有机肥对土壤及烤烟产质量的影响研究进展

2012-06-14李宇威屠乃美

作物研究 2012年3期

李宇威，屠乃美，2*

(1湖南农业大学农学院，长沙410128;2中国烟草中南农业试验站，长沙410128)

有机肥料的施用在我国传统农业中发挥着极为重要的作用。在烤烟生产中，由于长期施用化肥而忽略有机肥的施用，导致土壤板结，保水性差，磷钾肥及微量元素等养分的利用效率下降，从而破坏了烤烟生长所需的营养平衡，烟叶的产量和品质得不到保证。因此，适当减少化肥的投入，充分发挥有机肥在烤烟生产上的作用显得尤为重要。

1 有机肥对土壤的影响

1.1 对土壤生物环境的影响

1.1.1 对土壤微生物的影响

土壤微生物是土壤的重要组成部分之一，在土壤中起着积极的作用，包括植物营养的转化以及土壤肥力的形成等。长期施用有机肥可以提高土壤中微生物的活性，许多实验都证实了这一点［1～5］。表1为近些年在土壤中施用饼肥后对其中微生物的影响研究结果。

从表中不难发现，饼肥的施入能在很大程度上促进微生物数量的增长，从而提高烟叶的产质量。但饼肥也必须控制施用量，过多施用会导致土壤中硝化细菌大量繁殖，对优质烤烟的正常成熟产生影响。

表1 饼肥对土壤微生物的影响研究结果

因此，合理适当的施用有机肥不仅有利于土壤肥力的提高，更能对优质烤烟的生长提供有利条件。

1.1.2 对土壤酶活性的影响

众多研究表明，耕作土壤中酶活性与土壤肥力因素之间存在显著的相关性［6～8］。土壤酶活性是土壤肥力的重要指标。酶参与了土壤中几乎所有的生物化学反应，植物的生长发育，土壤有机质的转化以及能量的代谢等过程都与土壤酶促作用有着直接的关系。

有机肥的施入不仅丰富了土壤的酶种类，而且可以充当酶促反应的基质而提高土壤中各种酶的活性，对土壤养分的转化、有效性的提高和能量的代谢起着积极的作用［9～15］。

1.2 对土壤物理性状的影响

土壤物理性状的好坏直接关系到土壤养分供给能力的大小。众多研究［16～18］都表明，有机肥料的施用能显著改善土壤的物理性状。施用有机肥能够增加土壤的孔隙度，从而改善土壤的通气状况。这是因为有机肥在腐解过程中会产生与土壤粘粒表面或氢氧聚合物表面的多价金属离子相结合的羧基一类的配位体，最终形成团聚体。而有机肥的比重一般都比土壤小，所以施入土壤的有机肥能有效降低土壤容重，达到改善土壤通气状况的目的［19］。

有机肥的施入也能为农作物的生长和微生物的活动创造良好的环境。徐阳春等［20］通过研究发现，有机物质的胶结作用能减少＜2 μm粒级土壤颗粒的含量，而明显增加2～10 μm粒级的含量，因此长期施用有机肥能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤的理化性质。

1.3 对土壤速效养分含量的影响

土壤有机氮是土壤有机质的重要组成部分。施入有机肥料不仅可以保持和提高土壤有机氮和氮贮量［21］，而且可以加速土壤有机磷向有效磷的转化过程，提高土壤供磷能力。大量研究表明，施用有机肥料不仅可有效提高植株中的含钾量，而且可有效提高土壤速效钾含量和增加作物产量，这将对解决我国钾资源不足，烤烟烟叶中含钾量偏低等问题起到重要的作用。刘义新等［22］研究表明，结晶有机肥料能促进土壤中贮存态钾向速效钾转化，增加土壤钾的有效性。

总之，施用有机肥不仅可以保持和提高土壤有机氮及其氮贮量，也可以有效提高土壤钾素和磷素的含量，使烟草等作物在生长过程中得到充足的氮磷钾素供应，对作物的增产、增质起着至关重要的作用。

2 有机肥对烤烟产质量的影响

2.1 有机肥对烤烟产量产值的影响

有机肥在烟田的施用能够促进烟株早期生根较快，烟株生长暴发力强，能够缩短烟株的生育期10 d以上，可以有效缓解后期低温带给烟叶成熟采收的影响，后期正常成熟落黄，植株的农艺性状指数均不同程度增加，烟叶产量、产值、均价以及上中等烟比率均显著增加，如表2。

