烟草轻简高效栽培技术研究——Ⅳ.M型宽垄双行种植模式对土壤理化性状的影响<br/>

烟草轻简高效栽培技术研究——Ⅳ.M型宽垄双行种植模式对土壤理化性状的影响

2012-07-31王树林刘好宝邢小军王全贞

中国烟草科学 2012年5期

王树林，刘好宝，邢小军，王勇，焦蓉，王全贞

（1.农业部烟草生物学与加工重点实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.中国农业科学院研究生院，北京100081；3.四川省烟草公司凉山州公司，四川西昌 615000）

虽然我国烤烟种植规模已趋于稳定，但烟叶生产存在的连作等问题依然很突出，此已成为制约我国烟叶生产可持续发展的瓶颈。一方面烤烟连作导致土壤肥力下降[1-2]，加之轮作不合理，最终导致土壤与烟株之间的矿质营养难以平衡；另一方面单垄单行栽培也存在土壤水分和养分不稳的弊端，不利于优质烟叶的生产[3]。因此，探寻一种既能解决烤烟连作障碍又能实现土壤水分与养分变化相对较稳定的种植模式是当前需要解决的问题之一。因此，笔者在开展M型宽垄双行区域轮作种植模式对烤烟生长及产质量的影响的研究基础上[4]，进一步深入研究 M 型宽垄双行区域轮作种植模式对土壤理化性状的影响，以期为烟田土壤资源可持续利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试烤烟品种为云烟85，由凉山州烟草公司提供，采用漂浮育苗，于2010年1月12日育苗；供试土壤为黄壤土，土壤质地疏松，地块平整，灌排方便；土壤pH 5.8，有机质1.79 g/kg、碱解氮138.19 mg/kg、有效磷36.44 mg/kg、速效钾97.28 mg/kg。

1.2 试验设计

采用田间小区试验，于2010年5—10月在四川省凉山州烟草公司技术推广中心进行。试验设 4个处理，即 CK：单垄单行地膜覆盖，团棵期（移栽后第35 d）揭膜培土；T1：M型宽垄双行地膜半幅覆盖，团棵期揭膜培土；T2：M型宽垄双行稻草覆盖，稻草用量600 kg/hm2；T3：M型宽垄双行地膜半幅覆膜、中间盖稻草，稻草用量1500 kg/hm2，3次重复，共12个小区，随机区组排列，小区面积72 m2，植烟4行，行长15 m。4月15日起垄，5月 10日移栽，施纯氮 90 kg/hm2，m(N):m(P2O5):m(K2O) =1:1:3，行距 110 cm，株距55 cm；7月10日在M型宽垄双行垄沟种豌豆。除试验因素外，其他管理措施严格按照《凉山州优质烤烟生产技术规程》进行。M型宽垄双行区域轮作种植模式及集雨效果如图1。

图1 M型宽垄双行种植模式示意图与集雨示意图Fig.1 Schematic diagrams of M-wide double ridges and its rainfall-collection

1.3 测定项目与方法

烘干称重法测定土壤水分含量，从移栽开始，每隔20 d测定垄体0～20 cm土层的土壤含水量，每小区取5个点，充分混合并重复3次，计算平均值。

分别选择移栽初期阴天、团棵期晴天各1天于6:00—22:00时，用JM系列数字温度计测定垄体0、5、15、20 cm(自烟株茎基部垂直向下计算深度)土层的土壤温度，每隔2 h测定一次[5]，记录垄体温度1d的变化规律，同时从移栽开始每隔20 d测定整个生育期的垄体温度变化，测定时间为上午10:00—11:00。

从移栽开始，每小区用五点法，采集非根际土壤0～20 cm土层的土样，自然风干，过1mm筛，每隔20 d采集一次，按照文献[6]测定土壤养分和酶活性等。

1.4 数据分析方法

采用SAS 9.0进行数据统计分析。

2 结果

2.1 土壤含水量

从图2可以看出，团棵之前土壤含水量较低，团棵后随着雨水增多，土壤含水量逐渐升高。具体表现为移栽时、团棵期、现蕾期M型宽垄双行种植模式的土壤含水量分别比单垄单行种植模式平均提高1.48、4.48和2.52个百分点，其中M型宽垄双行地膜覆盖与稻草二元覆盖种植模式保水保墒的效果最好。采烤结束后M型宽垄双行地膜半幅覆盖、地膜半幅与稻草二元覆盖种植模式仍保持较高的含水量。

