不同耕作方式对土壤及烤烟的影响

孙敬国，王昌军，陈振国，黎根,孙光伟，李进平，余君，覃光炯(.湖北省烟草科学研究院烟草栽培调制研究中心，湖北 武汉，430030;.湖北中烟工业有限责任公司，湖北 武汉，430040)



不同耕作方式对土壤及烤烟的影响

孙敬国1，王昌军1，陈振国1，黎根2,孙光伟1，李进平1，余君1，覃光炯1
(1.湖北省烟草科学研究院烟草栽培调制研究中心，湖北 武汉，430030;2.湖北中烟工业有限责任公司，湖北 武汉，430040)

为探讨植烟土壤适宜的耕作方式，采用云烟87为研究材料，设置了免耕、浅耕(旋耕20 cm)、浅耕(犁耕20 cm)和深耕(犁耕40 cm)4种耕作方式，研究耕作方式对土壤和烟叶的影响.结果表明：在1月—3月间，土壤耕层15 cm温度表现为：犁耕(40 cm)>犁耕(20 cm)>旋耕(20 cm)>免耕，深耕后土壤温度分别比免耕和浅耕平均高0.75 ℃，0.71 ℃和0.52 ℃；土壤酶活性、微生物量和微生物活性均表现为深耕(犁耕40 cm)高于其他处理，而免耕表现最差，其中深耕(犁耕40 cm)细菌总量是免耕的3倍多；烟叶产量，产值和上等烟率均表现为深耕(犁耕40 cm)最高，与免耕相比，烟叶产量、产值和上等烟率分别提高了383.81 kg/hm2、12 415.19元/hm2和8个百分点.综上，在该试验条件下，采用犁耕(40 cm)的方式，有助于提升土壤温度，改善土壤微环境，提升烟叶根系活力和提高烟叶产量，可以作为我省烟叶产区植烟土壤适宜的耕作方式.关键词：耕作方式；土壤；烤烟

0 引言

烤烟是我国重要的经济作物之一，在国民经济中占有重要地位.种植烤烟是我国边远山区农民收入的主要经济来源.烤烟的产量及品质不仅关系卷烟制品的生产，同时也与烟农的收入紧密相关.由于我国人多地少，粮烟争地局势严峻，烟草轮作的条件越来越受限制[1].由于常年连作，施肥措施单一，耕层浅薄，造成土壤理化性状恶化，据统计每年由于烟草连作带来的直接及间接经济损失高达 40 亿元，这已经严重威胁到我国烟草农业的可持续发展[2].

当前，旋耕是烟区生产的常规耕作方式，连年旋耕导致了植烟土壤耕层变薄，通透性变差，烟叶产量及质量变差.旋耕处理尽管可以使表层土壤容重降低，但也导致土壤犁底层变浅[3].深耕则可以打破犁底层，降低深层土壤容重[4-5].深耕能够保持土壤疏松和水分适宜，有益土壤的熟化，增强肥力，加速土壤升温，改善土壤微生物群落的活动，加速有机物的利用和分解，缓解自毒物质及病原微生物对植物的伤害[6].

多年来，前人对耕作方式的研究虽然较多，但研究侧重点各有不同，而针对烤烟生产方面耕作方式的研究则鲜有报道，本试验通过不同耕作方式下土壤温度、土壤酶活性、土壤微生物以及烟叶农艺性状、根系活力和烟叶产值进行研究，探讨耕作方式对土壤和烟叶的影响，旨在为推动我国烟草栽培发展、消减连作障碍和优质烟叶开发提供理论和实践指导.

1 材料与方法

1.1 供试材料 云烟87(NicotianatabacumYunyan 87).

1.2 试验地点 湖北省恩施州利川市柏杨镇湖北省烟草科学研究院烤烟试验基地，海拔1 080 m.

1.3 试验处理 T1：免耕；T2：浅耕(旋耕20 cm)；T3：浅耕(犁耕20 cm)；T4：深耕(犁耕40 cm).

