不同氨基酸有机肥对烤烟生长发育及产质量的影响

向德明，张明发，彭曙光，黄远斌，田 峰，罗建新，刘国顺，蔡云帆，田明慧，张黎明，吕启松

（1湖南湘西州烟草公司生产技术中心，湖南吉首416000；2湖南省烟草公司，长沙410004；3湖南湘西州烟草公司花垣分公司，湖南花垣416500；4湖南农业大学，长沙410128；5河南农业大学，郑州450002）

0 引言

前人研究证明农作物能够吸收利用氨基酸[1-5]，且与施用量有很大关系[6]。作物的产量和品质受遗传与环境的双重影响[7]。施肥是烤烟生产关键栽培技术之一。湘西烟区长期的土壤连作与化肥大量使用，导致土壤结构破坏，有机质下降和土壤酸化，土壤退化严重，烟叶香气不足，化学成分不协调，不能满足工业需求[8]。绿色、有机、生态、安全农业发展是大势所趋。可前人多研究不同有机肥与无机肥的配比对烤烟产质量影响[9-10]，施用生物有机肥对烤烟生长发育和产质量的影响也有部分报道[11-13]；虽相对于无机氮，土壤中氨基酸态氮含量很低，但关于氨基酸有机肥的研究鲜见报道[14-15]。本研究采取田间试验的方法探讨不同氨基酸有机肥种类与施用量对烤烟生长及产质量影响的作用与机理，以期为湘西烟区科学施用氨基酸有机肥提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014—2016年在湖南省花垣县花垣镇湘西生态金叶科技园（109.30°E，28.01°N，海拔452 m）进行定位试验，供试土壤为石灰岩母质发育的旱地黄灰土，土壤pH 6.23，有机质为10.46 g/kg，碱解氮为38.20mg/kg，速效磷为9.75mg/kg，速效钾为108.76mg/kg。烤烟生产主要依靠天然降水和土壤自身蓄水。种植制度为一年一熟（烤烟）。供试烤烟品种为‘云烟87’。供试新型氨基酸有机肥由长沙新源氨基酸肥料有限公司生产，氨基酸有机肥A型（N:P2O5:K2O=8:2:2，有机质70%～80%，总氨基酸35%，游离氨基酸7%），氨基酸有机肥B型（N:P2O5:K2O=6:2:2，有机质70%～80%，总氨基酸25%，游离氨基酸5%）。常规烟草专用基肥(N:P2O5:K2O=8:15:7)、生物有机肥(N:P2O5:K2O=4:1:1)为基肥，提苗肥(N:P2O5:K2O=20:9:0)、烟草专用追肥(N:P2O5:K2O=10:5:29)、硫酸钾(N:P2O5:K2O=0:0:50)为追肥，均由湖南众望金叶科技股份有限责任公司提供。

1.2 试验设计

试验为单因素5水平随机区组设计的定位试验，3次重复，小区面积为58.8 m2。各处理设计见表1。施纯氮114.3 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1:1.52:2.63，以追肥（提苗肥、烟草专用追肥、硫酸钾）用量调节总施氮量及氮磷钾比例。生物有机肥、烟草专用基肥、氨基酸有机肥全部作基肥，起垄前开沟条施；其余化学肥料50%作基肥，50%在培土时作追肥施入。行距1.2 m，株距0.5 m，试验地设2行保护行，2016年4月26日移栽烤烟。田间管理按标准化烟叶生产措施进行。

1.3 烤烟生长发育、经济性状调查及分析测定

烤烟农艺性状于成熟期分叶位测定，每小区用红线定点测量10株烟的株高、茎围、叶长宽、叶面积和有效叶片数[16]；栽后35、40、50、60、70、80天测定叶面积系数，计算如式(1)。

