有利于石灰改良酸性士壤提高全耕作層土壤pH，可降低土壤容重，提高土壤孔隙度，加土壤有機質，提高烤煙大田中后期土壤氮鉀的有效性。垂直深旋耕可促進烤煙根系發育和下扎，有利大田中后期烤煙地上部分生長。垂直深旋耕有利于煙葉的干物質及氮磷鉀的積累傳統耕作方式有利于煙莖的干物質、氮磷鉀和煙葉煙堿的積累。垂直深旋耕可提高煙葉產量產值及煙葉鉀含量，提高烤煙種植效益。但是本研究只是垂直深旋耕在第1年的試驗結論，有關垂直深旋耕改良土壤的持續效應還有待繼續研究。

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