煙稈生物質炭基肥對不同烤煙品種生長、病害及產質量的影響

王興松 李燦 王鐸 許東亞 張繼旭 施定國 孔德翠 孔德旬 周維杰 王戈 王娜 白羽祥

摘要：探索不同煙稈生物質炭基肥施用量對不同烤煙品種生長及產質量的影響，以期為煙稈生物質炭基肥在烤煙中的科學合理利用提供一定的理論依據。試驗以烤煙品種紅花大金元、K326、云煙87為研究對象，分別設置4個生物質炭基肥施用量處理（CK：0 kg/株；P1：0.4 kg/株；P2：0.5 kg/株；P3：0.6 kg/株），測定不同處理下各烤煙品種的生育期、農藝性狀、病害發生情況、經濟性狀及煙葉內在化學成分。結果表明：隨著炭基肥施用量增加，烤煙生育期無明顯變化規律；在農藝性狀方面，P1處理對紅花大金元農藝性狀提升效果較好，其中株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長提升3.1%，P2處理對K326和云煙87農藝性狀提升最優；P2處理顯著降低了3個烤煙品種煙草氣候斑點病發病率和病情指數；在經濟性狀方面，對于紅花大金元，施用炭基肥能提高烤煙產量、產值、中上等煙比例，其中P1處理提升效果最好，產量提升15.5%，產值提升25.5%，中上等煙比例提升14.4%；對于K326和云煙87，適量施用炭基肥均可顯著提升烤煙產量、產值、中上等煙比例和均價，K326的P2處理煙葉內在化學成分的各項指標均相對最優，整體的煙葉化學品質優于其他處理，云煙87的P2處理各項指標相對較適宜。煙稈生物質炭基肥對提高烤煙煙株農藝性狀、經濟性狀、化學品質和降低煙株發病率具有重要作用，推薦紅花大金元施用0.4 kg/株生物質炭基肥、K326和云煙87施 0.5 kg/株用生物質炭基肥提升效果最佳。

關鍵詞：生物質炭基肥；烤煙；產質量；農藝性狀；品種

中圖分類號：S572.06? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）13-0082-07

近年來，烤煙生產面臨一系列生態問題，主要包括植煙土壤酸化板結［1］、重金屬污染和大氣污染［2］、肥料利用率低［3］、有機質含量減少［4］、養分不平衡等［5］。同時在烤煙生產中不正確使用肥料會破壞土壤結構并減少水分和肥料的滯留，土壤通透性降低，微生物多樣性和生物活性降低［6］、養分供應不足，烤煙營養失調［7］；另一方面，由于大量煙草秸稈的不合理利用加劇了土壤環境的惡化，進而使煙葉香吃味不足，外觀質量變差，產量減少，嚴重制約了現代煙草農業發展。

生物質炭是指由富含碳的生物質在無氧或缺氧條件下經過高溫裂解生成的一種具有高度芳香化、富含碳素的多孔固體顆粒物質［8］。生物炭具有富孔隙結構、比表面積較大的物理性質［9］，使其在吸持和緩釋養分、改善土壤理化性狀、調節土壤微生物特性等方面具有積極作用［10］，現已成為一種具有優良性能的肥料載體［11］。生物質炭不僅可改善土壤活性［12］，提高肥力，還可吸收土壤和廢水中的重金屬和有機污染物，為植被生長提供合適的環境，確保土壤中氨氧化細菌的活性，釋放硝化抑制劑并促進作物生長，同時對碳和氮具有較好的固定效果。應用于土壤時，它可以減少CO2、N2O、CH4等溫室氣體的排放。生物質炭基肥是通過向生物炭中定向添加其他類型的肥料而制成的富含碳的有機肥料，它不僅可以彌補養分不足和生物炭的大量消耗，而且可以起到改良土壤和增加農作物養分使用效率的目的［13］。劉領等研究表明，在施用生物炭的同時進行減氮處理，烤煙根際土壤脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性均有不同程度的提高，同時烤煙根系活力及根冠比亦得到不同程度提高［14］。李文淵等研究表明，減少25%基肥施用量條件下施用高炭基肥料，植煙土壤物理特性、土壤肥力及微生物活性得到明顯改善，烤后煙葉鉀含量及中性致香物質含量增加［15］。葛少華等研究報道，增施生物炭減少化肥氮的施用可提高烤煙對氮素的吸收利用率［16］。

