土壤耕作深度對烤煙生長及產質量的影響

高建爽，鄒 焱，錢壯壯，莊舜堯

(1.中國科學院 南京土壤研究所，江蘇 南京 210008；2.貴州煙草科學研究院，貴州 貴陽 550081)

土壤耕作深度會影響其物理和化學特性，從而影響農作物生長發育[1]。深耕是指在傳統耕作基礎上打破犁底層，增強水分在土壤中的滲透性，提高土壤養分的利用率，促進作物根系的生長與發育，從而增加農作物的產量[2]。童文杰等[3]研究表明，深耕措施可顯著改變土壤的總孔隙度和毛管孔隙度。不同耕地深度對植物的影響不同。與半深耕和淺耕相比，深耕對土壤容重，有機碳和農作物產量影響最大[4]。隨著耕地深度的增加，土壤容重降低和農作物產量增加。植物的生長發育狀況與土壤肥力有密切關系。土壤不僅為植物生長提供養分，且具有協調營養條件和環境條件的能力[5]。煙株生長所需的養分主要來源于土壤，土壤養分供應直接決定煙葉的產量與質量[6]。深耕措施配合低肥料用量可協調煙葉化學成分，達到增產提質的目的[7]。深耕能夠改善土壤微生物環境，提高煙葉根系活力和上等煙比例[8]。然而，深耕土壤對農作物的產量和質量的影響尚有待深入研究。黔西南州是貴州省主要的煙草種植區，屬喀斯特地貌，地形較為復雜，降雨量豐富，土壤耕層淺薄，易致土壤養分淋失，造成肥料利用率低。通過深耕技術提高植煙土壤的耕層厚度，可提高土壤的緩沖性，增強烤煙水肥利用效率。然而，不同地區因地理環境條件的差異，深耕技術應用存在差異。為此，以黔西南州主要植煙土壤類型為研究對象，研究土壤耕作深度對黔西南烤煙生長及產質量的影響，以期為黔西南煙區生產上土壤耕作深度的選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于2018年4-10月在黔西南布依族苗族自治州興義市進行，位于貴州省西南部(東經104°35′～106°32′，北緯24°38′～26°11′)，屬典型的低緯度高海拔山區，植煙區土壤以黃壤為主，其次為石灰土與黃棕壤；該地區屬亞熱帶季風濕潤氣候區，終年溫暖濕潤，年平均氣溫13.8～19.4℃，年均降水量1 352.8 mm。

1.2 材料

1.2.1 供試品種 烤煙品種為畢納一號，當地生產上的主要栽培品種之一。

1.2.2 肥料 烤煙專用肥(N∶P2O5∶K2O為12∶10∶24)，沐農生物有限公司生產。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計 試驗共設3個處理，對照(CK)，常規耕深15 cm；T1，耕深20 cm；T2，耕深25 cm。所有處理均配合施用有機肥100 kg/667m2，3次重復，每重復小區面積60 m2。除耕深不同外，其他生產管理均按照當地常規方法進行。

1.3.2 項目測定

1) 農藝性狀。農藝性狀主要包括烤煙的株高、莖圍、葉長、葉寬、有效葉片數及葉面積，分別在烤煙團棵期和旺長期測定不同處理的農藝性狀，每個小區隨機觀測記錄 10株煙。

葉面積=葉長×葉寬×0.634 5

式中，0.634 5為葉面積常數。

2) 經濟性狀。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，分級后統計各小區煙葉總質量和各等級煙葉質量，然后按2018年煙葉收購價格計算烤煙產值，并計算各小區煙葉均價、上等煙比例和中等煙比例。

3) 化學成分。煙葉化學成分包括總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量，據此計算糖堿比和氮堿比。烤后煙葉不同處理C3F煙葉45℃下烘干至恒重，粉碎、過 60目篩后用于測定煙葉化學成分。總糖和還原糖分別采用蒽酮比色法和3,5-二硝基水楊酸比色法測定[9]，總氮采用過氧化氫-硫酸消化凱氏定氮法測定[10]，煙堿采用紫外分光光度計法測定[11]，鉀采用火焰光度法測定[12]，氯采用莫爾法測定[13]。

