碳基調理劑對昭通冷涼山區烤煙生長的影響

黃云志，倪 明，宋鵬飛，申 忠，胡家田，石 劍，季澤順，張轉勇，王 熾*，余鳳塘*

(1.紅塔煙草( 集團) 有限責任公司，云南 紅塔區 653100；2.云南省農業科學院農業環境資源研究所，云南 昆明 650205；3.云南中煙工業有限責任公司技術中心，云南 昆明 650231)

【研究意義】云南省昭通市位于云貴高原與四川盆地交界處，受境內錯綜復雜的高原山地地形和低緯高原季風氣候影響，農業發展以高原冷涼山區農業為主。烤煙作為昭通市主要的傳統支柱產業[1]，在煙草生產中存在化肥施用不合理，導致土壤結構破壞[2]、土壤有機質含量降低[3-4]、土壤微生態平衡失調等問題[5-6]，嚴重影響優質烤煙生產可持續發展[7]。為此，有效改善冷涼山區烤煙營養狀況和煙葉提質增效的肥料種類具有重要的實踐意義。【前人研究進展】近年來，很多學者對碳基材料在烤煙生產中的應用進行了大量的研究，認為碳基材料影響烤煙根際土壤養分供給，煙株根系的發育和分布，莖干的養分輸送，進而影響煙葉的干物質累積和內在化學成分產生[8]。簡盛義和翟文匯研究，常規施肥基礎上施用碳基生物質能顯著提高烤煙質量和產量[9-10]。司賢宗和郭豪研究，施用生物質碳基改良材料對烤煙的株高、莖圍、葉片數和葉面積有促進作用[11-12]。鄭憲濱等研究，施用有機碳材料可顯著提高烤煙的上等煙比例[13]。【本研究切入點】碳基材料在烤煙種植上的應用日趨受到重視，但針對碳基材料在不同的地域環境、土壤類型和烤煙品種等方面的應用研究還需要不斷完善和發展。【擬解決的關鍵問題】以云煙116烤煙品種為試驗材料，在昭通冷涼山區設置田間小區試驗，研究不同碳基調理劑施用對煙株生物量、農藝性狀、產量、產值和中上等煙比例的影響，綜合評價碳基調理劑施用的效果，為昭通冷涼山區烤煙生產的科學施肥提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區域

試驗點位于云南省昭通市昭陽區守望鄉水井灣村(東經103°43′40″，北緯27°15′46″，海拔1984 m)，屬暖溫帶高原季風立體氣候，年平均氣溫12.6 ℃，1月平均氣溫2.0 ℃，7月平均氣溫19.8 ℃，極端最低氣溫-13.3 ℃，極端最高氣溫33.5 ℃，年平均日照1900 h，年平均降雨量760 mm。試驗土壤為黃壤，土壤理化性狀見表1。

表1 試驗點土壤理化性狀Table 1 Basic characteristics of experimental soil

1.2 試驗設計

田間試驗設5處理3重復，隨機區組排列。CK0：空白處理，不施任何肥料；CK1：對照處理，化肥+商品有機肥；T1：化肥+碳基調理劑Ⅰ；T2：化肥+碳基調理劑Ⅱ；T3：化肥+碳基調理劑Ⅲ。各施肥處理的施肥量除 CK0不施肥外，其余處理的化肥施用量相同，化肥施用量為氮肥(N)100 kg·hm-2，磷肥(P2O5)125 kg·hm-2，鉀肥(K2O)308 kg·hm-2，其中，基肥為碳基調理劑/商品有機肥2025 kg·hm-2、煙草專用復合肥(N∶P2O5∶K2O=11∶15∶23)825 kg·hm-2，追肥為移栽后15 d追施硝酸鉀75 kg·hm-2，移栽后50 d施用硫酸鉀165 kg·hm-2。施肥方法，調理劑、商品有機肥、煙草專用復合肥環施，硝酸鉀和硫酸鉀兌水澆施(表2)。

表2 試驗材料養分含量Table 2 Basic characteristics of test materials

1.3 供試作物和田間管理

供試烤煙品種云煙116。移栽方式為膜下小苗移栽，規格：株距55 cm，墑距115 cm，墑高35 cm，種植密度：15 000株·hm-2。試驗小區除施肥處理不同，其余烤煙種植品種、栽培管理、覆膜方式均相同，煙苗移栽時間2018年4月25日，第1次采烤時間2018年7月26日，最后1次采烤時間：2018年9月5日。

