有機種植模式對洱海流域植煙土壤養分與烤煙質量的影響

孫軍偉， 范志勇， 戶艷霞， 張建斌， 王 斌， 盤文政， 張志紅， 杜洪兵， 肖勇飛， 王林濤， 尚海麗*

(1.云南省煙草公司 大理州公司， 云南 大理 671000； 2.云南省微生物發酵工程研究中心有限公司， 云南 昆明 650217)

0 引言

【研究意義】洱海是云貴高原的第二大淡水湖，具有供水、農灌、發電、調節氣候、漁業、航運和旅游七大主要功能[1]。隨著洱海流域周邊人口增加和各產業迅速發展，污染負荷入湖量不斷增加，導致水質急劇下降；同時，在農作物種植、牲畜飼養過程中化肥的大量使用和未經處理的糞便造成水域中氮和磷過量，水體富營養化，嚴重影響生態環境[2-4]。煙草作為洱海流域的主要經濟作物之一，采用有機種植，對降低農業面源污染和改善洱海流域生態環境顯得尤為重要[5-6]。因此，研究有機種植模式對洱海流域植煙土壤養分及烤煙質量的影響具有重要意義。【前人研究進展】關于煙葉高效種植與土壤養分的關系前人做了大量研究。楊德海等[7]研究發現，有機肥能明顯減少氮、磷的徑流和滲透，提高煙葉產質量，提出生產中應重視有機肥的合理施用；姚金玲等[8]研究認為，種植烤煙施肥量偏高，易造成土壤徑流，氮磷流失嚴重，而施用烤煙專用BB肥能有效降低土壤徑流和氮磷流失；張皓華[9]研究不同比例有機肥和化肥配施對煙葉產質量的影響表明，合理配施有機肥能提高煙葉產質量；歐陽鋮人等[10]研究發現，施用有機肥能提高煙草對土壤氮磷吸收，降低農業面源污染的風險。【研究切入點】目前，有關洱海流域烤煙種植的研究主要集中于不同施肥品種、施肥方式對農田土壤氮磷徑流損失的影響[7-9]，鮮有不同有機肥施用模式對洱海流域土壤養分及烤煙質量影響的相關報道。【擬解決的關鍵問題】以紅花大金元為材料，通過測定植煙土壤養分、烤煙農藝性狀、經濟性狀和煙葉品質指標，研究不同有機種植模式對植煙土壤養分及烤煙質量的影響，篩選適宜洱海流域煙區的有機種植模式，以期為有機種植模式在烤煙生產上的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在大理州洱源縣三營鎮樂善村進行，土壤pH 8.14、有機質123.7 g/kg、有效氮364.5 mg/kg、有效磷86.6 mg/kg、有效鉀447.3 mg/kg，屬高肥力土壤。

1.2 試驗材料

1.2.1 烤煙 供試烤煙品種為紅花大金元，由云南省煙草公司大理州公司提供。

1.2.2 肥料 商品有機肥(N≥2%、P2O5≥4%、K2O≥4%)、液態有機肥(N≥6%、P2O5≥2%、K2O≥12%)，由云南順豐洱海環保科技股份有限公司提供；生物有機肥(含鉀長石、磷礦粉、固氮、溶磷、解鉀和促生長的微生物菌群，有效活菌數≥0.2億個/g，N≥4.5%、P2O5≥3%、K2O≥6%)，由云南省微生物發酵工程研究中心有限公司提供。

1.3 試驗設計

采用隨機區組試驗設計，設置3個處理：T1(CK)，不施肥；T2，移栽前一次性施生物有機肥750 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次對水澆施液態有機肥750 kg/hm2；T3，移栽前一次性施商品有機肥1 500 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次對水澆施液態有機肥750 kg/hm2。每處理3次重復，移栽規格為行距1.1 m、株距0.55 m，每小區種植60株烤煙，小區四周設置保護行，田間管理均按當地規范化要求進行，不同施肥處理養分投入見表1。

表1 不同施肥處理的養分投入量

1.4 指標測定

1.4.1 土壤養分調查 移栽前取1個基礎土樣，采烤后各處理取1個混合土樣，共4個土樣，測定其pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、有效氮、有效磷和有效鉀。

