生物炭和微量元素对烤烟生长及产质量的影响

2022-02-14董华芳李文赟王勇马鹏胡宁郑传刚李俊业彭世逞

安徽农业科学 2022年1期

董华芳李文赟王勇马鹏胡宁郑传刚李俊业彭世逞

摘要以云烟87为材料，研究在施用常规肥的前提下增施生物炭或微量元素对烤烟生长、经济性状和化学成分的影响。结果表明，增施生物炭增加了株高、节距、叶面积，可以促进烤烟生长，提高了中上等烟比例，降低了烟叶总糖，增加了烟碱、钾含量;在常规施肥条件下，增施微量元素提高了烤烟产量、产值，提高烟叶经济性状，增加了烟叶总糖，降低了烟碱、氯和钾含量，使烟叶化学成分更协调，利于提高烟叶品质、增加烟叶安全性。综合分析，2种施肥组合对烤烟生产有一定促进作用，可进一步研究。

关键词生物炭;微量元素;烤烟;产量;品质

中图分类号 S 572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2022）01-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.039

Effects of Biochar and Micro Elements on Growth， Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

DONG Hua-fang1， LI Wen-yun1， WANG Yong2 et al

（1.School of Agricultural Science， Xichang College， Xichang， Sichuan 615000;2.Liangshan Tobacco Company of Sichuan Province，Xichang， Sichuan 615000）

Abstract This experiment used Yunyan 87 as the material to study the effects of biochar or micro elements on the growth， economic characters and chemical compositions of flue-cured tobacco under the premise of applying conventional fertilizer. The results showed that adding biochar increased the plant height， pitch and leaf area， which could promote the growth of flue-cured tobacco， improve the proportion of middle and superior tobacco leaves， reduce the total sugar of tobacco leaves， increase the content of nicotine and potassium; under conventional fertilization conditions， the application of micro elements increased the yield and output value of flue-cured tobacco， improved the economic characters of tobacco leaves， increased total sugar in tobacco leaves， reduced the content of nicotine， chlorine and potassium， and made the chemical composition of tobacco leaves more harmonious. It was conducive to improve the quality of tobacco leaves and increase the safety of tobacco leaves. Comprehensive analysis， the two fertilization combinations had a certain promoting effect on the production of flue-cured tobacco， which could be further explored.

Key words Biochar;Micro element;Flue-cured tobacco;Yield;Quality

基金項目中国烟草总公司四川省公司（LSYC201804）;深圳烟草工业有限责任公司科技项目（2017）;西昌学院“两高”人才项目（50180072）。

作者简介董华芳（1981—），女，河南济源人，副教授，硕士，从事植物抗病育种研究。通信作者，教授，从事烤烟优质栽培研究。

收稿日期 2021-04-16

近年来，过度施用化学肥料和长期不合理的农作措施导致土壤肥力障碍加剧、植烟土壤营养不均和肥料利用率低，其对烤烟生长和烟叶品质有一定的影响[1]。烟草（Nicotiana tabacum L.）作为重要经济作物，是产量与品质并重的作物，其生长及产质量与植烟生态、品种、植烟土壤、管理措施、施肥等条件密切相关[2]，其中合理施肥是改善烤烟生长环境、促进烟株营养吸收均衡的重要途径。

生物炭是生物质在无氧条件或者微氧条件下低温热转化后的固体副产物，有多孔性、碱性、吸附能力强和有机碳含量高等性质[2]。研究表明，生物质炭具有复杂的孔隙结构，能提高土壤保水能力、增加土壤孔隙度并降低土壤容重[3]，促进植物根系的生长;生物炭含有K、Na、Ca、Mg等矿质元素，能促进植物生长和土壤养分循环[4]。杨秋云等[5]研究表明，生物炭本身一种是炭化状态，虽然含有较高的有机物质，但较难降解，作物能直接利用的部分较少。王怀臣等[6]研究表明，生物炭具有较多的活性氧官能团，使其携带大量的负电荷，利用较强的阳离子交换能力与其多孔性配合，在与肥料混合后对肥料起到包衣的效果，使肥料在土壤中缓慢释放，可以减少肥料的淋失，提高肥料利用率[2，7]。目前生物炭

