有機肥與化肥配施對植煙土壤養分及煙葉產質量的影響

張 凱，常 棟， 王曉強， 許躍奇， 何曉冰， 楊 楠， 馬文輝， 徐放達， 王明鑫

(河南省煙草公司 平頂山市公司， 河南 平頂山 467000)

河南煙葉是我國濃香型烤煙的典型代表，多年來，由于化學肥料使用不合理和連作等因素，造成植煙土壤結構變差、養分供應不均衡、微生物多樣性降低等問題，嚴重影響優質煙葉生產的可持續發展[1-2]。煙草是對肥料比較敏感的經濟作物，施肥技術是影響烤煙品質的重要因素之一[3]。長期濫用化肥會導致煙葉部分營養元素的比例失衡、化學成分不協調及特色的弱化。通過施用有機肥培肥土壤是促進煙株健壯發育，提高煙葉可用性的重要途徑。隨著煙葉生產的轉型升級，有機肥部分代替化肥是實現減少化肥施用量的有效途徑，對改善植煙土壤質量，提高煙葉品質具有重要作用。目前，豫中煙區與不同土壤相適應的有機肥種類尚不明確，其生產上施用的有機肥主要是餅肥和農家肥，不同種類有機肥的養分含量和碳氮比等不同，其養分釋放狀況也存在較大差異，對烤煙的生長發育和煙葉品質的影響不同[4]。為此，采用田間試驗的方法，探討不同有機肥與化肥配施對土壤養分、煙葉品質和經濟效益的影響，以期為豫中煙區生產上有機肥的選擇及合理配施提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 烤煙 供試品種為中煙100，來源于青島中煙種子有限責任公司。

1.1.2 肥料 高碳基肥(氮2.5%，磷0.56%，鉀3.4%，有機質60%)，河南惠農土質保育研發有限公司；生物有機肥(氮3%，磷2.8%，鉀3.2%，有機質55%)，南陽昌隆農業開發有限公司；芝麻餅肥(氮5%，磷2.7%，鉀1.6%，有機質50%)，平頂山金葉實業有限公司；化肥(氮8%，磷12%，鉀20%),湖北香青化肥有限公司。

1.1.3 儀器 HP5890II-5972氣質聯用儀，Agilent公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2018年在平頂山市郟縣堂街鎮上李村進行，采用隨機區組設計，設4個處理：對照(CK)，純化肥；T1，芝麻餅肥+化肥；T2，生物有機肥+化肥；T3，高碳基肥+化肥；3次重復。小區面積約260 m2。每個小區氮素用量為60 kg/hm2，除CK外，其余處理化肥(無機氮)∶有機肥(有機氮)為1∶1，各處理N∶P2O5∶K2O施用比例為1∶1.5∶3.5，根據有機肥的氮含量確定有機肥施用量。

1.2.2 指標測定

1) 土壤養分、pH及酶活性。在煙草旺長期按5點采樣法采集各小區煙株根系附近0～20 cm土壤，剔除土壤樣品中石塊和植物殘根等雜物，混勻過2 mm篩，一部分置于室內自然風干，一部分放入4℃冰箱保存。有機碳(SOC)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定，堿解氮(AN)含量采用堿解擴散法測定，速效磷(AP)含量的測定采用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法，pH測定采用電位法測定，固液比為1∶2.5[5]；硝態氮和銨態氮采用連續流動分析儀測定，微生物量碳(MBC)采用熏蒸浸提-重鉻酸鉀容量法測定，土壤微生物量氮(MBN)采用熏蒸浸提法測定[6]。土壤酶活性參照文獻[7]的方法測定。

2) 煙葉常規化學成分。各小區選取上部代表性煙葉樣品1 kg，常規化學成分按照YC/T159-2002、YC/T160-2002、YC/T161-2002、YC/T217-2007和YC/T162-2011方法測定煙葉中總糖、還原糖、煙堿、鉀和氯的含量。中性致香物質采用HP5890II-5972氣質聯用儀進行提取與檢測。

3) 煙葉產質量。以小區為單位，煙葉成熟時掛牌采收烘烤，烘烤結束后統計各小區煙葉總質量和各等級煙葉質量，按照2018年河南省煙葉收購價格計算煙葉的均價、中上等煙比例和產值。

1.3 數據處理

采用Excel 2013和SPSS 20.0對數據進行處理與分析，采用單因素方差分析(one-way ANOVA)和Tukey HSD法多重比較檢驗各處理間的差異顯著性(P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同處理對植煙土壤養分及酶活性的影響

