新型促硝氮有机肥提升滇中烤烟品质的研究

2022-03-11潘金华王美艳孙维侠史学正田育天杨继周谢新桥李湘伟

江苏农业科学 2022年4期

潘金华王美艳孙维侠史学正田育天杨继周谢新桥李湘伟

摘要：为研究适合滇中地区烤烟生产的有机肥类型，通过田间小区试验分析并比较了不同硝态氮比例的有机肥对烤烟性状与品质的影响。试验共分常规纯化肥处理（CK，N用量为113 kg/hm2）、化肥+常规有机肥处理（1H，N用量为 79 kg/hm2+34 kg/hm2）、化肥+促硝氮有机肥处理（2H，N用量为79 kg/hm2+34 kg/hm2）、化肥+促硝氮有机肥处理（3H，N用量为79 kg/hm2+34 kg/hm2）等4个处理。结果表明，从烤烟农艺性状来看，2H和3H处理均不同程度提升了烤烟农艺性状，新型促硝氮有机肥处理的SPAD值均低于1H处理和CK;从烤烟经济性状来看，3H处理产量最高，达到1 842 kg/hm2，2H处理为1 841 kg/hm2，两者增产率均为10.5%;从烤烟化学成分来看，施用新型促硝有机肥能提高烟碱、总糖、还原糖、总磷、总钾含量，降低总氯含量，使烤烟内在品质渐趋合理。从烤烟评吸指标来看，施用促硝氮有机肥能提高烟叶香气质量，其中2H处理的评吸综合分值达74.3分，较CK（67.7）表现出优势。总之，提升有机肥的硝态氮比例可以有效促进烤烟生长，同时在产量方面也具有提升作用，为替代无机氮肥和提升有机肥质量，增加养分供给和促进土壤环境改善提供了参考。

关键词：新型促销氮有机肥;烤烟;农艺性状;经济性状;品质指标

中图分类号：S572.06 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）04-0078-06

收稿日期：2021-05-24

基金项目：中国科学院战略性先导科技专项（编号：XDA13020601）;红塔烟草（集团）有限责任公司科技项目（编号：S-6019001）。

作者简介：潘金华（1989—），男，安徽枞阳人，博士研究生，主要从事土壤环境化学研究。E-mail：jhpan@issas.ac.cn。

通信作者：王美艳，博士，副研究员，主要从事土壤资源演变与农特产品高质量发展。E-mail：mywang@issas.ac.cn。

氮素是影响烤烟生长与品质的最重要元素之一[1]，烤烟在整个生长期吸收的无机氮素主要是铵态氮与硝态氮，两者对烤烟生长过程中的养分吸收、生长效应、产量品质等方面的影响有明显的差异[2-3]。烤烟是喜硝态氮作物，提升植烟土壤中硝态氮含量对烟叶品质起到决定性作用[2，4]。因此，提升土壤硝态氮比例对烤烟生长及品质的提升具有重要意义。

目前，改变硝态氮比例的措施主要以添加无机形态硝态氮肥为主，相关研究表明，铵态氮与硝态氮的不同配比对烤烟生长与品质有重要影响[5-7]。在不同化肥铵态氮与硝态氮比例对烟叶品质影响的研究方面，谢晋等通过大田试验发现，50%铵态氮+50%硝态氮配比的烤烟上、中等烟叶比例和烟叶化学质量优于100%铵态氮、100%硝态氮、70%铵态氮+30%硝态氮、70%硝态氮+30%铵态氮等4种配比[8]。王蒙等通过大田小区试验发现，40%铵态氮+60%硝态氮配比的叶长、叶宽、茎围、叶面积以及氮、磷、钾和致香物质总量均高于60%铵态氮+40%硝态氮、50%铵态氮+50%硝态氮、30%铵态氮+70%硝态氮等3种处理[9]。程培军等利用大田试验发现，50%铵态氮+50%硝态氮处理的上等烟叶比例、产值和产量均高于100%铵态氮和100%硝态氮处理[10]。然而长期大量施用无机氮肥易造成土壤退化[11-12]，最终导致烟叶品质下降，为此开展了相关研究，结果表明合理施用有机肥对土壤质量和作物产质量具有提升作用，Tejada等通过田间试验发现，有机物料堆肥能长期改善土壤物理、化学和生物特性[13]。经过腐熟后的有机肥，更能促进土壤硝态氮的释放[14]。邱岭军等利用田间对比试验发现，不同腐熟类型的5种有机肥均能不同程度地提升烟叶品质和经济性状，促进烟株生长，改善土壤物理性状[15]。陈雪等通过田间试验发现，腐熟的有机肥增加了烤烟长势，平衡烟叶化学成分，提升了烤烟内在品质[16]。由于有机肥存在原料来源复杂、堆腐过程变化及用途差异性，导致不同作物对有机肥腐熟程度的要求也存在差异，关于有机肥本身硝态氮含量高低和有机肥施入土壤后是否会增加硝化作用的研究很少。

