土壤改良劑對攀枝花植煙土壤酸度和烤煙產質量的影響

曾慶賓 謝檸枍 余偉 康博 李冰 王昌全

摘要：四川省攀枝花市是我國西南地區典型烤煙生產區，該區植煙紅壤酸性強，對烤煙生產不利，通過不同土壤改良劑及配合施用田間試驗，探索不同酸性改良劑對土壤酸堿度平衡與烤煙產質量提高的效果，以期為攀枝花煙區植煙紅壤區域烤煙優質高效生產提供科學依據。選取攀枝花市米易縣煙區典型紅壤為研究對象，分別以不同無機改良劑（石灰、白云石、鈣鎂磷肥）和有機改良劑（海藻有機肥、氨基酸有機肥）配施，設置9種土壤酸化改良方案，通過土壤pH值和烤煙產量、質量變化的分析，綜合評估并提出適用于攀枝花煙區植煙紅壤的土壤酸化阻控方案。施用改良劑后，土壤pH值上升0.02～0.75，伸根期的煙株增高0.1～4.3 cm，最大葉面積增大5.1～102.6 cm2;但在團棵期，單施無機改良劑下，株高降低0.1～1.1 cm，最大葉面積減小94.6～342.7 cm2，同時石灰配合海藻有機肥施用下最大葉面積減小84.7 cm，其他處理株高上升0.3～15.0 cm，最大葉面積增大18.0～376.0 cm2;烤煙生長中后期煙株增高 0.7～26.7 cm，莖圍增大0.3～1.85 cm，葉面積指數增大0.59～1.47，而節間距在旺長期增長了0.65～1.00 cm，在成熟期僅石灰、鈣鎂磷肥配施氨基酸有機肥、石灰配施海藻有機肥有所增長;產量變化范圍為2 283.75～3 183.75 kg/hm2，產值變化范圍45 813.75～57 095.25元/hm2，但對烤煙化學品質的改善效應變異較大。石灰和氨基酸有機肥配施下，對土壤的pH值、烤煙農藝性狀、經濟性狀和化學品質的綜合改良效果較好。

關鍵詞：土壤酸度;改良劑;烤煙質量;烤煙產量

中圖分類號： S156.2 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）14-0074-06

良好的土壤環境是烤煙高質量生產的基礎，目前我國煙區面臨著片面施用化肥、常年烤煙連作、土壤酸化三大問題，隨著酸性煙土面積不斷擴大，土壤酸化已是制約烤煙產量和質量提升的重要因素[1-2]，因此對酸化土壤進行合理改良十分重要。適宜的土壤pH值能增加土壤養分有效性，提高根系養分吸收功能，強化煙株抗逆性[3-4]，我國通常將pH值為5.5～6.5作為烤煙最適宜種植范圍，研究表明，煙葉品質在弱酸條件下變異較小，當pH值在5.5～7.5范圍內時，煙葉的余味、雜氣和刺激性有明顯差異[5]。前人主要采取施用有機肥、秸稈還田、施用土壤改良劑等方法進行煙土改良[1]，其中施用改良劑對酸化土壤pH值有較好提升作用[6]。研究表明，酸性土壤施適量石灰能提高土壤pH值，改善烤煙根系生長環境，促進氮磷鉀肥的吸收，提高煙葉產質量[7-8]。我國南方煙區普遍采用白云石粉、石灰改良酸性土壤[9]。崔權仁等認為，用白云石粉調節植煙土壤的pH值具有時效性[10];呂永華等指出，施用石灰和鈣鎂磷肥后，烤煙的產值、產量和中上等煙的比例均有所上升，氣斑病、青枯病患病率下降[11]。

