不同改良剂对皖南烟田土壤性状及烤烟产量和品质的影响①

朱克亚，孙 星，程 森，张伟峰，蔡宪杰，唐 宇，孙 平，曹志洪，刘 勤，赵耕毛（1 南京农业大学资源与环境科学学院，南京 10095； 中国科学院南京土壤研究所，南京 10008； 上海烟草集团有限责任公司，上海 0008）

不同改良剂对皖南烟田土壤性状及烤烟产量和品质的影响①

朱克亚1，2，孙 星2，程 森3，张伟峰3，蔡宪杰3，唐 宇3，孙 平3，曹志洪2，刘 勤2，赵耕毛1*
（1 南京农业大学资源与环境科学学院，南京 210095；2 中国科学院南京土壤研究所，南京 210008；3 上海烟草集团有限责任公司，上海 200082）

通过布置田间小区试验，研究了不同农林废弃物制成的 5种改良剂对烟稻轮作土壤性状和烤烟生长发育、产量和烟叶品质的影响。不同改良剂施入土壤后，土壤体积质量较不施改良剂的对照处理显著下降，而田间持水量明显提高，表明烟田土壤物理性状得到明显改善。改良剂能明显促进不同生育期烟株的生长：烟株团棵期，改良剂X1处理叶片宽显著高于对照；旺长期，X1、X2、X5处理叶长显著大于对照，且X5处理叶面积显著大于对照；成熟期，X1、X2、X5处理上部叶和下部叶长显著高于对照。改良剂能增加烟叶产量，尤其是改良剂X3、X5，明显增加了上等烟和中等烟的产量。改良剂X1、X2、X3处理上等烟总分显著高于对照，即改良剂处理烤出的上等烟综合品质更优。

生物炭；土壤改良剂；烤烟；增产

呈酸性或微酸性的砂壤或中壤质地土壤是烤烟最适宜的生长土壤环境［1-2］，有利于烤烟的养分吸收和烟碱合成，更是为烤烟根系提供最佳的水肥气热条件。对于以叶片产量和质量的经济作物烤烟而言，土壤环境极为重要，若质地过黏重，会导致排水不畅，通气状态差；质地过砂，又会导致水分流失快而多，水气不平衡，养分淋洗等问题，从而造成烤烟无法良好的发育［3］。我国南方大部分烟区为追求“钱粮双收”，实行烟稻轮作。由于长期不均衡施肥等原因，南方稻田土壤酸化严重，土壤结构差，直接影响到烟草根系的生长发育和烟叶产质量［4-5］。因此，解决烟稻轮作区土壤改良问题十分重要和迫切。目前许多烟区采取的土壤改良措施包括黏土掺砂［6-9］、塘施河沙或秸秆还田［10］以及掺客土改砂、施有机肥等方式，取得了良好的结果，但是黏土掺砂措施，掺砂量到30% 左右才具有显著效果且工作量巨大，施有机肥对快速改良土壤酸化效果不好，因此，大多土壤改良措施的短期显现后不能持续。经过前期研究，本研究利用不同种类农林废弃物以及不同比例研制成了 5种土壤改良剂，室内试验表明这些改良剂能不同程度地改良土壤物理化学等性质，增加土壤持水性和保肥性等［11-13］。皖南烟区具有良好的植烟水热生态环境，通过施用不同改良剂开展田间小区试验，探明改良剂在皖南烟区对植烟土壤性质及烤烟生长发育和烟叶质量的影响规律，可为区域植烟土壤改良、协调土壤微环境，提高特色烟生产水平，促进农民收入增加和区域经济发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验在沪皖烟草试验基地进行，面积约1.5亩（1亩= 667 m2）。试验设置6处理，3个重复，共18个小区，随机排列，小区面积为50.4 m2。处理分别为CK（对照），配方X1（砻糠炭 +竹炭）、X2（强透气性无机材料 +中通气性保水无机材料）、X3（强透气性无机材料 +竹炭）、X4（砻糠炭 +硅藻土）、X5（竹炭 +硅藻土）改良剂处理。土壤功能改良剂使用量按每垄总体积的 10% 使用，预计 10年达到设计使用土壤3% 的总量。2014年3月13日起垄挖沟，覆膜打孔，垄宽60 cm，垄高40 cm。试验采用基地烤烟漂浮育苗：云烟97，烟苗株行距1.20 m ×0.55 m。田块翻耕平整后，条施肥料，起垄；垄上条施土壤功能改良剂，用窄行深耕旋耕机把土壤改良剂翻入土中，并混匀；旋耕机旋耕宽度12 cm，深20 cm，肥料用量与当地水平一致，14日完成烟苗移栽，同时施下定根水。移栽后每日观察烟苗生长状态，有无死苗等问题，并定期拍照。根据田间烟株生长状况，在3月29日和5月10日追施少量肥料。

