耕作深度对烤烟根系生长和烟叶钾、氯含量的影响

2020-06-01毛家伟张翔徐敏何雷李亮司贤宗索炎炎张继帅

江苏农业科学 2020年8期

毛家伟张翔徐敏何雷李亮司贤宗索炎炎张继帅

摘要：为探讨豫南烟区适宜的烤烟耕作深度，采用田间试验研究了耕作深度对烤烟根系生长和烟叶钾、氯含量的影响。结果表明，在20～40 cm深度，随着耕作深度的增加，容重有减小的趋势;在40～60 cm深度，增加耕作深度显著降低了后期40～60 cm土壤水分含量。在移栽后75 d，与对照处理T1相比，其他深耕处理根系体积和不定根数量均显著增加。与常规耕作相比，增加耕作深度均能够显著提高烟叶产量和产值，耕作深度35 cm处理的产量和产值和耕作深度45 cm处理相比差异不显著，均价和上等烟比例均以耕作深度35 cm处理最高。从烤后烟叶钾、氯含量看，与对照处理T1相比，增加耕作深度处理均提高了中部和上部烟叶钾含量，上部烟叶氯离子含量明显降低。经综合分析可知，在豫南烟区生产中较适宜的耕作深度为35～45 cm。

关键词：烤烟;耕作深度;植烟土壤容重;水分含量;根系生长;经济性状;钾;氯

中图分类号： S572.04文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）08-0085-04

收稿日期：2019-03-19

基金项目：河南省烟草专卖局科技项目（编号：HYKJZD201503）;中国烟草总公司科技项目（编号：110201502013）;河南省烟草业转型升级科技攻关项目（编号：2018410000270036）。

作者简介：毛家伟（1981—），男，湖北广水人，副研究员，主要从事植物营养、施肥研究与推广。E-mail：maojw1981@126.com。

烟草是一种特殊的经济作物，为烟株生长提供一个良好的土壤环境是生产优质烟叶的关键[1]。豫南烟区近年来由于生产上耕作深度普遍偏浅，加上不合理施肥，造成烟田耕层过浅、烟株根系发育不良，进而影响烟叶的产量与品质[2]。土壤耕作是将机械力作用于土壤并改变其理化性状，进而调节土壤中水、肥、气、热等因子，提高作物产量[3]。土壤紧实会影响植株地下部在土壤中生长发育状况[4]，深耕可增加土壤通透性，缓解土壤紧实状况，提高水分利用率，实现作物的增产增收[5]。童文杰等的研究表明，深耕对改良土体结构、促进土壤蓄水、优化烤烟根系构型以及增加烟叶产量、产值有较好效果[6]。杨章明等的研究表明，烟地深翻可明显改善土传病害发生情况、有效提高烟株农艺性状并显著提高烟叶质量[7]。钾、氯含量都是评价烟叶质量的重要指标[8-9]，近年来，河南烟叶氯含量偏高和钾含量偏低的问题一直未得到很好的解决，已经成为影响烟叶质量的关键因子之一[10]。针对豫南烟区土壤及烟叶存在的问题，本试验研究了耕作深度对土壤物理性状、根系生长和烟叶钾、氯含量的影响，以期找出适宜的烤烟耕作深度，为生产优质适产烟叶提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在河南省泌阳县高邑乡进行。基础土样养分为：pH值6.3，有机质含量1.24%，速效氮含量80.6 mg/kg，速效磷含量11.1 mg/kg，速效钾含量131.4 mg/kg，氯离子含量15.5 mg/kg。试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。试验前茬均为烟草，烤烟品种为云烟87。供试肥料种类有烟草专用复合肥料（N 10%、P2O5 12%、K2O 18%）、饼肥（N 5%）、硫酸钾（K2O 50%）、过磷酸钙（P2O5 12%）。

