仿生劑對貴陽植煙土壤和烤煙品質(zhì)的影響

胡 興，蔣志利，鄧兆權(quán)，陳 剛，黃 翔，余佳斌，程傳策，李文淵

(1.貴州省煙草公司 貴陽市公司，貴州 貴陽 550001；2.河南農(nóng)業(yè)大學，河南 鄭州 450002；3.河南中煙工業(yè)有限責任公司，河南 鄭州 450016)

仿生劑是一種顆粒化改良土壤的新材料，以石膏為主要原料，可使土壤形成2～5 mm球狀結(jié)構(gòu)，并提高團粒含量，增加土壤孔隙度，提高通氣量和蓄積水分，有效防止養(yǎng)分流失，并起到保肥作用?？緹煹耐寥栏牧急Ｓ胧┌ㄎ锢韀1-6]、化學[7-11]、微生物[12-15]等方面，而仿生劑做為一種土壤保育技術(shù)，已經(jīng)顯現(xiàn)了對番茄、上海青有良好的增產(chǎn)效果，但是對煙草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響尚未研究。本試驗在此基礎上，以仿生劑為主要改良手段，研究其對植煙土壤和煙草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在提出仿生劑土壤保育措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2018年在貴陽市息烽縣流長鎮(zhèn)進行，供試品種為云煙87。試驗田選擇當?shù)鼐哂写硇缘耐寥溃麄€試驗田的土壤肥力適中，地勢平坦，灌水排水方便。

1.2 試驗設計

本試驗設4個處理：對照(CK)，即按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式；T1：按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式+仿生劑(0.5%)；T2：按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式+仿生劑(0.3%)；T3：按當?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式+仿生劑(0.1%)。仿生劑施用方法：以一定量的仿生劑撒施于土壤表面，用微耕機與土壤混勻即可。試驗設12個小區(qū)，每小區(qū)66.7 m2，隨機區(qū)組排列，3次重復。

1.3 測定的項目與方法

1.3.1 土壤指標 在移栽后30、60、90、120 d將試驗地各小區(qū)按五點取樣法采集耕層土壤，以煙株為圓心，在半徑5 cm、深度 10～20 cm處采集土樣，每個小區(qū)取1份，部分鮮土保存于4 ℃冰箱里用于測量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土樣風干后過篩用于測土壤養(yǎng)分。土壤水溶性碳氮采用水提取過濾，用TOC儀測定浸提液濃度[16]。土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，熏蒸和未熏蒸的樣品分別用0.5 mol/L的K2SO4浸提30 min，用TOC儀測定浸提液濃度[17]。土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化法[16]測定；堿解氮采用堿解擴散法[16]測定；速效磷采用釩鉬藍比色法[16]測定；速效鉀采用火焰光度計法[16]測定。土壤脲酶采用比色法[18]測定；蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法[18]測定。

1.3.2 烤煙指標 在煙苗移栽后30、45、60、75、90 d，每個小區(qū)選取長勢一致的煙株10棵，測定株高、葉長、葉寬、莖圍、有效葉數(shù)，并根據(jù)葉面積=葉長×葉寬×0.6345[19]計算葉面積；在煙葉成熟后(移栽后90 d)選擇生長均勻一致的煙株按部位全部采收。煙葉由當?shù)爻蹩竞?，各小區(qū)取1 kg中部(C3F)等級煙葉，寄回并進行煙樣的化學成分和香氣組成分析。采用AAⅢ型連續(xù)流動化學分析儀測定總氮、還原糖、煙堿、鉀、氯。中性致香物測定：每個處理煙葉由45 ℃烘干，磨碎過60目篩，采用內(nèi)標法測定，內(nèi)標為硝基苯，通過HP5890 -5972氣質(zhì)聯(lián)用儀進行定性和定量分析。

1.3.3 烤后煙葉經(jīng)濟性狀分析 對烤后樣進行分級，各個級別單獨稱樣、記產(chǎn)。依據(jù)當?shù)責熑~收購價格計算產(chǎn)值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用DPS 7.05軟件，采用Duncan新復極差法比較不同處理間各種指標之間的差異；使用OriginPro 8.5進行相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對植煙土壤主要養(yǎng)分動態(tài)變化的影響

2.1.1 堿解氮 由圖1可知，烤煙移栽90 d后，3種處理的堿解氮含量均低于對照。之后，堿解氮的含量又開始增加，在移栽后120 d，各處理的堿解氮含量均顯著高于對照，這就表明仿生劑前期能促進煙株對土壤堿解氮的快速吸收，后期抑制烤煙對土壤堿解氮的吸收，即前期促進煙株快速生長，后期防止返青旺長。