降雨后第2天，M型宽垄双行种植模式的含水量明显高于单垄单行种植模式，平均提高19.56%。雨后第5天在没有降雨的情况下，含水量平均提高13.98%，第10天提高9.72%，说明M型宽垄双行种植模式具有提高耕层土壤含水量的作用。

2.2 土壤温度

2.2.1 整个生育期温度变化从表1可以看出，移栽后20 d（5月30日）M型宽垄双行种植模式5、10和15 cm土层温度分别比单垄单行种植模式高1.1、1.0和0.40 ℃，但20 cm土层差异不大；整个生育期最高温度均出现在团棵期前后，具体表现为：单垄单行地膜覆盖种植模式＞M型宽垄双行地膜半幅覆盖种植模式＞M 型宽垄双行地膜半幅与稻草二元覆盖种植模式＞M 型宽垄双行稻草覆盖种植模式，此期M型宽垄双行种植模式5、10、15和20 cm土层温度分别比单垄单行种植模式平均低10.6、5.6、4.3和2.7 ℃，说明采用团棵高温期M型宽垄双行种植模式可以避免高温障碍。

图2 不同种植模式0～20 cm土壤含水量变化Fig.2 Moisture content of 0-20 cm soil under various cropping patterns

2.2.2 阴天一天温度变化烟苗移栽初期气温较低，因此，选择阴天一天（5月19日）测定不同种植模式土层的温度（图3）。可以看出，6:00—22:00时，M型宽垄双行种植模式的保温效果均好于单垄单行种植模式，而且温度升降缓慢、温差较小，其5、10、15和20 cm土层的温度分别比单垄单行种植模式高1.19、0.97、0.37和1.17 ℃，其中M型宽垄双行地膜半幅与稻草二元覆盖种植模式的温度变幅最小。这说明M型宽垄双行模式有利于提高前期土壤温度，满足烟株生长发育的需求。

2.2.3 晴天一天温度变化团棵期气温较高，因此选择晴天一天（6月15日）测定不同土层的温度。观察发现，土壤5 cm土层温度10:00—18:00时单垄单行种植模式高于 M 型宽垄双行种植模式；10 cm土层温度单垄单行种植模式高于M型宽垄双行种植模式，而且单垄单行的最高温度出现在16:00，M 型宽垄双行种植模式的最高温度出现在 18:00；15 cm土层温度各种植模式间没有明显差异；20 cm土层温度单垄单行种植模式高于 M 型宽垄双行种植模式。由此可见，M型宽垄双行种植模式可以降低高温时土壤表层的温度，避免高温障碍。

表1 不同种植模式下大田生长期间土壤温度 ℃Table 1 Soil temperature of different cropping patterns during field growth

图3 不同种植模式下阴天一天土壤0～20 cm温度变化Fig.3 Soil temperature on one cloudy day under different cropping patterns

2.3 土壤养分含量

2.3.1 有机质总的来看，土壤有机质变化很小（图4），团棵期之前，有机质含量基本没有变，进入旺长期后 M 型宽垄双行种植模式的有机质含量稍高于单垄单行种植模式。

2.3.2 碱解氮单垄单行种植模式的碱解氮含量变化幅度较大，且不稳定；M型宽垄双行种植模式的碱解氮含量逐渐升高，之后并维持在较高水平，比单垄单行种植模式平均提高48.87%。

2.3.3 有效磷整个生育期 M 型宽垄双行种植模式的有效磷含量均高于单垄单行种植模式，其中M型宽垄双行地膜半幅与稻草二元覆盖种植模式的有效磷含量变化较稳定，并维持在较高水平，采烤结束后，M型宽垄双行稻草覆盖种植模式、M型宽垄双行地膜半幅覆盖种植模式比单垄单行种植模式平均提高31.94%。

2.3.4 速效钾整个生育期，速效钾含量变化趋势基本一致，呈现先升高又逐渐下降后趋于较稳定的趋势，采烤结束后，M型宽垄双行种植模式速效钾含量平均提高22.48%。

2.4 土壤酶活性

2.4.1 过氧化氢酶从图5可以看出，整个生育期过氧化氢酶活性变化趋势基本一致，但M型宽垄双行种植模式的过氧化氢酶活性比单垄单行种植模式提高6.02%。

2.4.2 蔗糖酶 M 型宽垄双行种植模式的蔗糖酶活性均高于单垄单行种植模式，平均提高27.90%，采烤后 M 型宽垄双行地膜半幅覆盖种植模式仍保持较高的酶活性。