目前，通過合理施肥減小對土壤危害的報道較多，而關于施加土壤改良劑在酸性紅壤上應用效果的相關報道較少，同時針對改良酸化紅壤來提高烤煙產質量的相關報道也較少。攀枝花市是四川省第二大煙葉產區，亦是西南地區優質烤煙生產區，植煙土壤多為紅壤，質地黏著，有機質含量低，不利于優質煙葉生長，當地煙農大多以經驗施肥為主，施肥缺少科學依據，加之土地復種指數高，致使土壤肥力下降，結構受到破壞[12]，部分區域生產效益低下，嚴重制約區域烤煙安全、穩定、持續生產，且不同改良劑的作用效果不同，在特定環境下如何選擇和進行酸化土壤改良方式仍無定論。本研究主要針對攀枝花市植煙紅壤，分析不同有機無機改良劑對土壤酸堿度和烤煙產質量的改善情況，以期為煙農科學施肥、攀枝花煙區酸性土壤改良提供依據，以實現煙葉的適產優質。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗地選在普威鎮，地處四川省米易縣西北部中山區，地勢北高南低，呈南北走向，海拔在980～3 447 m 之間，屬亞熱帶半濕潤氣候，年平均氣溫在14.6 ℃左右，年總降水量約為1 450 mm。試驗地土壤pH值為5.91，有機質含量為18.70 g/kg，全氮含量為1.42 g/kg，堿解氮含量為93.7 mg/kg，速效鉀含量為101.57 mg/kg，速效磷含量為 12.88 mg/kg，交換性鈣離子含量為2.13 cmol/kg，交換性鎂離子含量為0.59 cmol/kg，有效錳含量為39.63 mg/kg，有效鐵含量為6.64 mg/kg，有效鋅含量為1.37 mg/kg，有效銅含量為0.76 mg/kg，有效硼含量為0.51 mg/kg，水溶性氯含量為1.73 mg/kg。

1.2 田間試驗設計

試驗時間為2019年4—10月，試驗品種為云煙87，在常規施肥的基礎上，于烤煙移栽前10 d將土壤改良劑條施在壟底。供試肥料為煙草專用復合肥（四川金葉化肥有限公司，N、P2O5、K2O質量比為10 ∶ 15 ∶ 25）、硝酸鉀（四川米高化肥有限公司，N、K2O質量比為14 ∶ 45）、鈣鎂磷肥（重慶云端肥業有限公司）、硫酸鉀（四川川化股份有限公司）、海藻有機肥（濟南鑫鳴海化工有限公司，N、P2O5、K2O質量比為2 ∶ 1 ∶ 1）、氨基酸有機肥（成都螯合生物技術有限公司，N、P2O5、K2O質量比為4 ∶ 2 ∶ 2）。各處理方式見表1。

1.3 樣品采集與分析測試

在改良劑施用后，于烤煙團棵期和成熟期，按“S”形采集0～20 cm耕層混合土樣，用pH計法測定土壤pH值（土水質量比為1.0 ∶ 2.5）[13]。

煙葉樣品采集于收獲期，以小區為單位采集上部、中部、下部煙葉，選取B2F、C3F、X2F等3個等級樣品，并在50 ℃下烘干至恒質量，粉碎后過 0.15 mm 網篩，煙葉化學品質分析方法參照YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》、YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測定連續流動法》、YC/T 160—2002《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動法》、YC/T 162—2002《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》、YC/T 274—2008《卷煙紙中鉀、鈉、鈣、鎂的測定 火焰原子吸收光譜法》。在各生長時期（伸根期、團棵期、旺長期、成熟期）選取具有代表性煙株10株，參照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查測量方法》進行農藝性狀調查。在煙葉成熟后分小區記錄產量、產值、中上等煙比例。

1.4 數據處理方法

使用SPSS 20.0進行單因素分析和顯著性檢驗，采用Excel 2010制表。

2 結果與分析

2.1 不同改良劑下土壤酸堿度的變化

由表2可知，不施入改良劑，土壤pH值在烤煙團棵期和成熟期分別為5.11和5.20，均不利于烤煙種植。相比CK，各處理下pH值均有所上升，在團棵期T6和T7處理與CK有顯著差異，pH值分別比CK上升了0.31和0.39;在成熟期以T3處理對土壤酸化阻控效果最好，pH值較CK增長了0.75，T7、T4處理次之，pH值分別比CK增長了0.67、0.64。從團棵期發育到成熟期，各處理下土壤pH值均有所上升，其中以T3、T4處理上升較大，成熟期分別比團棵時期上升0.64、0.62;T9處理次之，成熟期分別比團棵期增加0.58。同一生長期下以T3、T4、T6、T7、T9處理對土壤pH值的改良效果較好。