在作物肥效[8-11]等方面已有较多的研究。

植物生长不仅需要N、P、K等大量元素，同时也需要微量元素，烤烟也不例外。微量元素是影响烟叶内在质量的重要因素，在烟株生长发育过程中，需要全面合理的营养才能获得优质、协调的烟叶[12]。崔国明等[13]研究表明，施适量的硼能协调烟株生理机能，使烟株根系发达，促进烤烟的生长发育，对烟叶的增产、增质效果显著;张纪利等[14]研究表明，钼对叶绿素结构有稳定作用，能促进植株的氮素吸收、提高叶绿素含量、增强碳水化合物的合成转移。李前进等[15]研究表明，硒可以降低焦油自由基浓度，在降低焦油的毒性方面有一定作用。

合理施肥使肥料及时、充分被烟株吸收，是优化烟株生长环境、促进烟株均衡营养生长的重要措施。根据植烟土壤养分情况及烟株生长情况，通过合理施用不同肥料对烟株进行调节，以满足烤烟生长、生产等需求。笔者通过施用生物竹炭与常规肥混合的生物竹炭肥、增施微量元素水溶肥、常规肥、不施肥4种处理，探讨生物竹炭和微量元素对烤烟生长发育、产量及品质的影响，以期找到能提高肥料利用率、均衡烤烟营养生长的施肥组合，为促进烤烟生长、提高烤烟产量和品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在四川省凉山州彝族自治州西昌市会理县益门镇下村（102°34′E，26°90′N）进行，土壤类型为紫色土，土壤pH为7.17、有机质19.53 g/kg、全氮0.88 g/kg、速效钾151.46 mg/kg、有效磷22.26 mg/kg。生物竹炭为利用竹产品工业废弃物在450 ℃缺氧条件制备而成;微量元素水溶肥有效成分为Cu+Zn+Mn+Fe+B+Mo≥100 g/L;凉山州优质烤烟生产技术规范烟草专用肥，即常规肥，纯氮用量为45 kg/hm2，m（N）∶m（H2O2）∶m（K2O）=1.0∶1.5∶3.0;供试烤烟品种为云烟87，上述材料均由凉山州烟草公司提供。

1.2 试验设计

试验共设计4个处理，1个空白对照，处理T1在常规肥条件，施用生物竹炭、与水溶肥等量的清水（常规肥+生物竹炭+与水溶肥等量的清水）;处理T2在常规肥条件，施用微量元素水溶肥（常规肥+微量元素水溶肥）;处理T3施用常规肥，并施用与水溶肥等量的清水（常规肥+与水溶肥等量的清水）;处理CK不施基肥、追肥，施用与水溶肥等量的清水（不施肥+与水溶肥等量的清水），为空白对照。试验为田间小区试验，随机区组排列，每个处理4次重复，共设16个小区，小区面积50 m2，行株距为120 cm×50 cm，种植密度为16 000株/hm2，试验田四周设保护行。采用漂浮育苗，于4月20日选取长势一致生长茁壮的无病烟苗移栽至小区。其余操作按照凉山州优质烟叶生产技术标准进行操作。

①常规肥施用方法：纯氮用量为45 kg/hm2，m（N）∶m（P2O2）∶m（K2O）=1.0∶1.5∶3.0，70%的氮肥及钾肥、100%的磷肥作底肥，30%的氮肥及钾肥在团棵期作追肥，穴施;②生物竹炭施用方法：生物竹炭与常规肥均匀混合，作基肥穴施，用量为600 kg/hm2;③微量元素水溶肥施用方法：使用PB-16型背负式手动喷雾器叶面喷施水溶肥1 000倍液，在团棵期喷施1次、旺长期每隔10 d喷施1次，在采烤前停止施用，共施用4次，选择晴天无风或微风条件施肥，施后4～6 h无降雨，否则后补施。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生育期和农藝性状。