1.4 试验方法及数据分析 土壤温度采用HBN-DTW智能土壤温湿度记录仪进行，采集耕层15 cm处温度，摄氏温度表示(℃)；土壤蔗糖酶活性用3.5-二硝基水杨酸比色法测定，其活性以24 h后，1 g土壤葡萄糖的毫克(mg)数表示.土壤脲酶用苯酚-次氯酸钠比色法测定，其活性以反应24 h后1 g土壤中释放的NH3-N的质量(mg)来表示.土壤过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，其活性以土壤消耗的0.02 mol/L KMnO4的体积(mL)表示.烟叶根系活力采用氮蓝四唑法进行测定，其活性以1 g根系在培养2 h后，氮蓝四唑的还原量(μg)来表示；

试验测定数据采用SAS 8.0统计分析软件进行方差分析，根据相关性(P<0.05和P<0.01)的显著性进行比较.图表采用Sigma Plot 10.0 制图软件绘制.

图1 不同处理下土壤温度变化

2 结果分析

2.1 耕作方式对土壤温度的影响 由图可知：在1月第4候到3月第4候间，土壤温度呈现“w”型变化，其中在2月第1候到2月第3候和3月第1候和第2候处于谷底.

不同处理后土壤温度大小顺序为：T4>T3>T2>T1，其中温度最低值为2.39 ℃，最大值为7.47 ℃，极差为5.08 ℃.

2.2 耕作方式对土壤酶的影响 由表1可知：不同耕作方式下，土壤酶活性表现一致，其大小均表现为：T4>T3>T2>T1，其中蔗糖酶活性最大值为5.52 mg/g，最小值为3.02 mg/g；脲酶活性最大值和最小值分别为29.20，18.31 mg/g；过氧化氢酶的活性最大值与最小值分别为1.96 mL/g，1.13 mL/g.不同耕作方式下，土壤酶活性差异显著，犁耕(40 cm)与其他3种耕作方式差异极显著，但旋耕(20 cm)和犁耕(20 cm)仅表现为数量大小差别，方差分析差异不显著；所有耕作处理与免耕相比，酶活性(除过氧化氢酶)差异极显著.

表1 耕作方式对土壤酶活性影响

每列数值后面的小写字母表示在P<0.05上有显著差异；大写字母表示在P<0.01上有显著差异.全文同.

2.3 耕作方式对土壤微生物的影响 由表2可知：不同耕作方式下，土壤细菌总量表现为：T4>T3>T2>T1，其中T4 处理细菌总量是T1处理的3倍多；芽孢杆菌和固氮菌则表现为：T4>T2>T3>T1；而霉菌数量与细菌则相反，表现为T4处理最小，T1处理最大.

表2 耕作方式对土壤微生物主要种群数量影响 cfu/g

表3 耕作方式对土壤微生物AWCD变化

不同耕作方式下，T4处理与其他处理，细菌、芽孢杆菌、霉菌、放线菌和固氮菌差异极显著.放线菌T2与T3相比，差异不显著.

由表3可知，耕作方式对微生物活性有较大影响，在前期(24 h之前)，土壤微生物AWCD表现为T1活性最大，而T4活性最小.24 h之后，则表现为T4 >T2>T3 >T1，其中T4处理活性是T1处理的近2倍.不同耕作方式下，在96 h之后，T4处理与其他处理土壤微生物AWCD活性差异极显著，T2、T3与T1相比差异极显著，而T2与T3之间，差异不显著.

2.4 耕作方式对烤烟农艺性状影响 由表4可知，不同耕作方式下，在团棵和打顶前两个生育期，烤烟植株株高均表现为：T4>T3>T2>T1，在团棵期，株高最大值为47.1 cm，最小值为42.8 cm，差值为4.3 cm；打顶前，株高最大值为114.9 cm，最小值为103.3 cm，差值为11.6 cm；不同处理株高方差分析显示：T4，T3与T2、T1差异极显著，而T4和T3，T2和T1相互之间差异不显著.

不同时期，烤烟叶长、叶宽均表现为：T4>T3>T2>T1.

表4 耕作方式对烤烟植株农艺性状 cm

2.5 耕作方式对土壤烟叶根系活力的影响 由表5可知：在团棵期到打顶前，不同处理烤烟根系活力均随着时间的延长，活力增强，在打顶前根系活力达到最大；不同耕作方式下，根系活力均表现为T4> T3>T2> T1.

不同耕作方式下，在团棵期，T4处理与其他处理相比，烤烟根系活力差异极显著，T3， T2与 T1相比，差异也极显著；在旺长期和打顶前，T4，T3和T2，T1相比，差异极显著，但T4和T3之间没有差异，T3，T2和T1之间则两两差异极显著.

