炭基復混肥對烤煙產質量的影響

葛 宸，劉青麗，李志宏，張云貴，蔣壽安，續勇波*，朱經偉，

張 恒3，何 軼4，李彩斌4，熊 晶4

（1．中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，煙草行業生態環境與煙葉質量重點實驗室，北京 100081；2．云南農業大學，云南 昆明 650000；3．貴州省煙草科學研究院，貴州 貴陽 550000；4．貴州省煙草公司畢節市公司，貴州 畢節 551713）

關鍵字：炭基復混肥；烤煙；品質；產量

畢節有本地生產的肥料配方，如炭基復混肥和常規復混肥，但不同類型的肥料對烤煙生長發育的影響各不相同。被譽為“黑色黃金”的生物炭在改良土壤性質、促進植物吸收養分及提質增產等方面都有積極作用［1］。將其與肥料混合制成炭基復混肥，既保持了生物炭的優良特性又能為植株提供養分，目前在農業生產上的應用前景十分廣闊［2］。而實際生產中煙農為方便快捷，習慣憑經驗施用常規配方肥，未形成科學標準化，長此以往顯現出一些弊端，烤煙品質無法得到保障。如何根據本地氣候特點及土壤性質確定適宜、便捷的肥料配方，已經成為本地烤煙生產發展亟須解決的問題。研究表明，生物炭具有孔隙豐富、表面積大、吸附性和穩定性較好等特點，有利于形成土壤團聚體、提高土壤微生物活性［3］、吸附土壤養分、降低養分流失，進而提升作物產質量［4-5］。同樣，添加了生物炭的炭基肥也表現出了提質增產的效果［2］。另有報道表明，生物炭基肥在花生［1］、小麥［6］、玉米［7］、朝天椒［8］和馬鈴薯［9］等多種糧食作物上均有提質增效的作用。使用農民習慣施用的常規復混肥及煙草公司生產的炭基復混肥兩種不同肥料進行大區對比試驗，探究不同肥料配方對烤煙栽培及產質量的影響，確定最適宜本地烤煙生產發展的肥料配方。本文在相同施肥水平下，開展炭基復混肥與常規復混肥對烤煙產量及品質的影響研究。從烤煙生長發育、病害發生、煙葉產質量、煙葉化學成分及感官質量等方面進行分析，探討出最佳肥料配方方案。為當地烤煙生產管理部門提供試驗參考數據，實現畢節煙草的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

田間試驗于2019 年在貴州省畢節市威寧縣黑石科技園進行，該地區為畢節具有代表性的主產煙區。地處貴州省西北部（103°36′～104°45′E，26°36′～27°26′N），平均海拔2200 m，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫11.5℃，年日照時數1812 h，無霜期180 d，年降水量926 mm，年溫差小，日溫差大。試驗地塊選擇較為平整的農田，黃棕壤、旱作土，無根莖病害且地勢向陽，排水條件較好，不漬水。土壤基本理化性狀如表1 所示。

表1 試驗地土壤基本理化性質

1.2 施用肥料與方法

供試肥料：施用的常規復混肥為當地烤煙生產專用肥（N-P2O5-K2O 8-10-20）；炭基復混肥為在肥料（N-P2O5-K2O 8-10-20）中添加粒徑0.15 mm的煙草秸稈生物炭，比例為18%，后造粒成粒徑為2.5 mm 的肥料；追肥肥料為煙草專用追肥。

施肥方法：基肥按當地習慣統一施入，肥料用量根據不同處理的氮磷鉀養分投入量計算。常規肥處理（T1）追肥兩次，第1 次在烤煙移栽當天，將肥料稀釋100 倍后澆灌煙苗；第2 次在移栽后15 ～20 d，按照當地施肥習慣將肥料溶于水后淋施。炭基復混肥處理（T2）追肥1 次，即在移栽后25 ～30 d 將肥料溶于水后淋施追肥。