本研究利用特殊发酵技术充分腐熟转化为速效养分较高且硝态氮占比提升的有机肥，通过大田小区试验，验证该新型促硝氮有机肥在滇中烟区田间环境下对烤烟生长性状、产量、质量的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区概况与供试土壤

试验区位于云南高原中部，云南省玉溪市华宁县青龙镇（102°59′E，24°26′N），海拔为1 743 m，年降水量为916 mm左右，相对湿度为77%左右，年平均气温为16 ℃左右，无霜期为260 d左右，属于典型的亚热带半湿润高原季风气候区，干湿季分明，烤烟是当地主要的经济作物之一。

供试土壤为云南省玉溪市华宁县青龙镇烟田耕层土壤，土壤類型定义为红壤。试验土风干后研磨过5 mm筛备用。土壤质地定义为黏壤土，沙粒（>0.050 mm）含量为31.3%，粉粒（0.002～0.050 mm）含量为38.8%，黏粒（<0.002 mm）含量为29.9%，容重为1.2 g/cm3，pH值为6.9，有机质含量为18.4 g/kg，全氮含量为2.0 g/kg，速效钾含量为700 mg/kg，有效硫含量为101 mg/kg，氯离子含量为62.1 mg/kg。

1.2 供试有机肥

常规有机肥购自玉溪市，为当地常规烟田施用的有机肥，定为1H。

促硝氮有机肥2种：一种是枯枝落叶添加30%菜籽饼进行发酵而来，定为2H;另一种是醋糟中添加30%菜籽饼进行发酵而来，定为3H。促硝氮有机肥均由中国科学院南京土壤研究所制备，发酵3个月。发酵完成后测定不同有机肥的基本理化性状。由表1可知，该促硝氮有机肥与常规有机肥相比，硝态氮占速效氮的比例较高，均超过30%。

1.3 烤烟田间试验设计

处理1H：化肥N用量为79 kg/hm2，常规有机肥N用量为34 kg/hm2;处理2H：化肥N用量为 79 kg/hm2，促硝氮有机肥N用量为34 kg/hm2;处理3H：化肥N用量为79 kg/hm2，促硝氮有机肥N用量为34 kg/hm2;对照（CK）：纯化肥N用量为 113 kg/hm2。每个处理3次重复，每个小区面积为150 m2，共计12个小区，烟苗行株距为1.2 m×0.5 m。田间试验于2019年4—10月在云南省玉溪市华宁县青龙镇大村进行，供试烤烟品种为当地常规种植品种K326，所有试验处理的施肥与田间管理措施均按玉溪市红塔烟草（集团）有限责任公司的有关技术规范统一实施。首先将有机肥进行条施，然后起垄移栽烟苗，移栽当天每个小区第1次施入烤烟生长专用提苗肥，移栽后10 d再次按同一方法施入提苗肥，移栽25 d后施入烤烟生长专用追肥。

1.4 烤烟农艺性状及SPAD值调查

在烤烟生长的团棵期、旺长期和成熟期分别测定叶片数、株高、叶长、叶宽、长宽比和叶面积。在烤烟现蕾期（移栽后60、70、80、90 d）分別测定上部2叶和3叶的SPAD值。

1.5 烤烟经济性状分析

烟叶成熟时分小区进行采收和编竿，在当地烤房按照三段式烘烤工艺进行挂牌烘烤调制，烤后由红塔烟草（集团）有限责任公司技术人员按照国家标准进行分级，分级后统计各小区烟叶总质量和各等级烟叶质量。根据2019年云南省玉溪市烟叶收购价格计算烤烟产值，并计算各小区烟叶均价及上、中等烟叶比例。

1.6 烤烟常规化学成分分析

收集烤后中部烟叶作为测定样品，在45 ℃条件下烘干至恒质量，粉碎、过60目筛，测定烟碱、还原糖、总糖、总磷、总钾、总氯含量以及糖碱比和钾氯比等常规化学成分指标，分析方法参照文献[17]。

