土壤耕作深度对烤烟生长及产质量的影响

高建爽，邹 焱，钱壮壮，庄舜尧

(1.中国科学院 南京土壤研究所，江苏 南京 210008；2.贵州烟草科学研究院，贵州 贵阳 550081)

土壤耕作深度会影响其物理和化学特性，从而影响农作物生长发育[1]。深耕是指在传统耕作基础上打破犁底层，增强水分在土壤中的渗透性，提高土壤养分的利用率，促进作物根系的生长与发育，从而增加农作物的产量[2]。童文杰等[3]研究表明，深耕措施可显著改变土壤的总孔隙度和毛管孔隙度。不同耕地深度对植物的影响不同。与半深耕和浅耕相比，深耕对土壤容重，有机碳和农作物产量影响最大[4]。随着耕地深度的增加，土壤容重降低和农作物产量增加。植物的生长发育状况与土壤肥力有密切关系。土壤不仅为植物生长提供养分，且具有协调营养条件和环境条件的能力[5]。烟株生长所需的养分主要来源于土壤，土壤养分供应直接决定烟叶的产量与质量[6]。深耕措施配合低肥料用量可协调烟叶化学成分，达到增产提质的目的[7]。深耕能够改善土壤微生物环境，提高烟叶根系活力和上等烟比例[8]。然而，深耕土壤对农作物的产量和质量的影响尚有待深入研究。黔西南州是贵州省主要的烟草种植区，属喀斯特地貌，地形较为复杂，降雨量丰富，土壤耕层浅薄，易致土壤养分淋失，造成肥料利用率低。通过深耕技术提高植烟土壤的耕层厚度，可提高土壤的缓冲性，增强烤烟水肥利用效率。然而，不同地区因地理环境条件的差异，深耕技术应用存在差异。为此，以黔西南州主要植烟土壤类型为研究对象，研究土壤耕作深度对黔西南烤烟生长及产质量的影响，以期为黔西南烟区生产上土壤耕作深度的选择提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2018年4-10月在黔西南布依族苗族自治州兴义市进行，位于贵州省西南部(东经104°35′～106°32′，北纬24°38′～26°11′)，属典型的低纬度高海拔山区，植烟区土壤以黄壤为主，其次为石灰土与黄棕壤；该地区属亚热带季风湿润气候区，终年温暖湿润，年平均气温13.8～19.4℃，年均降水量1 352.8 mm。

1.2 材料

1.2.1 供试品种 烤烟品种为毕纳一号，当地生产上的主要栽培品种之一。

1.2.2 肥料 烤烟专用肥(N∶P2O5∶K2O为12∶10∶24)，沐农生物有限公司生产。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 试验共设3个处理，对照(CK)，常规耕深15 cm；T1，耕深20 cm；T2，耕深25 cm。所有处理均配合施用有机肥100 kg/667m2，3次重复，每重复小区面积60 m2。除耕深不同外，其他生产管理均按照当地常规方法进行。

1.3.2 项目测定

1) 农艺性状。农艺性状主要包括烤烟的株高、茎围、叶长、叶宽、有效叶片数及叶面积，分别在烤烟团棵期和旺长期测定不同处理的农艺性状，每个小区随机观测记录 10株烟。

叶面积=叶长×叶宽×0.634 5

式中，0.634 5为叶面积常数。

2) 经济性状。烟叶成熟时分小区进行采收和编竿，在当地烤房按照三段式烘烤工艺进行挂牌烘烤，分级后统计各小区烟叶总质量和各等级烟叶质量，然后按2018年烟叶收购价格计算烤烟产值，并计算各小区烟叶均价、上等烟比例和中等烟比例。

3) 化学成分。烟叶化学成分包括总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯含量，据此计算糖碱比和氮碱比。烤后烟叶不同处理C3F烟叶45℃下烘干至恒重，粉碎、过 60目筛后用于测定烟叶化学成分。总糖和还原糖分别采用蒽酮比色法和3,5-二硝基水杨酸比色法测定[9]，总氮采用过氧化氢-硫酸消化凯氏定氮法测定[10]，烟碱采用紫外分光光度计法测定[11]，钾采用火焰光度法测定[12]，氯采用莫尔法测定[13]。