1.4 數據處理

采用 Excel 2016 和SPSS 22.0對數據進行處理、制圖與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對烤煙農藝性狀的影響

從表1可知，不同處理烤煙株高、莖圍和葉片數等農藝性狀的變化。團棵期：株高、莖圍、葉片數、葉長、葉寬和葉面積，均以T1最高(大/多/長/寬/大)，分別為36.7 cm、6.9 cm、9.7片、51.3 cm、30.0 cm和977.1 cm2；T2最矮(小/少/短/窄/小)，分別為34.7 cm、6.5 cm、8.3片、48.3 cm、28.7 cm和879.1 cm2。旺長期：株高、莖圍、葉片數、葉長、葉寬和葉面積，均以T2最高(大/多/長/寬/大)，分別為53.3 cm、8.8 cm、11.3片、58.7 cm、32.7 cm和1 216.0 cm2；株高、莖圍、葉長和葉面積均以CK最矮(小/短/小)，分別為45.3 cm、7.2 cm、52.0 cm和879.8 cm2；T1和T2株高較CK分別增高4.86%和17.67%，莖圍分別增大8.33%和22.22%，葉長分別增長5.20%和12.88%，葉面積分別增大3.82%和38.21%；葉片數，T1和CK最少，均為10.0 cm；葉寬，T1最窄，為26.3 cm?？梢?，深耕可促進烤煙的生長發育，對其農藝性狀產生一定程度的影響。

表1 不同處理烤煙的農藝性狀

Table 1 Agronomic traits of tobacco under different treatments

處理Treatment株高/cmPlant height莖圍/cmStem girth葉片數/片Leaf number葉長/cmLeaf length葉寬/cmLeaf width葉面積/cm2 Leaf area團棵期 CK35.06.69.049.529.0910.8T136.76.99.751.330.0977.1T234.76.58.348.328.7879.1旺長期CK45.37.210.052.026.7879.8T147.57.810.054.726.3913.4T253.38.811.358.732.71 216.0

2.2 不同處理對煙葉經濟性狀的影響

從表2看出，不同處理烤煙產量、均價和產值等經濟性狀的變化。產量：T1最高，為186.0 kg/667m2；CK最低，為154.9 kg/667m2；T1和T2較CK分別提高20.08%和15.88%；T1與T2差異不顯著，二者顯著高于CK。均價：T2最高，為26.7 元/kg；CK最低，為25.4 元/kg；不同處理間差異不顯著。產值：T1最高，為4 836.0 元/667m2；CK最低，為3 934.5 元/667m2，T1和T2較CK分別提高22.91%和21.81%；T1與T2差異不顯著，二者顯著高于CK。上中等煙比例：T2最高，為91.0%；CK最低，為84.8%；T2顯著高于CK，T1與T2間、T1與CK間差異均不顯著?？梢?，深耕可一定程度上改善煙葉的經濟性狀。

表2 不同處理烤煙的經濟性狀

Table 2 Economic characters of tobacco under different treatments

處理Treatment產量/(kg/667m2)Yield均價/(元/kg) Average price產值/(元/667m2)Output value上中等煙比例/% Proportion of medium-superior tobaccoCK154.9 b25.4 a3 934.5 b84.8 bT1186.0 a26.0 a4 836.0 a 89.3 abT2179.5 a26.7 a4 792.7 a91.0 a

2.3 不同處理對煙葉化學成分含量的影響

從表3可知，不同處理煙葉煙堿、總糖和還原糖等化學成分含量的變化。煙堿：CK最高，為1.61%；T1最低，為1.44%；總糖：CK最高，為36.37%；T2最低，為31.86%。還原糖：CK最高，為28.08%；T2最低，為24.73%。總氮：T2最高，為1.90%；CK最低，為1.84%。鉀：T1和T2最高，均為2.47%；CK最低，為2.01%。氯：T1最高，為0.23%；T2最低，為0.10%，T2較CK降低28.57%。兩糖比：T2最大，為0.78；T1最小，為0.74。糖堿比：T1最大，為17.78；T2最小，為15.55，T2較CK減小10.84%。土壤深耕可提高煙葉的鉀含量，總氮含量隨著耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖堿比減小?？梢?，深耕對不同化學成分的影響不同。