從表1可知，不同處理土壤養分含量及酶活性的變化。有機碳：T3最高，為10.63 g/kg；T2其次，為9.75 g/kg；CK最低，為7.35 g/kg；不同有機肥與化肥配施處理均顯著高于CK，T3顯著高于T1和T2，T1與T2間差異不顯著。微生物量碳：T3最高，為80.86 mg/kg；T2其次，為68.34 mg/kg；CK最低，為36.45 mg/kg；不同有機肥與化肥配施處理均顯著高于CK，各有機肥與化肥配施處理間差異顯著。微生物量氮：T3最高，為60.69 mg/kg；T2其次，為58.70 mg/kg；CK最低，為42.23 mg/kg；不同有機肥與化肥配施處理均顯著高于CK，各有機肥與化肥配施處理間差異不顯著。堿解氮：T2最高，為58.95 mg/kg；T3其次，為57.98 mg/kg；CK最低，為50.29 mg/kg；T2與T3間、T1與CK間差異均不顯著，T2與T3顯著高于T1與CK。速效磷：T2最高，為23.07 mg/kg；T3其次，為19.63 mg/kg；CK最低，為17.19 mg/kg；T2顯著高于其余處理，CK、T1和T3間差異不顯著。pH：T3最高，為7.11；T2其次，為7.03；CK最低，為6.93；T2與T3間、T1與CK間差異均不顯著，T3顯著高于T1與CK。脲酶：T1和T2最高，均為0.14 mg/(g·24h)；CK最低，為0.12 mg/(g·24h)；不同處理間差異均不顯著。蔗糖酶：T2最高，為211.60 mg/(g·24h)；T3其次，為199.45 mg/(g·24h)；CK最低，為114.54 mg/(g·24h)；T2與T3間、T1與CK間差異均不顯著，T2與T3顯著高于T1與CK。多酚氧化酶：T2最高，為3.80 mg/(g·h)；T3其次，為3.73 mg/(g·h)；CK最低，為2.46 mg/(g·h)；不同處理間差異均不顯著。

表1 不同處理植煙土壤的養分含量及酶活性的變化

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column mean significance of difference atP<0.05 level. The same below.

2.2 不同處理對烤煙葉品質的影響

2.2.1 常規化學成分 從表2可知，4個處理煙葉常規化學成分含量的變化。煙堿：不同處理的變幅為2.50%～3.09%，依次為CK>T1>T3>T2，CK顯著高于各有機肥與化肥配施處理，T2顯著低于T1和T3，T1與T3間差異不顯著。總糖：不同處理的變幅為21.75%～25.93%，依次為T3>T2>T1>CK，各處理間差異均不顯著。還原糖：不同處理的變幅為17.76%～22.96%，依次為T3>T2>T1>CK，T2和T3顯著高于CK，T1與CK間差異不顯著，各有機肥與化肥配施處理間差異不顯著。總氮：不同處理的變幅為2.32%～2.46%，依次為CK>T1>T2>T3，各處理間差異均不顯著。鉀：不同處理的變幅為1.29%～1.75%，依次為T3>T2>T1>CK，CK顯著低于除T1外的其余處理，其余處理間差異不顯著。氯：不同處理的變幅為0.64%～0.74%，依次為CK>T1>T3>T2，各處理間差異均不顯著。糖堿比：不同處理的變幅為5.75～8.99，依次為T2>T3>T1>CK，CK顯著低于其余處理，T2與T3間差異不顯著，但均顯著高于T1。兩糖比：不同處理的變幅為0.82～0.89，依次為T1=T3>T2>CK，各處理間差異均不顯著。鉀氯比：不同處理的變幅為1.74～2.61，依次為T3>T2>T1>CK，CK顯著低于其余處理，其余處理間差異均不顯著。

表2 不同處理煙葉常規化學成分的含量

2.2.2 中性致香物質 從表3看出，共檢出糠醛、糠醇和2-乙酰基呋喃等31種中性致香物質，按煙葉香氣前體物質可將其劃分為美拉德反應產物、苯丙氨酸類、類西柏烷類和類胡蘿卜素類等降解產物類[8-9]。其中，美拉德反應產物8種、苯丙氨酸類4種、類西柏烷類1種、類胡蘿卜素降解產物15種、其他類2種和葉綠素降解產物1種。中性致香物質總量，T1和T3分別為746.85 μg/g和699.57 μg/g，較CK分別提高13.91%和6.73%，T2較CK略有降低；除新植二烯外的香氣物質總量，T3最高，為177.33 μg/g，較CK提高16.73%。美拉德反應產物總量，不同有機肥與化肥配施處理均高于CK，依次為T3>T2>T1>CK；苯丙氨酸類物質總量，T3和T1分別為29.49 μg/g和24.03 μg/g，分別較CK增提高36.78%和11.46%， T2較CK降低3.7%，T3的4種苯丙氨酸類致香物質中，除苯乙醛外，苯甲醇、苯甲醛和苯乙醇含量明顯高于其他處理；類西柏烷類的茄酮含量，不同有機肥與化肥配施處理均高于CK，以T3最高，為32.42 μg/g，較CK提高18.41%，T1和T2較CK分別提高11.32%和4.05%；類胡蘿卜素降解產物總量，不同有機肥與化肥配施處理均高于CK，各處理變幅為76.01～83.74 μg/g，依次為T3>T1>T2>CK；T1、T2和T3分別較CK提高5.66%、0.82%和10.17%。不同有機肥與化肥配施處理對煙葉類胡蘿卜素類香氣物質影響較大的組分為β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮B和法尼基丙酮；愈創木酚和2,6-壬二烯醛含量不同有機肥與化肥配施處理較CK均有所降低；新植二烯含量，各處理變幅為498.37～582.28 μg/g，依次為T1>T3>CK>T2；T1和T3分別較CK提高15.64%和3.71%，T2較CK略降低。