基于此，本研究通過分析不同用量煙稈生物質炭基肥對不同烤煙品種生長、化學品質及產質量的影響，明確各品種烤煙對煙稈生物質炭基肥施用的響應差異，以期為生物質炭基肥在烤煙生產上的應用提供一定的科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2020年4—10月在云南省昆明市祿勸縣屏山街道綠槐偏坡村（25°58′74″N，102°45′56″E）進行，海拔為1 800 m，年平均氣溫為15.6 ℃，供試土壤為耕作性沙質黏粒熟化土，其pH值6.28，含有機質25.17 g/kg、全氮1.51 g/kg、全磷2.23 g/kg、全鉀19.26 g/kg、水解性氮 123.98 mg/kg、有效磷 55.94 mg/kg、速效鉀 301.15 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種：紅花大金元（紅大）、K326、云煙87；煙稈生物質炭基肥由煙稈生物質炭和煙草專用復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%）混合制成，各品種所用煙稈生物質炭基肥中煙草專用復合肥比例見表1。

1.3 試驗設計

采用裂區設計，3個品種設當地常規復合肥（CK）；施用生物質炭基肥0.4 kg/株（P1）；施用生物質炭基肥0.5? kg/株（P2）；施用生物質炭基肥 0.6 kg/株（P3），共12個處理組合，每個處理設置3次重復，共36個小區，每小區不少于50株（表2）。其中常規復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%）用量為375? kg/hm2，不同處理的生物炭基肥一次性基施，且每穴施肥量確保一致。

1.4 調查內容與方法

1.4.1 生育期調查 按烤煙生育期調查標準準確記錄移栽期、團棵期、現蕾期、中心花開放期、頂葉成熟期等生育時期。

1.4.2 農藝性狀的調查與測定 在煙葉移栽90 d時，定點測量各小區10株煙株的株高、莖圍、有效葉片數、最大葉長寬等，具體測定方法按照YC/T 142—2010《煙草農藝性狀調查》［17］。

1.4.3 病蟲害情況調查 在旺長期進行全區調查，調查病害種類及病葉數、病情分級數。病害以氣候性斑點病、赤星病和炭疽病為主。計算公式如下：

發病率=發病株數調查總株數×100%；

病情指數=∑（各級病株數×該級級數）調查總株數×最高級級數×100。

1.4.4 經濟性狀測定 煙葉初烤后，以處理為單位按照42級國家煙葉分級標準收購，分級計產，根據2020年昆明市烤煙收購價格，計算其產量、產值、中上等煙比例、均價等經濟指標。

1.4.5 烤后煙葉化學成分分析 煙葉成熟烘烤后，從每個處理烤后煙葉中分別選取中橘三（C3F）煙樣0.5～1.0 kg送檢進行化學成分分析，測定煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯、淀粉的含量。總糖、還原糖含量依據YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續流動法》測定，煙堿含量依據煙草行業標準YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續流動（硫氰酸鉀）法》測定，總氮含量依據YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測定 連續流動法》測定，氧化鉀含量依據YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測定 火焰光度法》測定，水溶性氯含量依據YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續流動法》測定，淀粉含量依據YC/T 216—2013《煙草及煙草制品 淀粉的測定 連續流動法》測定。

1.5 統計分析方法

利用Excel 2016進行基礎數據的處理和制圖，SPSS 23.0進行差異顯著性分析；并依據王彥亭等的烤煙化學成分指標賦值與建模方法［18］，對化學成分進行評定，各指標均以公認的最適范圍為100分，高于或低于該最適范圍依次降低分值，采用指數和法評價烤煙內在化學成分協調性綜合情況［19］：

P=∑Pi×Ci。

式中：P為烤煙化學成分協調性綜合指數；Ci為第i個化學成分指標量化分值；Pi為第i個化學成分指標相對權重。

2 結果與分析

2.1 不同生物質炭基肥施用量對煙草生育期的影響

由表3可看出，對于紅花大金元，到團棵期、現蕾期和中心花開放期的時間，施用炭基肥處理均早于CK處理，其中P2處理對烤煙各生育期提前效果最為明顯；對于K326，與對照相比，中低炭基肥用量煙株進入團棵期較早，高炭基肥用量煙株團棵期和頂葉成熟時間延后；對于云煙87，施用炭基肥處理煙株進入團棵期提前，高炭基肥施入量延長了煙株現蕾期及其后期的生育時間。