符云鹏研究指出，随底肥条施腐殖酸能促进烟株生长，提高烟叶产量［25］。韩锦峰也发现，施用生物有机肥可以促进烟株的生长发育，增强烟株生理代谢，能在一定程度上提高烟叶产量和上等烟比例［26］。上述试验都得出了相同的结论:在烤烟生产中适量配施有机肥能显著提高烤烟的产量和产值。

表2 有机肥对烤烟产量、产值及中上等烟比例的影响研究结果

2.2 有机肥对烤烟品质的影响

2.2.1 对烟叶化学成分的影响

一方面，烟叶品质的好坏不仅取决于主要化学成分含量的多少，还取决于各成分之间是否协调平衡。近些年来有机肥对烤烟化学成分影响的部分研究结果如表3。

表3 有机肥对烤烟化学成分的影响研究结果

从这些研究结果可以看出，有机肥不仅能促进烤烟对大量养分的平衡吸收，而且也能满足烤烟对微量元素的需求，从而使烟叶的内在化学成分更加协调。

另一方面，烟叶内在化学成分的比值也是衡量优质烟叶的重要标准。一般认为优质烟叶中各化学成分的比值如表4。

表4 优质烟叶各化学成分之间的比值

但现阶段国内部分烟叶各化学成分之间的比值却与优质烟叶的标准存在差距，难以达到优质烟叶的要求。彭艳等研究表明，配施适量的有机肥可以降低中部叶总氮与烟碱比值，提高中部烟叶的施木克值以及总糖与总氮比值，使烟叶的内在化学成分在一定范围内更趋于协调，烟叶品质在很大程度得到提高［32］。

不过，配施有机肥对不同部位烟叶成分的影响也并不完全一致。陈朝阳［33］的研究表明，有机肥配施比例增加后，B2F烟叶总糖、还原糖、钾、施木克值、糖碱比、钾氯比表现为上升趋势，而烟碱、总氮、蛋白质则表现为下降趋势;C3F烟叶总糖、还原糖、施木克值、糖碱比、两糖比、氮碱比、钾氯比表现为上升趋势，烟碱、总氮、钾、蛋白质则呈下降趋势;X2F烟叶总氮、蛋白质、糖碱比、氮碱比都表现为上升趋势，烟碱、钾、施木克值、钾氯比都表现为下降趋势。

从以上研究结果不难发现，有机肥的配施对不同部位烟叶化学成分的影响确实存在差异。因此，研究不同烟叶生长环境下有机肥配施对不同部位烟叶化学成分的影响意义深远。

2.2.2 烤烟致香物质

一般认为，有机肥在改善烟叶香气方面效果非常明显。韩锦峰等研究表明，纯施饼肥与纯施化肥相比，前者分离出的40多种含量最高的香气中领先香气成分的含量是后者的将近10倍。刘国顺等研究认为，适量配施有机肥，能够促进烟叶中重要致香物质组分含量明显增加，部分组分甚至高于国外优质烟叶［34］。

也有研究指出，饼肥和化肥按一定比例配合施用比纯施饼肥更能促进烤烟叶面分泌物的形成。对于几种主要香气成分，如2－吠喃甲醛、苯乙醛、苯乙醇、3－甲基－2－乙酞苯酚、1，2－甲基十三碳酸甲酯、棕搁酸等，其效果均是饼肥和化肥混合施用＞纯饼肥＞纯化肥，其中以苯、苯乙醛、3－甲基－2－乙酞苯酚等成分变化尤为突出［35］。

因此，配施一定数量的有机肥，尤其是饼肥，对烤烟香气物质的增加，香吃味的改善均具有较好的效果。

3 几种主要有机肥在烟草上的应用

3.1 绿肥

在冬季休闲期间种植绿肥，能够调节前茬土壤的养分状况，并在翻压后可以为烟株生长提供必需的有效养分，对土壤的综合肥力也有一定程度的提高。

同时，因为种植绿肥生产成本增加少、投入产出比高，所以如果能够选择合适的绿肥翻压量，可以相应减少烟田的N肥用量。该措施可以在广大烟区尤其是冬闲的北方烟区推广。

不过因为种植豆科绿肥时，根系比较发达、营养丰富而易招引地下害虫，所以应配合使用防治地下害虫的农药，以防止缺苗现象发生。

3.2 饼肥

饼肥养分丰富，不但能提供N，P，K等大量养分，还能补偿微量养分，对改善土壤肥力，调节微生物活动均有积极作用。施入饼肥及多施氮肥的试区，土壤放线菌数量也明显增多，烟叶产质量也有很大提高。另外，饼肥和化肥配施，也有利于烤烟糖分和芳香类物质的积累，可以明显提高烟叶中P，K营养、根系N素营养的分配比例，降低N，P，K在茎秆中的分配比例，提高烟叶品质。

