化肥減量配施炭基有機肥對烤煙翠碧1號生長及產質量的影響

王成己 李靜超 郝 東 張建忠 王 濤 胡忠良 唐莉娜

（1福建省農業科學院農業生態研究所/農業農村部福州農業環境科學觀測實驗站，福建 福州 350013； 2南平市煙草公司建陽分公司，福建 南平 354200；3福建省煙草公司三明市公司，福建 三明 365000； 4福建省煙草專賣局煙草科學研究所，福建 福州 350003）

烤煙（NicotianatabacumL.）是世界上栽培面積最大的煙草類型，是我國重要的經濟作物［1］。烤煙對肥料反應敏感，因此需要嚴格控制養分吸收。長期施用化肥使植煙土壤板結、養分失調、土壤微生境失衡［2-3］，導致煙葉產量降低、品質下降［4-6］。為解決化肥過量施用對土壤和環境帶來的不利影響，我國制定了一系列化肥減量增效政策并開展了大量研究［7-9］。相關研究表明，化肥減量配施有機肥在培育土壤肥力的同時改善了煙葉品質，成為烤煙栽培中有效的提質增效措施［10-12］。因此，針對不同煙區生產實際，研究化肥減量配施有機肥的施用效果，對烤煙施肥管理和優質適產具有重要指導作用。

生物炭是生物質材料在少氧條件下熱裂解產生的富碳固體物質［13］。炭基有機肥具有改善土壤微生境、提高養分利用率、提升作物品質的特性，成為我國煙區化肥減量增效的重要途徑［6］。但有機肥替代化肥的農學及環境效應因有機肥種類、替代率、作物類型和土壤條件不同而異。因此，明確不同有機肥施用情景下化肥減施量及其效果對實現我國化肥負增長具有重要意義。

福建省是我國“武夷丘陵生態區—清香型”區域［14］，是我國主要煙區之一。翠碧1 號（NicotianatabacumL.cv.Cuibi No.1）是福建煙區清香型風格煙葉的典型代表，是福建省三明市、南平市、龍巖市及江西部分煙區大面積推廣的主栽品種，煙葉香氣清雅、吃味醇和、品質優良、工業可用性高［15］。

調查發現，近年來翠碧1 號香氣特色風格弱化、品質下降。其原因可能是肥水運籌不當，導致煙株生長過旺、株型偏大，從而影響煙葉風格和品質。研究人員針對不同移栽深度和移栽期［16-17］、不同施肥［18-19］以及不同采收成熟度［20］對翠碧1號生長發育及產質量的影響展開了研究，但化肥減量配施煙稈炭基有機肥對翠碧1 號生長發育及煙葉產質量的影響還鮮有報道。因此，本研究以氮素調控為主線，探討化肥減量配施煙稈炭基有機肥對植煙土壤肥力、烤煙生長及烤后煙葉產量和品質的影響，并構建氮素調控與煙葉產質量提升方案，以期為福建及江西清香型特色烤煙翠碧1 號的優質生產提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省南平市建陽區徐市鎮煙草科研基地。該區域屬于亞熱帶季風性氣候，年均氣溫18.1 ℃，無霜期322 d，年均降雨量1 742 mm，年均日照時數1 802 h。土壤為山地丘陵紅壤。試驗前土壤養分狀況：pH值5.07，有機質29.01 g·kg-1，全氮1.63 g·kg-1，全磷0.80 g·kg-1，全鉀12.25 g·kg-1，堿解氮120.63 mg·kg-1，有效磷34.57 mg·kg-1，速效鉀127.01 mg·kg-1。根據陳江華等［21］的分類方法，本研究試驗地土壤為中高肥力水平。耕作制度為煙-稻復種連作種植。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種為翠碧1 號（CB-1），由福建省煙草科學研究所南平煙科分所（南平市煙草公司技術中心）提供。烤煙行距1.2 m，株距0.48 m，移栽密度17 400 株·hm-2（每小區定植4行，每行20 株）。試驗所用煙稈炭基有機肥由貴州金葉豐農業科技有限公司提供，其原料組成為煙稈生物炭30%、酒糟20%、菌菇渣50%；炭基有機肥中有機質含量72%，pH 值8.4，氮磷鉀總養分7.7%，其中氮（N）2.4%、磷（P2O5）2.1%、鉀（K2O）3.2%。

