栽培方式对土壤环境与烤烟根系生长的影响

徐 钢，张晓海，周冀衡，李仕山，张一扬*

(1湖南农业大学烟草研究院，长沙410128;2江苏中烟工业有限责任公司，南京210019;3云南省烟草农业科学研究院，昆明653100;4云南省烟草公司宁洱县烟草分公司，云南宁洱665000)

烤烟地膜覆盖栽培具有增温调湿、抗旱防涝、改善烟株生长环境、提高肥料利用率，改善中、下部烟叶光照条件，减轻杂草和病虫危害等作用，还可缩短烟株的生育期，减轻烟株生长后期低温对烟叶品质的不利影响。因此，地膜烟在云南省发展很快，1989年全省地膜烟仅4.3万公顷，占当年烤烟种植面积的19%[1]，到2004年全省地膜烟达26万公顷，占当年烤烟种植面积的79.5%。

地膜覆盖栽培在云南省的海拔较高、无霜期较短地区较为普遍地使用，可明显提高烟叶的产质量，已成为云南部分烟区优质烟生产的一项重要技术。地膜覆盖栽培可提高烟苗的移栽成活率，减少阶段性干旱胁迫，促进烟株的早长快发，减少肥料淋失，降低生产成本和提高经济效益。地膜覆盖栽培优质烟叶已经成为云南省部分烟区烟叶生产的一大特色[2]。

有研究表明，烤烟地膜覆盖栽培技术对于保持土壤的温、湿度具有重要作用[3，4]。除有明显的保温、增温作用，盖膜还可减少土面蒸发，提高土壤水分利用率，有利于抗旱。但进入雨季，土面蒸发量又远远地小于降水量，及时揭膜也是必要的[5，6]。由于地膜覆盖隔断了大部分土壤与外界的直接气体交换，因此膜下的土壤通透性往往会比露地栽培差，容易出现土壤中缺氧，导致烟株根系活力降低，同时更容易使渍害加重。笔者以云烟85为材料，研究了地膜覆盖等4种栽培方式对土壤环境及烤烟根系生长的影响，以为地膜覆盖技术的进一步完善提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2010年在云南省普洱市宁洱县勐先乡和平村进行。试验烤烟品种为云烟85(中烟玉溪烟草种子公司提供)。烤烟种植采用集约化育苗，于5月2日移栽至大田。除试验处理外，其它田间管理方式(如病虫害防治、杂草防除、封顶打权等)采用当地的优质烟叶栽培技术。

1.2 试验设计

采用4因素3水平的L9(34)正交试验设计(表1)，试验安排和小区布置见表2。

表1 正交试验设计因素表

有机肥选堆沤发酵40 d以上的细厩肥，各小区按试验设计施用有机肥和复合肥。有机肥的氮含量按2.4%折算，从复合肥的用量中扣减。纯氮量按当地推荐施肥量施用到株;除在移栽后5 d施复合肥10 g/株作提苗肥对水浇施，其余的复合肥做定位肥在栽烟的当天或次日施完。施用方法:在距烟株10 cm的两侧各挖1个15 cm深的施肥穴，施完肥后用土掩埋。覆膜处理在施肥后盖膜。按优质烟生产模式进行栽培管理。

1.3 土壤温度变化观测

移栽后每天8:00和4:00进行土壤温度观测，观测的土壤深度为10 cm，同时记录天气情况。

1.4 烟株根系发育情况

所有小区取样调查。移栽后20、40、55、75 d及采烤后挖出较完整的根系，用清水洗净，用排水法测根体积后，将直径﹥2 mm和直径≤2 mm的根分开，分别测定鲜重和干重。

表2 L9(34)正交试验设计各因素分配表

1.5 土壤容重测定

土壤取样方法:烤烟移栽前对试验田块取0～20 cm耕层土壤样品。采用S型5～7点取样。同一田块所取的多点样品充分混匀后采用四分法取混合样1 kg，贴标签后风干，备用。

土壤容重采用环刀法测量。具体步骤:将容重环(含上下盖)、铝盒(含盖)分别编号称重。将欲测土壤铲成平面，再将容重环垂直压入土内，直至全部切入为止，但不压实土样。用锋利小刀从容重环周围切入土壤，将容重环及土样自土中取出，除去容重环外壁及上下两端土样，使土样与容重环的容积相等，称重，带回实验室测田间持水量。将装有样品的铝盒于105～110℃ 烘6～8 h，冷却称重(含铝盒盖)，计算土壤自然含水量。将盛土样的容重环带至实验室，放在倒置的垫有滤纸的培养皿上，再将培养皿与容重环一块放在瓷盘中，瓷盘注水，水位应略低于培养皿，皿上所垫滤纸应浸入水中。在毛细管力的作用下，经过48 h，容重环中土样就充满了毛管支持水。随后，去掉瓷盘中水分，盖上容重环盖(防止蒸发)，经24 h后(排除重力水)，称重，通过计算即可求得土壤田间持水量。

