施用不同比例有机氮对烤烟产质量的影响

2018-08-16沈方科闫金朋顾明华尹永强罗宝雄何虹华贾海江

西南农业学报 2018年7期

沈方科，闫金朋，顾明华*，尹永强，罗宝雄，何虹华，贾海江

(1.广西大学农学院，广西南宁 530005；2.植物科学国家级实验教学示范中心(广西大学)，广西南宁 530005；3.广西壮族自治区烟草公司河池市公司，广西河池 547000；4.广西中烟工业有限责任公司，广西南宁 530001)

【研究意义】广西是中国最大的蚕桑养殖基地[1]。其中，广西百色靖西市和河池市罗城县既是广西桑蚕主产区，又是广西烤烟的主产区。因此，探索蚕沙资源高效利用的途径，开展蚕沙有机肥对烤烟产质量的影响研究，提高烟叶产量、改善烟叶品质，对广西桑蚕及烤烟种植2个产业的发展都具有重要意义。【前人研究进展】李秀英等[2]、Jun Zhao等[3]和宁川川等[4]通过研究施用有机肥对土壤肥力及土壤环境质量的影响，发现与单施化肥相比增施有机肥可以明显提高土壤有机质含量，改善土壤的理化性状，提高土壤保水保肥能力。同时，有关研究表明，有机无机肥配施可以提高烟叶的产量，增强烟株的抗病能力，降低烟叶氮含量，显著增加烟叶磷、钾、氯含量，明显改善烟叶香气，吸味更好，上等烟的比例明显增加，烟叶产值增加[5-6]。然而，赵会纳等[7]研究发现，有机肥中养分的供应存在有效性难以预测和控制的缺点，有机肥与无机肥配合使用会导致烟叶贪青晚熟，影响了烟叶的产量和品质。【本研究切入点】有机氮和无机氮供应是影响烤烟生长和烟叶质量的关键，蚕沙是有机氮的良好来源[8]。有关蚕沙对烤烟生长及烟叶品质影响方面的研究尚不多见。【拟解决的关键问题】本文在烤烟种植中，探索蚕沙有机肥中有机氮与化学肥料无机氮的最佳用量及比例，以期拓宽蚕沙有机肥在农业生产领域的应用范围，提升蚕沙资源化开发利用的经济价值，同时提高烤烟的产量和品质。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验地点位于广西河池市罗城县龙岸镇。土壤理化性质：pH 7.3，有机质30.2 g/kg，全氮1.72 g/kg，碱解氮139.2 mg/kg，全磷0.394 g/kg，速效磷23.14 mg/kg，全钾16.0 g/kg，速效钾189.8 mg/kg。供试肥料为腐熟蚕沙有机肥，采用高温腐熟堆肥方法制作，主要矿质养分的含量：全N含量为5.4 %，全P含量为0.8 %，全K含量为2.5 %。供试烟草品种为云烟87。

1.2 试验方法

无机氮为速效性氮营养，当季有效，但肥效较短；有机氮为有机态氮营养，肥效迟缓，不但当季有效，还具有一定后效，可以持续提高土壤肥力。

以蚕沙有机肥作为有机氮源，研究等量养分施用量下，施用不同比例有机氮/无机氮对烤烟生长、产质量的影响。试验设4个处理，分别为：0∶00(T1)，30∶70(T2)，40∶60(T3)，50∶50(T4)4个处理，3次重复，随机区组排列。各处理纯氮磷钾施用量一致，分别为每公顷施用106.5 kg N、171 kg P2O5、352.5 kg K2O。小区面积：4.8 m×15 m =72 m2，按照行距×株距=1.2 m×0.5 m规格种植，每个小区种植4行，每行种植30株，共120株。2015年1月25日播种育苗，3月10日移栽至大田。第1次追肥在7～10 d追施完毕，第2次追肥在30～35 d追施完毕。

各处理施肥方案按照表1执行，其他栽培管理、采收烘烤措施按照标准化生产技术要求执行。

根据以上施肥量，各处理氮磷钾总量基本一致，氮肥的基肥追肥比例基本保持在6∶4左右。以上施肥的养分总量情况为：N：106.5 kg/hm2，P2O5：171 kg/hm2，K2O：352.5 kg/hm2；基肥与追肥的比例为：基肥氮：62 %，追肥氮：38 %；T1～T4处理中有机氮占各处理氮肥比例依次为：0 %、30 %、40 %和50 %。

1.3 采样时间及测定方法

于移栽后90 d 打顶，每个处理选择有代表性的9株烟株，测量烟株的株高、叶片数、茎围、下部叶最大叶面积、中部叶最大叶面积、上部叶最大叶面积。然后将烟株连根取出，洗净根部泥土，称量单株烟株的总生物量，再分别称量根、茎、叶生物量。