观察记录每个处理移栽的时间及50%以上烟株团棵期、旺长期、成熟期。

移栽后65 d，每个小区选取长势相似、能代表小区烟株长势的5株烟株，即每个处理选取20株按烟草行业标准（YC/T 142—1998）测定株高、节距、茎围、最大叶长与叶宽、有效叶数，叶面积计算公式：叶面积（cm2）= 叶长×叶宽×0.634 5。

1.3.2 田间自然发病情况。

移栽后80 d，采用5点法，每个小区选择20株，调查田间主要病害如黑胫病、赤星病、气候性斑点病、烟草花叶病等发病株数，计算发病株率。计算公式：发病率=发病株数/调查总株数×100%。

1.3.3 经济性状。

各处理分小区单独采收烟叶，分别编竿并挂牌、烘烤、存放。按GB 2635—1992《烤烟》分级方法对烤烟烟叶进行分级，统计各小区烟叶的等级、重量和比例。按当地收购价格计算各小区烟叶均价。计算各处理烤后烟叶产量、产值、均价、上等烟比例、中上等烟比例等经济性状。

1.3.4 化学成分。

烟叶分小区按当地正常水平采收，分别挂牌标记烘烤，烘烤结束后取B2F、C3F、X2F烟样各2 kg，通过AMS Alliance连续流动分析仪Futura进行化学成分分析测定。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件和SPSS 20.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 各处理对烤烟大田生长相关性状的影响

2.1.1 生育期。

由图1可知，各处理对烤烟生育期的影响差异不大。除T1外的3个处理的缓苗期均为7 d;各处理团棵期表现为CK> T3> T2> T1，与T3对比，T1、T2均缩短了团棵期时长;T1旺长期、成熟期分别较T3长2、1 d;T2旺长期、成熟期分别较T3短2、4 d;T1大田生育期最长，为117 d，其次为T3，T2较T3短2 d。

2.1.2 农艺性状。

对烤烟农艺性状测定结果（表1）表明，各处理茎围、节距差别不大，T1处理长势最好，除茎围较T3处理略小、最大叶叶长较T2、T3处理略小，株高、节距、叶宽、叶面积均最大。T2处理对烟株长势的促进作用不明显甚至有一定抑制作用，成熟期叶面积较T3小45.2 cm2，株高较T3处理高2.5 cm，有效叶数较T3处理多0.2片，叶长较T3处理少2.5 cm。

2.2 各处理对烤烟田间自然发病情况的影响

4个处理移栽80 d后的发病情况见表2。由表2可知，T1处理田间自然发病比较严重，气候性斑点病、TMV的发病率最高分别为20.00%、5.00%，还有黑胫病发生，发病率为2.50%;T2处理病害较轻，仅气候性斑点病发生，发病率为17.50%;T3、CK处理赤星病、气候性斑点病和TMV有不同程度的发生，其中CK处理赤星病的发病率最高，为15.00% 。

2.3 各处理对烤烟经济性状的影响

由表3可知，T2处理的产量、产值最高，产量显著高于T1、CK处理，较T3处理高353.2 kg/hm2，其产值显著高于CK处理，达62 940.40元/hm2;T1处理均价最高，与其他处理差异不显著;T3处理上等烟比例最高，与T1、T2差异不显著，3个处理显著高于CK处理。

2.4 各处理对烤烟化学成分的影响

由表4可知，在上部烟，各处理烟碱、氯含量均不在优质烟适宜范围，与T3相比，T1、T2均提高烟叶烟碱含量，降低总糖含量。T1、T2糖碱比在上部烟优质烟范围，与T3差异不显著，T1、T2、T3总糖含量均显著低于CK。各处理总氮含量差异不显著，但仅T1总氮含量为优质烟含量。与CK處理相比，T1、T2降低钾含量，T3处理增加钾含量至优质烟钾含量。T1增加氮碱比，T2较T3降低氮碱比。