2.2 不同改良劑對烤煙農藝性狀的影響

由表3可知，在伸根期株高以CK、T2處理較低;T8、T9處理較高，分別較CK增加84.85%、130.30%。T2處理葉片數最少。T4處理和CK的最大葉面積較小;T7、T9處理最大葉面積較大，分別比CK大111.04%、104.11%。綜合來看，以T2處理效果最差，T7、T8、T9處理效果較優。團棵期，T1、T2處理的效果較差，其中株高分別較CK低6.96%、3.16%，最大葉面積分別較CK減小了44.60%、45.01%;T8、T9處理效果較優，與CK相比株高分別增長77.22%、94.94%，最大葉面積分別增大49.38%、42.82%。

由表4可知，烤煙進入旺長期，植株大幅度生長，株高均大于110 cm，葉片數均大于或等于19張。各處理對節間距、莖圍和葉面積指數的影響與對照（CK）相比有顯著差異，其中T3處理節間距最長，較CK增加24.47%;T1處理莖圍最大，較CK增加20.11%;T8處理的葉面積指數最大，較CK增加42.98%。綜合來看，各處理較對照（CK）而言，對旺長期烤煙農藝性狀均有一定改良作用，其中T7、T8、T9處理在旺長期的改良效果較優。

成熟期烤煙與CK相比，各處理下的株高、節間距、莖圍、葉面積指數均有一定改良效果，其中株高在T8處理下最高，較CK提升23.71%，節間距在T7處理下最高，較CK提升6.36%，莖圍在T2、T3處理下較大，均較CK增大12.12%，T8、T9處理下的葉面積指數較大，分別較CK增加45.75%、44.77%。總體上，以T2、T3、T7、T8、T9處理在成熟期的改良效果較好。

在烤煙各生長時期，與不施改良劑相比，不同土壤酸化阻控方式均對烤煙農藝性狀有一定改善效果，各處理下的煙株在4個生長期的長勢差異較明顯，但綜合各時期，以T7、T8、T9處理的改良效果較好，說明氨基酸有機肥配合其他土壤調節劑對酸化土壤進行改良在一定程度上有利于煙株的生長。

2.3 不同改良劑對烤煙經濟性狀的影響

由表5可知，除T3處理以外，其他處理施入改良劑后烤煙產量均有所上升，其中T7、T8、T9產量上升較大，分別比CK上升29.22%、35.19%、38.95%。僅T5、T7、T8、T9處理下的產值較CK有所上升;T1處理下烤煙產值下降最大，較CK下降8.14%。在T6、T7、T8、T9處理下，烤煙中上等煙比例超過了80%，T1處理下的中上等煙比例最低。總體上，T7、T8、T9處理對烤煙經濟性狀有積極影響，而T1、T3處理下烤煙的經濟性狀較差，說明相較于單施，石灰、白云石、鈣鎂磷肥與氨基酸有機肥配施更利于形成優良烤煙經濟性狀。

2.4 不同改良劑對烤煙化學品質的影響

在國際型優質煙葉標準中，煙堿含量范圍為1.5%～3.5%，總氮含量范圍為1.5%～3.0%，總糖含量范圍為20%～24%，還原糖含量范圍為16%～22%，煙鉀含量范圍為2.0%～3.5%，氯離子含量范圍為0.3%～0.8%，糖堿比范圍為10～15，氮堿比范圍為0.5～1.0，鉀氯比范圍為4～10[14-16]。由表6至表8可知，在9個處理下，煙葉中的煙堿、總氮含量和氮堿比基本在正常范圍內，總糖和還原糖含量普遍偏高。改良劑中含有石灰會使煙鉀含量偏低，改良劑中含有氨基酸有機肥會使煙株個別部位氯離子含量偏低。T4、T7處理的鉀氯比以及T5處理的糖堿比在烤煙各部位均處在適宜范圍。總體上，與CK相比，大多數處理使烤煙各部位的煙堿含量上升，中部葉的總糖、還原糖和煙鉀含量增多，下部葉的總氮、氯離子、煙鉀含量增多，上部葉的氯離子含量均有所上升，而氮堿比下降。