表3 不同處理煙葉化學成分的含量

3 結論與討論

深耕可打破高密度土壤層，提高水分在土壤中的滲透性，促進根系生長發育，并增加作物產量[14-15]。研究結果表明，烤煙進入旺長期后，深耕處理烤煙的農藝性狀明顯優于常規耕深15 cm。說明，深耕可促進烤煙的生長發育，對其農藝性狀產生一定程度的影響，與已有研究結果一致。JAIME-GARCIA等[16]認為，深耕后玉米產量的提高與土壤質地和土壤結構高度相關。有研究表明，壓實土壤進行深耕處理，其農作物產量有所增加[14]。研究結果表明，團棵期常規耕深15 cm烤煙的農藝性狀優于耕深25 cm；旺長期耕深25 cm烤煙的農藝性狀明顯優于耕深20 cm和常規耕深15 cm?？赡茉颍荷罡笆┓蚀胧┛s短了大田生育期，延長了成熟期，促進了烤煙生長。耕層結構質量直接影響烤煙根系的空間構型，對烤煙生長發育及煙葉產質量影響較大[17]。合理的土壤耕作對降低土壤緊實度、擴充土壤蓄水庫容、促進烤煙早生快發、協調烤煙地上部和地下部生長、提升烤煙產量產值具有重要影響[3]。研究結果表明，深耕處理煙葉產量、均價、產值和上中等煙率均明顯高于常規耕深15 cm，說明深耕可一定程度上改善煙葉的經濟性狀，與已有研究結果一致。石磊等[18]研究發現，深耕30 cm煙葉產量、產值和上等煙比例等均較對照提高。文錦濤等[19]報道，在相同時間耕地，隨著耕地深度的增大，產值逐漸增加，常規時間和開春耕地35 cm的產值比耕地15 cm分別提高25.00%和33.49%。

土壤肥力與植物的生長發育息息相關[20]。深耕能提高土壤有機質的積累量，促進植物對氮素的利用率，提高耕層土壤氮、磷和鉀等營養元素的含量。氮素是植物生長發育所必須的大量元素，也是最重要的營養元素[21]。研究結果表明，隨著耕地深度的增加，烤煙中總氮含量也隨之增加。呂殿青等[22-23]研究發現，深耕有助于土壤中全氮的積累，提高土壤硝態氮的積累，促進土壤中氮素的恢復效率，進而影響植物對氮素的利用效率。隨著氮肥和磷肥的廣泛應用，土壤鉀素可能成為制約作物產量的主要因素[24]。研究結果表明，耕深20 cm和耕深25 cm煙葉的鉀含量較常規耕深15 cm高。可能是由于深耕打破了連續耕作條件下全鉀含量在土壤中的分布狀態，顯著提高耕層土壤的鉀含量，并能促進速效鉀的釋放，從而提高植物對鉀的吸收[25]。糖堿比作為反映煙葉氮碳化合物和醇和度的重要指標，主要用于評價煙葉的吃味[26]。煙堿比過高，煙味平淡，勁頭??；煙堿比過低，煙味強烈，刺激性大，有苦味[26]。糖堿比為2～10的煙葉較理想，且根據用途判斷糖堿比是否適宜，認為其≤15的質量尚可，>15則漸差，接近于2為混合型卷煙[27]。研究結果表明，各處理糖堿比均>10，不在優質煙葉的范圍。說明，氮肥用量可酌情下調，以降低煙堿含量。但與對照相比，耕深20 cm和耕深25 cm煙葉煙堿含量和糖堿比例均有所降低。耕深25 cm煙葉的葉面積在旺長期最大，氯含量最低。

土壤深耕可改善烤煙生長發育狀況，促進烤煙株高、莖圍、葉長和葉面積的生長。其中，耕深25 cm烤煙的農藝性狀最佳，經濟性狀得到改善，煙葉的產量、產值和上中等煙比例提高；土壤深耕可提高煙葉的鉀含量，總氮含量隨著耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖堿比減小。綜合看，耕深25 cm對提高黔西南烤煙產質量的效果最好，與其他農藝措施配合效果更好。