1.3 試驗設計

試驗設6個處理：不施肥（TJ1）、單施化肥（TJ2）、化肥未減量+炭基肥（TJ3）、化肥減量10%+炭基肥（TJ4）、化肥減量20%+炭基肥（TJ5）、化肥減量30%+炭基肥（TJ6）?；蕼p量是以當地翠碧1 號常規氮肥用量（83.40 kg·hm-2純N）為基礎，從基肥的煙草專用肥中按比例扣減，磷（P2O5）、鉀（K2O）比例也相應發生變化；炭基有機肥作為基肥一次施入，用量為2 400 kg·hm-2。

除TJ1 處理外，其他處理化肥用量分為基肥和追肥兩部分，其中基肥包括煙草專用肥（N∶P2O5∶K2O=12.5∶8∶22.5）、氫氧化鎂、硼砂（質量分數＞95%）、鈣鎂磷肥（P2O512%）；追肥包括煙草專用肥、硝酸鉀（N 12%、K2O 46%）、硫酸鉀（K2O 50%）。除基肥中煙草專用肥用量因試驗處理存在差異外，其他肥料施用量和施用方式均相同，并按照優質煙葉管理方式進行管理。具體施肥方案見表1。煙苗移栽前將配合好的化肥與炭基肥呈寬帶狀均勻施入條溝。施肥深度15～18 cm，寬度18 cm，施肥后隨即覆土蓋膜。試驗田土壤肥力均勻，各小區隨機區組排列，每處理3 次重復，小區面積216 m2（長36 m，寬6 m）。

表1 施肥方案Table 1 Fertilization scheme/（kg·hm-2）

1.4 測定項目與方法

1.4.1 煙田土壤理化性質測定 于烤煙收獲后采集土壤樣品。采用5 點取樣法，每個小區分別在兩株煙的壟中間采集0～20 cm 土層混合土樣1 kg，自然風干，去除砂礫、根系等雜物，過2 mm 方孔篩備用。土壤理化性質參考《土壤農業化學分析方法》［22］進行測定，其中pH值測定采用電位法；有機碳含量測定采用重鉻酸鉀容量法；全氮含量測定采用凱氏法；堿解氮含量測定采用堿解擴散法；全磷含量測定采用碳酸鈉熔融法；有效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；全鉀含量測定采用氫氧化鈉熔融火焰光度法；速效鉀含量測定采用醋酸銨浸提-火焰光度法。

1.4.2 烤煙農藝性狀 依據《YC/T 142—2010煙草農藝性狀調查測量方法》［23］調查烤煙農藝性狀，記錄烤煙生育期表現，打頂后每小區選取5 株代表性煙株，測定煙株株高、莖圍、節距、有效葉片數、最大葉長寬及葉面積等農藝性狀。

1.4.3 煙葉產質量調查 按小區面積分別測產，計算產量、產值、均價、上等煙比例、上中等煙比例。

1.4.4 煙葉化學成分測定 烤后煙葉去除雜色、含青煙葉后，選取中部（C3F）和上部（B2F）初烤樣品各3 kg測定總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量，并據此計算糖堿比、氮堿比和鉀氯比?？偺呛坎捎幂焱壬y定，還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，總氮含量采用過氧化氫—硫酸消化凱氏定氮法測定，煙堿含量采用紫外分光光度法測定，鉀含量采用火焰光度法測定，氯含量采用莫爾法測定［24］。

1.4.5 煙葉感官質量評價 稱取C3F 和B2F 初烤樣品，按照《YC/T 138—1998 煙草及煙草制品 感官評價方法》［25］由感官評吸專家進行感官質量評價。評吸指標包括香型、甜感、香氣質、香氣量、雜氣、細膩度、濃度、勁頭、刺激性及余味等10項，參照王成己等［26］的方法評價計分。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2021 軟件進行數據整理，T 檢驗方法進行差異顯著性分析。試驗數據以平均值±標準差形式表示，并統計處理間差異顯著性（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙田土壤理化性質的影響