表5 耕作方式对烤烟植株根系活力分析

表6 耕作方式对烟叶经济指标的影响

2.6 耕作方式对土壤烟叶经济指标的影响 由表6可知，不同耕作方式下，烤烟烟叶产量，产值均表现为：T4>T3>T2>T1，其中最大值与最低值相比，产量高383.81 kg/hm2，产值高12 415.19元/hm2.上等烟率表现为：T4>T3>T2>T1，其中T4与T1相比，上等烟率提高了8个百分点，比T3，T2分别提高了2和4个百分点. 不同耕作方式下，烟叶产量、产值各处理相互间差异极显著.

3 讨论

3.1 耕作方式对土壤的影响 本试验结果表明，与免耕、旋耕20 cm和犁耕20 cm相比，犁耕40 cm后，土壤温度比免耕的温度平均高0.75 ℃、比旋耕20 cm平均高0.71 ℃、比犁耕20 cm的平均高0.52 ℃.土壤是农作物赖以生存的基础，土壤耕层深度对植烟土壤生态系统养分等物质循环影响较大，影响土壤的水肥气热等状况.农业机械深耕，可以有效打破犁底层，放寒增温[7-8].本实验结果深耕可以提高土壤温度，这与周静，王福军等人研究结果一致[9-12].

不同耕作方式对土壤理化性状有不同的影响，从而形成不同的土壤环境，不同的耕作方式会造成土壤微生物和土壤酶活性的差异[13].土壤深耕有利于厚熟土层，增加孔隙度，改善土壤通透性，同时将表土层养分翻压到下层，为微生物的生存、繁殖和活动创造了条件，加速了土壤熟化，从而改善了土壤和酶活性.本试验结果显示，采用犁耕耕层深度为40 cm，土壤蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶的活性分别是不冬耕的1.8、1.5和1.7倍.本试验结果与马守成等结论一致，深耕有助于提升土壤酶活性[14].

微生物是土壤养分转化和循环的直接动力[15]，其数量变化能灵敏反应土壤理化性状变化[16]，耕作通过改变土壤理化性状对土壤微生物产生影响[13]，深耕能够提高土壤微生物量[17].本试验结果表明，采用犁耕40 cm，细菌数量分别是免耕和浅耕(旋耕20 cm和犁耕20 cm)的3.45和2.60倍.芽孢杆菌、放线菌和固氮菌均表现为深耕要优于免耕和浅耕处理.本试验研究结果与前人研究一致，深耕有助于提高土壤微生物量，改善土壤土壤微环境[18-19].

Doran和 Bekwe的研究表明，土壤中真菌数量以及真菌/细菌比值越低，土壤生态系统的稳定程度越高，土壤抑制病害能力越强[20-21].“真菌型”土壤是地力衰竭的标志，“细菌型”土壤则是高土壤肥力的生物指标.

3.2 耕作方式对烟叶的影响 烟叶农艺性状是反应各种栽培措施的重要指标，同时也是反应烟叶产量和质量的重要依据.本试验结果显示，深耕后无论是团棵期还是打顶期，烤烟植株株高和最大叶长，叶宽均要高于免耕和浅耕处理.

长期连作以及连年旋耕导致土壤紧实，耕层变浅，犁底层变硬，土壤保水保肥能力下降，养分失衡，严重影响了农田可持续利用和经济效益提高[22-24]，而深耕可以加深耕层，改善耕层结构，从而提高土壤保墒能力[25-27]，本试验结果显示，犁耕40 cm，烤烟根系活力高于免耕和浅耕处理，这与周静等在玉米研究中的采用深耕处理后，玉米呼吸速率增加，根系活力增强的结论一致[9].

深耕后，烟叶产量和产值均高于免耕和浅耕处理，这与前人关于不同耕作通过改变农田地表微地形、土壤物理性状从而影响土壤水热状况和养分供应，进而影响作物生长发育和光和特性，最终影响作物产量形成的结论一致[28-30].

