王新月 张 敏 刘勇军 邓小华,* 彭德元 张仲文 江智敏 王卫民

(1 湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128；2 湖南省教育科学研究院，湖南 长沙 410005；3 湖南省烟草公司张家界市公司 湖南 张家界 427000；4 浙江中烟工业有限责任公司，浙江 杭州 310008)

长期连作、大量施用化肥以及传统农业措施不当等导致的植烟土壤酸化，已成为优质烟叶生产的主要障碍因子[1-3]。植烟土壤酸化，不仅会造成土壤贫瘠[2-4]、养分失衡[4-5]、重金属活度增强[2,4]、微生物活性降低[4,6]及烤烟病害严重[7]，而且影响烤烟根系的生长发育和养分吸收，导致烤烟产量和质量下降且不稳定[8]。改良和修复酸性植烟土壤迫在眉睫。传统改良酸性土壤方法主要是施用石灰中和土壤酸性，成本较低，但其只能短暂提高土壤pH值[9-10]，且长期单施石灰还会造成土壤中钾、镁等营养元素有效性下降[10-11]、土壤板结和复酸化[12]。石灰与有机肥[13]、作物秸秆[14]、绿肥翻压[15]等有机改良剂配合施用，既可改良土壤酸度，又可培肥地力，成为酸性土壤改良的趋势。绿肥还田可提高土壤有机质、腐殖质和土壤微生物量[16-17]。生物有机肥可活化土壤养分，改善土壤微环境[18]。有关石灰、绿肥、生物有机肥能否就改良酸性土壤问题达到协同配合，实现效应叠加的研究报道较少[19]。另外，国内外关于有机和无机改良剂协同改良酸性土壤的研究主要采用大田试验针对土壤[19-20]及烤烟产量和质量[15,21]，而对烤烟根系形态指标、干物质和养分积累分配影响的研究尚鲜有报道。为此，本研究采用盆栽试验，将石灰、绿肥和不同酸碱度生物有机肥按一定比例混配成不同改土物料，探讨其对烤烟生长和养分积累分配的影响，旨在为酸性植烟土壤改良与培肥技术在烤烟生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年在湖南省慈利县高峰镇(29.44°N，110.92°E)进行。烤烟品种为云烟87，由湖南省烟草公司张家界市公司提供。盆栽试验土壤(取自高峰镇湖南省烟草公司张家界市公司指定烟田)pH值5.04，有机质19.42 g·kg-1，碱解氮90.45 mg·kg-1，有效磷7.21 mg·kg-1， 速效钾123.55 mg·kg-1。施用石灰为市场上购买的熟石灰；绿肥为燕麦鲜草(含水量84.59%，全氮、全磷、全钾的干基含量分别为2.65%、2.34%、2.32%)，铡切成10 cm的小段；酸性生物有机肥为湖南泰谷生态科技集团股份有限公司商品肥，pH值为6，N∶P2O5∶K2O=2.0∶2.0∶4.0，有机质含量≥45%，有效活菌数≥0.5亿·g-1； 碱性生物有机肥为蒙古羊厩肥+复合益生菌，pH值为8，N∶P2O5∶K2O=2.0∶1.0∶2.0，有机质含量≥45%，有效活菌数≥0.2亿·g-1。

1.2 试验设计

选择石灰、绿肥、酸性生物有机肥、碱性生物有机肥组配为不同改土物料。设5个处理：T1，石灰(135.14 g/盆)；T2，石灰(135.14 g/盆)+绿肥(450.45 g/盆)；T3，石灰(135.14 g/盆)+绿肥(450.45 g/盆)+酸性生物有机肥(27.03 g/盆)；T4，石灰(135.14 g/盆)+绿肥(450.45 g/盆)+碱性生物有机肥(27.03 g/盆)；CK，传统栽培方法，不施改土物料。烤烟施氮量6.58 g/盆，N∶P2O5∶K2O=1.00∶1.27∶2.73，各处理氮、磷、钾施肥含量保持一致，各处理添加的绿肥、生物有机肥养分量通过减少基肥中复合肥(氮、磷、钾含量分别为7.5%、14.0%、8.0%)、过磷酸钙(磷含量12%)和硫酸钾 (钾含量52%)施用量进行调节。石灰、绿肥、有机肥施用量参照文献[14,19]，并折算成盆栽试验用量。将盆栽试验土与石灰、绿肥、生物有机肥以及其他基肥充分混匀，选用高26 cm、上口和下口直径分别为40和20 cm的塑料盆，每盆装13 kg试验土壤，并将孔径48 μm的尼龙布垫于底部，然后将塑料盆埋入大田土壤中并起垄，盆口与垄面齐平。每个处理设3次重复，每个重复10株烟，每盆1株，共150盆。烤烟种植密度为16 650株·hm-2(1.2 m×0.5 m)，四周设保护行。其他栽培管理措施同张家界市优质烤烟生产技术规程。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤pH值测定 于烤烟移栽后30、60、90 d，每处理选择3盆，每盆选择3个点，采集0～15 cm土层土壤，制成混合土样，采用电位法测定土壤pH值[22]。