1.7 烤烟评吸质量分析

烟叶评吸质量由中国烟草总公司郑州烟草研究院（CNTC）的专家进行分析，指标包括香气质、香气量、杂气度、细腻度、圆润度、刺激度和余味等7个方面，每个方面分为10个等级，得分为0～9分，得分越高烟叶品质越好。每项指标权重不同，根据公式计算烟叶综合评价值。由于该计算方法的每个指标最高分为9分，那么计算得到烟叶综合评价值的最高分为90分，然后再折算成100分制，得到最终的烟叶评吸综合得分。

烟叶综合评价值=香气质得分×2.5+香气量得分×2.0+杂气度得分×1.2+细腻度得分×1.0+圆润度得分×1.0+刺激度得分×1.0+余味得分×1.3。

1.8 数据处理与分析

采用Excel 2016和Origin 8.6进行数据处理及作图，并运用SPSS 19.0进行统计分析，采用LSD法进行数据间差异的多重比较，用Duncans多重检验进行单因素显著性检验（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 烤烟农艺性状分析

如表2所示，团棵期促硝氮有机肥处理的烤烟农艺性状较常规有机肥有所提升，处理之间差异并不显著。旺长期的烤烟叶长和叶面积以2H和3H处理最高，叶长分别达到54.0、58.0 cm，叶面积分别为1 041.0、1 029.6 cm2。长宽比以3H处理最高，为2.07，显著高于其他处理（P<0.05）。成熟期促硝氮有机肥处理的叶长、叶宽和叶面积均高于常规有机肥处理和CK，其中2H处理显著高于其他处理（P<0.05），分别为60.7 cm、35.0 cm、1 346.0 cm2。

如图1所示，当烤烟进入现蕾期后，上部2叶的SPAD值以3H处理最低，分别为61.5、53.5、46.7、35.1。上部3叶的SPAD值在60、70 d以3H处理最低，分别为60.1、53.7，在80、90 d以2H处理最低，分别为42.1、35.5。表明促硝氮有机肥在烤烟现蕾期叶片快速落黄，加快成熟。

2.2 烤烟经济性状分析

由表3可知，不同试验处理的烟叶产量以3H处理最高，为1 842 kg/hm2，其次是2H处理，为 1 841 kg/hm2， CK为1 667 kg/hm2，1H处理的产量

最低，为1 513 kg/hm2。与CK相比，2H和3H处理均增产10.5%，而1H处理减产9.2%。烟叶均价以2H处理最高，为19.2元/kg，其次是1H处理，为 18.9元/kg，最低是CK，为17.7元/kg。与CK相比，有机肥处理均有一定的增值率，分别为6.9%、8.5%、2.8%。烟叶产值以2H处理最高，为 34 931元/hm2，其次是3H处理，为33 680元/hm2，CK为29 537元/hm2，最低的是1H处理，为 28 533元/hm2。与CK相比，2H和3H处理均有一定的增收值，分别为 5 393、4 143元/hm2，1H处理减收1 005元/hm2。从烟叶结构等级来看，1H处理的上等烟较CK提高了6.1%，2H和3H处理的上等烟叶较CK处理分别提高了4.7%和0.5%，2H和3H处理的中等烟叶较CK分别提高了1.3%和5.1%。

2.3 烤烟化学成分分析

优质烟叶化学指标：烟碱含量为2.20%～2.80%，还原糖含量为18.00%～22.00%，钾含量>2.0%，糖碱比为8.50～9.50，钾氯比>8.00[18]。由表4可知，不同有机肥处理的烤烟化学成分均有一定程度提升，其中3H处理的总氯含量显著低于CK。新型促硝氮有机肥处理的烟碱、还原糖、总糖、总磷、总钾含量和钾氯比均高于1H和CK。表明新型促硝氮有机肥能进一步平衡和协调烟叶内在化学成分。

2.4 烤烟评吸指标分析

由表5可知，促硝氮有机肥处理的香气质分值较高，表明添加促硝氮有机物料可以提升烟叶的香气质量。从综合评分来看，各处理分值在 67.7～74.3分之间，有机肥处理的评吸指标均高于CK，其中2H处理的评分最高，达到74.3分，且增幅较大，表明通过添加促硝氮有机物料可以提升烤烟综合评吸指标。