1.3.1 土壤采集及檢測 試驗開展前采用“S”形5點采樣法，采集0～20 cm耕層土壤，四分法混勻后風干、磨細、過篩制成基礎土樣，測定土壤pH、有機質、全氮、水解性氮、速效氮、速效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效硫、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳、氯離子、陽離子交換量、粘粒含量。土壤理化指標檢測：pH用玻璃電極法；有機質用重鉻酸鉀氧化法；全氮用凱氏定氮法；水解性氮用堿解擴散法；有效磷用鉬銻抗比色法；速效鉀用火焰光度法；交換性鈣、交換性鎂用火焰原子吸收光度法；有效硫用比色法；有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳用火焰原子吸收光度法；氯離子用比色法；陽離子交換量用乙酸銨交換法；粘粒含量用比重計法。

1.3.2 烤煙農藝性狀及經濟性狀調查 在烤煙各生育期采集不同處理代表性整株烤煙，各部位(根、莖、葉)分開，105 ℃殺青30 min后于80 ℃烘干稱重，測定生物量。第一次采烤前按照《中華人民共和國煙草行業標準 YC /B142-2010 煙草農藝性狀調查方法》調查相關農藝性狀。各處理挑選5株代表性煙株，進行煙株的株高、莖圍、葉片數、上、中、下部葉片的葉長和葉寬測量。計算單葉葉面積和葉面積系數。烤煙經濟性狀統計，每個小區單采、單烤，按國家分級標準(GB 2635-1992)測定其煙葉產量、計算中上等煙比例，并根據 2018 年云南省煙葉收購價格計算煙葉產值。

葉面積(cm2)=葉長×葉寬×0.6345

葉面積系數=平均單葉葉面積×單株葉數×每公頃株數/10 000

1.4 數據分析

試驗數據利用EXCEL軟件進行處理，采用SPSS 18.0數據處理軟件進行單因素方差分析和線性回歸分析。

2 結果與分析

2.1 碳基調理劑對烤煙生物量的影響

采集各生育期代表性整株烤煙，烘干稱重，對比不同處理對烤煙生物量的影響。團棵期，施用碳基調理劑處理的烤煙生物量較CK1增加12.31 %～17.16 %，其中T2處理的煙株生物量高于其他處理；打頂期，各處理生物量：T2>T1=CK1>T3>CK0，T2處理的烤煙生物量較CK1增加5.52 %，施用碳基調理劑可顯著增加煙株生長關鍵期的生物累積量。打頂期烤煙根系生物量占整株烤煙的重量為17.86 %～27.59 %，莖干生物量占比為18.28 %～31.79 %，葉片生物量占比為47.61 %～55.17 %。施用碳基調理劑的烤煙根系生物量占比為17.86 %～22.83 %，低于常規施肥的27.59 %；施用碳基調理劑的烤煙莖干生物量占比為23.70 %～31.79 %，高于常規施肥的18.28 %；施用碳基調理劑的烤煙葉片生物量占比為50.36 %～55.17 %，略高于常規施用的54.14 %。碳基調理劑前期的供肥能力與常規施肥處理相當，中后期持續供肥能力強于常規施肥(圖1)。

2.2 碳基調理劑對煙株農藝性狀及產質量的影響

第1次采烤前烤煙的農藝性狀調查(表3)，CK0處理煙株株高最小，施用碳基調理劑T1、T2、T3處理間株高差異不顯著，略低于CK1處理。施用碳基調理劑處理與CK1的莖圍差異不顯著，且均大于CK0。各處理的葉片數差異不顯著，葉片數在17.0～18.2。從烤煙葉片的農藝性狀指標看，上部葉葉面積變化：T2>CK1>T1>T3>CK0，中部葉葉面積變化：CK1>T3>T1>T2>CK0，下部葉葉面積變化：

表3 不同處理烤煙農藝性狀比較Table 3 Comparison of different treatments on agronomic characters of tobacco

T2>CK1>T1>T3>CK0。碳基調理劑處理與常規施肥處理的上部葉和中部葉面積無顯著差異，T2處理的下部葉長勢顯著高于其余處理。各處理平均單葉葉面積變化：T2>CK1>T1>T3>CK0，葉面積系數變化：T2>T1>CK1>T3>CK0,從單葉平均葉面積和葉面積系數2個農藝性狀指標看，T2的煙葉面積顯著高于其余處理，T1、T3與CK1處理的差異不顯著，CK0的平均單葉面積和葉面積系數最小。