1.3.2 烤烟农艺性状指标调查 每处理选定5株具有代表性且长热一致的烤烟于移栽后60 d，按照YC/T 142-2010烟草农艺性状调查测量方法[23]测定株高、茎围、节距、叶片数、最大叶长和叶宽等。叶面积=叶长×叶宽×0.634 5。

1.3.3 烟叶SPAD值测定 于移栽后60 d，选择烤烟第2片展开叶，采用SPAD-502 plus 便携式叶绿素测定仪(日本柯尼卡美能达公司)测定SPAD值，每片烟叶在离主脉3 cm两侧对称处各选择6个点进行测量[24]，测定5株，求平均值。

1.3.4 根系形态指标测定 于移栽后60 d，每处理选择3株长势均匀一致的烟株，小心挖取根系，采用LA-2400多参数根系分析系统测定根长、根表面积、根体积、根直径及根尖数[25]。

1.3.5 烤烟干物质及全氮、全磷、全钾含量测定 于移栽后60 d，每处理选择5株长势均匀一致的植株，分为根、茎、叶片，于105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重后测定干物质量。采用H2SO4-H2O2法消煮，全氮含量采用凯氏定氮法测定，全磷含量采用钼锑抗比色法测定，全钾含量采用火焰光度法测定[26]。并根据公式计算植株养分积累量、干物质及养分分配比例[27]：

氮(磷、钾)积累量(mg)=移栽后60 d单株干物质量×单株含氮(磷、钾)量(%)×10

(1)

干物质(氮、磷、钾)分配比例=某器官干物质(氮、磷、钾)量/植株干物质(氮、磷、钾)总量×100%

(2)。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 17.0进行数据处理和统计分析。采用Duncan法在P=0.05水平下进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理对植烟土壤pH值的影响

由表1可知，随烤烟生育进程发展，各改土物料处理植烟土壤pH值均逐步下降，各时期T1～T4的土壤pH值均较CK显著提高。移栽后90 d，T1、T2、T3、T4的土壤pH值较CK分别提高0.79、0.90、0.85、1.12。不同改土物料处理之间，移栽后30 d，T1、T4的土壤pH值显著高于其他处理；移栽后60、90 d，T4的土壤pH值显著高于其他处理。可见，施用改土物料可显著提高酸性土壤pH值，其中以碱性生物有机肥配施石灰和绿肥的处理(T4)效果最佳。

表1 不同改土物料对植烟土壤pH值的影响Table 1 Effect of amelioration materials application on tobacco-planting soil pH value

2.2 不同处理对烤烟生长的影响

2.2.1 不同处理对烤烟农艺性状的影响 由表2可知，T2、T3、T4的农艺性状指标均显著高于CK；T1的株高、茎围、叶片数、最大叶长和最大叶面积也显著高于CK，但节距和最大叶宽与CK差异不显著；株高以T2最大，T4次之，二者差异不显著；茎围、节距和最大叶面积以T4最大，叶片数和最大叶宽以T3最大，T4次之，二者差异不显著。总体上看，施用改土物料可改善烤烟农艺性状，以T4的烤烟农艺性状相对最佳。

表2 不同改土物料对烤烟农艺性状的影响Table 2 Effect of amelioration materials application on agronomic characters of flue-cured tobacco

2.2.2 不同处理对烤烟根系形态指标的影响 由表3可知，T1～T4的根长度、根表面积和根尖数均显著高于CK，其中根长度以T4最大，根表面积以T1最大，根尖数以T3最大；T1的根体积、根平均直径最大，且根体积显著高于其他处理，根平均直径显著高于除CK的其他处理。总体上看，T3和T4的根细但数量较多，T1的根粗但数量相对较少。表明改土物料可促进烤烟根系的生长发育，T3和T4有利于烤烟根系数量的增加，且T3效果更好。