2.2 不同生物質炭基肥施用量對煙草農藝性狀的影響

由表4可看出，不同施肥量處理之間在各農藝性狀上存在差異；對于紅花大金元，與對照相比，施用炭基肥對煙株株高、莖圍和最大葉長均起到促進作用，其中P1處理增幅最大，對株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長提升3.1%；對于K326，適量施用炭基肥煙株株高和莖圍高于對照，但高炭基肥施用量煙株株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬均低于對照；對于云煙87，適量施用炭基肥可提高煙株株高、莖圍和葉片數。

2.3 不同生物質炭基肥施用量對煙草病害的影響

2.3.1 不同生物質炭基肥施用量對煙草氣候斑點病的影響 由圖1和圖2可看出，對于紅花大金元，適量施入炭基肥顯著降低了煙草氣候斑點病發病率和病情指數，但高炭基肥施入量卻顯著提高了煙草氣候斑點病的發病率；對于K326和云煙87，適量施入炭基肥顯著降低了煙草斑點病發病率和病情指數。

2.3.2 不同生物質炭基肥施用量對煙草赤星病的影響 由圖3和圖4可以看出，對于紅花大金元，適量施入炭基肥能顯著降低煙草赤星病的發病率及病情指數，但低炭基肥施入量和高炭基肥施入量顯著提高了煙草赤星病發病率；對于K326和云煙87，施入炭基肥均顯著降低了煙草赤星病的發病率和病情指數， 其中P3處理對K326煙草赤星病有較好防效，P2處理對云煙87赤星病有較好防效。

2.3.3 不同生物質炭基肥施用量對煙草炭疽病的影響 由圖5和圖6可以看出，對于紅花大金元，各處理間煙草炭疽病發病率無顯著差異，但施入低炭基肥煙草炭疽病病情指數顯著高于其他處理；對于K326和云煙87，適量炭基肥施用量和高炭基肥施入量顯著降低了煙草炭疽病發病率和病情指數。

2.4 不同生物質炭基肥施用量對煙葉經濟性狀的影響

由表5可看出，對于紅花大金元，施用炭基肥能提高烤煙產量、產值、中上等煙比例，其中P1處理提升效果最好，其中產量提升15.5%，產值提升25.5%，中上等煙比例提升14.4%；對于K326和云煙87，P2處理顯著提升了烤煙產量、產值、中上等煙和均價。

2.5 不同生物質炭基肥施用量對烤后煙葉化學品質的影響

由表6可看出，3個烤煙品種的總糖和還原糖含量整體均高于適宜性范圍，反映了當地種植的烤煙含糖量高的特點；對于紅花大金元，與對照處理相比，烤后煙葉總糖含量、還原糖含量、煙堿含量、糖堿比均有所降低，總氮含量、氮堿比均有所增加；P1處理鉀含量最接近優質煙葉標準。對于K326，各處理總氮含量、煙堿含量、鉀含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍，對各處理進行化學成分協調性綜合評價（表7），P2處理總分最高。對于云煙87，各處理總氮含量、煙堿含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍；對化學成分協調性綜合評價發現，施用生物質炭基肥處理總分均高于對照處理，且P1處理大于其他處理。

3 討論

生物質炭作為一種土壤改良劑［20-21］，通過改善土壤理化性質和增加土壤養分［22］，進而促進植株生長發育；前人研究結果表明，施用1%玉米秸稈炭可增加玉米生物量［23］，施用3%生物質炭能顯著增加小白菜鮮質量［24］，3%小麥生物質炭施用量能增加烤煙葉片數及地上部生物量［25］。本試驗結果表明，與常規施肥相比，施用0.4 kg/株煙稈生物質炭基肥對紅花大金元株高、莖圍、最大葉長改善顯著，施用0.5 kg/株炭基肥對K326株高和莖圍改善明顯，施用0.5 kg/株炭基肥對云煙87農藝性狀改善效果最佳；賈孟等研究表明施用80 g/株煙稈生物質炭對中低海拔烤煙農藝性狀提升明顯［26］；張萌等研究表明適量煙稈生物質炭基肥對烤煙改善農藝性狀效果較好，這可能與生物質炭本身的物理結構相關［27］，生物質炭的大孔隙結構和表明活躍的官能團對吸附土壤氮素具有重要作用；同時，本研究還發現，過量施入煙稈生物質炭基肥烤煙農藝性狀表現差于常規施肥，這與葛宸等的研究結果相同［28］，馬莉等研究也表明，施用生物質炭基肥能使小麥生長迅速，但繼續增加用量，其生長增速不顯著［29］；可能是因為生物質炭礦物養分含量低，過多施用影響烤煙生長發育所需養分供給不足，進而導致烤煙生長發育弱。

