多功能调理剂对土壤及烤烟生长的影响

王英男,丁 洪,郑祥洲,王亚萨,唐莉娜,张 晶,张玉树*

(1.福建省农业科学院 土壤肥料研究所,福建 福州 350013;2.福建农林大学 资源与环境学院,福建 福州 350002； 3.福建省烟草与农业科学研究所,福建 福州 350003)

多功能调理剂对土壤及烤烟生长的影响

王英男1,2,丁 洪1,郑祥洲1,王亚萨1,2,唐莉娜3,张 晶1,张玉树1*

(1.福建省农业科学院 土壤肥料研究所,福建 福州 350013;2.福建农林大学 资源与环境学院,福建 福州 350002； 3.福建省烟草与农业科学研究所,福建 福州 350003)

在田间条件下,以不施用调理剂为对照(CK),研究了白云石粉(CT)、多功能调理剂ST和MT对酸性植烟土壤性质及烤烟生长的影响。结果表明：施用多功能调理剂可以显著提高烤烟根系周围土壤pH值和烤烟养分累积量,且烟叶产量和上中等烟叶比例随着土壤pH值(4.8～6.5)的提高而增加；与CK相比,CT、ST和MT处理的烟叶产量分别提高了10.7%、14.3%和17.7%,上等烟叶比例分别提高了3.67、10.6和11.2个百分点；与CT相比,ST和MT处理的烟叶总产值分别提高了9.3%和13.7%。

土壤调理剂;烤烟;产量;品质;土壤pH值

随着化学肥料的大量施用,土壤退化问题日益突出,主要表现为土壤板结、酸化、元素失衡等,严重限制了土地生产力的提高[1]。其中酸化是影响我国南方土地可持续发展最重要的障碍因子之一,南方酸性土壤面积约为2.04亿hm2,大部分土壤pH值小于5.5,其中很大一部分小于5.0,甚至小于4.5,而且面积仍在不断扩大,土壤酸度还在不断升高[2]。据报道,19世纪80年代早期至今,我国所有类型土壤的pH值下降了0.13～0.80[3]。此外,随着工业的快速发展,我国南方黄红壤区已成为世界上第三大酸雨区[2],进一步加剧了土壤的酸化。

烤烟是福建省一种重要的经济作物,常年种植面积7万hm2左右[4]。福建省烟区86.63%的土壤pH值小于5.5[5],低于我国优质烟叶生产适宜的土壤pH值范围(5.5～6.5)[6]。施用土壤调理剂是改善土壤理化性状和土壤微生态环境、提高烟叶产量和品质的有效方法之一[7-8]。目前市场上的酸性土壤调理剂种类繁多,但品质参差不齐,而且有些调理剂的不合理使用还可能引发土壤的“二次问题”，例如：长期施用石灰不仅会引起土壤板结而形成“石灰板结田”,而且还容易引起土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调，从而导致作物减产[9]；将某些天然矿物源类调理剂大量施入土壤后会显著提高土壤的阳离子含量,也会对土壤产生一定的毒害作用[10]。为了寻找适合福建省酸性植烟土壤的调理剂,本项目组根据福建省烟区土壤镁含量较为缺乏的特点[11],选择氢氧化镁和钙镁磷作为调理剂的主要原料;根据该省烟区土传病虫害较为严重的现状,选择具有抑菌功能的氰氨化钙作为主要原料之一;此外,选择氢氧化钙、碳酸钙、风化煤等材料作为主要原料或辅料,通过合理复配,研制出多功能土壤调理剂[12]。本文研究了多功能土壤调理剂对烟田土壤性质和烤烟生长的影响,旨在为酸性土壤改良及多功能调理剂的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点及调理剂

本试验在福建省三明市将乐县古镛镇张公村进行,土壤为水稻土,其碱解氮含量为118.70 mg/kg,有效磷53.96 mg/kg,速效钾116.98 mg/kg,交换性钙1123.2 mg/kg,交换性镁23.87 mg/kg，pH值4.92。供试白云粉由当地烟草部门提供,多功能调理剂ST和MT在福建省农业科学院土壤肥料研究所配制,由氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、钙镁磷、风化煤和(或)氰氨化钙等组成,各组分的比例详见表1。