表1 田间试验各处理设计

按GD2635分级、国家统一价格交售，计量小等级产量、产值[17]，整齐度分析计算如式(2)。式中rd为整齐度，xˉ为样本平均值，s为标准差[18]。成熟期每小区随机抽取具代表性的60株烟株标记叶位（7～11与12～16叶位）取烤后烟样B2F、C3F各3 kg。对抽取的上、中烟叶样品进行化学成分测定与评吸。还原糖、总糖、烟碱、总氮、氯用305D流动分析仪测定，钾用火焰光度法测定，并由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心检测进行感官评吸。

1.4 根系干重测定

于移栽后30天开始，每小区每隔15天选取具有代表性的烟株5株测定烟株根干重。取样方法为以主茎基部为原点，水平横向距离主茎基部0～10 cm区域和深度纵向距离主茎基部0～10、10～20、20～30、30～40 cm区域切出剖面，取出根系，冲净泥土，测定每个采样区的根系干重。

1.5 统计分析

采用Excel整理数据，DPS软件进行统计分析，LSD法显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同氨基酸有机肥对大田烤烟农艺性状及整齐度的影响

由表2～3可知，中部叶长、中部叶叶面积顺序均为T3＞T2＞T5＞T1＞T4，A型氨基酸有机肥300 kg/hm2处理中部叶叶长与中部叶叶面积最高分别为74.89 cm、891.23 cm2，均与对照和B型氨基酸有机肥150 kg/hm2处理有显著性差异。施用氨基酸有机肥都有增加株高、叶数与中部叶宽的趋势，但均未达到显著水平。其他处理间无显著性差异。

叶面积指数(LAI)与整齐度的大小均是评价烤烟群体烟株光合性能及生长的重要指标。为进一步了解各处理烤烟的群体长势，特进行整齐度与叶面积系数分析。各处理株高、茎围、中部叶长度、上部叶宽度整齐度以T3处理最高，分别较对照T1处理高0.81、1.29、5.11、0.91个百分点，其中中部叶长度整齐度、株高整齐度与T1处理有显著性差异；中部叶宽度、中部叶面积整齐度以T4处理最高，分别较对照T1处理高6.00、9.61个百分点，其中中部叶面积整齐度与对照T1处理有显著性差异，但其叶面积系数与茎围最小（图1）；上部叶长度、上部叶面积整齐度以T2处理最高，分别较T4处理高5.3、2.08个百分点，其中T2处理上部叶长度整齐度显著高于T4处理，其他处理之间无显著差异。

综上所述，氨基酸有机肥A型300 kg/hm2的用量能促进大田烤烟中部叶的个体与群体生长发育。

表2 不同处理的农艺性状

表3 不同处理农艺性状的整齐度 %

图1 烤烟叶面积系数动态变化

2.2 施用不同氨基酸有机肥对烤烟根系的影响

由表4可见，烤烟根系主要分布在深0～30 cm处，其中0～10 cm处的根系增长高峰期在移栽后30～40天间，T4处理在30天，T1、T2、T3、T5处理在40天，且T3＞T2＞T5＞T1＞T4，其中40天时3处理与对照和4处理有显著性差异；10～20 cm的根系增长高峰期在移栽后30～40、70天间，T2、T4、T5处理在30天，T3处理在40天，T1处理在70天，且T4＞T5 ＞T2＞T3＞T1，其中40天时10～20 cm的根系4个处理与T1有显著性差异；20～30 cm的根系增长高峰期在80～90天间，T1、T3、T4、T5处理在90天，T2处理在80天,且T3＞T4＞T5＞T2＞T1；30～40 cm处在0～40天间几乎无根系，40～90天根系较快增加，高峰期在60～70天；T2、T3、T4、T5处理在70天，T1处理在60天，T4＞T1＞T2＞T5＞T3。其他处理无显著性差异。进一步分析拟合，0～10 cm与20～30 cm深度根系干重变化呈“S”型曲线，10～20 cm根系呈幂函数增长曲线，30～40 cm呈二次函数曲线。综上，施用氨基酸有机肥300 kg/hm2可促进烟草根系的发育。