式中:m2为环刀及湿土质量;m1为环刀质量;v为环刀容积;w为土壤含水量。

2 结果与分析

2.1 栽培方式对土壤温度的影响

图1为栽后至采烤结束时土表以下10 cm处的土壤温度变化情况。从中可以看出，不同处理方式下土壤温度的变化趋势基本上是一致的，在移栽后不久遭遇了一次低温的天气过程(5月中上旬)，最低温度达14～15℃，之后迅速上升至27～28℃，维持10 d左右，在6月中下旬温度又降至23～24℃，随后温度缓慢下降，到采烤结束时，温度在21℃左右。

就不同处理而言，仅揭膜方式对土壤的温度影响较大(图1A)，其它处理方式均对土壤温度没有明显影响。从图1A可以看出，在移栽后的45 d(6月15日)内，未盖膜(A1)的小区内土壤温度明显低于盖膜的处理A2和A3处理，5月低温过后，盖膜的小区土壤温度迅速上升，之后由于气温的影响而下降至22℃左右，但仍明显高于未盖膜的地块，之后温度再次上升至28℃左右，而未盖地膜的地块温度则仍维持在22℃左右。这些结果说明，地膜覆盖对于土壤增温的效果是非常明显的，盖膜比未盖膜的地温高5℃左右。移栽后35 d，A2处理进行了揭膜培土，随后其土壤温度明显下降，一周后降至与A1相同;A3为盖膜但不揭膜的处理，其土壤温度的变化趋势与A2的基本相同，在A2揭膜后，A3的土壤温度比A1和A2的稍高，但不是很明显。这表明，在烤烟生长后期(尤其是现蕾之后)，不揭膜处理对土壤的增温效果并不明显。

图1 各种栽培方式的土壤温度变化曲线

2.2 栽培方式对土壤容重的影响

从表3可以看出，在移栽后50 d时，对于土壤含水量的影响定根水＞揭膜方式＞墒高＞有机肥。定根水3个水平中以每株浇2 kg水的处理(C2)对土壤含水量影响最大。揭膜方式中3个水平的效应顺序是A3＞A1＞A2，说明地膜覆盖有利于土壤保水。墒高以20 cm时对田间持水量影响最大，有机肥以D1水平对田间持水量影响最大，定根水和揭膜方式分别以C3和A2对田间持水量影响最大，但各水平间差异不明显，因此，影响土壤田间持水量最大的组合是B1D1C3A2。4个处理对植烟土壤容重的影响顺序是揭膜方式＞墒高＞有机肥＞定根水。就单因素来看，揭膜方式对土壤容重的影响顺序是A3＞A2＞A1，墒高以B2、有机肥以D2、定根水以C2对土壤容重影响最大，说明不揭膜，墒高30 cm，施1 kg有机肥，浇2 kg定根水的栽培组合对土壤容重的影响最大。

采烤结束时，4个处理对土壤含水量的影响顺序是揭膜方式＞定根水＞墒高＞有机肥。在揭膜方式处理的3个水平中，以不揭膜的A3影响最大，定根水以每株浇2 kg影响最大，墒高以B1影响最大，而有机肥以D1和D2影响最大，因此，在此时期，对土壤含水量产生最大影响的组合是A3C2B1D1(D2)。4个处理对田间持水量的影响顺序为墒高＞有机肥＞定根水＞揭膜方式，其中墒高以20 cm对土壤田间持水量影响最大，其它3个处理分别是以不施有机肥、浇1 kg定根水和不揭膜处理对土壤田间持水量影响最大。4个处理对土壤容重的影响顺序与对田间持水量的影响顺序相同，但墒高以30 cm影响最大，其它3个处理分别以施2 kg有机肥，浇2 kg定根水和不揭膜处理对土壤容重影响最大。

表3 各种栽培方式的土壤含水量和土壤容重比较

2.3 栽培方式对烤烟根系生长的影响

2.3.1 对根系体积的影响

表4结果表明，在移栽后20 d时，此时烟株正处于伸根期，影响根系体积的顺序是揭膜方式＞定根水＞有机肥＞墒高，其中揭膜方式对根系体积的影响达到了显著水平。在3种揭膜方式中，移栽后35 d揭膜和不揭膜的处理下根系的体积显著高于不盖膜的处理，即A3＞A2＞A1。

而在揭膜后5 d(移栽后40 d)，影响根系体积的顺序是墒高＞揭膜方式＞有机肥＞定根水，其中前二者对根系体积的影响达到了显著水平。就单因素而言，揭膜方式中影响根系体积大小的顺序是A1＞A3＞A2，A2的根系体积显著低于A1和A3，说明不盖膜时，根系体积最大;墒高各处理对根系影响的顺序是B3＞B2＞B1，B3和B1的差异达到显著水平，表明此时根系体积与墒高的高度成正比关系。