表1 多功能调理剂ST和MT的组分比例 %

注:钙镁磷含P2O512.0%,氰氨化钙含N 19.5%。

1.2 试验设计

试验设置4个处理,每个处理3个重复,采用完全随机排列。4个处理分别为对照(不施调理剂,以CK表示)、当地常规调理措施(施用白云石粉,以CT表示)、多功能调理剂ST(以ST表示)和MT(以MT表示)。白云石粉、多功能调理剂ST和MT的施用量均为1500 kg/hm2。除土壤调理剂外,各处理的其余田间管理措施与当地生产一致,肥料品种和用量按当地烟草公司提供的施肥方案执行。肥料品种分别为烟草专用肥(N∶P2O5∶K2O=12.5∶8.0∶22.5，质量比)、钙镁磷、硫酸钾和硝酸钾,施用量分别为900、300、250和150 kg/hm2。其中,氮肥82%作为基肥,18%作为追肥;磷肥98%作为基肥,2%作为追肥；钾肥50%作为基肥,50%作为追肥。基肥于烟苗移栽前15 d与调理剂同时施用,追肥日期分别为移栽后的第13、27和40天;基肥和追肥的施用方法分别为沟施和穴施。小区面积为40 m2,烤烟种植密度为1.2 m×0.5 m。供试烤烟品种为K326,于2016年2月22日移栽,5月26日开始采收,6月20日采收结束。

1.3 测定项目及方法

分别于团棵期、旺长期和成熟期采集烟田土壤样品,分析其碱解氮、有效磷、速效钾含量和pH值;并于采收完成后分别采集烟株叶片、茎和根系样品,测定其氮、磷、钾含量,计算烟株养分累积量。土壤样品采集自烤烟根系周围,即在每个小区烤烟根系周围随机采集20个0～20 cm土柱(土钻内径2.0 cm)，混合成一个样品。土壤及烟株养分含量测定方法参考《土壤农业化学分析方法》[13]。烟叶烘烤后由当地烟草部门具有资质人员按烟叶分级标准进行外观等级划分,并根据各等级烟叶重量和当地各等级收购价格计算总产值。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2003、SPSS 18.0和Orgigin 9.0对试验数据进行分析处理；采用ANOVA法进行多重比较,显著性为P<0.05或P<0.01。

2 结果与分析

2.1 不同调理剂处理对烟叶产量及养分累积量的影响

从表2可以看出,施用土壤调理剂能够提高烟叶的产量。与对照CK相比,CT、ST和MT处理的烟叶产量分别提高了10.7%、14.3%和17.7%,差异均达到5%显著水平;与CT相比,ST和MT处理仍可进一步提高烟叶产量,但差异不显著。表2还显示,施用土壤调理剂还可以提高烟叶的养分累积量。CT、ST和MT处理的烟叶氮和钾累积量均显著高于CK的(P<0.05)；与CT处理相比,ST和MT处理的烟叶氮素累积量分别提高了2.0%和20.3%,磷累积量分别提高了9.7%和21.3%,钾素累积量分别提高了4.2%和7.9%;其中,MT处理的烟叶氮素和磷素累积量与CT处理的差异均达到了5%显著水平。

2.2 不同调理剂处理对烟叶品质及产值的影响

图1结果显示：与CK相比,CT、ST和MT处理的上等烟叶比例分别提高了3.67、10.60和11.20个百分点,上中等烟叶比例分别提高了2.08、8.80和10.60个百分点,其中ST、MT处理与CK间的差异均达到了5%显著水平;与CT处理相比,ST和MT处理的上等烟叶比例分别提高了7.0和7.5个百分点,上中等烟叶比例分别提高了6.8和8.5个百分点,差异均达到了5%显著水平。

表2 不同调理剂处理条件下烟叶的产量及养分累积量

注:同列数据后附不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同。

随着烟叶产量和上中等烟叶比例的提高,施用调理剂处理的烟叶总产值也明显提高(图2)。与CK相比,CT、ST和MT处理的烟叶总产值分别提高了13.3%、23.9%和28.8%,差异均达到了5%显著水平；与CT相比,ST和MT处理的烟叶总产值分别提高了9.3%和13.7%，其中MT处理的总产值显著高于CT处理的(P<0.05)。