3 讨论

3.1 促硝氮有机肥对烤烟农艺指标的影响

烤烟生长期间的长势与有机肥的添加存在相关性。从烤烟生长指标来看，在生长期施用促硝氮有机肥的生长指标较对照有所提升，在株高、叶长、叶宽、叶面积等方面表现出生长优势，这可能是由于促硝氮有机肥中较高的硝态氮含量及硝态氮占速效氮比例，当有机肥进入土壤后，肥料的速效养分能够快速释放为烟株早期生长所需的养分[18]。因而提高肥料的硝态氮含量及占比对烤烟生长有提升作用。这与相关研究结果[4-5]一致。因此，通过添加合理比例硝态氮的有机肥可以保证烤烟生长期的氮素供应，调节烟株生长前后期的氮素释放[19]。经过充分腐熟的有机肥在施入土壤后的 60 d 内，氮素释放量占整个烤烟生长期的80%以上[20]。因此，新型促硝氮有机肥有助于烟株前期早发快长，后期及时落黄成熟，增强烟叶生长优势。各有机肥处理间烤烟的农艺指标无显著差异，说明不同比例硝态氮的有机肥配施对烤烟生物量的影响不显著，这可能是由于在烤烟生长过程中，烟株吸收的养分除了氮还有其他各种养分元素，这些养分包括磷、钾、钙、镁等，均会对烟株生物量产生影响[21]。

3.2 促硝氮有機肥对烤烟经济与品质指标的影响

从烤烟的经济性状指标来看，促硝氮有机肥处理的烟叶产量、均价、产值及上中等烟叶比例均较对照表现出优势，这与相关研究[22-23]表现一致。当硝态氮占比较高时，可以促进烟株前期生长，铵态氮占比较高时，则较有利于烟株后期的生长，当铵态氮和硝态氮比为50 ∶50时，则表现为烟株在整个生长期的优势[4]。艾绥龙通过田间研究发现基肥中硝态氮比例的增加可以提高上等烟的比例，当硝态氮的比例达到50%时，提升效应达到最大[24]。这可能是由于铵态氮浓度较高时会抑制烤烟的生长[25]，因为烤烟吸收NH3会释放H+导致土壤酸性增强，从而影响烤烟对氮素的吸收[26]，同时烤烟属于喜硝作物，硝态氮无需转化即可直接利用[27]，从而能够在较短时间内实现烤烟的正常生长生理需求，实现产量和等级的提升。

与烤烟经济指标相比，烤烟的品质指标是决定烟叶价值的最重要因素[28]。一般认为不同硝态氮比例能够影响烤烟的品质指标[5，29]。从烤烟的化学成分指标来看，新型促硝氮有机肥在一定程度上提升了烟叶的烟碱、还原糖、总糖、总磷、总钾含量及糖碱比和钾氯比，有关研究发现，当铵态氮比例较高时，会促进烟叶烟碱含量的增加，但会降低烟叶还原糖的含量[30]。另外也有研究表明，减少铵态氮比例会促进烟叶水溶性总糖和还原糖含量的增加，同时降低烟叶总氮、总钾和氯离子含量[31]。从烤烟的评吸质量指标来看，新型促硝氮有机肥提升了烟叶评吸质量，因为有机肥中富含更多的养分元素、蛋白质和氨基酸类成分，能够平衡烟叶中致香物质的合成，促进香气质和香气量等的积累[32]。相关研究表明，通过施用有机肥能够提升烟叶的香气，改善评吸吃味[33]。另外也有研究发现，腐解后有机肥的施加能够影响烟叶中氨基酸的含量，其中使烟叶中氨基酸含量与烟叶的劲头和香气量呈正相关，而与杂气、刺激性和香气质呈负相关[34]。本研究中，新型促硝氮有机肥配施无机肥的各处理均有所香气质和香气量方面的提升，杂气度有所降低，评吸总分均有所提升，因此合理施用促硝氮有机肥能进一步提升烟叶品质。

4 结论

本研究针对滇中地区烤烟生长的养分需要，分析2种新型促硝氮有机肥对提升烤烟生长和产量的影响。施用促硝氮有机肥促进了烤烟早期的生长和后期的快速成熟，一定程度上增加了烤烟的生物量，对烤烟的产量和烟叶等级也有进一步的提升。同时，新型促硝氮有机肥使烟叶内在化学成分进一步协调，提升了烟叶的评吸质量。然而本试验的结果仍集中在单一的土壤类型和肥料添加量上，对于更适宜的土壤类型，肥料的合理施用量及当地环境条件的差异仍需要进一步的研究。

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