1.2 样品采集与测定方法

土壤样品采集与测定：采取多点取样法，分别在烤烟移栽和采摘全部结束时，以小区为单位分别在“井窖”内和“井窖”周围采集土壤样品，测定土壤体积质量（容重）。

农艺性状的测定：调查方法按照《中华人民共和国烟草行业标准 YC/T142-1988 烟草农艺性状调查方法》进行。分别于烤烟团棵期、旺长期和脚叶成熟期，分次观察、记载各处理烟株的株高、茎粗、有效叶数、最大叶长、最大叶宽并计算最大叶面积，每个小区随机观测记 5 株，取平均值。其中，株高测定是从根茎部到生长点的实际高度（米尺测量），茎粗测主茎第1节位处（游标卡尺测定）；最大叶面积＝最大叶片长 ×叶宽 ×0.65。烟叶样品采集与测定：按照“下部叶适时早采、中部叶成熟采收、上部叶充分成熟采收”的原则，成熟一片采收一片。分小区单独采摘、烘烤、统计产量，烟叶分级后按处理分别称重记录，计算各级产量，并且进行外观质量定性和定量的评价。烟草根系测定：取供试烟株根系先用自来水冲洗，再用蒸馏水冲洗，用吸水纸充分吸干水分后称重。烟叶叶绿素含量测定：便携式SPAD叶绿素仪测定

2 结果与分析

2.1 不同改良剂对烟田土壤体积质量的影响

图1和图2结果表明，不同改良剂的添加有降低土壤体积质量，增加土壤田间持水量的趋势，特别是改良剂X1处理土壤体积质量比对照降低了4.9%，田间持水量比对照提高 16.45%。土壤质地改变是一个长期的过程，通过一年的改良剂施用只能有降低土壤体积质量和增加土壤田间持水量的趋势而没有显著性差异，但这些数据初步表明长期的土壤改良剂的加入可以改变土壤的质地及结构等性状。

图1 改良剂试验对土壤体积质量（A）和田间持水量（B）的影响Fig. 1 Effects of different soil amendments on soil bulk densities （A） and on soil field capacity （B）

2.2 不同土壤改良剂对烟株生长状况的影响

2.2.1 不同改良剂对烤烟团棵期生长状况的影响 烟苗移栽大田缓苗后烟叶将进入团棵期，这个时期根茎叶都会加速生长［14］。从表1可以看出，不同改良剂在烟株团棵期时，可以通过改善土壤微域生态环境，而使其生长的烟株表现出优势。其中改良剂X1处理烟株叶片宽显著高于对照 12.75%，其他各项测定指标也均有提高的趋势。

表1 不同改良剂处理烟株团棵期（2014年4月20日）农艺性状Table1 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in rosette stage （April 20， 2014）

2.2.2 不同改良剂对烟草旺长期生长状况的影响 烤烟进入旺长期后，需要吸收大量的营养，所以在同样的施肥处理下，农艺性状的差异也反映出烤烟对肥料的利用能力（表2）。改良剂添加处理的小区烟株生长优势有一步扩大的趋势，改良剂处理的株高比对照高出11.94% ～ 15.61%；X1、X2、X5处理叶长显著大于对照8.26% ～ 11.93%；X5处理最大叶面积显著大于对照，表明利用改良剂能够促进烟株尽早进入旺长期，保持良好的生长势。