4 结论

实施不同耕作措施，能够改善根耕层结构，改善土壤水热环境，从而提高土壤蓄水、保墒能力.对于缓解烟叶长年连作造成的连作障碍，保证烟叶的产量和品质，提高土壤理化指标及微环境具有重要意义.通过对土壤温度、土壤酶和微生物量以及烟叶指标的研究，主要得到以下结论：

4.1 采用深耕(犁耕40 cm)，土壤温度要高于免耕和浅耕(旋耕20 cm和犁耕20 cm).不同处理后土壤温度大小顺序为：犁耕40 cm>犁耕20 cm>旋耕20 cm>免耕.深耕后土壤温度分别比免耕和浅耕平均高0.75 ℃，0.71 ℃和0.52 ℃.

4.2 采用深耕(犁耕40 cm)有助于提升土壤酶活性和土壤微生物量.土壤酶活性、微生物量和微生物活性均表现为深耕(犁耕40 cm)高于其他处理，而免耕表现最差.其中深耕(犁耕40 cm)细菌总量是免耕的3倍多.

4.3 采用深耕有助于提高烟叶产量和产值，烟叶产量、产值及上等烟率均表现为：犁耕40 cm>犁耕20 cm>旋耕20 cm>免耕，其中深耕(犁耕40 cm)与免耕相比，产量、产值和上等烟率分别提高了383.81 kg/hm2、12 415.19元/hm2和8个百分点.

[1] 时鹏，张继光，王正旭，等.烟草连作障碍的症状机理及防治措施[J].安徽农业科学，2011，39(1)：120-122，124.

[2] 张继光，申国明，张久权，等.烟草连作障碍研究进展[J].中国烟草科学，2011，32(3)：95-99.

[3] 周虎，吕贻忠，杨志臣，等.保护性耕作对华北平原土壤团聚体特征的影响[J].中国农业科学， 2007,40(9)：1973-1979.

[4] 孔晓民，韩成卫，曾苏明，等.不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响[J].玉米科学，2014，22(1)：108-113.

[5] 刘淑梅，曲晓燕，张洪生，等.小麦、玉米轮作制度下耕作方式对夏玉米农田土壤物理性状的影响[J].华北农学报，2013，28(6)：226-232.

[6] 肖慧，曾 燕，李进瞳. 三七连作障碍缓解方法初探[J].现代中药研究与实践，2010，24(3)：5-7.

[7] Cresswell H P，Painterd J，Cameron K C.Tillage and water content effects on surface soil hydraulic properties and short wave albedo[J].Soil Sci Soc Am J，1993，57：816-824.

[8] Meek B D，Rechel E A，Carter L M，et a1.Infiltration rate of a sandy loam soil：effects of traffic，tillage，and plant roots[J].Soil Sci Soc Am J，1992，56：908-913.

[9] 周静，史向远，李永平，等.不同耕作措施对旱地玉米生长环境及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2016,34(1)：134-139.

[10] 王福军，张明园，张海林，等，耕作措施对华北夏玉米田土壤温度和酶活性的影响[J].生态环境学报，2012,21(5)：848-852.

[11] 李开宇，李亚男，文凤，等.不同覆盖方式对辽西旱地玉米土壤温度和产量的影响[J].辽宁农业科学，2011，5：7-11.

[12] 刘立晶，高焕文，李洪文.玉米-小麦一年两熟保护性耕作体系试验研究[J].农业工程学报，2004，20(3)：70-73.

[13] Nyamadzawo G,Nyamangara J,Nyamugafata P,et al.Soil microbial biomass and mineralization of aggregate protected carbon in fallow-maize systems under conventional and no-tillage in Central Zimbabwe[J].Soil Till Res，2009，102(1)：151-157.

[14] 马守臣，张紧紧，冯荣成，等.深耕和施用有机肥对麦田土壤微环境的影响[J].华北农学报，2014,29(4)：192-197.[

15] Powlson D S,Jenkinson D S A.Comparison of the organic matter，biomass，adenosine triphosphate and mineralizable nitrogen contents of ploughed and direct-drilled soils[J].Journal of Agricultural Science，1981，97：713-721.

[16] 巨天珍，任海峰，孟凡涛，等.土壤微生物生物量的研究进展[J].广东农业科学，2011，(16)：45-47.

[17] 刘红杰，习向银，刘朝科，等.深翻耕和连作对植烟土壤养分及其生物活性的影响[J].福建农业学报，2011,26(2):298-303.