1.4.2 主要生育期調查 記錄各處理50%煙株進入團棵期、旺長期、現蕾期、封頂期、第1次采烤和最后一次(末次)采烤的時間。

1.4.3 農藝性狀調查 在團棵期、旺長期和現蕾期，每小區選取15株具有代表性的煙株參照《煙草農藝性狀調查測量方法》(YC/T 142—2010)[11]測定株高、莖圍、有效葉片數、最大葉長和最大葉寬等。

1.4.4 病害發生情況調查 按照《煙草病蟲害分級及調查方法》(GB/T 23222—2008)[12]調查常見病害，并統計各病害的發病率。

1.4.5 經濟性狀調查 烤后煙葉根據《烤煙》(GB 2635-1992)[13]分級標準國家煙葉收購價格進行初烤煙葉分級、計產，并統計煙葉產量、產值、均價、上等煙比例和中上等煙比例。

1.4.6 煙葉品質分析 各處理分別選取15株具有代表性的煙株定位掛牌標記，采烤后收集整理，各處理留取2 kg的中部煙葉進行外觀質量和常規化學成分測定。

1.4.7 經濟效益分析 對各處理肥料投入成本、人工成本和烤煙產值進行統計，分析不同處理的經濟效益。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0對試驗數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理的土壤養分

從表2可看出不同施肥處理的土壤養分情況。與移栽前比，烤后各處理土壤pH均有所增加，但差異不明顯；除T2外，T1和T3有機質含量均降低，以T3降幅最大；土壤有效氮、有效磷和有效鉀含量均有不同程度降低，其中，有效氮降幅依次為T1>T2>T3，有效磷降幅依次為T2>T1>T3，有效鉀降幅依次為T2>T3>T1。與T3比，T2在純養分減少48.75 kg/hm2情況下，土壤全氮含量上升，有效氮、磷、鉀含量均下降，表明T2施肥模式有利于氮素營養的固化，同時能促進煙株對有效氮、磷、鉀的吸收，從而降低養分流失風險。

表2 不同施肥處理的土壤養分含量

2.2 不同施肥處理烤煙的主要生育期

從表3看出，T2和T3的生育期一致，較T1分別提前11 d、12 d、12 d和16 d進入團棵期、旺長期、現蕾期和打頂期；T1前中期的生育期延遲，最后一次采烤時間較T2和T3提前4 d。表明，由于T1缺乏養分，導致煙株前中期生長發育緩慢，成熟期煙葉不耐養。

表3 不同施肥處理烤煙的主要生育期

2.3 不同施肥處理烤煙的農藝性狀

由表4可知，3個處理各時期烤煙的農藝性狀存在差異。團棵期：烤煙株高、節距、最大葉長均表現為T2>T3>T1，莖圍、有效葉片數、最大葉寬均表現為T3>T2>T1；除T2與T1莖圍、T2和T3與T1有效葉片數差異不顯著外，T2和T3其余指標均與T1呈顯著性差異。旺長期：株高、最大葉寬表現為T2>T3>T1，有效葉片數、最大葉長表現為T3>T2>T1，節距表現為T2>T1>T3，莖圍表現為T2=T3>T1；除節距和有效葉片數外，T2和T3的其余指標均與T1差異顯著。現蕾期：株高、莖圍、節距、最大葉長、最大葉寬均表現為T3>T2>T1，有效葉片數依次為T2>T3>T1；除節距外，T2和T3的其余指標均與T1差異顯著。整體看，T2、T3的田間農藝性狀較好，株高中等，有效葉數多，具有高產性能。

表4 不同施肥處理烤煙的農藝性狀

2.4 不同施肥處理烤煙的病害發生情況

從表5看出，試驗烤煙主要發生的病害有黑脛病、青枯病、氣候性斑點病和赤星病。其中，黑脛病、青枯病和氣候性斑點病發病率以T1最高，分別為3.78%、2.67%和5.35%；T2最低，分別為1.57%、1.15%和3.15%。赤星病的發病率以T1最高，為3.47%；T3最低，為2.30%。表明，T2和T3有利于提高煙株對主要病害的抗病性，從而減少病害發生。

表5 不同施肥處理烤煙的主要病害發病率

2.5 不同施肥處理烤煙的經濟性狀

由表6可知，產量和產值分別為1 779.0～3 427.5 kg/hm2和47 143.5～103 510.5元/hm2，均表現為T2>T3>T1。均價以T3最高，為30.4元/kg；T1最低，為26.5元/kg。上等煙比例和中上等煙比例分別為38.7%～64.6%和50.8%～91.5%，均以T2最大，分別達64.6%和91.5%。

