不同商品有机肥对烤烟根际土壤环境及烟叶质量的影响

来源:用户上传      作者:刘魁 王正旭 田阳阳 杨亚丽 赵文军 杨继周 卜令铎 孙华 宛祥 胡保文

　　摘  要：为探讨不同商品有机肥的施用效果，通过大田试验，研究了商品有机肥对玉溪山地烟区烤烟根际土壤环境及烟叶质量的影响。试验结果表明，施用商品有机肥均可提高烤烟团棵期根际土壤有机质含量及碱解氮含量。SC有机肥在烤烟全生育期对根际土壤有机质含量影响更为显著;SCG有机肥对团棵期根际土壤碱解氮含量的影响更为显著，且在成熟期与对照水平相当，同时可显著提高成熟期根际土壤蔗糖酶活性;FH和YT有机肥可显著提高团棵期根际土壤脲酶活性和碱解氮含量，成熟期碱解氮含量也显著高于对照。烟叶质量方面，施用商品有机肥均可提高中部烟叶外观质量和感官质量，SC有机肥可显著改善中部烟叶总糖含量和两糖差，SCG和SC有机肥对中部烟叶香韵和香气量改善更为明显。本研究认为，施用商品有机肥对烤烟根际土壤养分、酶活性及烟叶质量等均有不同程度的改善效果，其中SCG和SC有机肥在改善土壤养分及烟叶香气方面效果更为明显。
　　关键词：有机肥;烤烟;根际土壤;质量
　　Abstract： In order to explore the application effects of different commercial organic fertilizers， the effects of commercial organic fertilizers on the rhizosphere soil environment and tobacco quality were studied by field experiment. The results showed that the application of commercial organic fertilizer could increase organic matter content and available nitrogen content in the rhizosphere soil of tobacco at the resettling stage. The effect of SC organic fertilizer on organic matter content in rhizosphere soil was more significant than others during the whole growth period of tobacco; The effect of SCG organic fertilizer on the available nitrogen content in rhizosphere soil was more significant than others at the resettling stage， and it was similar to the control at the maturity stage， meanwhile， it could significantly improve the invertase activity in rhizosphere soil at the maturity stage. FH and YT organic fertilizers could significantly increase urease activity and available nitrogen content in rhizosphere soil at the resettling stage， but the available nitrogen content was significantly higher than that of control at the mature stage. As to tobacco quality， the appearance and sensory quality of middle tobacco leaves were improved by applying commercial organic fertilizers. SC organic fertilizer could significantly improve the total sugar content and the difference of total