1.3 試驗設計

試驗設計3 個處理，每個處理3 個重復，采用大區對比，隨機排列。田間種植密度為16500 株/hm2，有機肥用量、其他肥料等按照當地習慣執行。病蟲害的防治及其他田間管理、采收、烘烤均同當地優質烤煙栽培管理措施一致。具體試驗設計及肥料配方用量詳見表2。

表2 各處理養分投入量 （kg/hm2）

1.4 觀測記載項目

于團棵期、旺長期及打頂后5 d 各進行一次生長狀況調查。每次每個處理選取有代表性的煙株5株，記載莖高、莖圍、葉片數、最大葉長與寬、倒三葉長與寬。具體測定方法按照《YC/T 142-2010煙草農藝性狀調查測量方法》有關標準進行。

病害調查主要對赤星病、氣候斑點病、普通花葉病等進行調查，調查方法和病級按有關標準進行。田間試驗煙葉采收結束后，按處理進行產值、產量統計。

田間試驗煙葉采收結束后，按處理進行產值、產量統計。

1.5 采樣及測定

試驗地整地前，按照5 點取樣法獲取1 個基礎土樣，重量1 kg 左右，風干后保存并進行土壤化學成分的測定。

產值、產量統計結束后分處理采集煙葉樣品，樣品嚴格按部位采集，中部8 ～11 葉位，等級中部三級；上部14 ～17 葉位，等級上部二級，樣品重量不少于1 kg。并進行煙葉化學成分測定和感官評吸。

1.6 數據處理

試驗所得數據采用Excel 2010 整理，顯著性檢驗均采用SPSS 22.0 分析方法。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對烤煙農藝性狀的影響

各處理的烤煙大田農藝性狀詳見表3。由表3可知，團棵期時，T2 處理在株高、莖圍、最大葉長和最大葉寬方面均顯著高于其他處理；在葉片數方面T2 處理顯著大于T1 處理，與T3 處理無顯著差異。對比可知，T2 處理表現最好，其各項農藝性狀指標均優于其他處理。到達旺長期后T2處理的株高為30.77 cm，顯著大于T1 處理的24.05 cm 和T3 處理的24.78 cm，其余指標各處理之間無顯著差異。打頂后5 d，T2 處理在株高上要顯著大于其他處理；在葉片數方面，T1 和T3 處理間無顯著差異，但均顯著大于T2 處理；在最大葉長方面，T2 處理表現為71.74 cm，顯著大于T3 處理的67.26 cm。T1 ～T3 各處理倒三葉的最大葉長分別為67.72、65.48 和70.67 cm，最大葉寬分別為21.47、20.25 和22.41 cm，T3 處理倒三葉最大葉長顯著大于T2 處理，而在最大葉寬方面處理間均無顯著性差異。綜合來看，施用炭基復混肥較施用常規復混肥更有利于煙株的田間生長發育，且在移栽后25 ～30 d 內追肥1 次效果更佳。

表3 各處理生育期農藝性狀

2.2 不同施肥處理對烤煙病害發生的影響

從表4 可以看出，各處理的氣候斑點病發病率均較高，赤星病表現總體較輕，未發生煙草普通花葉病的情況。其中，T3 處理的氣候斑點病及赤星病的發病情況均為最低，分別為19.6%和4.4%；且與T1 處理相比，T3 處理的氣候斑點病及赤星病的發病率分別降低了6.7 和1.5 個百分點。綜合來看，與施用常規復混肥相比炭基復混肥不僅有利于促進作物生長發育，還能夠增強煙株的抗病性、降低煙株田間發病率，提高煙葉可用性。