[18] Ji B,Zhao Y,Mu X,et al.Effects of tillage on soil physical properties and root growth of maize in loam and clay in central China[J].Plant Soil and Environment，2013，59(7)：295.

[19] 王光华，齐晓宁，金剑，等.施肥对黑土农田土壤全碳、微生物量碳及土壤酶活性的影响[J].土壤通报，2007，38(4):661-666.

[20] Doran J W，Sarrantonio M，Liebig M A. Soil health and sustainability[J].Advance Agronomy，1996，56： 26-54.

[21] Bekwe A M，Kennedy A C，Frohne P S. Microbial diversity along a transect of agronomic zones[J]. FEMS Microbiology Ecology，2002，39：183-191.

[22] 黄智鸿，王思远，包岩，等.超高产玉米品种干物质积累与分配特点的研究[J].玉米科学，2007,15(3)：95-98.

[23] 姚晓旭，于海秋，曹敏建.氮、钾肥运筹对超高产玉米干物质积累和产量的影响[J].华北农学报，2009,24(s1):176-178.

[24] 高玉山，窦金刚，刘慧涛，等.吉林省半干旱区玉米超高产品种、密度与产量关系研究[J].玉米科学，2007,15(1):120-122.

[25] 宫亮，孙文涛，包红静，等.不同耕作方式对土壤水分及玉米生长发育的影响[J].玉米科学，2011,19(3):118-120,125.

[26] 茹淑华，张国印，李虎群，等.禽粪有机肥对土壤主要养分和微量元素锌累积的影响[J].华北农学报，2011,26(Z1)：157-162.

[27] 苏帆，尹梅，付利波，等.禽畜粪肥和化肥对结球西生菜生产的影响[J].中国生态农业学报，2009,17(4):630-636.

[28] 孔凡磊，袁继超，张海林，等.耕作方式对华北两熟区冬小麦生长发育和产量的影响[J].作物学报，2013，39(9)：1612-1618.

[29] 刘义国，林琪，房清龙. 旱地秸秆还田对小麦花后光合特性及产量的影响[J].华北农学报，2013，28(4)：110-114.

[30] 周静，史向远，李永平，等.不同耕作措施对旱地玉米生长环境及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2016，34(1)：134-139.

(责任编辑 游俊)

The influence of different tillage on soil and flue-cured tobacco

SUN Jingguo1, WANG Changjun1, CHEN Zhenguo1,LI Gen2, SUN Guangwei1，LI Jinping1,YU Jun1, QIN Guangjiong1

(1.The Research Center of Cultivation and Curing of Flue-cured Tobacco，Tobacco Scientific Research Institute of Hubei Province，Wuhan 430070,China；2. China Tobacco Hubei Industrial Limited Corporation，Wuhan 430040，China)

In order to study the suitable tillage for flue-cured tobacco，this test usingNicotianatabacumYunyan 87 as the research materials, set up no-till, rotary tillage(20 cm), tillage(20 cm) and tillage(40 cm) to study the change of soil and tobacco leaf. Results showed that in January to March, the order of temperature about 15 cm soil is tillage(40 cm)>tillage(20 cm)>rotary tillage(20 cm)>no-till. Respectively, the temperature of tillage(40 cm) is higher than no-till and shallow tillage average 0.75 ℃, 0.71 ℃ and 0.52 ℃; The activities of enzyme, microbial biomass and microbial activity are characterized, which by tillage(40 cm) is higher than other processing, and no-till was the worst. The total bacteria about tillage(40 cm) is more than three times of the no-till. The production output and superior rate of the tillage(40 cm) are the highest, compared with no-till, increased 383.81 kg/hm2, 12 415.19 yuan/hm2and 8% respectively. In conclusion, under the condition of the experiment, with the method of the tillage(40 cm), it can help to improve the soil temperature, improve the environment of soil and promote root activity and improve the production of tobacco leaf, can be used as a suitable model for farming on the tobacco leaf production areas in our province.Key words:tillage; soil; flue-cured tobacco

2016-11-03

中国烟草总公司重点项目(110201502014)和湖北省烟草公司科技项目(027Y2014-009)资助

孙敬国(1981-)，男，博士，农艺师， E-mail：sunjg596@hotmail.com；王昌军，通信作者，高级农艺师， E-mail：wcj531@126.com

1000-2375(2017)03-0299-06

S341.1；S572

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.03.015