在中部烟，各处理氯含量、钾含量、糖碱比均低于中部烟优质烟范围，T1、T2氯含量显著低于T3、CK;T1、T2氯含量较T3分别降低41.67%和50.00%;T1、T2氮碱比显著低于T3。与T3相比，T1、T2均降低总糖含量、总氮含量、氮碱比，仅T1总糖含量显著低于T3、CK，在优质烟含量范围;总氮含量、氮碱比T1、T2均低于优质烟范围。T1、T2烟碱含量较T3分别增加11.16%、降低4.02%。

在下部烟，与T3相比，T1、T2均增加总糖、总氮、糖碱比、氮碱比，降低烟碱、钾含量，T2、T3总糖含量均在下部烟优质烟范围，显著低于T1;T2、T3、CK总氮含量均在下部烟优质烟范围，差异不显著;各处理烟碱含量均在下部烟优质烟范围;仅T3钾含量在下部烟优质烟范围，T2、T3糖碱比均在下部烟优质烟范围，T3显著低于T1;仅T1氮碱比在下部烟优质烟范围，与其他处理差异不显著。T2处理氯含量最低，与他处理无显著差异。

3 结论与讨论

陈懿等[16]研究表明，施用生物炭可促进烤烟根系前期生长，保持根系生理代谢活力，延缓烤烟根系衰老。张继旭等[17]研究表明，施用生物炭有助于烤烟生长发育，表现为叶面积、株高及地上茎生物量等增加。肖战杰等[18]、肖佳冰等[19]研究表明，施用生物炭能在一定程度上提高烤烟产量、产值、上等烟和上中等烟比例和烟叶均价等，能降低烤烟的总糖及还原糖含量，提高烤烟的总氮、烟碱和钾含量，提高烤烟烟叶化学成分协调性。该试验结果表明，施用生物炭烟株株高、节距、叶面积增加，促进烟株生长;对烤烟均价、中上等烟比例有一定提升作用;降低上部烟和中部烟总糖含量，增加烟碱和中部烟钾含量，使中部和下部烟叶总糖含量、中部和下部烟叶烟碱含量在优质烟叶范围，使烟叶成分协调。

聂新柏等[20-22]研究表明，在低于烟草生长微量元素临界值的土壤上合理施用微肥，能调控烟株生理代谢、提高烟叶品质。宁杨[23]研究表明，喷施锌、硼、钼、氯肥均在不同方面改善了烤烟的品质及经济性状。李章海等[24]研究表明，施用微量元素钼肥，降低烟叶中烟碱和总氮含量，尤其对上部叶有明显的增糖降碱效果，改善烟叶化学成分的协调性。该试验结果表明，适量施用微量元素，烟株长势的促进作用不明显;对产量、产值的影响与常规肥对比，作用不显著但有提升，产量增加353.2 kg/hm2，产值达62 940.40元/hm2，提高烤烟的经济效益，均价、上等烟比例、中上等烟比例影响不大;减少钾含量，减少中部烟和下部烟烟碱、氯含量，增加下部烟叶总糖含量，减少上、中部烟和增加下部烟糖碱比，使糖碱比在优质烟叶范围，改善烟叶品质使成分更协调，提高经济效益。

与常规肥和空白对照处理对比，生物竹炭处理、微量元素肥处理对大田生育期的影响不大，研究这2种处理对烤烟生育期的调节作用意义不大。生物竹炭处理相较于其他处理，除赤星病、气候性斑点病、TMV还有黑胫病发生，有增加病害的风险;微量元素水溶肥处理田间自然发病情况较其他处理更轻微。可能与肥料施用方式有关，需进一步研究。

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