不同小写字母表示差异达5%显著水平。下同。

图2 不同调理剂处理对烤烟产值的影响

2.3 不同调理剂处理对土壤pH值的影响

从表3可以看出,施用土壤调理剂可以显著提高土壤的pH值。与CK相比,CT、ST和MT处理成熟期土壤的pH值分别提高了1.18、1.36和1.39,差异均达到5%显著水平。与CT处理相比,ST处理团棵期、旺长期和成熟期的土壤pH值分别提高了0.15、0.18和0.18,MT处理分别提高了0.63、0.40和0.21，且MT与CT处理间在团棵期和旺长期的差异达到了5%显著水平。相关分析结果(图3)表明,土壤pH值(不同时期样品平均值)与烟叶产量及上中等烟叶比例呈极显著线性相关。

表3 不同调理剂对土壤pH值的影响

图中土壤pH值为相同处理不同时期土壤样品pH值的平均值。

2.4 不同调理剂处理对土壤有效养分含量的影响

从表4可以看出：施用多功能调理剂可以提高烤烟根系周围土壤有效养分的含量。具体来说：ST和MT处理在团棵期、旺长期和成熟期的土壤有效磷含量显著高于CK和CT处理的；MT处理还可以显著提高土壤碱解氮含量,在团棵期比CK、CT和ST处理分别增加了19.8%、20.5%和18.6%,差异达到5%显著水平;在旺长期,MT处理的土壤碱解氮含量仍显著高于CK和CT处理的。多功能调理剂ST和MT中含有钙镁磷、MT中含有石灰氮可能是ST和MT处理提高土壤有效磷含量、MT处理提高土壤碱解氮含量的主要原因。

3 讨论

酸化影响土壤微生物分布与活性、养分有效性,不仅会导致土壤中钾、钙、镁、钼、硼等营养元素的流失,还会限制烤烟根系的活力,影响烟株吸收养分,造成烤烟生长不良、烟叶品质下降[14]。施用酸性土壤调理剂是提高土壤pH值、促进土壤养分平衡、改善土壤微生物结构、促进烤烟生长、提高烟叶产量和品质的有效途径[15-16]。有研究表明,在酸性植烟土壤上施用调理剂可以提高烟叶产量、改善烟叶品质,从而提高烟叶产值[15]。本试验研究结果显示,施用调理剂可显著提高烤烟根系周围土壤pH值,且烟叶产量和上中等烟叶比例随着土壤pH值(4.8～6.5)的提高而显著增加。这说明调理剂提高烟叶品质和产值的原因与调理剂调节土壤酸碱度、改善土壤生态环境有关[16]。

表4 不同调理剂处理对烤烟生育期间土壤碱解氮、有效磷及有效钾含量的影响

多功能调理剂对土壤pH值的调节效果和促进烤烟生长的功效好于白云石粉,这与多功能调理剂中含有钙镁磷、氢氧化镁、氰氨化钙等营养成分有关。其中,钙镁磷和氢氧化镁既可以调节土壤酸度,又可提供磷素和镁素营养,可以有效地弥补福建烟区土壤镁含量较低的不足[11]；氰氨化钙是一种强碱性化合物,它不仅具有显著调节土壤酸度的效果,还可以提供氮素营养[17],施入土壤后遇水分解生成的氰胺类物可以显著降低土壤真菌数量,提高细菌和放线菌数量[18],改善土壤微生态环境[17]。因此,多功能调理剂对烤烟生长及烟叶品质的影响可能是养分供给、土壤pH调节和微生态环境改善共同作用的效果，这3种作用对烤烟生长促进效应的贡献率有待今后进一步研究。

4 结论

本试验结果表明,施用调理剂可显著提高烤烟根系周围土壤的pH值,烟叶产量与上中等烟叶比例随pH值(4.8～6.5)的提高而增加。与不施用调理剂的对照相比,施用调理剂处理的烟叶产量和产值分别提高了10.7%～17.7%和13.3%～28.8%。与当地常规调理措施相比,多功能土壤调理剂MT仍可以提高土壤pH值和有效养分含量,从而进一步提高上中等烟叶比例和烤烟产值。

[1] Huang P, Zhang J B, Xin X L, et al. Proton accumulation accelerated by heavy chemical nitrogen fertilization and its long-term impact on acidifying rate in a typical arable soil in the Huang-Huai-Hai Plain [J]. Journal of Integrative Agriculture, 2015, 14(1): 148-157.

[2] 赵其国.中国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控[M].北京:科学出版社,2002:70-75.