1.2 试验设计

试验设3个处理，分別为常规耕作即耕作深度20 cm（T1）、耕作深度35 cm（T2）、耕作深度45 cm（T3）。试验采取大区对比设计，不设重复，小区面积800 m2，烟垄行距1.2 m，株距0.5 m，3个处理施肥一致，施肥氮磷质量比1 ∶1.5 ∶3.5，氮、磷、钾用量分别为：N 67.5 kg/hm2、P2O5 101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2，烟草专用复合肥80%条施、20%穴施，饼肥和磷肥全部条施，钾肥30%条施、20%穴施、50%追施。3月5日于试验点耕作，4月26日移栽，8月23日采烤结束。其他各项田间生产管理措施统一按当地规范化措施进行。

1.3 测定项目

1.3.1 容重、水分含量利用铝盒和环刀测定0～20、20～40、40～60 cm土壤水分含量和容重。

1.3.2 根系生长情况每个处理选取有代表性的烟株5株，在移栽35、75 d后挖出其完整根系，用清水洗净后将根系分为侧根（一级、二级）、不定根，并用剪刀剪开，数出根数。利用排水法测量根系体积，最后烘干，称质量。

1.3.3 烟叶钾、氯含量分别在移栽后30、75 d取各处理烟株的中部叶，在105 ℃下杀青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒质量，粉碎过0.425 mm筛后，按照鲁如坤的方法[11]分析测定钾和氯的含量。

1.3.4 经济性状各小区单独计产、分级，计算产量和产值。

1.3.5 烤后烟叶钾、氯含量烟叶烘烤后，各处理取中部叶（C3F）和上部叶（B2F），按照王瑞新的方法[12]测定钾和氯的含量。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2016和DPS软件对试验数据进行统计分析，并进行Duncans新复极差法多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对植烟土壤容重、水分含量的影响

由表1可见，在0～20 cm深度，3个处理间以处理T1容重最低，但处理间差异不显著;在20～40 cm 深度，随着耕作深度的增加，容重逐渐减小，但处理间差异未达显著水平;在 40～60 cm深度，各处理间容重表现为处理T1>处理T2>处理T3，处理T1容重显著高于处理T3（P<0.05）。在0～20、20～40 cm，3个处理间水分含量差异不显著;在 40～60 cm 深度，各处理间水分含量表现为处理 T1>处理T2>处理T3，且处理T1水分含量显著高于其他2个处理（P<0.05），说明增加耕作深度显著降低了后期40～60 cm土壤水分含量。

2.2 不同处理对烤烟根系生长的影响

2.2.1 不同耕作深度对根系体积及干物质积累的影响由图1可知，在移栽后35 d，各处理根系体积差异不显著，可能是由于在烟株生长前期，根系生长刚恢复，根系主要分布在较浅的土层，3个处理相比，以耕作深度35 cm的根系体积最大，达9.2 cm3;在移栽后75 d，与处理T1相比，其他2个处理根系体积显著增加，以处理T2最大，但和处理T3间差异不显著。移栽后35 d，处理间根干质量差异不显著;在移栽后75 d，与处理T1相比，其他2个处理根干质量均显著增加，但二者之间差异不显著，以处理T2根干质量最大，达72.1 g/株。

2.2.2 不同耕作深度对根系生长的影响从表2可以看出，移栽后75 d与移栽后35 d相比，一级侧根和不定根均有所增加。在移栽后35 d，3个处理相比，一级侧根以处理T2最多，达28.2条，3个处理间差异不显著;不定根数量则以处理T1最多，达31.6条，显著高于其他处理。在移栽后75 d，不同耕作深度一级侧根数量表现为：处理T2>处理 T3>处理T1，处理间差异不顯著;与处理T1相比，其他2个处理均显著提高了不定根数量。

2.3 不同耕作深度对经济性状的影响

由表3可见，从产量上看，不同耕作深度间表现为处理T3>处理T2>处理T1，随着耕作深度的增加，产量逐渐增加，与处理T1相比，其他2个处理产量显著增加，但二者之间差异不显著。从产值上看，与处理T1相比，其他2个处理均显著提高，提高幅度为7 813、878 1元/hm2，以处理T3产值最高，处理T3和处理T2间产值差异不显著。均价和上等烟比例均以耕作深度35 cm（处理T2）最高，均价为22.7元/kg，上等烟比例为38.6%。