煙稈生物質炭在增強煙株抗病性方面具有重要潛力［30］；本試驗病害調查中，氣候性斑點病和赤星病的發病率和病情指數較高，結合試驗的地塊等因素分析，可能是由于煙草成熟后期氣溫較高、降雨較多等氣候因素所致；本試驗結果表明，0.5 kg/株炭基肥施用量均能顯著降低3個烤煙品種煙草氣候斑點病和赤星病的發病率和病情指數；說明適量施用生物質炭基肥能使煙株的抗病性增強，減少發病率，這與王成己等研究適量施用生物質炭基肥，煙株的抗病性增強的結果［31-32］一致；但0.6 kg/株炭基肥施用量提高了紅花大金元煙草氣候斑點病發病率和病情指數，這可能與生物質炭富含碳源，提高土壤碳氮比、降低氮素有效性有關［33］。

前人研究表明，適宜煙稈生物質炭基肥可提高烤煙經濟性狀和內在化學品質［34］，本研究結果表明，對于紅花大金元，0.4 kg/株炭基肥施用量烤后煙葉鉀含量更接近優質煙葉標準，并顯著提升了煙葉產量、產值；對于K326，0.5 kg/株炭基肥施用量提高了烤后煙葉綜合評分，同時顯著提升煙葉產量、產值及中上等煙比例；對于云煙87，生物質炭基肥能提高烤后煙葉煙堿含量，并提高煙葉綜合評分，同時，0.5 kg/株炭基肥施用量對烤煙中上等煙比例、產量、產值提升最大。孔明等研究表明，過量施用生物質炭基肥降低了烤煙碳氮代謝，進而影響煙葉品質［35］，本研究結果也發現，適量生物質炭基肥施用量提高了煙葉內在化學成分的協調性，有利于烤后煙葉品質的提升。

4 結論

生物質炭基肥的適量施用使煙株的農藝性狀得以改善，有利于煙株生長發育，改善烤后煙葉化學成分協調性，提高了煙葉的產量和質量。綜合考慮生物質炭基肥的施用效應，在本試驗條件下，推薦祿勸煙區紅花大金元施用生物質炭基肥為0.4 kg/株、K326和云煙87施用生物質炭基肥為0.5 kg/株時的效果最佳。

參考文獻：

［1］查宇璇，冉 茂，周鑫斌. 煙田土壤酸化原因及調控技術研究進展［J］. 土壤，2022，54（2）：211-218.

［2］Muhammad S，Jehan B，Arshad I，et al. Growth，protein expression and heavy metal uptake by tobacco under heavy metals contaminated soil［J］. Pakistan Journal of Botany，2020，52（5）：1569-1576.

［3］陳 衛，王東旭，徐 軍，等. 烤煙增碳控氮技術研究進展［J］. 安徽農業科學，2022，50（11）：1-4.

［4］朱夢遙，徐大兵，佀國涵，等. 不同種類有機肥對植煙土壤微生物功能多樣性的影響［J］. 中國煙草科學，2022，43（2）：12-18.

［5］Zheng M Y，Zhu P，Zheng J Y，et al. Effects of soil texture and nitrogen fertilisation on soil bacterial community structure and nitrogen uptake in flue-cured tobacco［J］. Scientific Reports，2021，11（1）：22643.

［6］賈 健，朱金峰，杜修智，等. 不同種植模式對烤煙根際土壤微生物、土壤養分和煙葉質量的影響［J］. 西南農業學報，2016，29（10）：2300-2306.

［7］葉 浩，曾 靜，何 卿，等. 連作烤煙土壤特征分析［J］. 貴州大學學報（自然科學版），2018，35（6）：37-41.

［8］劉元生，劉 方，陳祖擁，等. 生物質炭對旱作土壤生物性狀及養分有效性的調控效應［J］. 水土保持學報，2019，33（3）：166-171，178.

［9］張 潔，李智燕，莫負濤，等. 生物炭對土壤理化性質影響的研究進展［J］. 甘肅農業，2021（10）：92-94.

［10］馮慧琳. 生物炭對烤煙礦質營養及根際土壤微生態的影響研究［D］. 保定：河南農業大學，2021.

［11］龍杰琦，苗淑杰，李 娜，等. 施用生物炭對黑土各組分有機質結構的影響［J］. 植物營養與肥料學報，2022，28（5）：775-785.

［12］于衷浦，李飛躍.? 生物炭在農業資源與環境領域中的應用［J］. 魯東大學學報（自然科學版），2022，38（2）：171-178.