表2 為不同處理煙田土壤理化性質。總體來看，所有施肥處理（TJ2～TJ6）土壤pH 值、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均高于未施肥處理（TJ1），而化肥減量配施炭基肥處理（TJ3～TJ6）上述指標則或大或小于單施化肥處理（TJ2）。TJ3～TJ6處理中，土壤pH 值隨化肥減施量（0～30%）的增加而增加，TJ4～TJ6 較TJ3 的增幅為0.20%～1.77%，但所有處理間無顯著差異（P＞0.05，下同）；而土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均隨化肥減施量（0～30%）的增加而降低，TJ4～TJ6 較TJ3 的降幅分別為2.27%～7.57%、1.97%～4.43%、4.59%～19.27%、2.36%～8.79%、0.71%～17.62%、8.31%～16.79%、4.67%～30.23%。TJ3～TJ6土壤有機質和全氮含量均顯著高于TJ1和TJ2（P＜0.05，下同），但TJ4、TJ5、TJ6 處理間無顯著差異。說明化肥減量配施炭基肥能提高土壤肥力，配施炭基肥時化肥減量10%～20%未顯著降低煙田土壤肥力。

表2 各處理煙田土壤理化性質Table 2 Physicochemical properties of tobacco field soil under different treatments

2.2 不同處理對打頂后烤煙農藝性狀的影響

表3為打頂后烤煙農藝性狀，總體來看，所有施肥處理（TJ2～TJ6）煙株株高、莖圍、節距、有效葉片數、最大葉長寬和葉面積均大于未施肥處理（TJ1），增幅分別為1.89%～14.73%、3.64%～16.94%、1.69%～6.78%、1.42%～13.01%、2.18%～8.83%、7.09%～14.26% 和8.98%～23.97%。且化肥減量配施炭基肥處理（TJ3～TJ6）上述指標均大于單施化肥處理（TJ2），增幅分別為2.56%～12.59%、0.73%～12.87%、1.73%～5.07%、4.83%～11.45%、1.16%～6.52%、0.57%～6.68%、2.07%～13.76%。TJ5處理烤煙株高、莖圍、葉面積均顯著高于TJ1 和TJ2，但TJ3～TJ6 處理間上述指標無顯著差異。進一步分析得知，上述7 項農藝性狀指標最大值均出現在TJ5 處理（化肥減量20%+炭基肥），其次為TJ4或TJ6處理，而非施肥量最大的TJ3 處理（化肥未減量+炭基肥）。說明化肥減量20%配施2 400 kg·hm-2炭基肥對煙株生長具有積極的促進作用，而過量施肥則對煙株生長產生一定的抑制作用。

表3 各處理烤煙打頂后農藝性狀Table 3 Agronomic characters of flue-cured tobacco after topping under different treatments

2.3 不同處理對烤后煙葉化學成分及化學協調性的影響

烤煙生產中不但關注烤后煙葉內在化學成分含量，更注重煙葉化學成分的協調性。不同處理烤后煙葉化學成分及化學協調性如表4 所示。國際上優質煙葉內在化學成分含量為總糖18%～22%，還原糖16%～20%，總氮1.5%～3.5%，煙堿1.5%～3.5%，鉀2.0%～3.5%，氯0.3%～0.8%，糖堿比8～12，氮堿比≤1，鉀氯比≥4［27］?？傮w上，本研究各處理烤后煙葉總糖含量為16.00%～38.03%，還原糖含量為12.17%～22.36%，總氮含量為1.37%～2.72%，煙堿含量為1.29%～2.32%，鉀含量為1.75%～2.20%，氯含量為0.14%～0.45%，糖堿比為3.67～17.33，氮堿比為0.82～1.15，鉀氯比為4.62～13.40。

表4 各處理烤煙化學成分及其協調性Table 4 Chemical composition and coordination of flue-cured tobacco under different treatments