sugar and reducing sugar of middle tobacco leaves. SCG and SC organic fertilizers could significantly improve the odors and fragrant gas of middle tobacco leaves. In this case， the application of commercial organic fertilizers could improve the nutrient， enzyme activity of rhizosphere soil and quality of tobacco in varying degrees. SCG and SC organic fertilizers were more effective than others in improving soil nutrients and fragrant gas of tobacco leaves.
　　Keywords： organic fertilizers; tobacco; rhizosphere soil; quality
　　煙草作为产量和质量并重的嗜好类经济作物，其产质量主要受生态、品种和栽培技术的影响，而生态环境是决定烤烟质量和特色的基本要素[1]。在一定的气候、品种和栽培条件下，土壤是影响烟叶产质量的首要环境因子，适宜的土壤条件是烟叶优质、适产的基础[2]。 　　多年来，烤烟生产上化肥的长期施用和不合理的土壤耕作，造成土壤物理性能变差、有机质减少、碳氮比下降，土壤养分供应不平衡，烟田病害有增加趋势，既增加了农业生产成本，又限制了烤烟风格彰显和烟叶品质的进一步提高[3]。
　　有机肥含有丰富的有机质和各种营养元素，是烤烟生产上经常使用的碳源。研究表明，长期施用有机肥可以提高土壤微生物活性[4]，提高土壤有机质、碱解氮和全氮含量水平[5]，对提高烟叶品质也有着一定的效果[6]。因此，施用有机肥已成为近年来烟叶绿色生产的重点技术措施之一[7]。在实际生产中，玉溪山地烟区有机肥施用方式多为塘施，施肥位置集中于烟塘土壤中，有机肥的施入对烤烟根际土壤养分、生物活性均会产生一定的作用[8]。因此分析烤烟根际土壤微环境的变化对研究山地烟区有机肥的效果将有一定的指导意义。本试验选取玉溪烟区常用商品有机肥，研究其在玉溪山地烟区对烤烟根际土壤环境及烟叶质量的影响，以期为玉溪山地烟区商品有机肥的选择提供理论依据。
　　1  材料与方法
　　1.1  试验地点与材料
　　试验于2018年4—9月在云南省玉溪市峨山县塔甸镇瓦哨宗村进行，土壤类型为红壤，前作为油菜，土壤理化性质为pH 6.4，有机质33.6 g/kg，全氮1.94 g/kg，碱解氮108.9 mg/kg，有效磷47.9 mg/kg，速效钾244.7 mg/kg。
　　试验品种K326由玉溪中烟种子有限责任公司提供。
　　1.2  试验方法
　　试验共设置5个处理，采用完全随机区组设计，3次重复。CK：不施有机肥，施用烟草专用复合肥（含氮量12%）600 kg/hm2，烟草提苗肥（含氮量28%）45 kg/hm2，施纯氮量为84.6 kg/hm2;T1：CK基础上施用1500 kg/hm2 SCG有机肥（pH 6.3，有机质55.04%，全氮1.67%，C/N=19.12，成分主要为菜籽粕、作物秸秆、腐殖酸等）;T2：CK基础上施用1500 kg/hm2 SC有机肥（pH 7.1，有机质90.8%，全氮0.90%，C/N=58.52，成分主要为腐殖酸等）;T3：CK基础上施用1500 kg/hm2 FH有机肥（pH 7.42，有机质89.71%，全氮2.96%，C/N=17.58，主要成分为菜叶渣、油枯等）;T4：CK基础上施用1500 kg/hm2 YT有机肥（pH 6.31，有机质88.6%，全氮5.49%，C/N=9.36，主要成分为蔗渣滤泥、谷壳、草炭等）。基肥：30%复合肥和全部有机肥在移栽时拌塘施用;提苗肥：移栽后7 d内兑水浇施;追肥：70%复合肥在移栽后30 d内分2次追施。其他生产技术措施按照玉溪市烟叶标准化生产技术方案操作。
　　1.3  样品采集
　　在烤烟团棵期、旺长期、成熟期按S形进行多点取样，利用抖土法[9]采集根际土壤样品，混匀放入无菌自封袋中，用冰盒运输，放入4 ℃冰箱保存，待测。
　　1.4  样品测定