2.2.3 不同改良剂对烟株成熟期生长状况的影响 烤烟进入成熟期后（表3），各处理的下部叶片的长和宽均要高于中部叶片和上部叶片，下部叶片进入落黄期，可以采收；各部分茎粗、叶长及叶宽虽然没有显著差异，但有明显增长趋势。X1、X2、X5处理中部叶和下部叶长显著高于对照。

2.3 不同改良剂对烟株各部位烟叶产量的影响

烟叶鲜重反映了烟株生长发育的优良状况，经烘烤工艺烘烤后的烟叶干重则一定程度上反映烤烟工业上的品质，鲜干重比受到叶片含水率的影响。从表4可以看出，改良剂X4处理下部烟叶的鲜重和干重，以及改良剂X5处理下部烟叶鲜重显著性高于对照，加入改良剂X4和X5烤烟下部烟叶的干重分别比对照高出42.85% 和31.29%；而X3处理各部分叶片重与对照相比较有增加的趋势，烤出干叶总重显著高于对照，所以改良剂X4处理有利于烤烟下部烟叶的生长，而改良剂X5处理对于烤烟下部及中部烟叶的生长均有促进作用。烟叶干重是烤烟品质的重要因素之一，也与烟农经济利益密切相关，试验中改良剂X3处理显著提高烟叶干重，可以为烟农创造更多价值。

表2 不同改良剂处理烟株旺长期 （2014年4月28日）农艺性状Table2 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in fast-growing stage （April 28， 2014）

表3 不同改良剂处理烟株成熟期 （2014年5月26日）农艺性状Table3 Effects of different soil amendments on agronomical traits of flue-cured tobacco in mature stage （May 26， 2014）

表4 不同改良剂处理各部位烟叶采收及其烘烤后质量（kg/hm2）Table4 Effects of different soil amendments on fresh and dry leaf weights at different positions of tobacco plants

由于不同位置的烟叶农艺性状和化学成分本身存在差异，烤干出炉后的品质也就参差不齐，为了便于统一收购及按质论价，分级师对烤烟进行分级，将烤烟分为上橘二、上橘三、上橘四、中橘二、中橘三、中橘四、下橘二、下橘三 8个级别。由表5和表6可以看出，各处理之间的上等烟和中等烟的产量没有显著性差异，但是除了改良剂X4处理的上等烟产量低于对照，其他改良剂处理上等烟以及中等烟平均产量均高于对照，各处理上等烟产量分别比对照增加了7.73%、2.95%，46.14%、-3.31% 和 24.64%；中等烟产量比对照分别增加了18.47%、22.09%、30.98%、5.07% 和32.24%。

从总产量来看（表6），加入不同改良剂处理烤烟的平均产量均高于对照，分别增加了 13.14%、12.59%、38.50%和28.47%；与对照和其他处理相比，改良剂X3处理可以增加上等烟和中等烟的产量，并且能够显著提高烤烟产量。由此，改良剂X3处理的增产效果最好，X5处理次之。

表5 不同改良剂处理烟叶各级别产量（kg/hm2）Table5 Effects of different soil amendments on flue-cured tobacco leaf yields under various grades

注：其中上橘二、中橘二、中橘三为上等烟，上橘三、上橘四、中橘四、下橘二、下橘三为中等烟。

表6 不同改良剂处理各等级烟产量及所占比例Table6 Effects of different soil amendments on flue-cured tobacco leaf yields and proportions under superior and medium grades

2.4 不同改良剂对烟株根系鲜重的影响

根系是促进烟碱合成和实现烤烟高产高质的重要器官，决定着给烟叶输送养分的多少。图2显示，各改良剂处理根系鲜重均有增加的趋势，但差异没有达到显著水平（P＞0.05）。烤烟的根系重量（x）和烤烟产量（y）之间的相关方程为 y= 27.464x- 435.82（r值为0.953，P＜0.05），表明改良剂改善了土壤环境，促进了烟株根系的生长，进而提高了烤烟的产量。