1.4 数据处理

采用 Excel 2016 和SPSS 22.0对数据进行处理、制图与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟农艺性状的影响

从表1可知，不同处理烤烟株高、茎围和叶片数等农艺性状的变化。团棵期：株高、茎围、叶片数、叶长、叶宽和叶面积，均以T1最高(大/多/长/宽/大)，分别为36.7 cm、6.9 cm、9.7片、51.3 cm、30.0 cm和977.1 cm2；T2最矮(小/少/短/窄/小)，分别为34.7 cm、6.5 cm、8.3片、48.3 cm、28.7 cm和879.1 cm2。旺长期：株高、茎围、叶片数、叶长、叶宽和叶面积，均以T2最高(大/多/长/宽/大)，分别为53.3 cm、8.8 cm、11.3片、58.7 cm、32.7 cm和1 216.0 cm2；株高、茎围、叶长和叶面积均以CK最矮(小/短/小)，分别为45.3 cm、7.2 cm、52.0 cm和879.8 cm2；T1和T2株高较CK分别增高4.86%和17.67%，茎围分别增大8.33%和22.22%，叶长分别增长5.20%和12.88%，叶面积分别增大3.82%和38.21%；叶片数，T1和CK最少，均为10.0 cm；叶宽，T1最窄，为26.3 cm。可见，深耕可促进烤烟的生长发育，对其农艺性状产生一定程度的影响。

表1 不同处理烤烟的农艺性状

Table 1 Agronomic traits of tobacco under different treatments

处理Treatment株高/cmPlant height茎围/cmStem girth叶片数/片Leaf number叶长/cmLeaf length叶宽/cmLeaf width叶面积/cm2 Leaf area团棵期 CK35.06.69.049.529.0910.8T136.76.99.751.330.0977.1T234.76.58.348.328.7879.1旺长期CK45.37.210.052.026.7879.8T147.57.810.054.726.3913.4T253.38.811.358.732.71 216.0

2.2 不同处理对烟叶经济性状的影响

从表2看出，不同处理烤烟产量、均价和产值等经济性状的变化。产量：T1最高，为186.0 kg/667m2；CK最低，为154.9 kg/667m2；T1和T2较CK分别提高20.08%和15.88%；T1与T2差异不显著，二者显著高于CK。均价：T2最高，为26.7 元/kg；CK最低，为25.4 元/kg；不同处理间差异不显著。产值：T1最高，为4 836.0 元/667m2；CK最低，为3 934.5 元/667m2，T1和T2较CK分别提高22.91%和21.81%；T1与T2差异不显著，二者显著高于CK。上中等烟比例：T2最高，为91.0%；CK最低，为84.8%；T2显著高于CK，T1与T2间、T1与CK间差异均不显著。可见，深耕可一定程度上改善烟叶的经济性状。

表2 不同处理烤烟的经济性状

Table 2 Economic characters of tobacco under different treatments

处理Treatment产量/(kg/667m2)Yield均价/(元/kg) Average price产值/(元/667m2)Output value上中等烟比例/% Proportion of medium-superior tobaccoCK154.9 b25.4 a3 934.5 b84.8 bT1186.0 a26.0 a4 836.0 a 89.3 abT2179.5 a26.7 a4 792.7 a91.0 a

2.3 不同处理对烟叶化学成分含量的影响

从表3可知，不同处理烟叶烟碱、总糖和还原糖等化学成分含量的变化。烟碱：CK最高，为1.61%；T1最低，为1.44%；总糖：CK最高，为36.37%；T2最低，为31.86%。还原糖：CK最高，为28.08%；T2最低，为24.73%。总氮：T2最高，为1.90%；CK最低，为1.84%。钾：T1和T2最高，均为2.47%；CK最低，为2.01%。氯：T1最高，为0.23%；T2最低，为0.10%，T2较CK降低28.57%。两糖比：T2最大，为0.78；T1最小，为0.74。糖碱比：T1最大，为17.78；T2最小，为15.55，T2较CK减小10.84%。土壤深耕可提高烟叶的钾含量，总氮含量随着耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖碱比减小。可见，深耕对不同化学成分的影响不同。