2.3 碳基調理劑對烤煙產質量的影響

不同處理對初烤煙葉產量、產值的影響較大。碳基調理劑與常規施肥的產量無顯著差異，各處理產量大小：T1>T2>CK1>T3>CK0。施用碳基調理劑處理的產值均高于常規施肥處理，增值達5.32 %～23.89 %，其中T2處理的增值作用顯著。施用碳基調理劑處理的中上等煙比例均高于常規施肥處理，在93.84 %～96.97 %，其中T2處理的上等煙比例最高，T1處理的中等煙比例最高。綜合來看，施用碳基調理劑T2處理的增產提質效果較好(表4)。

表4 不同處理初烤煙葉產質量比較Table 4 Comparison of different treatments on yield and quality of tobacco

2.4 烤煙產質量與煙株農藝性狀的關系

烤煙進入生理成熟期后，不同部位煙葉葉片停止縱向和橫向生長，葉片面積基本定型，田間各農藝性狀變化從緩慢到停止，煙葉由累積代謝向合成代謝轉變。因此，選擇烤煙打頂期進行線性相關分析來評估農藝性狀指標與產量、產值的相關性，明確影響烤煙產質量的主導因素(表5)。烤煙打頂期的莖圍與烤煙產量存在顯著的一元一次正相關，相關系數r為 0.733，單葉面積和葉面積系數與烤煙產量存在極顯著的一元一次正相關，相關系數r分別為 0.905和0.940。莖圍與烤煙產值存在顯著的一元一次正相關，相關系數r為 0.746，單葉面積和葉面積系數與烤煙產值存在極顯著的一元一次正相關，相關系數r分別為 0.915和0.941。通過將煙株農藝性狀指標逐步引入回歸方程并最終得到逐步回歸方程(表5)，結果顯示烤煙產量、產值與打頂期煙株莖圍和葉面積系數之間存在極顯著的相關性，相關系數r分別為 0.961和0.966。

表5 烤煙產質量與農藝性狀的關系Table 5 Relationship between biological characters and yield and quality of tobacco

3 討 論

烤煙生長因栽培品種、栽培條件和管理技術不同，大田期的長短相差較大，要獲得煙葉優質穩產，就必須根據大田各生育階段煙草的養分吸收特征，采取相應的養分供應以促進煙株的生長發育[14]。通過研究表明，苗期煙株生長緩慢，各處理之間生物量差異不顯著。旺長期煙株生長旺盛，生物量不斷累積，體內代謝以氮代謝為主[15]。常規施肥由于前期氮素釋放，造成淋溶流失，中后期的供肥能力逐漸減弱，使其莖和葉片生長受到一定影響[16]。碳基調理劑利用以碳固氮技術，對肥料中的銨態氮進行吸附和固定，抑制銨態氮的硝化作用，減少硝態氮的流失，有利于煙株的生物量累積。打頂期煙株生長定形，主要是煙葉干物質的合成、轉化和累積，體內代謝由氮代謝向碳氮代謝轉化，碳基調理劑與化肥配施，利用碳氮耦合作用協調土壤碳、氮的供應，促進煙葉的產量和品質形成。范成平和王超超的研究也有相同結果，施用碳基材料促進烤煙干物質的累積與分配，對提高煙葉產質量有顯著效果[17-18]。

烤煙產量、品質和產值的形成是由烤煙多種農藝性狀綜合決定的[19-20]。未收獲烘烤前，煙葉產量與產值難以估算。為此，根據烤煙綜合農藝性狀以間接推斷經濟性狀的方法顯得尤為重要。烤煙的株高[21]、留葉數[22]、葉長[23]等農藝性狀指標與產量或產值的關系最為密切。研究發現，煙株的莖圍和葉片生長與烤煙產量和產值之間存在顯著的線性正相關關系。碳基調理劑T1和T2處理的煙株莖圍、葉片面積和葉面積系數均顯著高于常規施肥處理。通過將煙株農藝性狀指標逐步引入得到回歸方程，呈現在昭通冷涼山區黃壤上，打頂期煙株的莖圍和葉面積系數是影響烤煙產質量形成的主導因素。

4 結 論

冷涼山區的黃壤條件下，碳基調理劑配施相比常規施肥在旺長期增加煙株生物量，打頂期煙葉生物量的占比，提高煙葉產值和中上等煙比值。施用T2碳基調理劑處理的單葉平均葉面積和葉面積系數均高于常規處理。線性相關分析表明，烤煙莖圍、單葉面積、葉面積系數與烤煙產量和產值均存在極顯著正相關關系，其中莖圍和葉面積系數是影響烤煙產質量的主導因素。