　　土壤有机质、全氮、碱解氮含量测定分别参照标准NY/T 1121.6—2006、NY/T 53—1987、LY/T 1228—2015。土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性、蔗糖酶活性参照关松荫[10]方法进行测定。
　　烟叶外观质量由红塔集团组织评委根据GB 2635—1992分级标准按十分制分别对成熟度、颜色、结构、油分、身份、色度等指标进行打分，各指标权重依次为0.30、0.15、0.20、0.15、0.10、0.10，再按公式（1）计算外观质量综合得分。
　　式中：W——综合得分;An——第n个外观指标分值;Bn——第n个外观指标权重。
　　烟叶总糖、还原糖含量测定参照标准YC/T 159—2002，烟碱、总氮、钾、氯离子含量测定分别参照标准YC/T 468—2013、YC/T 161—2002、YC/T 2017—2007、YC/T 162—2011。
　　烟叶感官质量由红塔集团组织评委按照云南中烟Q/YNZY.J07.030—2015企业标准对香韵（10分）、香气量（15分）、香气质（15分）、浓度（10分）、刺激性（15分）、劲头（5分）、杂气（10分）、干净度（10分）、湿润感（5分）、回味（5分）等10项指标进行评价打分，综合得分为各项指标得分之和。
　　1.5  数据处理
　　分别采用SPSS 25.0和Excel 2016软件对所有试验数据进行统计分析和作图。
　　2  结  果
　　2.1  不同商品有机肥对烤烟根际土壤有机质含量的影响
　　由图1可知，各处理不同时期根际土壤有机质含量均在40 g/kg以上，且高峰值均出现在团棵期。其中，团棵期各处理根际土壤有机质含量均显著高于CK，以T3和T2处理表现较好;旺长期T2和T1处理显著高于CK;成熟期T3和T2处理显著高于其他处理。由此可见，施用不同有机肥均可提高根际土壤有机质含量，其中以T3和T2处理表现最好，其次为T1处理，T4处理除团棵期外与CK无显著差异。
　　2.2  不同商品有机肥对烤烟根际土壤全氮及碱解氮含量的影响
　　由图2可知，各处理不同时期烤烟根际土壤全氮含量均在2 g/kg以上，较移栽前分别提高了6.64%～57.00%。團棵期T4处理根际土壤全氮含量最高，T2处理最低;旺长期T2、T4处理与CK无显著差异，T1和T3处理要显著低于CK。成熟期T3和T4处理显著高于CK，T1和T2处理与CK无显著差异。整体来看，T4处理可提高烤烟根际土壤全氮含量，这可能与T4有机肥全氮含量较高有关。
　　由图3可知，团棵期各处理根际土壤碱解氮含量较CK分别提高了13.35%～56.20%，且处理间差异显著，以T1处理最高;旺长期除T2处理与CK差异不显著外，其他处理均显著低于CK;成熟期T3和T4处理均显著高于CK，T2处理显著低于CK，T1处理与CK无显著差异。 　　由上可见，各处理均可显著提高烤烟团棵期根际土壤碱解氮含量，但只有T4处理能明显提高全氮含量水平，团棵期土壤氮素水平的提升有利于为烤烟旺长提供充足的氮素。但成熟期T3、T4处理土壤氮素水平仍然高于其他处理，不利于烟株的落黄成熟。
　　由图5可知，团棵期T4处理根际土壤脲酶活性较CK有显著增加，T2、T3处理与CK差异不显著，而T1处理显著低于CK，旺长期和成熟期各处理与CK均无显著差异。图6显示，团棵期T1、T2、T3处理根际土壤蔗糖酶活性均显著低于CK，旺长期T1处理与CK水平相当，而T2、T3、T4处理均显著低于CK，成熟期T1处理显著高于CK，其他处理则与CK无显著差异。可见，施用有机肥处理对根际土壤过氧化氢酶活性无促进作用，T4处理可提高团棵期根际土壤脲酶活性，T1处理对提高旺长至成熟期根际土壤蔗糖酶活性效果更为明显。
　　2.4  不同商品有机肥对烤烟外观质量的影响
　　由表1可知，施用商品有机肥处理均可提高中部烟叶外观质量。其中，各处理烟叶成熟度、颜色、叶片结构、油分等指标间无差异，均表现烟叶成熟，颜色橘黄，叶片结构疏松，油分有;但各处理烟叶色度均要优于CK，表现中偏强，其中T4处理身份中等，色度强，相对优于其他处理。
　　2.5  不同商品有机肥对烤烟化学成分的影响
　　云南中烟对清香I型产区中部烟叶化学成分要求为，烟碱含量2.0%～3.2%，钾含量大于1.7%，氯离子含量小于0.7%，两糖差小于8%，非烟碱氮/总氮小于0.82，糖碱比12～18。