2.3.1 不同等級間煙葉化學成分比較 由表4 可知，所有試驗處理C3F 等級煙葉總糖（35.37%，均值，下同）、還原糖（20.90%）含量及糖堿比（13.49）均高于B2F等級總糖（18.14%）、還原糖（14.38%）含量及糖堿比（5.46），而C3F 等級煙葉總氮（1.50%）及煙堿（1.59%）含量則均低于B2F 等級總氮（2.55%）及煙堿含量（2.77%）。

各試驗處理C3F 和B2F 等級煙葉鉀、氯含量及氮堿比、鉀氯比變化規律不盡相同，但C3F等級煙葉鉀含量（2.05%）、氮堿比（0.95）、鉀氯比（11.18）均高于B2F等級鉀含量（1.87%）、氮堿比（0.94）、鉀氯比（5.47），而氯含量則表現為C3F 低于B2F 等級，均值分別為0.19%和0.36%。C3F和B2F等級煙葉TJ3和TJ4處理鉀含量均顯著高于TJ5 和TJ6 處理，但TJ3 和TJ4 間、TJ5 和TJ6 間均無顯著差異；與TJ3 和TJ4 處理相比，TJ5 和TJ6 處理降低了煙葉氯含量；TJ4 和TJ5 處理氮堿比更合理。

2.3.2 同一等級不同處理間煙葉化學成分比較 各試驗處理C3F和B2F等級煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯含量及糖堿比、氮堿比、鉀氯比的變化規律相同。TJ3～TJ6處理中，隨著化肥減施量的增加，煙葉總糖、還原糖含量及糖堿比、氮堿比、鉀氯比呈增加趨勢，而總氮、煙堿、氯含量呈降低趨勢，鉀含量則無明顯變化規律。

C3F 等級煙葉總糖和還原糖含量、糖堿比和氮堿比最高值出現在TJ6 處理，總氮、煙堿、鉀、氯含量最高值出現在TJ3 處理，鉀氯比最高值出現在TJ1 處理。B2F 等級煙葉總糖和還原糖含量、鉀氯比最高值出現在TJ2 處理，總氮、煙堿、鉀、氯含量最高值出現在TJ3處理，糖堿比和氮堿比最高值出現在TJ6 處理。說明過量施肥（TJ3 處理）在提高煙葉鉀含量的同時也增加了總氮、煙堿、氯含量，而適宜的化肥減量配施炭基有機肥方案可以增加煙葉有益化學成分，降低總氮、煙堿、氯含量，提高煙葉化學成分協調性。

2.4 不同處理對烤后煙葉感官質量的影響

不同處理烤后煙葉感官質量得分如表5 所示?？傮w來說，各處理烤后煙葉感官質量綜合得分表現為C3F 等級＞B2F 等級，C3F 等級得分較B2F 增加0.66%～3.69%（最大值均出現在TJ4）。所有施肥處理（TJ2～TJ6）烤后煙葉感官質量綜合得分均高于未施肥處理（TJ1），C3F和B2F等級增幅分別為3.03%～13.31%和3.12%～10.15%；而化肥減量配施炭基肥處理（TJ3～TJ6）上述指標均高于單施化肥處理（TJ2），C3F 和B2F 等級增幅分別為1.85%～9.98%和1.91%～6.82%。

表5 各處理烤后煙葉感官質量（得分）Table 5 Sensory quality of cured tobacco leaves under different treatments （score）

C3F 和B2F 等級烤煙風格特征得分變化趨勢基本一致，風格特征得分最大值均出現在TJ3～TJ5 處理。C3F 等級烤煙香氣質、香氣量及香氣特征得分最大值均出現在TJ4 處理，而B2F 等級各施肥處理烤煙香氣質和香氣量得分基本無差異。煙氣特征和口感特征得分變化趨勢不一致，但C3F 和B2F 等級煙葉煙氣特征和口感特征得分最大值均出現在TJ4處理。