［13］Mithlesh，Satnam S，Lovepreet S，et al. Effects of long term organic and conventional farming on physical and chemical properties of soil［J］. Journal of Krishi Vigyan，2019，7（2）：104.

［14］劉 領，王艷芳，宋久洋，等. 生物炭與氮肥減量配施對烤煙生長及土壤酶活性的影響［J］. 河南農業科學，2016，45（2）：62-66.

［15］李文淵，程傳策，刁朝強，等. 高碳基土壤修復肥對植煙土壤理化性質和烤煙質量的影響［J］. 湖南農業大學學報（自然科學版），2018，44（4）：353-359.

［16］葛少華，丁松爽，楊永鋒，等. 生物炭與化肥氮配施對土壤氮素及烤煙利用的影響［J］. 中國煙草學報，2018，24（2）：84-92.

［17］國家煙草專賣局. 煙草農藝性狀調查測量方法：YC/T 142—2010［S］. 北京：中國標準出版社，2010.

［18］王彥亭，謝劍平，李志宏. 中國煙草種植區劃［M］. 北京：科學出版社，2010：32-37.

［19］謝 晉，嚴瑪麗，陳建軍，等. 不同銨態氮硝態氮配比對烤煙產量、質量及其主要化學成分的影響［J］. 植物營養與肥料學報，2014，20（4）：1030-1037.

［20］Nath H，Sarkar B，Mitra S，et al. Biochar from biomass：a review on biochar preparation its modification and impact on soil including soil microbiology［J］. Geomicrobiology Journal，2022，39（2）：1-16.

［21］曹茜斐，謝軍祥，常堯楓，等. 生物質炭對氮轉化過程及其功能微生物影響研究進展［J］. 江蘇農業學報，2022，38（2）：558-566.

［22］楊 莉，文子偉，付 婧，等. 生物質炭對連作參地人參種苗與土壤質量的影響［J］. 中藥材，2020，43（4）：791-796.

［23］高 雅，饒 偉，介紅彬，等. 不同質地潮土施用小麥和玉米秸稈生物質炭對玉米養分吸收和根際土壤胞外酶活性的影響［J］. 植物營養與肥料學報，2022，28（5）：933-945.

［24］周加順，于洪喜，楊 潔，等. 不同用量生物質炭對小白菜和大蒜產量與品質的影響［J］.中國農學通報，2020，36（13）：59-64.

［25］張阿鳳，邵慧蕓，成 功，等. 小麥生物質炭對烤煙生長及根際土壤理化性質的影響［J］.西北農林科技大學學報（自然科學版），2018，46（6）：85-93，102.

［26］賈 孟，印 瀚，王 鐸，等. 不同煙稈生物質炭施用量對烤煙產質量及土壤理化性質的影響［J］. 江西農業學報，2021，33（5）：56-62.

［27］張 萌，魏全全，肖厚軍，等. 不同用量專用生物炭基肥對貴州朝天椒提質增效的影響［J］. 核農學報，2019，33（7）：1457-1464.

［28］葛 宸，劉青麗，李志宏，等. 炭基復混肥對烤煙產質量的影響［J］. 中國土壤與肥料，2022（2）：93-98.

［29］馬 莉，侯振安，呂 寧，等. 生物碳對小麥生長和氮素平衡的影響［J］. 新疆農業科學，2012，49（4）：589-594.

［30］李 格，代 快，李江舟，等. 煙稈生物炭與化肥配施對煙草生長及產量的影響［J］. 中國土壤與肥料，2022（3）：91-100.

［31］王成己，郭學清，曾文龍，等. 生物質炭對煙草青枯病的防控作用及應用前景分析［J］. 南方農業學報，2019，50（8）：1756-1763.

［32］王成己，郭學清，曾文龍，等. 不同生物質炭用量對烤煙生長和煙葉品質的影響［J］. 南方農業學報，2019，50（10）：2160-2168.

［33］馬 鵬，陳 沛，李 冰，等. 煙類生物質材料對土壤氮磷鉀有效性的影響［J］. 西昌學院學報（自然科學版），2021，35（3）：17-21.

［34］陳宇琳，童晨曉，吳鳳英，等. 煙稈炭基肥對烤煙生長和品質的影響［J］. 南方農業學報，2022，53（6）：1625-1633.

［35］孔 明，王 鐸，李 杰，等. 煙稈生物質炭對烤煙連作障礙的消減作用初探［J］. 山東農業科學，2021，53（1）：87-93.