　　从表2可看出，各处理烟碱、氯离子、钾含量及两糖差、非烟碱氮/总氮均在要求范围内。其中，T1处理与CK相比各化学成分指标均无显著差异;T2处理还原糖含量显著高于CK，T3处理总糖、还原糖含量显著低于CK;各处理中部烟叶烟碱含量与CK相比均有所增加，但仍在2.0%～3.2%要求范围内;T1、T2、T3处理两糖差均小于CK，以T2处理与CK有显著差异;T1、T2处理糖碱比与CK无显著差异，但T3和T4处理糖碱比显著低于CK。可见，T1和T2处理总糖、还原糖含量及两糖差要优于T3、T4处理。
　　2.6  不同商品有机肥对烤烟感官质量的影响
　　由表3可知，T1、T2处理在香韵、香气量、杂气和口感干净度等方面优于CK，主要表现清甜香带烤香、焦香，甜感较好，香气量较足，口腔干净;T3、T4处理整体与CK差异不大，只是T3处理在浓度上略低于CK，T4处理在干净度上略优于CK，整体均表现清甜香带烤香、焦香，甜感稍弱，香气较细腻绵延，刺激性微有，劲头适中，润感较好。
　　3  讨  论
　　本研究表明，施用不同商品有机肥后，烤烟各生育时期根际土壤有机质含量均有不同程度增加，这与冯婷婷等[11]研究一致。本研究中各处理的效果差异可能跟有机肥组分、土壤微生物活动强弱及微生物群落结构有关。有研究表明[12]，土壤有机质是由一系列逐级分解物质组成的有机混合物，有机质分子组成主要受物质输入和分解过程共同影响。
　　本研究中T1、T3、T4處理根际土壤全氮及碱解氮含量均以团棵期最高，这与陈忠莎等[13]研究结果一致。T1、T2处理团棵期根际土壤全氮含量低于对照，但碱解氮含量显著高于对照，这可能跟有机肥不同矿化速率有关，有机肥提供可被当季作物吸收利用的碱解氮主要是随有机肥料矿化而释放出来的[14]。烤烟生长前期氮素需求较多，中后期需氮量逐渐降低，若烟株后期土壤供氮过多，则不利于烤烟品质[15]。本研究中T1、T2处理前期根际土壤碱解氮含量较高，后期与对照无明显差异，T3、T4处理在烤烟生育前后期根际土壤碱解氮水平均要高于对照，这可能跟T3、T4处理商品有机肥含氮量较高及矿化速率有关。
　　土壤酶活性是指土壤酶催化物质转化的能力，参与土壤中一系列生物化学反应和物质循环过程，反映了生物化学反应的方向和强度，对土壤营养物质的转化循环起着十分重要的作用，是反映土壤肥力的重要指标之一[16]。李姣[8]研究表明，不同有机肥处理移栽后35 d至100 d的土壤过氧化氢酶和脲酶活性均有提高，但不是所有有机肥与对照均有显著差异。荣勤雷等[17]研究表明，不同有机肥处理土壤过氧化物酶活性均低于对照，脲酶活性无显著差异。而本文研究表明，不同商品有机肥处理烤烟根际土壤过氧化氢酶活性低于对照，蔗糖酶活性表现前期抑制后期促进，脲酶活性表现T3、T4处理前期促进后期无差异，T1、T2处理则低于对照。可见，不同有机肥对根际土壤酶活性的影响并不一致，这可能与不同有机肥原材料、理化性质及物质反应有关[18]。
　　本研究表明，施用不同商品有机肥均可提高中部烟叶外观质量，尤其在色度上要好于对照，这与汪莹等[19]研究一致。本研究中不同商品有机肥对中部烟叶化学成分的影响不同，T2处理可显著提高中部烟叶还原糖含量，这可能与该商品有机肥腐殖酸含量较高有关，有研究表明施用腐殖酸有利于提高烟叶总糖、还原糖含量[20]，不同有机肥对烟叶糖类的影响差异可能跟有机肥中组成成分有关，有机肥中天然有机物质不易被分解成糖类等有机物[8]。本研究中各处理均可在适宜范围内提高中部烟叶烟碱含量，这与石俊雄等[21]研究结果一致，而彭华伟等[22]研究认为生物有机肥对中部烟叶烟碱含量影响不大，邱妙文等[23]研究表明紫色土田中施用有机肥使中部烟叶烟碱含量有所降低。可见，不同有机肥对中部烟叶烟碱含量的影响具有可变性，这可能与不同有机肥有机氮转化速率及烟叶烟碱积累量不同有关[24]。本研究中T1、T2、T4处理中部烟叶感官质量均有不同程度提高，烟叶吃味有所改善，这与汤宏等[25]研究结果一致。而各处理间的差异可能跟有机肥养分组成以及烤烟自身碳氮代谢有关。不同氮素来源与烤烟碳氮代谢协调程度关系密切，而烤烟碳氮代谢与烟叶品质密切相关[26]。 　　4  结  论
　　在玉溪山地烟区，施用不同商品有机肥均可不同程度改善烤烟根际土壤环境及烟叶质量，其中以 SCG和SC商品有机肥表现相对更好，其次为YT有机肥，再次为FH有机肥。在实际烟叶生产中，有机肥的施用效果可能会受当年气候条件及土壤肥力等因素的综合影响，因此在产区实际推广应用时应进行效果验证。
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