2.4.3 脲酶整个生育期 M 型宽垄双行种植模式的脲酶活性始终高于单垄单行种植模式，其中M型宽垄双行稻草覆盖种植模式的活性最高，其活性提高21.19%。

图5 不同种植模式下土壤酶活性变化Fig.5 Soil enzyme activities under different cropping patterns

2.4.4 磷酸酶整个生育期磷酸酶活性变化趋势一致，呈现先升高又降低，又逐渐升高并保持较高活性的趋势，M型宽垄双行种植模式的磷酸酶活性均高于单垄单行种植模式，大田后期M型宽垄双行种植模式的酶活性比单垄单行种植模式提高12.96%。

3 讨论

3.1 M型宽垄双行保水蓄水作用

M型宽垄双行垄中间留一条宽20 cm，深10 cm的沟，起垄时两边堵住（图1），形成凹槽以集雨蓄水，雨水顺着地膜或稻草流入小沟，使渗入土壤里的降水增多，从而减少了因径流造成的水土流失[7]，起到集水的作用；M型宽垄双行形成凹型垄，其毛细现象水位较低，减少了土壤水分蒸发[8]，行间进行深松作业，建立了土壤水库，也有利于蓄积雨水[9]，从而提高土壤含水量，这与王怀珠等[8]、侯加民等[10]研究结果一致。雨季时疏通两边便于排水，防止雨水过多下渗造成涝害。本研究条件下单垄单行容易受到雨水冲刷，水土流失较严重，而且土壤含水量不稳定，干湿交替明显，此时M型宽垄双行优势明显，水土流失大大减少。

3.2 M型宽垄双行调节土壤温度能力

26～28 ℃是优质烤烟生长的最适宜温度范围，此时烤烟根系不仅具有较高的生理活性，而且能维持较长时间[11]。M型宽垄双行提高了移栽到团棵期土壤0～20 cm土层温度，此有利于烟苗早生快发，提高烟苗移栽质量，同时对于解决低温危害带来烟草早花的难题具有重要作用。高温时田间测定单垄单行0～20 cm土层的最高温度为43.5 ℃，而且温度持续较高，容易导致根系早衰降低活性[12]；晴天阳光透过薄膜，使土壤获得辐射热，并通过土粒的传导作用，把热量储存在土壤中，但由于M型宽垄双行垄体扩大，相同辐射热量情况下，土壤升温较慢，散热也慢，因此保温时间较长，这种效果阴天时更明显，实现了低温季节提高土壤温度，高温季节降低土壤温度[13]，增强了土壤温度的自动调节能力，为烟株生长发育创造了适宜的环境。

3.3 M型宽垄双行改良土壤效果

土壤酶催化土壤中的生物化学反应，是土壤生物活性的综合表现，对改善烟田土壤生态环境，提高土壤肥力具有重要意义[14]。地膜半幅覆与稻草覆盖增加了土壤的通透性，改善了农田生态微环境，降低土壤容重，有利于土壤水分和空气的消长平衡，增强对土壤含水量、热变化的缓冲能力，为土壤酶创造了适宜的光、温、水、气等繁殖、代谢环境，进而提高土壤酶活性，有利于土壤碳氮转化[15]，加速土壤有机质的转化以及对土壤养分的活化，另一方面M型宽垄双行通过保持较高的含水量，达到以水调肥的效果，提高了养分的有效性，使养分含量变化更符合烟草需肥规律。稻草、秸秆等覆盖物经历风吹、雨淋及微生物的分解后，处于半腐解状态，翻压还田后对于改良土壤通透性，提高土壤有机质含量，具有较好的生态效益[16]。本研究中用于覆盖的稻草，试验前已用石灰水等浸泡消毒，粉碎成10 cm小段，还田后便于腐熟，也不会带来病害感染，采烤结束后测定pH 6.2，对改良酸性土壤有重要作用。

3.4 M型宽垄双行可持续发展效果

M 型宽垄双行把一个种植单元划分为种植区和休闲区，第二年可以在同一烟地错一行种烟，实现同一烟田错行区域交替轮作种植，是一种种地、养地相结合的新种植模式[7]，实现土地投入产出的良性循环；这种模式充分发挥了边行优势，塑造了健康烟株，具有较高的抗病性，花叶病等发病率和病情指数也有降低的趋势，从而减少农药的施用，有利于保护生态环境；采用地膜半幅覆盖，便于揭膜、回收，减少白色污染，根据需要也可以不揭膜，进一步节省揭膜用工；脚叶采收后在集雨沟两边可以间套作豌豆、绿肥等经济作物或其他作物，不仅可以提高单位面积的经济效益，而且翻压后可以改良土壤，发展循环经济，实现农业生产的可持续发展。