2.5 不同改良剂对烤后烟叶外观质量的影响

烟叶的外观质量包括颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度等因素，由专家按评分标准感官判断打分，综合评价烤烟外观质量的优劣。烟叶的外观品质受土壤环境、气候、养分及烘烤工艺等多种因素影响［15-16］。一般认为成熟度高，薄厚中等，结构疏松、油分浓色度足的烤烟为优质烟，其中成熟度作为外观评价的综合指标，与其他因素存在密切联系［17-18］，杨士福［19］认为，烟叶成熟度越高，叶片组织结构越疏松且弹性越好。从表7和表8看可以出，X1、X2、X3处理上等烟要比对照的成熟度高，分别高出0.5、0.35、0.3分。从总分也可以看出，上等烟中改良剂X1、X2和X3处理比CK要高，分别高出2.25、3.625 和3.3分。

图2 不同改良剂处理根系鲜重（A）及与烤烟产量的相关性分析（B）Fig. 2 Effects of different soil amendments on fresh weights of flue-cured roots and their correlations with flue-cured tobacco leaf yields

表7 不同改良剂处理烤后烟叶外观质量鉴定（定性）Table7 Effects of different soil amendments on appearance qualities of flue-cured tobacco leaves （qualitative analysis）

表8 不同改良剂处理烤后烟叶外观质量鉴定（定量）Table8 Effects of different soil amendments on appearance qualities of flue-cured tobacco leaves （quantitative analysis）

3 小结

1） 不同农林废弃物研制成的改良剂施入土壤后，能改善土壤结构，降低土壤体积质量，增加土壤田间持水量。

2） 改良剂可以明显改善烟株生长状况，提高烟叶产量和品质。

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Effects of Different Soil Amendments on South Anhui Tobaccogrowing Soil and Flue-Cured Tobacco Yield and Quality

ZHU Keya1，2， SUN Xing2， CHENG Sen3， ZHANG Weifeng3， CAI Xianjie3， TANG Yu3，SUN Ping3， CAO Zhihong2， LIU Qin2， ZHAO Gengmao1*
（1 College of Resources and Environmental Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing 210095， China； 2 Institute of Soil Science， Chinese Academy of Sciences， Nanjing 210008， China； 3 Shanghai Tobacco Group Corporation， Shanghai 200082， China）

A field plot experiment was conducted in order to study the effects of five kinds of soil amendments made from different agricultural and forest residues on soil properties under tobacco-rice rotation and on flue-cured tobacco yield and quality. The results showed that： all the soil amendments improved the physical characteristics of tobacco-planting soil by decreasing soil bulk density and increasing soil field capacity. Soil amendments obviously improved the growth of tobacco plants： In rosette stage，leaf width of amendment X1 was significantly larger than CK； in fast-growing stage， leaf lengths of amendment X1， X2 and X5 were significantly larger than CK， leaf area of amendment X5 was significantly greater than CK； In mature stage， upper and lower leaf lengths of amendment X1， X2 and X5 were significantly higher than CK. Root weight had a significant correlation with flue-cured tobacco yield （r=0.907， P＜0.05）. Amendments， particularly X3 and X5 increased significantly tobacco yield compared to CK. Amendments increased the proportions of first-class and middle-class flue-cured tobacco compared to CK. Amendments improved the quality of tobacco leaf appearance， amendment X1， X2 and X3 significantly increased the total score of first-class flue-cured tobacco compared to CK. The above results provide the application prospect of the above soil amendments in south Anhui tobacco-planting soil.

Biochar； Soil amendment； Flue-cured tobacco； Increase production

S156.2

10.13758/j.cnki.tr.2016.04.015

皖南烟稻优质高效生态安全的土肥综合技术研究与示范项目（CF56.1-ZJ1）资助。

（seawater@njau.edu.cn）

朱克亚（1992—），男，安徽蚌埠人，硕士研究生，主要从事土壤肥料方面的研究。E-mail： zhukeya@163.com