圖1 不同處理對植煙土壤堿解氮含量的影響

2.1.2 速效磷 從圖2中可以看出，3種處理對土壤有效磷含量有一定影響，處理1的效果最好。這表明0.5%的仿生劑施用有助于增加土壤有效磷含量。

圖2 不同處理對植煙土壤速效磷含量的影響

2.1.3 速效鉀 煙草對鉀素較為敏感。從圖3中可以看出，不同仿生劑處理的土壤中有效鉀含量顯著高于對照。當烤煙移植60 d后，T3處理的土壤中有效鉀含量最高，然后逐漸下降。這說明增施仿生劑能促進土壤釋放速效鉀，有利于煙株吸收較多的鉀素，增加烤后煙的鉀含量。

圖3 不同處理對植煙土壤速效鉀含量的影響

2.1.4 有機質(zhì) 土壤有機質(zhì)含量是衡量土壤肥力水平的重要指標。根據(jù)圖4中的數(shù)據(jù)分析，處理3在試驗初期增加了土壤有機質(zhì)的含量，但隨著生育期的延長，其土壤有機質(zhì)的含量又呈下降趨勢。

圖4 不同處理對植煙土壤有機質(zhì)含量的影響

2.2 不同處理對植煙土壤可溶性碳氮動態(tài)變化的影響

2.2.1 可溶性碳 由圖5可知，除了處理1在移栽后60 d時土壤可溶性碳含量較高外，其他處理均低于對照；在移栽后90 d時各個處理土壤可溶性碳含量均高于對照；120 d時各個處理土壤可溶性碳含量均低于對照。

圖5 不同處理對植煙土壤可溶性碳含量的影響

2.2.2 可溶性氮 由圖6可得，在烤煙移栽60 d時，除了處理1以外，不同仿生劑處理的土壤可溶性氮含量均顯著高于對照；在烤煙移栽后90 d時，土壤可溶性氮含量均低于對照。說明仿生劑施用量能降低土壤可溶性碳含量，同時可增加土壤可溶性氮含量，即其利于降低土壤碳氮比。

圖6 不同處理對植煙土壤可溶性氮含量的影響

2.3 不同處理對植煙土壤脲酶活性和蔗糖酶活性動態(tài)變化的影響

2.3.1 脲酶 由圖7中數(shù)據(jù)可分析出，烤煙在移栽后90 d每個處理的土壤脲酶活性均高于對照，這表明仿生劑有提高土壤脲酶活性的作用。

圖7 不同處理對植煙土壤脲酶活性的影響

2.3.2 蔗糖酶 從圖8中可以看出，在整個實驗期間，每種處理的土壤蔗糖酶的活性高于對照， 并且在移植120 d后，處理1的蔗糖酶活性顯著高于其他處理，這表明仿生劑可以增加土壤蔗糖酶的活性。

圖8 不同處理對植煙土壤蔗糖酶活性的影響

2.4 不同處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響

2.4.1 株高 煙草植株的生長是莖伸長和增粗的過程，其中植株高度是煙草營養(yǎng)生長的主要表現(xiàn)之一。煙草植株高度的增長速度在一定程度上直接反映了其生理代謝的強弱程度。研究煙草株高的生長規(guī)律有助于進一步研究煙草植物內(nèi)部生理代謝規(guī)律。

從表1中可以看出，施用仿生劑后對株高有顯著的提升作用，其中以0.5%的施用量施用時，其提升作用最大。各處理的煙株株高在烤煙生長發(fā)育過程中的動態(tài)變化趨勢都一致，具體表現(xiàn)在從移栽30 d后煙株高度逐漸增加，到45 d后煙株高度急劇增加，而到60 d后煙株高度緩慢增加，直到90 d打頂后煙株高度達到最高值。最終由方差分析表明，該試驗的烤煙各生長發(fā)育時期不同處理的煙株高度差異均不顯著，說明施用仿生劑對煙株高度影響不大。

表1 不同處理對煙草株高的影響 cm

2.4.2 莖圍 煙草莖的增粗速度比株高的生長速度小得多；當延長生長較快時，加粗生長又會變慢。莖的粗度可以直接反映煙草植物莖的健壯程度。

從表2中可以看出，不同處理煙株的莖圍均隨煙株的生長而增粗。方差分析表明：在煙株生育各時期各處理間莖圍差異均不大。與對照相比，在移栽后90 d不同仿生劑施用量處理以T1處理的莖圍最大，達到12.01 cm。