移栽后55 d时，4个处理对根系体积影响的顺序是墒高＞定根水＞揭膜方式＞有机肥，其中墒高和定根水对根系体积的影响达到了显著水平。墒高处理对根系的影响顺序仍然是B3＞B2＞B1，B3处理时的根系体积显著高于B1和B2，说明40 cm的墒高有利于根系的生长。定根水对根系的影响顺序是C3＞C2＞C1，即随浇水量的增加根系体积也逐渐增大，其中C3和C1的根系体积差异达到显著水平。

表4 各种栽培方式的烤烟根系体积比较

2.3.2 对根系生物量的影响

根系按直径大小分为两类，＞2 mm为一类，暂称为粗根，≤2 mm的为一类，暂称为细根。从表5可以看出，移栽后20 d时根系以细根为主，在4种处理方式下，细根的生物量有所不同，其中揭膜方式和有机肥对细根生物量影响达到显著水平，其次是墒高和定根水。揭膜方式中3个水平对根生物量的影响顺序是A3﹥A2﹥A1，A1的生物量与A2和A3相比，差异达到了显著水平，说明，此时期盖膜的根系生物量大于未盖膜的。有机肥处理中以D2(施2 kg/株)水平对根系的影响最大，显著高于不施有机肥的处理水平D1。

移栽后55 d时，粗根系明显多于细根系。对于粗根系，4个处理的影响顺序是墒高﹥定根水﹥揭膜方式﹥有机肥。在3个墒高处理水平中，40 cm处理的粗根重显著高于20、30 cm处理。对于定根水处理，根系的重量随浇水量的增加而增加，C3处理的根系重量显著高于C1处理。对于细根系，移栽后55 d时，4个处理的影响顺序是有机肥﹥墒高﹥定根水﹥揭膜方式，其中有机肥和墒高处理达到了显著水平。在有机肥处理的3个水平中，D3处理的生物量显著小于D1和D2处理，说明，在此时，施用有机肥有利于细根发育，但施用量应≤2 kg/株，过多会对根系的生长产生不利影响。

采收后，4个处理对粗根生物量的影响顺序是揭膜方式﹥有机肥﹥墒高﹥定根水，而对细根系的影响顺序是定根水﹥揭膜方式﹥有机肥﹥墒高，但都没达到统计学上的显著水平。粗根系以不盖膜、30 cm墒高、1 kg/株定根水和不施有机肥处理时生物量最大，而细根系则以不盖膜、30 cm墒高、2 kg/株定根水和不施有机肥处理时生物量最大，但这些影响均未达到显著水平。

表5 各种栽培方式的烤烟根系生物量比较

3 结论与讨论

(1)覆盖地膜具有明显的保温、增温作用。本试验研究结果显示，烤烟地膜覆盖技术对土壤的增温效果明显，盖膜地块土温比未盖膜地块高5℃左右。但是也发现，覆盖地膜在烤烟不同生育期的增温效果不同，在本研究中，移栽后45 d内，即在进入旺长期之前，盖膜能明显提高土温，之后的效果并不明显。

(2)不揭膜的处理对土壤的保湿作用明显，但在雨水较多的天气条件下这种情况可能会有所不同，因此，在移栽后55 d时，影响土壤含水量的主要因素是定根水，而不是揭膜方式。本研究结果还显示高起垄对于垄体的保湿作用明显。因此，盖膜同时移栽时浇定根水(2 kg/株)对于保持烤烟生育前期的含水量比较有利，而后期则以不揭膜效果最明显。单纯从保水的角度考虑，这样的栽培方式是适合的，尤其是干旱雨水少的年份。

(3)移栽后55 d，以揭膜方式(不揭膜)对土壤容重影响最大，而采烤后则是墒高(30 cm)对土壤容量影响大，这说明不揭膜处理和较高的墒高会加大土壤的容重，这样会使土壤的孔隙度变差，影响土壤的通透性，所以在实际生产中需要进行揭膜处理，并选择合适的起垄高度。

(4)不同时期对根系体积的影响大的因素有所不同，在伸根期和旺长期影响最大的是揭膜方式，而在现蕾期是墒高和定根水，施用有机肥的处理对根系体积的影响在各时期均不明显。总体来说，盖膜有利于移栽早期根系的早生快发，但揭膜处理促进旺长期至现蕾期根系的发育，墒高越高根系体积越大，浇定根水的量越多，越有利于根系的发育。而对粗细根系生物量的研究发现，盖膜和盖膜后35 d揭膜均对烤烟伸根期细根系的发育有利，此外，较高的墒高有利于粗根系的发育，而施用有机肥有利于细根系的发育。

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