TJ3～TJ6 處理（化肥減量0～30%、總養分減量0～14%）C3F 和B2F 等級煙葉感官質量綜合得分較TJ2 處理（單施化肥）分別增加1.85%～9.98% 和1.91%～6.82%。說明化肥減量10%～30%配施2 400 kg·hm-2炭基肥對煙葉感官質量綜合得分的不利影響有限。

2.5 不同處理對烤煙主要經濟性狀的影響

表6 為烤煙主要經濟性狀，總體來看，所有施肥處理（TJ2～TJ6）烤煙產量、產值、均價、上等煙比例、上中等煙比例均顯著高于不施肥處理（TJ1），增幅分別為9.22%～19.08%、22.41%～34.14%、12.11%～12.65%、15.51～23.59 和18.37～22.84 個百分點?；蕼p量配施炭基肥處理（TJ3～TJ6）上述指標均大于單施化肥處理（TJ2），增幅分別為5.25%～9.03%、5.62%～9.59%、0.05%～0.48%、2.64～8.08 和3.07～4.47 個百分點。與TJ1和TJ2處理相比，化肥減量配施炭基肥具有明顯的增產增效作用。

表6 各處理烤煙主要經濟性狀Table 6 Main economic characters of flue-cured tobacco under different treatments

TJ3～TJ6 處理中，烤煙產量、產值、均價、上等煙比例、上中等煙比例均隨化肥減施量（0～30%）的增加呈先增加后降低的趨勢，最高值均出現在TJ5 處理（化肥減量20%+炭基肥），且TJ5 處理烤煙產量、產值、上等煙比例均顯著高于TJ1 和TJ2 處理。與TJ3 處理（化肥未減量+炭基肥）相比，TJ4、TJ5、TJ6處理上述指標變化范圍分別為-1.03%～2.52%、-0.73%～2.99%、0.28%～0.43%、-1.70%～4.84%、-0.90%～0.60%。相對于化肥未減量的TJ3 處理，化肥減量10%～20%時（TJ4 和TJ5處理）烤煙產量和產值分別增加了1.55%～2.50%和1.95%～2.99%，而化肥減量30%時（TJ6處理）則分別降低1.05%和0.73%。說明化肥減量10%～20%配施2 400 kg·hm-2炭基肥均可實現烤煙增產增效，而化肥減量30%導致烤煙減產降效，但TJ6 處理產量、產值、均價、上等煙比例、上中等煙比例均高于TJ1、TJ2處理。

3 討論

3.1 不同處理對烤煙生長和產量的影響

本研究顯示，TJ5處理各項農藝性狀均最好，其次為TJ4 或TJ6 處理，說明化肥減量20%配施2 400 kg·hm-2炭基肥可有效改善煙株農藝性狀，表現在農藝性狀協調性較好，葉面積較大，莖稈粗壯，田間長勢中等，滿足翠碧1號的“株型”要求［28］?；蕼p量20%配施炭基肥對煙株生長的不利影響較小，這與何曉冰等［29］的研究結果一致。

本研究表明，不施肥處理（TJ1）烤煙產量為1 725 kg·hm-2，顯著低于其他5 個處理，較TJ2（單施化肥）和TJ6（化肥減量30%+炭基肥）分別降低8.44%和13.01%。雖然TJ1處理未施化肥，但仍保持一定產量，說明上一年施肥效應依舊存在，但若繼續不施肥、單施化肥或者大幅度減施化肥，烤煙產量也會下降，這需要今后通過長期試驗來驗證。

已有研究表明，中等肥力土壤上，利用生物有機肥替代20%化肥可顯著改善煙葉產質量［30］。張建忠等［31］研究表明，施氮量為58.50～136.50 kg·hm-2時，翠碧1號產量為1 768～2 682 kg·hm-2，最高產量出現在施氮量最大的處理。本研究顯示，施氮總量（化肥氮+炭基肥氮）為83.40～129.45 kg·hm-2時，翠碧1 號產量為1 884～2 054 kg·hm-2，最高產量并未出現在施氮量最大處理（TJ3），而是出現在TJ5 處理（化肥減量20%+炭基肥，總氮112.65 kg·hm-2），這與劉宇［32］關于化肥減量10%～20%配施有機肥處理煙葉產量最優的結果相似。本研究表明，化肥減量20%配施炭基肥可實現烤煙增產增效，而化肥減量30%時烤煙增產效應有所降低，但產量、產值、均價、上等煙比例、上中等煙比例均高于TJ1、TJ2 處理。如前所述，本研究供試土壤為中高肥力水平，當土壤肥力水平較高時，通過施肥提升烤煙產量的空間較小，施肥的增產效應逐漸下降［33］。