表2 不同處理對煙株莖圍的影響 cm

2.4.3 葉片數(shù) 從表3中可以看出，不同處理的煙株葉片數(shù)表現(xiàn)為隨生育期的推進而逐漸增多，在烤煙移栽后30 d煙株葉片數(shù)快速增加，60 d后緩慢增加，到90 d達到最多。與對照相比，不同仿生劑施用量處理煙株葉片數(shù)在烤煙各生育時期均較多，但差異不顯著；在移栽后90 d，煙株葉片數(shù)以T1處理最多，為21.63片。

表3 不同處理對煙株葉片數(shù)的影響 片

2.4.4 最大葉面積 進入團棵期后，烤煙葉片的長和寬增長加快，烤煙最大葉面積能在一定程度上反映煙株內(nèi)部的營養(yǎng)狀況。在一定范圍內(nèi)，煙株的最大葉面積越大，則煙株內(nèi)營養(yǎng)就越豐富。

從表4中可以得出，不同處理的煙株最大葉面積隨烤煙生長發(fā)育的延長而逐漸增大，在烤煙移栽后30 d煙株最大葉面積迅速增大，60 d后增大緩慢，到90 d達到最大值。方差分析表明，T1處理的煙株最大葉面積在烤煙各生育時期與對照均差異不顯著，說明仿生劑的施用對煙株的葉片生長沒有促進作用。

表4 不同處理對煙株最大葉面積的影響 cm2

2.5 不同處理對烤后煙常規(guī)化學成分的影響

煙葉化學成分是決定煙葉質(zhì)量的內(nèi)在因素，與煙葉的外觀質(zhì)量、物理性狀及感觀質(zhì)量密切相關(guān)。煙葉中常規(guī)的化學成分主要包括總糖、還原糖、尼古丁、總氮、鉀和氯等。

從表5中可以看出，與對照相比，不同處理均提高了煙葉中總糖、還原糖和鉀的含量；每個處理的尼古丁含量和氯含量均低于對照。這些結(jié)果表明，施用適量的仿生劑有利于提高煙葉中的總糖、還原糖和鉀的含量，有利于降低尼古丁和氯的含量，并有助于提高煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。

表5 不同處理對烤煙常規(guī)化學成分含量的影響

2.6 不同處理對烤后煙中性致香物質(zhì)含量的影響

通過對烤煙中性香氣成分的分析，烤煙的質(zhì)量在很大程度上取決于葉片中的香氣成分。香氣是構(gòu)成煙葉風格和品質(zhì)特征的主要因子，但香氣成分極其復雜。仿生劑的應用可以增加上部煙葉中美拉德反應產(chǎn)物和新植二烯的含量，并進一步增加煙葉中香氣物質(zhì)的總量。從中性致香物質(zhì)的總量來看，T1處理的中性香氣物質(zhì)含量最高(表6)。

表6 不同處理對烤煙中性致香物質(zhì)含量的影響 μg/g

2.7 不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

從表7可以看出，與對照相比，T1處理的烤煙產(chǎn)量較高，為2321.74 kg/hm2；施用仿生劑的處理均價均較高，其中以T1最高，為24.70元/kg；施用仿生劑處理的產(chǎn)值均高于對照，分別比對照增加了18.25%、7.37%和15.33%；在3個處理中，T1處理的上等煙比例和上中等煙比例均高于其他處理和對照。

表7 不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

3 結(jié)論與討論

增施仿生劑能不同程度地增加土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)的含量，增加土壤脲酶和蔗糖酶的活性，降低土壤可溶性碳含量，同時增加土壤可溶性氮含量，對植煙土壤有明顯的改善作用。

此外，施用仿生劑對煙株農(nóng)藝性狀無明顯影響，但能不同程度地改善煙葉化學組成，提高烤后煙產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值和上中等煙比重。考慮到成本與收益，T1處理即增施0.5%的仿生劑是最佳的仿生劑施用量。

土壤改良劑越來越多地被認識并應用于低產(chǎn)田和退化的土壤，同時在一定程度上改善了土壤的理化性質(zhì)，提高了煙葉的價值。 但目前仿生劑大規(guī)模的推廣應用仍然有很大的局限性，首先要考慮仿生劑的加工處理和運輸，以至于成本的提高；其次，仿生劑在不同土壤上的應用效果可能不同。此外，還需要注意長期施用仿生劑對土壤微生物物種和煙草病害的影響。