2.3 施用不同氨基酸有机肥对烤烟经济性状的影响

2种水平2种氨基酸有机肥的烟叶产量、产值、均价与上中等烟叶比例均有不同程度地提高，其中上中等烟叶比例均与对照有显著差异，高用量的2种氨基酸有机肥还与对照在产量、产值上有显著差异，A、B型产量增幅分别为8.83%、6.04%，产值增幅分别为8.89%、7.95%（表5）。说明300 kg/hm2用量的氨基酸有机肥A型与B型与化肥配施能提高烟叶产量与产值，增加烟农收入。

表4 不同处理不同深度各层次根系占总根干重的比重分布

表5 不同氨基酸有机肥对烤烟经济性状的影响

2.4 施用不同氨基酸有机肥对烤烟化学成分的影响

只有各种化学成分含量适宜且相互协调，烟叶才能良好的内在质量，香气充足，吃味醇和[19]。研究不同处理的中上部烟叶的内在化学成分的协调性差异，可评价烟叶内在质量，进而通过施肥措施提高中上部烟叶的质量[20]。

由表6可见，中上部烟叶总糖含量均以对照最低，以有机肥A型300 kg/hm2处理最高；中部烟叶总氮含量以氨基酸有机肥A 300 kg/hm2最高，大小顺序为T3＞T5＞T1＞T2＞T4，均与对照无显著差异。上部烟叶总氮含量以对照处理最高，大小顺序为T1＞T5＞T3＞T2＞T4，且均与对照有显著差异。中上部烟叶钾氯比均以氨基酸有机肥A 300 kg/hm2最高，且中部叶与对照和氨基酸有机肥A 150 kg/hm2处理有显著差异，其他无显著差异。各处理的烟碱含量均低于对照，钾含量与糖碱比均高于对照，其他指标均在适宜范围内，但处理之间无显著差异。可见各氨基酸处理均一定程度上改善烟叶化学成分及内在品质。氨基酸有机肥与化肥配施能提高中部叶的钾氯比与上部叶的总糖含量，降低上部叶的总氮含量。总体上效果以氨基酸有机肥A300 kg/hm2较好。

2.5 施用氨基酸有机肥对烤烟评吸质量的影响

由表7可看出，各处理评吸总分、质量档次均高于对照，其高低顺序为T2＞T4＞T3＞T5＞T1，说明氨基酸有机肥A、B型能改善中部烟叶的香气质，增加中部烟叶的香气量，提高中部烟叶的评吸质量。

表6 不同处理烟叶主要化学成分

3 结论

（1）150 kg/hm2用量的氨基酸有机肥B型能提高中部叶宽度、中部叶面积整齐度，但其叶面积系数与茎围有降低的趋势；300 kg/hm2用量的氨基酸有机肥A型能提高中部叶叶长与中部叶叶面积，烤烟农艺性状总体上较好，能提高中部叶长度整齐度与株高整齐度，群体整齐度与叶面积系数表现较好，能促进大田烤烟个体与群体的中部叶生长发育。

（2）烤烟根系主要分布在纵深0～30 cm处，150 kg/hm2用量的氨基酸有机肥B型能提高移栽后40天烤烟10～20 cm处的根系根干重的比重分布；300 kg/hm2用量的氨基酸有机肥A型能提高移栽后40天烤烟0～10 cm处的根系根干重的比重分布，根系增长高峰期及根干重的比重分布比较合理，可促进烟草根系的发育。