表6 不同施肥處理烤煙的經濟性狀

2.6 不同施肥處理煙葉的品質特征

2.6.1 外觀質量 由表7可知，各處理生產的煙葉外觀質量存在差異，其中，煙葉顏色、葉片結構、成熟度、長度和殘傷得分均為6分、14分、13分、5分和2分；油分和色度得分分別為9～12分和9～14分，均以T2最高(12分和14分)；身份得分為9～13分，以T2和T3最高(13分)。綜合得分為67～79分，以T2最高，表明T2中部煙葉的油份更足、色度更強，外觀質量更好。

表7 不同施肥處理中部煙葉的外觀質量

2.6.2 化學成分 一般認為優質烤煙總糖含量為19%～28%，還原糖含量為16%～25%，總氮含量為1.5%～2.5%，鉀含量高于1.5%以上，氯含量低于0.6%，中部煙葉煙堿在2.1%～2.9%，糖堿比在8～10，氮堿比在1附近，鉀氯比應大于4[14]。由表8可知，除總氮、煙堿和糖堿比外，T1中部煙葉的總糖、還原糖、氧化鉀、氯離子和氮堿比含量均在優質烤煙適宜范圍；除總糖、糖堿比外，T2中部煙葉的還原糖、總氮、氧化鉀、氯離子、煙堿和氮堿比含量均在優質烤煙適宜范圍；除總糖、還原糖和糖堿比外，T3中部煙葉的總氮、氧化鉀、氯離子、煙堿和氮堿比含量均在優質烤煙適宜范圍。綜合看，3個施肥處理生產的煙葉總糖含量和糖堿比偏高，T2的化學成分協調性較T1和T3更好。

表8 不同施肥處理中部煙葉的常規化學成分

2.7 經濟效益

由表9可知，不同施肥處理烤煙的經濟效益存在差異。T1的投入總成本為30 000元/hm2，產值為47 143.5 元/hm2；T2的投入總成本為33 150元/hm2，產值為103 510.5元/hm2；T3的投入總成本為33 750元/hm2，產值為100 137.6元/hm2。商品有機肥按1 000元/t、液態有機肥3 000元/t、生物有機肥1 200元/t，人工成本按30 000元/hm2計，不同施肥技術下，投入產出比依次為T2>T3>T1。

表9 不同施肥處理烤煙的經濟效益

3 討論

有機種植模式是當前發展較迅速的農業模式之一[15]。有機肥的施用可增加土壤有機質含量，改善土壤生態環境，提高耕地質量[16]。試驗通過比較不同有機肥配施模式對植煙土壤養分及煙葉生長發育的影響發現，施用生物有機肥+液態有機肥可促進煙株對氮磷鉀的有效吸收，降低養分流失風險，與原政等[17]的研究結果一致。有機種植模式不僅能減少煙田土壤養分流失，還可降低菜地稻田土壤氮、磷淋失的風險[18-19]。一方面是由于有機肥的養分釋放速率小于化肥，使養分流失量減少[20-21]；另一方面是施用有機肥能夠改善土壤微生物群落結構比，增加放線菌數量，而放線菌能轉化土壤中氮、磷等元素，從而提高土壤肥力[22]。原政等[17]研究表明，腐熟牛糞和有機液態肥配施可減少煙田地表和地下水中氮磷的流失。邢詒彰等[23]研究發現，施用生物有機肥+液態有機肥，香草蘭的果莢數量、產量及土壤元素含量和微生物數量顯著增加。可見，生物有機肥+液態有機肥這一有機種植模式可適用于不同植物生產，但針對不同地區不同作物，應綜合考慮當地地力情況、用肥情況及有機肥原料等開展大量試驗，篩選適宜當地的有機種植模式，為實際生產應用提供技術支撐。

4 結論

不同有機種植模式對洱海流域植煙土壤養分與烤煙質量的影響存在差異。綜合烤煙農藝性狀、煙葉外觀品質和化學成分等方面看，施用生物有機肥+液態有機肥有利于氮素營養的固化，促進煙株對有效氮、磷、鉀的吸收，降低養分流失風險；對烤煙生長具有較優促進效果，提高煙株對黑脛病、青枯病等主要病害的抗病性；改善烤煙的化學成分協調性和外觀品質特征；提高產量、產值、上等煙、中上等煙比例和投入產出比，是煙草配施經濟有效的有機種植模式。