表3 不同处理烟叶化学成分的含量

3 结论与讨论

深耕可打破高密度土壤层，提高水分在土壤中的渗透性，促进根系生长发育，并增加作物产量[14-15]。研究结果表明，烤烟进入旺长期后，深耕处理烤烟的农艺性状明显优于常规耕深15 cm。说明，深耕可促进烤烟的生长发育，对其农艺性状产生一定程度的影响，与已有研究结果一致。JAIME-GARCIA等[16]认为，深耕后玉米产量的提高与土壤质地和土壤结构高度相关。有研究表明，压实土壤进行深耕处理，其农作物产量有所增加[14]。研究结果表明，团棵期常规耕深15 cm烤烟的农艺性状优于耕深25 cm；旺长期耕深25 cm烤烟的农艺性状明显优于耕深20 cm和常规耕深15 cm。可能原因：深耕及施肥措施缩短了大田生育期，延长了成熟期，促进了烤烟生长。耕层结构质量直接影响烤烟根系的空间构型，对烤烟生长发育及烟叶产质量影响较大[17]。合理的土壤耕作对降低土壤紧实度、扩充土壤蓄水库容、促进烤烟早生快发、协调烤烟地上部和地下部生长、提升烤烟产量产值具有重要影响[3]。研究结果表明，深耕处理烟叶产量、均价、产值和上中等烟率均明显高于常规耕深15 cm，说明深耕可一定程度上改善烟叶的经济性状，与已有研究结果一致。石磊等[18]研究发现，深耕30 cm烟叶产量、产值和上等烟比例等均较对照提高。文锦涛等[19]报道，在相同时间耕地，随着耕地深度的增大，产值逐渐增加，常规时间和开春耕地35 cm的产值比耕地15 cm分别提高25.00%和33.49%。

土壤肥力与植物的生长发育息息相关[20]。深耕能提高土壤有机质的积累量，促进植物对氮素的利用率，提高耕层土壤氮、磷和钾等营养元素的含量。氮素是植物生长发育所必须的大量元素，也是最重要的营养元素[21]。研究结果表明，随着耕地深度的增加，烤烟中总氮含量也随之增加。吕殿青等[22-23]研究发现，深耕有助于土壤中全氮的积累，提高土壤硝态氮的积累，促进土壤中氮素的恢复效率，进而影响植物对氮素的利用效率。随着氮肥和磷肥的广泛应用，土壤钾素可能成为制约作物产量的主要因素[24]。研究结果表明，耕深20 cm和耕深25 cm烟叶的钾含量较常规耕深15 cm高。可能是由于深耕打破了连续耕作条件下全钾含量在土壤中的分布状态，显著提高耕层土壤的钾含量，并能促进速效钾的释放，从而提高植物对钾的吸收[25]。糖碱比作为反映烟叶氮碳化合物和醇和度的重要指标，主要用于评价烟叶的吃味[26]。烟碱比过高，烟味平淡，劲头小；烟碱比过低，烟味强烈，刺激性大，有苦味[26]。糖碱比为2～10的烟叶较理想，且根据用途判断糖碱比是否适宜，认为其≤15的质量尚可，>15则渐差，接近于2为混合型卷烟[27]。研究结果表明，各处理糖碱比均>10，不在优质烟叶的范围。说明，氮肥用量可酌情下调，以降低烟碱含量。但与对照相比，耕深20 cm和耕深25 cm烟叶烟碱含量和糖碱比例均有所降低。耕深25 cm烟叶的叶面积在旺长期最大，氯含量最低。

土壤深耕可改善烤烟生长发育状况，促进烤烟株高、茎围、叶长和叶面积的生长。其中，耕深25 cm烤烟的农艺性状最佳，经济性状得到改善，烟叶的产量、产值和上中等烟比例提高；土壤深耕可提高烟叶的钾含量，总氮含量随着耕深的增大而提高，耕深25 cm氯含量降低和糖碱比减小。综合看，耕深25 cm对提高黔西南烤烟产质量的效果最好，与其他农艺措施配合效果更好。