但在土壤中饼肥养分的释放规律难以掌握，施肥水平过高时，烤烟叶片数以及光合强度、叶绿素含量均增加，经济系数反而下降［36］。

因此，烤烟的生长与饼肥养分的释放究竟存在怎样的规律，有待进一步研究。

3.3 微生物肥

微生物肥是以充分发酵腐熟的优质有机物料物为主要原料，并吸附从烟草根际分离筛选的抑制病害和促进生长的有益微生物，经提纯复壮，通过现代生物工程技术精制而成的专用微生物肥料。具有促生长、抑病害、提品质等功效，是生产有机绿色烟草的最佳选择。其主要成分包括乳酸菌、拮抗菌、促生菌、有机质等。

微生物肥的功效特点:(1)诱导烟草产生系统抗性，可以有效防止黑胫病、青枯病等多种病原菌侵入;(2)产生多种抗生物质，增加土壤和烟草根际有益微生物的数量，有效抑制烟草黑胫病、青枯病等各种病害的发生;(3)产生多种植物促生物质，促进烟草根系发育，植株生长健壮;(4)均衡提供营养物质，克服连作障碍;(5)增加土壤有机质含量，改善土壤理化性质，培肥地力，提高土壤保水保肥性能;(6)提高化学肥料利用率，降低化肥用量。

4 问题与讨论

有机肥在烟草生长中所发挥的作用是毋庸置疑的。它能够促进烤烟的生长发育，增强烟株抗病能力;可以改善土壤结构，提高土壤肥力;可以协调烟叶的化学成分等等。但是有机肥在发挥积极作用的同时所存在的问题也值得关注。烤烟是对氮十分敏感的作物，其需肥规律是“少时富，老来贫”，要求前期早发旺长，而又能及时的进入工艺成熟。有人认为，有机肥的缓效性与烟株的需氮规律存在差异。曹志洪等研究认为，有机氮肥的分解与释放受到多种因素的共同制约，无法预测和控制其有效性的发挥，与烤烟的需氮规律不相符。还有人认为，有机肥在降解的过程中如果遇到恶劣的天气，比如大雨等，或者是在嫌气条件下就会腐烂，从而导致肥效下降，烟草品质变劣［36］。

因此，有人主张在烤烟生产中不施用有机肥。

笔者认为在烤烟的生长过程中施入有机肥肯定是利大于弊，能够促进烤烟产质量的提高。不过在施用有机肥之前应当注意以下几个问题:

(1)充分腐熟。有机肥如果不经腐熟直接施入烟田，可能导致烟株前期吸收不充足，而到了落黄的时候供应过多，直接导致在某些烟区施用有机肥之后烟株出现贪青晚熟、落黄差。

(2)有机肥的施用必须适量。把握好施用有机肥的量才能保证后期肥效的充分释放，才有利于烟叶的成熟。同时，处理好有机肥料的施用浓度也非常重要，不同的生育期必须酌情合理对水施用。

(3)因地制宜。在不同的烟区，需要找到最适合当地烟草生产需要的有机肥种类以及施用方法。这就需要结合当地养分状况、土壤质地、气候条件等因素来综合把握，确保在烤烟生产过程中掌握主动。

5 展望

随着社会的发展，时代的进步，人们生活水平的不断提高和对食品安全的日益重视，一些新的理念也在被人们不断的推崇，从“无公害”到“绿色”再到现在的“有机”，突出的是健康和环保。卷烟消费者对烟草的要求也越来越高，重金属、农药残留、烟叶品质等问题也日益受到人们的关注，因此，对于完全施用有机肥，不施任何化学合成的农药、化肥、生产调节剂等物质的“有机生态烟叶”的开发将是今后努力的方向。具体到现实生产实践中可以从以下两方面着手:

(1)重视由烟叶农药残留、重金属超标和泛施无机化肥导致的烟叶品质下降、环境污染等问题，探索解决的方法与途径。

(2)注重有机烟叶生产种植技术体系的完善，如保证养分的闭合循环性，保持时空的多样性和连续性以及提高作物系统的自我调节和作物保护能力等。

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