表4 田間主要病害發生情況 （%）

2.3 不同施肥處理對烤煙經濟性狀的影響

由表5 可知，產量方面以T1 處理最高，為2284.7 kg/hm2；其次是T2 處理，產量為2189.0 kg/hm2，略高于T3 處理。從產值來看，以T3 處理最高，產值 為38640.9 元/hm2，較T1 處 理 提 升18.1%，T2處理較T1 處理相比提升了5.0%。上等煙與中等煙比例均以T3 處理最高，分別為29.9%和51.0%。T3 處理的煙葉上、中等煙率較T1 處理提升了21.4%，T1 處理與T2 處理相比也提高了5.5%。而同為施炭基復混肥的T2 和T3 處理，T3 處理的產值要優于T2 處理，這可能與病害影響有關。本試驗的病害調查顯示，T2 處理的氣候斑點病和赤星病發病率均較高，染病后煙葉的可用性不高，進而影響到該處理的經濟性狀。綜合來看，與常規復混肥相比，施用炭基復混肥能夠很好地平衡煙葉的產量與產值，既符合我國優質適產的理念又對國民經濟有一定的保證。

表5 各處理的經濟性狀

2.4 不同施肥處理對烤煙葉化學成分的影響

一般認為較好的烤煙中部葉的還原糖含量在18%～22%之間，總氮含量在2.0%～2.5%之間，煙堿含量在2.5%左右，氯離子含量在0.8%以下，鉀氯比值在4 以上，糖堿比以10 左右為宜，氮堿比以1 左右為宜［10］。

由表6 可知，各處理的煙堿含量表現為T3＞T1＞T2。各處理的總糖、還原糖含量均較高，表現為T2＞T1＞T3，但都處于正常范圍內。威寧縣當地的晝夜溫差較大，光合作用下積累較多糖分，且呼吸作用消耗的糖分又較少，故而能積累住大量糖分。在總氮含量方面，各處理均在適宜范圍內，處理間無明顯差異。優質烤煙煙葉的鉀含量應大于2.5%，但我國煙葉鉀含量相對較低，普遍在1%～2%［11］。本試驗各處理煙葉的鉀含量表現為T3＞T1＞T2，在糖堿比方面表現為T2＞T1＞T3，各處理的氯含量與氮堿比都符合優質煙葉的要求。然而煙葉質量很難采用單項指標評價，因此采用《中國煙草種植區劃》［10］的綜合評價體系給每個處理進行評分，各處理的綜合評分如表7 所示。綜合來看，各處理中部煙葉的化學成分均較為協調，處理間以T3 處理的綜合評分最高。

表6 各處理的中部葉化學成分

表7 各處理的中部葉化學成分綜合評分

2.5 不同施肥處理對烤煙煙葉感官質量的影響

按試驗處理分別對C3F（中部煙葉）樣品進行感官評吸，統計所有感官品質指標的分值，詳見表8。從表8 可以看出，本試驗選用的云煙87品種，其風格特點為清香型，試驗各處理的煙葉感官品質均較為協調，香氣量足、香氣質有較好的細膩感、香吃味較優、刺激性輕、勁頭適中、雜氣較輕、燃燒性較好、燃燒后呈灰白色。各處理間的香吃味無明顯差異，感官品質總分以T2 處理最高。綜合來看，施用炭基復混肥且在移栽后25 ～30 d 內追肥1 次不僅可以使煙葉化學成分均較為協調、煙葉燃燒性強、吸食感舒適良好，更有利于提升煙葉質量及工業可用性。

表8 各處理煙葉樣品的感官品質

3 討論

3.1 炭基復混肥可促進煙株的生長發育

與施用常規復混肥相比，將煙草秸稈生物炭作為肥料助劑添加到化肥中更有利于烤煙生長發育，而同為施用炭基復混肥的T2、T3 處理，T3 處理的團棵期及旺長期的農藝性狀表現并沒有優于T2 處理。這可能是因為在烤煙生長的不同階段，煙株對養分的需求情況各有不同，前期煙株較小，營養元素吸收量較低，若基肥量過多易造成養分損失，降低肥料利用率，而若追肥占比過大又會出現貪青晚熟等情況［11］。因此，施用炭基復混肥并適時地進行追肥能促進煙株早生快發，顯著提升煙株的生長勢，這與張廣雨等［12］、陳懿等［2］研究結果一致。