[3] Guo J H, Liu X J, Zhang Y, et al. Significant acidification in major Chinese croplands [J]. Science, 2010, 327: 1008-1009.

[4] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴:2013[M].北京：中国统计出版社,2013:451.

[5] 熊德中,蔡海洋,罗光,等.福建烟区土壤主要物理化学性状的研究[J].中国生态农业学报,2007,15(3):21-24.

[6] 王瑞新.烟草化学[M].北京:中国农业出版社,2003:48-49.

[7] 唐莉娜,熊德中.土壤酸度的调节对烤烟根系生长与烟叶化学成分含量的影响[J].中国生态农业学报,2002,10(4):65-67.

[8] 蒋少林,颜成生,阳清元.衡南烟区施用石灰对烟叶生长发育及品质的影响[J].湖南农业科学,2007(3):103-104.

[9] 易杰祥,吕亮雪,刘国道.土壤酸化和酸性土壤改良研究[J].华南热带农业大学学报,2006,12(1):23-28.

[10] 龙明杰,曾繁森.高聚物土壤改良剂的研究进展[J].土壤通报,2000,31(5):199-202.

[11] 陈星峰,张仁椒,李春英,等.福建烟区土壤镁素营养与镁肥合理施用[J].中国农学通报,2006,22(5):261-263.

[12] 丁洪,郑祥洲,李文卿,等.多功能酸性土壤调理剂及其应用方法:中国,ZL201510501481.9.[P].2015-09-08.

[13] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000:12,147-315.

[14] 郭培国,陈建军,李荣华. pH值对烤烟根系活力及烤后烟叶化学成分的影响[J].中国农业科学,2000,33(1):39-45.

[15] 郭豪,宋鹏飞,黄翯,等.土壤改良剂对酸性土壤改良效应和烤烟产量、质量的影响[J].江苏农业科学,2014,42(6):95-98.

[16] 李富欣,司贤宗,张翔,等.土壤改良剂对烤烟产质量和土壤理化性状的影响[J].江西农业学报,2014,26(5):11-13.

[17] 马军伟,孙万春,胡庆发,等.氰胺类肥料对连作土壤微生物种群结构的影响[J].浙江大学学报:农业与生命科学版,2013,39(3):281-290.

[18] Bletsos F A. Grafting and calcium cyanamide as alternatives to methyl bromide for green-house eggplant production [J]. Scientia Horticulturae, 2006, 107(4): 325-331.

(责任编辑:黄荣华)

Effects of Multifunctional Soil Conditioner on Soil Property and Flue-cured Tobacco Growth

WANG Ying-nan1,2, DING Hong1, ZHENG Xiang-zhou1, WANG Ya-sa1,2, TANG Li-na3, ZHANG Jing1, ZHANG Yu-shu1*

(1. Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2. College of Resource and Environment, Fujian Agricultural and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3. Tobacco and Agricultural Sciences Research Institute of Fujian Province, Fuzhou 350003, China)

Taking the no application of soil conditioner as the control (CK), we studied the effects of applying dolomite dust (CT), and multifunctional soil conditioners ST and MT on the properties of acidic tobacco-planting soil and the growth of flue-cured tobacco in the field. The results indicated that applying multifunctional soil conditioner could significantly increase the pH-value of soil around the root system of flue-cured tobacco, as well as the nutrient accumulation in tobacco plants, and the tobacco yield and proportion of middle and superior tobacco leaves increased with the increase in soil pH-value (4.8～6.5). In comparison with CK, in the treatments CT, ST and MT, the tobacco yield was increased by 10.7%, 14.3% and 17.7%, respectively, and the proportion of superior tobacco leaves was increased by 3.67, 10.6 and 11.2 percent, respectively. The total output value of tobacco in ST and MT was separately 9.3% and 13.7% higher than that in CT.

Soil conditioner; Flue-cured tobacco; Yield; Quality; Soil pH-value

2017-04-27

福建省烟草专卖局科技项目“多功能烟田土壤调理剂研究与应用”(2013062)、“控释烟草专用肥产业化关键技术研究与示 范推广”(2012045)；福建省公益科研院所专项“玻璃基质复合肥料产业化关键技术研究与示范推广应用”(2014R1022-4)。

王英男(1992─),女,硕士研究生,主要从事土壤修复与养分循环研究。*通讯作者:张玉树。

S572

A

1001-8581(2017)08-0091-04