表3 不同有機肥與化肥配施煙葉中性致香物的含量

2.3 不同處理對烤煙經濟性狀的影響

從表4看出，不同處理的產量、產質、均價及中上等煙比例的變化。產量：CK最高，為2 707.35 kg/hm2；T1其次，為2 635.50 kg/hm2；T2最低，為2 497.45 kg/hm2；CK顯著高于T2和T3，CK與T1間、T1～T3間差異均不顯著。產值：不同處理變幅為61 209～67 497元/hm2，依次為T3>T1>T2>CK，T3顯著高于其余處理，T1和T2間差異不顯著，但均顯著高于CK。均價：T3最高，為27.03元/kg；T2其次，為25.83元/kg；CK最低，為22.62元/kg；不同有機肥與化肥配施處理間差異不顯著，但均顯著高于CK。中上等煙比例：不同處理變幅為87.77%～89.48%，依次為T2>T3>T1>

表4不同施肥處理烤煙的經濟性狀

Table 4 Economic traits of flue-cured tobacco under different fertilization treatment

處理Treatment產量/(kg/hm2)Yield產值/(元/hm2)Output value均價/(元/kg)Average price中上等煙比例/% Proportion of medium and superior tobacco leavesCK2 707.35 a61 209 c22.62 b87.77 bT12 635.50 ab65 123 b24.71 a88.36 abT22 497.45 b64 509 b25.83 a89.48 aT32 499.75 b67 497 a27.03 a89.25 a

CK，不同有機肥與化肥配施處理間差異不顯著，T2、T3與CK間差異顯著，T1與CK間差異不顯著。

3 結論與討論

有機肥含有大量有機質和作物生長所需要的營養成分。施用有機肥可明顯改善土壤理化性質和提高土壤肥力[10-12]。高碳基肥是以生物炭為主要原料的一種有機肥料，可通過改善土壤酸堿度和團體結構、提高土壤養分和豐富土壤微生物量和群體功能多樣性，達到改良土壤的作用[13-16]。研究結果表明，不同有機肥與化肥配施，均可提高土壤養分含量，尤其是高碳基肥的作用效果較好，可明顯提高有機碳、微生物量碳、微生物量氮、堿解氮和速效鉀含量，以及提高土壤蔗糖酶活性，為煙株生長發育提供豐富的土壤養分。

煙葉常規化學成分和中性致香物質與煙葉品質密切相關，是煙葉感官評吸質量高低的重要指標[17]。研究結果表明，不同有機肥與化肥配施對烤后煙葉的煙堿、總糖、還原糖和鉀含量產生不同程度的影響。總糖、還原糖和鉀含量較對照升高，煙堿和總氮含量較對照降低，鉀氯比提高，糖堿較適宜，有利于改善煙葉品質。香氣是煙葉風格特色和質量特征的核心，但是其成分非常復雜，有些香氣物質含量少，但對煙葉香氣貢獻很大[18]。同時，煙葉香吃味的好壞不取決于某些物質的絕對含量，而更多依賴于各成分之間的比例是否協調[19]。研究結果表明，芝麻餅肥與化肥和高碳基肥與化肥處理的煙葉香氣物質總量明顯提升，3種有機肥與化肥配施均對除新植二烯的香氣物質總量有提升作用。主要原因：1) 有機肥中含有更全面的營養元素，可為土壤和煙草提供氨基酸、脂肪酸和有機酸等有機營養物質，同時含有礦質元素。2) 配施有機肥可活躍土壤生化過程，有利于有機養分的轉化，對增加煙葉致香物質具有促進作用。3) 有機肥與化肥配施提高了肥料的碳氮比，有利于均衡土壤養分的供應，促進烤煙碳氮代謝的適時轉化，進而改善煙葉常規化學成分的協調性。李靜等[20]研究指出，鉀是煙葉中多種酶的活化劑，能夠增加糖類和芳香類物質合成與積累，該研究中，中性致香物質的增加可能與煙葉鉀含量的升高具有一定關系。

有機肥與化肥配施后烤煙均價和中上等煙比例較施純化肥提高，進而增加其經濟效益。煙葉的品質受品種、土壤類型、施肥和烘烤技術等因素的影響。施肥是農藝措施中最為重要的可控因素之一。有機肥與化肥配施對改善土壤質量、提高烤煙化學品質與香氣物質含量和增加經濟效益等方面的效果顯著。綜合3種有機肥與化肥配施的作用效果，豫中煙區以高碳基肥與化肥按1∶1配施為宜。