烟叶采收烘烤后，以每个处理为单位进行烟叶品质分级，计算上中等烟比例。烟叶全氮的测定采用凯氏定氮法[9]，钾含量的测定采用火焰光度法[9]，烟碱含量测定采用紫外分光光度法[10]，水溶性糖的测定采用连续流动分析仪法测定，蛋白质含量采用间接测定法[10]。

土壤样品在大田起垄前，采用五点采样法采集0～15 cm耕作层的土壤，测定土壤基础肥力。土样采回后在实验室避光自然风干，采用四分法分取部分土样粉碎，过100目筛，密封保存。在烟株生长期间，于移栽后30、60和90 d进行3次土样的采集，每个处理采取4份土样进行分析。

表1 各处理施肥量

表2 不同处理对烟株农艺性状的影响

注: 同列不同小写字母表示在(P< 5 % ) 下处理间达到显著差异，下同。

Notes: Different lowercase letters within the same column among treatments reached significant difference at the 5 % level.The same as below．

1.4 统计分析

采用Excel软件对试验的原始数据作标准化处理，使用SPSS 19.0软件对数据进行统计分析，比较检验P﹤0.05水平下各处理平均值之间的差异显著性，同时用Origin 9.0软件进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 不同有机无机氮比例对烤烟农艺性状的影响

从表2看出，不同处理的烤烟还苗期长势无差别，烟株打定后的株高、叶片数和茎围有差异，但差异不显著。

2.2 不同有机无机氮比例对烤烟烟叶最大叶面积的影响

从表3可知，不同处理的烟株下、中、上部烟叶的最大叶面积有显著差异。其中，T3和T4处理效果最好，下部叶最大叶面积显著高于T2，与T1差异不显著。

2.3 不同有机无机氮比例对烤烟产质量的影响

由表4可知，不同比例有机无机氮对烤烟产质量有明显影响。烤烟产量随有机氮比例增加而提高，增产幅度达到4.11 %～77.53 %。其中，T4处理显著高于其他3个处理，T3处理显著高于T2和T1处理，而T2处理产量高于T1处理，但是差异不显著。

由表5可知，与产量相似，烤烟中上等烟比例也随施用有机氮比例增加而提高5.97 %～18.22 %。上等烟比例以T3处理最高，T3处理显著高于T2和T1处理，但与T4处理差异并不显著；中等烟比例以T4处理最高，其次为T3处理，显著高于 T1和T2处理，但与T3处理差异并不显著。

2.4 不同有机无机氮比例对烤烟烟叶化学成分的影响

烟叶内在化学成分是影响烟叶品质的重要因素，但是烟叶品质的好坏不仅取决于某些成分的绝对含量，还取决于各成分之间的比例是否协调，各成分的组成、含量和平衡比例综合影响着烟叶的香气与续燃性，即影响着烟叶的品质[11]。目前普遍认为优质烤烟主要化学成分含量范围为：总氮1.5 %～3.5 %，最适含量为2.5 %左右；钾含量大于2 %；烟碱1.5 %～3.5 %，最适含量为2.5 %左右；总糖18 %～22 %；还原糖5 %～25 %，最适含量为16 %左右；蛋白质6 %～10 %；糖碱比6～10，越接近10越好；氮碱比小于1，以0.8～0.9为好；施木克值在2.5范围以内越高越好[12]。

表3 不同处理对烤烟烟叶最大叶面积的影响

表4 不同处理对烤烟产量的影响

表5 不同处理对各等级烤烟比例的影响

表6 不同处理对烤烟烟叶品质指标的影响

注:同叶位各处理上不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters among treatments in the same position represent significant difference at 5 % level．

从表6可以看出，不同处理下各部位烟叶化学成分含量随有机氮含量增加呈现不规律变化。其中，T2处理可以显著提高上部和下部烟叶中总氮含量，其它处理间差异不显著；T2和T3处理显著提高了下部烟叶钾含量，T3和T4处理显著提高了上部烟叶钾含量，而T3和T4处理显著降低了中部烟叶钾含量；不同处理间不同部位烟叶烟碱含量有差异，但差异不显著；T2和T3处理显著降低了下部烟叶总糖和还原糖含量；T2处理使不同部位烟叶蛋白质含量都提高；T2和T3处理烟叶糖碱比协调性较好；不同处理间不同部位烟叶氮碱比有变化，但变化无明显规律；T2处理显著降低了上部和下部叶施木克值，T3处理显著提高了中部叶施木克值。从而可以看出T2和T3处理可以使烟叶中各化学成分之间的协调性。但有机氮的施用比例不应过大，否则会使烟叶中各化学成分之间协调性下降，从而降低烟叶品质。