表3 不同改土物料对烤烟根系形态指标的影响Table 3 Effect of amelioration materials application on root morphological index of flue-cured tobacco

2.2.3 不同处理对烟叶SPAD值的影响 SPAD值可以间接反映植株叶片叶绿素含量。由图1可知，T1～T4的烟叶SPAD值较CK分别增加了0.42、2.76、2.64、2.06，其中T2、T3和T4的烟叶SPAD值差异不显著，但显著高于T1和CK。表明石灰、绿肥和生物有机肥协同有助于提高烟叶SPAD值，提高烟叶光合能力。

图1 不同改土物料对烟叶SPAD值的影响Fig.1 Effect of amelioration materials application on SPAD value of tobacco leaf

2.3 不同处理对烤烟干物质积累与分配影响

由表4可知，T1～T4的干物质积累总量较CK分别提高了18.05%、25.40%、44.81%、61.42%；T1～T4根和叶的干物质积累量显著高于CK，且T4最大，表明施用改土物料可提高烤烟干物质积累量，且T4较T3更能促进烤烟干物质积累。从干物质的器官分配比例看，烤烟干物质分配比例为叶>茎>根(T3除外)；T3、T4根和叶的干物质分配比例均显著高于CK；T1、T2茎的干物质分配比例显著高于T3、T4，但显著低于CK。表明单施石灰处理(T1)的干物质在根、茎中的分配比例相对较高，石灰、绿肥、生物有机肥协同(T4、T3)有利于烤烟干物质在叶、根的分配。

表4 不同改土物料对烤烟干物质积累与分配的影响Table 4 Effect of amelioration materials application on dry matter accumulation and distribution of flue-cured tobacco

2.4 不同处理对烤烟主要养分积累与分配的影响

2.4.1 不同处理对烤烟氮积累与分配的影响 由表5可知，T1、T2、T4的烟株氮积累总量较CK分别高9.76%、1.42%、14.07%，其中T1、T4烟叶氮积累总量显著高于CK。T4根中氮积累量显著高于其他处理，T1～T4茎中氮积累量显著低于CK，而叶中氮积累量显著高于CK，并以T4最高。可见，石灰、绿肥、碱性生物有机肥协同(T4)有利于烤烟积累氮。从氮在器官中的分配比例来看，氮分配比例为叶>茎>根；T1、T2、T3、T4叶的氮分配比例显著高于CK，其中以T3最大。可见，改土物料可影响氮在烟株中的分配，施用改土物料有利于氮分配给烟叶，其中T3效果优于T4。

表5 不同改土物料对烤烟氮积累与分配的影响Table 5 Effect of amelioration materials application on N accumulation and distribution of flue-cured tobacco

2.4.2 不同处理对烤烟磷积累与分配的影响 由表6可知，T1～T4烟株的磷积累总量较CK分别提高了29.76%、34.29%、87.52%、98.08%；T1、T2、T3、T4根和叶的磷积累量均显著高于CK，且T3、T4显著高于T1、T2；T2、T3、T4茎的磷积累量显著高于T1和CK。表明施用改土物料有利烤烟对磷的积累，且T4较T3更能促进烤烟磷的积累，效果最佳。从磷的器官分配比例看，烤烟积累的磷主要分配给烟叶；T3、T4根和叶的磷分配比例均显著高于CK，可见，石灰、绿肥、生物有机肥协同(T4、T3)有利于烟叶的磷积累，且T3效果优于T4。

表6 不同改土物料对烤烟磷积累与分配的影响Table 6 Effect of amelioration materials application on P accumulation and distribution of flue-cured tobacco

2.4.3 不同处理对烤烟钾积累与分配的影响 由表7可知，T1～T4烟株的钾积累总量较CK分别提高了22.48%、34.07%、86.31%、105.47%。根和茎中钾积累量均表现为T4>T3>T1>T2>CK，烟叶中钾积累量表现为T4>T3>T2>T1>CK，且各处理与CK差异显著。

表7 不同改土物料对烤烟钾积累与分配的影响Table 7 Effect of amelioration materials application on K accumulation and distribution of flue-cured tobacco

表明施用改土物料有利于烤烟积累钾，且T4较T3更能促进烤烟钾的积累，效果最佳。从钾的器官分配比例看，钾主要分配给烟叶，其次是茎；无机和有机改土物料协同(T2、T3、T4)有利于钾在叶的分配，不同酸碱度生物有机肥组合比较，T3效果优于T4。