3.2 炭基復混肥可提高經濟效益

在烤煙的經濟性狀方面，雖然施常規復混肥處理的產量均高于施炭基復混肥處理，但在產值方面卻明顯低于炭基復混肥處理，說明施用炭基復混肥在保障煙葉產量合理的同時又能提高產值，符合優質適產的理念。這可能是由于生物炭自身的性質改善了根區土壤環境、提高了土壤保水保肥能力，土壤養分能更為協調的供應，生產出品質較好的煙葉，進而提高了煙葉產質量［13-15］。陳懿等［2］在貴州龍崗的研究試驗表明，在貴州黃壤條件下，炭基肥較常規施肥對烤煙養分積累、產值和產量等方面均有顯著提升作用，這一結果與本研究結果相一致。

3.3 炭基復混肥可以提升煙葉品質

施用炭基復混肥能顯著提升葉內化學成分及香吃味。劉卉等［16］研究表明，連續施用生物炭能增加烤煙煙葉鉀含量和鉀氯比。何曉冰等［17］報道，施用生物炭基肥可使葉內化學成分更加協調，感官品質和經濟效益更佳，這與本研究結果一致。煙葉感官質量又易受多方面因素的影響，如烤煙的物理特性、外觀品質、化學成分和評吸質量等［18］。張勇剛等［19］指出，葉內化學成分是煙葉形成內在質量的基礎；成熟度會影響煙葉香氣濃度和香氣量；煙葉的物理特性與加工性能、可用性和煙氣組分同樣也是構成煙葉質量的要素。薛超群等［20］研究指出，影響煙葉評吸質量的主要因素是拉力和出絲率，而平衡含水率、單葉質量、填充值和葉面密度對煙葉評吸質量影響較小。本試驗各處理或是受以上因素綜合影響，使得葉內化學成分及其感官品質不能俱佳，該問題今后還需進一步探究。

3.4 炭基復混肥可增強煙株的抗病性

煙草氣候斑點病在本地區極易發生。研究表明，氣候斑點病不屬于侵染性葉斑類病害，該病的發生主要是由于大氣中存在的臭氧濃度過高，同時又與栽培環境的溫度、濕度和施肥情況息息相關［21-22］。從地理位置來看，畢節市威寧縣地處高原，平均海拔2200 m，年溫差小、日溫差大，屬亞熱帶季風性濕潤氣候。這種獨特的“立體式氣候”特點也是本地區易發生該病害的隱患之一［23］。赤星病是以鏈格孢屬為病源的一種真菌性病害，主要靠氣流、風力和雨水進行傳播［24］。李天福等［25］研究表明，空氣溫濕度、日照時數、降水量等都是導致該病發生的關鍵因素，且在貴州省六盤水市的烤煙種植區，常因高溫和多雨天氣導致赤星病害暴發，對烤煙產質量造成嚴重影響。本試驗的研究結果表明，與施用常規肥料的烤煙田間表現相對比，施用炭基肥能夠明顯降低氣候斑點病和赤星病的發生，其中T3 處理較T2 處理的煙株抗病性更強。目前已有研究報道，施用炭基肥能提高煙株的抗病性，在黑脛?。?6-27］、赤星?。?4-25］、烤煙青枯病［28］和普通花葉?。?9］等方面有明顯的防治效果，這與本研究結果一致。華致甫等［30］研究表明，種子帶赤星病菌率可達18%，種子表面、種子內部及胚乳中病菌均可能存活越冬。因此，種子和移栽的病煙苗可能是初侵染的次要來源。而本試驗T2 處理發病率較高的情況是否受追肥方式和種子、移栽苗攜帶病菌的影響還尚不清楚，對該問題的進一步探究或將成為今后研究論證的重點。

4 結論

試驗結果表明，與施用常規肥相比，施用添加了煙草秸稈生物炭的炭基復混肥能夠明顯促進煙株早生快發，有利于煙葉內在化學物質的積累，降低病害的發生、提升煙株抗病性，從而獲得較好的經濟價值，且在移栽后25 ～30 d 追肥1 次效果更佳。因此，建議在貴州省畢節市威寧縣烤煙主產區施用炭基復混肥，以提升烤煙產質量。