3 討論與結論

土壤酸堿度的變化會改變土壤養分的形態、有效性及微生物的分布、活性，進而影響烤煙根系性質和養分吸收，使烤煙的產質量有所不同[3]。施用改良劑后，土壤pH值上升，煙株增高，煙葉變大，長勢變好，煙葉的產量、產值和中上等煙比例也有所上升，這與前人的研究結果[17-19]一致，可見土壤改良劑能有效提高酸化土壤pH值，使其處于十分適宜烤煙生長的范圍（pH值范圍為5.5～6.5），有效增加烤煙必需養分的利用率;另外，有機無機改良劑的配施可在一定程度上改善土壤結構、容重、孔隙度等物理性質，給煙株生長提供較好的生長環境[18]。

但在不同烤煙生長期，改良劑對土壤pH值提高效果有所不同，較之于團棵期，大多數改良劑對土壤pH值的提高效果在成熟期更明顯，這可能是因為在成熟期，有機無機改良劑在土壤中分解得更完全，且烤煙根系發育更成熟，根系分泌物對土壤酸度的調控和微生物富集起到一定作用。對比不同的無機改良劑單施效果可知，較之白云石和鈣鎂磷肥，單施石灰對土壤pH值的提升效果隨烤煙生長期的發展而降低，這也證明了施用石灰改良土壤酸度具有時效性[20]，后效較短。

本研究結果顯示，較之單施某一改良劑，有機無機改良劑配施的效果最好，尤其是無機改良劑與氨基酸有機肥配施。這可能是因為有機無機改良劑配施，既能保證施入土壤的養分多元化，又能避免肥效過快或過慢帶來的弊端。另外，氨基酸作為構成蛋白質的最小分子，通過影響蛋白質的含量和酶的活性、土壤微生物的活性，活化土壤養分含量，從而影響烤煙生長[21-22]。相較于其他有機肥，分子態氨基酸能不經過礦化而直接被植物優先吸收，進而降低植物在吸收同化碳氮養分時所消耗的能量，是植物和微生物的優良氮源與碳源[21]。

在各處理下，烤煙的還原糖和總糖含量偏高，這可能與當地氣候有關[22]，當地氣候溫和，成熟期一般在雨季之后，日照時數長，使植物的光合作用和呼吸作用適中，光合產物積累多，從而使煙株內糖分積累多[23-24]。但關于植煙土壤酸化改良條件下，烤煙總糖和還原糖含量如何降低還須進一步研究。

施入不同改良劑對植煙土壤pH值和烤煙性狀有一定改良效果，較之單獨施用無機改良劑（石灰、白云石、鈣鎂磷肥），將其與氨基酸有機肥配施的改良效果更好。在改良土壤pH值方面，石灰和海藻有機肥或氨基酸有機肥配施，以及鈣鎂磷肥和氨基酸有機肥配施效果較好，pH值較CK升高0.10～0.67;在改善烤煙農藝性狀和經濟性狀方面，氨基酸有機肥與無機改良劑（石灰、白云石、鈣鎂磷肥）配施的效果較好，株高較CK增長17.72%～130.30%，最大葉面積較CK增大27.76%～111.04%，莖圍比CK增大4.04%～17.39%，葉面積指數較CK增大30.41%～45.75%;石灰和氨基酸有機肥配合下，烤煙的化學品質較好。綜合土壤pH值變化，烤煙農藝性狀、經濟性狀和化學品質，以石灰和氨基酸有機肥配施的改良效果較好。

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