2.4 不同耕作深度对钾、氯含量的影响

2.4.1 不同耕作深度对烟株钾、氯含量的影响由表4可见，移栽后35 d，以处理T1中的钾含量最高，显著高于其他处理。在移栽后75 d，烟叶中钾含量有所下降，以处理T1降幅最大;3个处理间相比，茎和叶中钾含量随着耕作深度增加而增加，以处理T3最高，茎和叶中钾含量分别为2.42%、3.08%。总体来看，处理T3和处理T2叶中钾含量在移栽后 75 d 时均显著高于处理T1。由表5可见，在移栽后35 d，3个处理叶中氯离子含量差异不显著。在移栽后75 d，叶中氯离子含量与移栽后 35 d 相比有明显的增加，3个部位均显示以处理T1氯离子含量最高，根和叶中氯离子含量显著高于其他2个处理，说明增加耕作深度可以显著降低烟叶氯离子含量。

2.4.2 不同耕作深度对烤后烟叶钾、氯含量的影响钾是烟草的主要品质元素，提高烟叶钾含量能改善烟叶组织结构，香吃味好[13]。图2-A显示，与处理T1相比，增加耕作深度处理（即处理T2、处理T3）均能提高中部叶（C3F）和上部叶（B2F）钾含量，中部叶提高0.16～0.28百分点，上部叶提高 0.14～0.64百分点，均以处理T3烟叶钾含量最高。

氯是影响烟叶质量的主要指标，烟叶氯离子含量超过1.0%，烟叶燃烧性变差，品质下降[14]。河南烟区烟叶氯离子含量偏高是近年来较为突出的问题。从图2-B可知，中部叶氯离子由高到低的顺序为处理T1>处理T3>处理T2;从上部叶看，处理T1烟叶氯离子含量明显高于其他2个处理，处理T3上部叶氯离子含量最低，为0.33%。

3 结论与讨论

土壤耕层变浅、耕层容重增加、有效耕层土壤量减少及犁底层上移等耕层结构性问题已成为我国作物高产高效的主要制约因素[15]。张云伟研究认为，土壤容重影响土壤化学性质，并且影响烟株根系的纵向生长和须根根系生长[16]。通过施用有机肥[17]、腐殖酸[18]、生物炭[19]、小麦秸秆[20]以及翻压绿肥[21]均可在一定程度上降低土壤容重。从本研究结果看，在20～40 cm深度，随着耕作深度的增加，容重有减小的趋势，但处理间差异未达显著水平，在40～60 cm深度，耕作深度45 cm处理容重显著低于常规处理。在0～20、 20～40 cm深度， 3个处理间水分含量差异不显著;在40～60 cm深度，增加耕作深度能显著降低后期 40～60 cm土壤水分含量。

根系的生长发育及其在土壤中的分布状况会直接影响烟株地上部的生长发育[22]。本试验结果表明，在移栽后35 d，各处理根系体积和一级侧根数量差异不显著;在移栽后75 d，与对照处理T1相比，其他2个处理根系体积显著增加，且其不定根数量显著增加。有研究表明，适度增加耕作深度能提高烟叶产量和产值[23]。本试验结果表明，与常规耕作相比，增加耕作深度均能够显著提高烟叶产量和产值，耕作深度35 cm处理的产量和产值与耕作深度45 cm处理相比差异不显著，均价和上等烟比例均以耕作深度35 cm处理最高。

近年来，河南烟区烟叶钾含量偏低、氯离子含量偏高是其烟叶品质提高的主要限制因子[24-25]。韩富根等的研究表明，通过垄下深松可以降低烟叶中氯离子含量，提高烟叶钾含量[26]。本试验结果表明，从烟株中钾、氯含量看，在移栽后75 d，茎和叶中钾含量随着耕作深度增加而提高，常规对照处理T1叶部氯离子含量显著高于其他深耕处理。从烤后烟叶钾、氯含量看，与对照处理T1相比，增加耕作深度处理均提高了中部叶和上部叶烟叶钾含量，上部叶氯离子含量明显降低。

综上所述，在豫南烟区，耕作深度为35～45 cm时，能够降低20～60 cm土壤容重，显著增加移栽后75 d时烟株根系体积和不定根数量，提高烟叶产量、产值，增加烤后中部和上部烟叶的钾含量和降低氯离子含量。

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