2.5 不同有机无机氮比例对土壤理化性质的影响

2.5.1 不同有机无机氮对土壤有机物质的影响由图1可知，T1处理土壤中有机物质含量随时间的增加呈逐渐降低趋势，T2～T4处理中，不同时期土壤中有机物质含量有明显提高。土壤有机物质含量在移苗后30、60和90 d 3个时期都随有机氮比例增加而增加。土壤中有机物质含量在30～90 d时间段里呈先升高后下降的趋势。

2.5.2 不同有机无机氮对土壤部分化学性质的影响从表7可以看出，T4处理显著降低了土壤pH；随着有机氮比例的增加，土壤中全氮、碱解氮、速效钾含量显著增加，而土壤有效磷含量则随有机氮比例的增加显著降低。

同时期各处理上不同小写字母表示差异显著(P <0.05)Different lowercase letters among treatments in the same period represent significant difference at 5 % level图1 不同处理对土壤有机物质含量的影响Fig.1 Effects of different treatments on soil organic matter content

3 讨论

3.1 施用不同有机无机氮比例对烤烟产量的影响

烤烟烟叶的产量受到多种因素的影响，如温度、光照、土壤肥力等。通过在烤烟种植中单施化肥和施用化肥配合不同量蚕沙有机肥，研究施用不同比例有机无机氮对烤烟烟叶产量的影响。研究结果显示，与单施100 %无机氮相比，无机氮配施有机氮可以显著提高烤烟烟叶的产量，并且在一定范围内有机氮与无机氮的比例越大，增产效果越明显。在总养分相同的情况下，不同有机无机氮比例可以影响烟叶产量可能有以下几个原因：①无机氮是速效性肥料，可以满足作物短时间内对养分的需求量，但不能持续为作物提供养分。但是有机氮是在土壤中缓慢的进行分解，不断地释放养分，可以为作物提供持久的养分；②有机肥可以提供完全、均衡的养分。罗珍等[13]的研究发现，蚕沙有机肥中含有丰富的营养物质和微量元素，而且还含有一定量的植物生长激素吲哚乙酸类似物，对烤烟的生长和产量的提高都有促进作用。有机肥内所含作物生长所必需的营养元素齐全且比例均匀，有利于作物吸收利用，其肥效特点与烟草的需肥规律相吻合。不会因多施肥而造成某种营养元素大量增加使之比例失调，破坏土壤营养平衡，而产生降低肥力等方面的负效应。③改善作物的农艺性状。本研究结果显示施用有机氮的烟株烟叶最大叶面积显著增大。烟株的叶面积增大，烟株通过光合作用为烟叶生长提供更多的营养物质，从而增加烟叶的产量。但有研究表明[1]，有机氮肥的供氮特性为：早期供氮不足致使烟株前期生长滞后，而后期供氮过多致使烟叶贪青晚熟，影响产量和品质。

3.2 施用不同有机无机氮比例对烤烟品质的影响

有机氮和无机氮配合施用同单施无机氮相比，烤烟烟叶的化学成分发生明显变化。总体而言，同常规的单施无机氮而言，有机氮与无机氮配合使用大大提高了烤烟烟叶的品质，这与前人的研究结果是相似的[14]。本文研究结果表明，T3处理降低烟叶氮素和烟碱的含量，增加烟叶中钾含量，这与以往研究认为适量有机肥与化肥配施可以明显提高烤烟叶片中钾营养分配比例的结果相吻合[13]，产生这种结果的原因可能是有机肥施入土壤后，有机肥在分解过程中产生有机酸，有机酸会使土壤中部分难溶性钾溶解，提高土壤中钾的有效性；同时有机肥会增加土壤的保肥性，减少钾离子的淋失。因此烟株在生长过程中就可以从土壤中吸收更多钾元素，而最终提高了烟叶中的钾含量。

3.3 施用不同比例有机无机氮对土壤化学性质的影响

土壤有机质的含量是衡量土壤理化性质的重要指标，土壤有机质可以改良土壤结构，促进团粒状结构的形成，从而增加土壤的疏松性，改善土壤的通气性和透水性[15]。有机质在土壤中分解为腐殖质，腐殖质是一种胶体，可以大大提高土壤的缓冲能力[16]。本研究中，随着施入有机氮比例的增加，土壤的pH和有效磷含量显著降低，而土壤中有机质、全氮、碱解氮和速效钾的含量都显著增加。陈婵婵等[17]的研究发现，pH值与有机质含量、速效氮含量、速效钾含量呈显著负相关，与速效磷含量呈显著正相关；有机质含量与速效氮和速效钾含量呈显著正相关，与速效磷含量呈极显著负相关。陶士锋等[18]的研究表明，土壤中有机质增加有助于提高磷的生物有效性，土壤溶液中维持相对较低的磷酸根浓度，能够减轻农田磷的渗漏流失。