3.2 不同處理對煙葉化學成分的影響

煙葉化學成分是煙葉香味風格和質量特征形成的物質基礎［34-35］。本研究顯示，配施2 400 kg·hm-2炭基肥時，隨著化肥減施量的增加，煙葉總糖、還原糖含量及糖堿比、氮堿比、鉀氯比呈增加趨勢，而總氮、煙堿、氯含量呈降低趨勢。本研究所有試驗處理C3F等級煙葉平均總糖、還原糖含量及糖堿比均高于B2F等級，而C3F 等級煙葉總氮及煙堿含量則低于B2F 等級。說明化肥減量配施炭基有機肥可以增加煙葉有益化學成分，降低總氮、煙堿、氯含量，提高煙葉化學成分協調性，這與陳懿等［36］的研究結果一致。研究表明，在一定范圍內，總糖和還原糖含量增加可提高煙葉彈性、使其不易破碎［37］。鉀素能顯著改善煙葉燃燒性，提升煙葉香氣與吃味［34］；鉀氯比越高（一般在4.0以上），煙葉燃燒性越好［38］。本研究所用煙稈炭基有機肥含鉀（K2O）3.2%，對煙葉鉀素及鉀氯比提升具有積極作用。

本研究中其他化學成分指標均基本在優質煙葉標準［27］的適宜范圍，而C3F 等級煙葉總糖（35.37%）、還原糖含量（20.90%）均高于優質煙葉標準。雖然這是南方煙區的共同特點，但煙葉糖含量并非越高越好。B2F 等級煙葉糖堿比（5.46）低于優質煙葉標準，這可能是翠碧1 號的獨有特點或是需肥特性所致［31，39］，今后需深化翠碧1 號煙葉化學成分及其風格特征研究，為卷煙配方提供技術參考［40］。

3.3 不同處理對煙葉感官質量的影響

煙葉感官質量是煙葉化學成分在煙氣特征上的具體表現，煙葉內在化學成分及其協調性也會影響煙葉感官質量［41］。本研究表明，C3F 和B2F 等級煙葉感官質量綜合得分表現為TJ4＞TJ5=TJ3＞TJ6＞TJ2＞TJ1，且TJ3～TJ6 處理（化肥減量0～30%，總養分減量0～14%）綜合得分較TJ2 處理（單施化肥）分別增加1.85%～9.98%和1.91%～6.82%。說明化肥減量10%～30%配施2 400 kg·hm-2炭基肥對煙葉感官質量的不利影響有限，這與劉宇［32］的研究結果類似。炭基有機肥配施化肥可以提升煙葉感官質量，充分體現了炭基肥的緩釋效應［42］。因此，在“雙減”及“雙碳”背景下，化肥減量配施高碳炭基肥［43］及煙稈炭基肥［44-45］對促進煙草提質增效、實現煙草種植業綠色低碳發展具有重要意義。

4 結論

本研究表明，化肥減量配施炭基有機肥對翠碧1號生長及煙葉產質量具有不同程度影響?；蕼p量10%～20%配施炭基有機肥可使煙葉總糖和還原糖含量維持在合適區間，同時降低總氮、煙堿、氯含量，提高煙葉化學成分協調性?；蕼p量10%～20%對煙葉感官質量的不利影響有限，并且可實現烤煙增產增效，而化肥減量30%時烤煙減產降效。綜上，推薦化肥減量20%配施2 400 kg·hm-2煙稈炭基有機肥在福建及江西清香型特色烤煙翠碧1號種植區推廣使用。