（3）2种水平2种氨基酸有机肥均能提高烤烟上中等烟叶比例，300 kg/hm2用量的氨基酸有机肥A型B型均能提高烟叶产量与产值。

（4）300 kg/hm2用量的氨基酸有机肥A型总体较好，对湘西地区烤烟生产及肥料配方有重要指导意义。

（5）由于土壤、气候等生态条件的差异，上述结果在其他地区还需验证，但本研究方法可以借鉴，本研究结论对其他农作物施肥及生长有重要参考价值。

4 讨论

关于有机酸对作物的有利影响远比毒害研究得少[21-22]。韩锦峰[23]研究指出，饼肥配施化肥能提高烤烟产量、上等烟的比例及烟叶品质。武雪萍等[24]研究发现有机酸灌根促进了烟叶的碳氮代谢过程，其中苹果酸处理和乳酸处理显著提高了根系活力和根系ATPase活性，促进根系的发育；4种有机酸处理都可以提高烤后烟叶有机酸和还原糖的含量。刘国顺等[25]认为有机酸能改善烟叶的质量。朱凯[26]研究表明，施用苹果酸等有机酸增加了致香物质总量，且以中部叶增加最大。究其原因有三，其一，有机酸可以为土壤微生物提供碳源，提高根际土壤微生物的活性，有利于土壤中物质的转化；其二，有机酸可以提高植物养分的有效性，很多有机酸可与微量元素(Zn、Cu、Fe、Mn)形成水溶性络合物或螯合物，从而提高微量元素的有效性；其三，有机酸改善根际土壤环境，刺激根系的生长，提高烟草根系活力，提高烟叶酶活性，加强碳氮代谢，但是由于不同分子量有机酸所起的作用不同，对烟株内化学成分的合成表现不同。

施肥措施可以改善土壤理化性状与养分状况，是调控烟叶产质量的关键技术[27]。朱利翔[28]研究指出，含氨基酸水溶肥料的使用增加了小麦的穗粒数和千粒重，能显著提高小麦产量，氨基酸有机肥A型最好，可能与其总氨基酸及游离氨基酸含量较高有关，氨基酸态氮对植物的氮营养贡献还应当适当考虑根系分泌与氨基酸吸收之间的平衡[29]。曹小闯等[30]认为土壤氨基酸态氮既供应有机氮源，同时也为植物提供了有机氮化合物中的碳与能量，大大降低了碳氮同化成本．。植物的有机氮营养效应比矿质氮营养效应大得多。氨基酸相对其他氮源能被植物优先吸收，以降低植物在吸收同化氮源时所消耗的能量[31]。于俊红等[32]认为50～200 mg/kg的组氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸喷施能在不同程度上促进菜心生长和增产。上述结果与本研究结果基本一致。

氨基酸态氮半衰期短，分子态氨基酸可不经矿化直接被植物吸收，是植物和微生物的优良氮源与碳源。氨基酸关系蛋白质合成，影响蛋白质和酶的数量，影响土壤微生物的动态变化，进而影响烟叶内在品质。合理的施肥种类是影响农业可持续发展的重要因素之一，长期单一施用同一系列种类肥料，虽然对产量有所贡献，但影响农业持续发展。本研究得出的结论“氨基酸有机肥与化肥配合施用，不仅可以提高烟叶产量产值，还可以改善烟叶品质，提高评吸质量”在前人研究的基础上具有新颖性与优越性，首次结合农艺性状及整齐度、叶面积系数与不同时期不同层次根干重等生长指标明确了烤烟田间生长规律，阐明了不同种类不同用量氨基酸有机肥与烤烟经济性状、内在化学成分及评析质量的关系。

推测氨基酸可能会促进致香前体物质的合成与积累，使烟叶成熟期间同化物的降解转化更为协调、烟叶化学成分更为协调，但与气温、雨水和光照等气候条件也有一定关系，这方面还需继续研究；氨基酸有机肥可能增加土壤有机质的含量，或许可提高有机质的质量，进而促进根系的生长，但横向根系的分布因有2株烟的交错重复根系而未研究，需继续进行盆栽试验；整齐度与叶面积系数影响因素（如栽培、品种等）较多，本研究在其他因素尽量一致情况下仅重点研究氨基酸有机肥的影响。