3 讨论

土壤对酸碱具有缓冲作用，施用石灰可短时间内显著提高酸性土壤pH值[28]，但长期单一施用石灰，酸性改良效果会逐渐减弱[19]，甚至对土壤理化性质产生负面影响[10,12]。大量研究表明，绿肥可以提高土壤有机质含量，增加土壤微生物活性[29]，绿肥腐熟后产生的胡敏酸类物质具有胶体的性质,能提高土壤阳离子交换率，降低比重，使土壤结构疏松[30]，从而提高土壤缓冲能力[15,17]。生物有机肥可加速土壤中有益微生物的繁殖，提高土壤微生物多样性[31]。无机(石灰)、有机(绿肥)和生物(微生物肥)改良剂混合施用，可以取长补短、协同作用，更有利于酸性土壤改良效果稳定[19]。本研究结果与前人[15,19]研究结果一致，更进一步证实，石灰、绿肥和生物有机肥3种改土物料按一定比例配施，可提高酸性土壤改良效果及其稳定性。因此，在施用石灰这类无机改良剂提高土壤pH值时，适当配施绿肥、生物有机肥等有机改良剂，可提高酸性土壤改良效果。

土壤pH值对土壤养分有效性有重要影响[32]。适量施用石灰可提高土壤pH值[9]，有利于烟株生长，增加有效叶数，扩大叶面积，有效提高烤烟产量[33]，同时能促进烟叶光合色素合成，从而提高烟株净光合速率[34]。绿肥可提高土壤有机质及有效养分含量[35]，本研究结果也表明绿肥有利于稳定土壤pH值，促进烤烟生长，这与张久权等[16]和李玉辉等[17]的研究结果是一致。生物有机肥不仅能够改善植烟土壤环境[36]，其自身分泌的物质也可改善根际营养状况，促进烟株的根系发育，增强烟株的抗病性[18]，从而提高烟草产质量[37]。邓小华等[15]研究认为，石灰、绿肥、微生物肥三者混用表现出良好的互补性，具有调酸、培肥、提高土壤微生物多样性的作用，可协同提高酸性土壤改良效果，促进烤烟的养分吸收，有利于烤烟生长。本研究进一步证明，施用石灰改良酸性土壤时，适当配施绿肥、生物有机肥，能更好地改善烟株农艺性状，促进根系生长，提高烟叶SPAD值，有利于烤烟干物质及氮磷钾养分的积累。

受制造工艺的影响，生物有机肥有的呈酸性，有的呈碱性，其pH值一般为5.5～8.5[38]，生产上应用的生物有机肥大多为酸性。本研究结果表明，石灰和绿肥配施碱性生物有机肥有利于提高酸性土壤pH值、促进烤烟地上部生长，而石灰和绿肥配施酸性有机肥有利于增加烤烟根系数量。从物质积累看，石灰和绿肥配施碱性生物有机肥有利于烤烟干物质和氮、磷、钾养分的积累，但石灰和绿肥配施酸性生物有机肥有利于增加氮、磷、钾养分在烟叶中的分配比例。由此可见，不同酸碱度生物有机肥与石灰、绿肥的组合的改良效果在酸性植烟土壤改良中存在细微差别。总体上看，碱性生物有机肥更适合用于酸性植烟土壤种植烤烟的底肥，其与绿肥、石灰合理组合，更有利于酸性植烟土壤的改良。

4 结论

石灰、绿肥和生物有机肥混合施用综合改良酸性土壤，可提高酸性土壤改良效果，改善烤烟农艺性状，促进烤烟根系生长，提高烟叶SPAD值，促进烟株干物质与氮、磷、钾养分的积累，促进干物质与钾向烟叶中的分配，从而有利于提高烟叶品质。石灰和绿肥配施碱性生物有机肥较其他处理更有利于提高酸性土壤pH值，以及烤烟干物质和氮、磷、钾养分的积累。石灰和绿肥配施酸性有机肥较其他处理更有利于增加烤烟根系数量，以及增加氮、磷、钾养分在烟叶中的分配比例。不同改土物料组合对提高土壤pH值、促进烤烟生长和物质积累的效果以石灰+绿肥+碱性生物有机肥最优，其次是石灰+绿肥+酸性生物有机肥。