不同耕作方式配施有机肥对植烟土壤特性及烤烟品质的影响

文锦涛，程传策，张晓强，简盛义，黄 宁，李余江，肖丽娜，李文渊

(1.贵州省烟草公司 贵阳市公司，贵州 贵阳 550001；2.河南农业大学，河南 郑州 450002；3.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450016)

土壤是优质烟叶生产的基础[1-5]，土壤的优势也是优质烟生产的优势。长期连作和连续施用化肥使烟田土壤环境遭到重大破坏，土壤肥力下降[6-11]，土壤营养供应不均衡。烟叶最终未达到令人满意的香气特性，除烘烤技术的原因外，最重要的是烟叶内部化学成分失调，构成后者的原因之一是土壤和烟株之间的矿物质营养难以均衡。因此，针对贵阳修文县烟草生产实际情况，开展了改善土壤结构和提高土壤质量等方面的技术研究，要在保证烟叶优质适产的同时，大幅度改善养分资源的利用效率，为全面提高烟叶生产的经济效益提供技术保障，同时也为贵州烟区烟叶风格特色彰显提供优良的配套栽培技术。

深耕目前主要有2种，即旋耕和深翻，这2种耕作方式势必对肥料尤其是作为底肥的有机肥的效果有很大的影响。为此，在前人研究的基础上，本试验系统比较了旋耕和深耕条件下配施有机肥对土壤物理、化学和生物性状的影响，希望更好地改善土壤结构，提高烟叶质量。

周虎等[12]研究表明: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。孔晓民[13]和刘淑梅[14]等研究均表明：深耕可以打破犁底层，降低深层土壤容重。肖慧等[15]研究表明：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。孙敬国等[16]研究表明：深耕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。孟祥东等[17]研究表明：深耕+前膜后草覆盖促进烤烟叶片叶绿素的降解，维持较高的类胡萝卜素及其降解产物的含量，有效提高烤烟品质。

试验于2018年安排在贵州省修文县进行，通过对土壤化学指标、土壤生物指标、土壤相关酶指标、烟叶常规化学成分指标、经济性状及香气物质等方面的研究，探明了不同耕作方式配施有机肥对植烟土壤特性及烤烟品质的影响，完善了修文县烟草种植的配套栽培技术体系。

1 材料与方法

1.1 材料与设计

本试验于2018年3～9月在贵阳市修文县进行，烤烟品种为云烟87。试验地土壤类型为黄壤土，在4月22日移栽，株行距为50 cm×120 cm，土壤基础肥力状况为有机质29.01 mg/g、碱解氮48.25 mg/kg、速效钾113.07 mg/kg、速效磷18.58 mg/kg。该试验采用两因素随机区组设计，两因素为深耕方式和有机肥用量，深耕方式为深耕和旋耕，有机肥用量为油枯15 kg+烟草专用有机肥20 kg、油枯20 kg+烟草专用有机肥30 kg、油枯25 kg+烟草专用有机肥40 kg，对照(CK)：常规耕作方式及有机肥施用量(油枯15 kg+烟草专用有机肥20 kg)，T1：深耕+油枯15 kg+烟草专用有机肥20 kg，T2：深耕+油枯20 kg+烟草专用有机肥30 kg，T3：深耕+油枯25 kg+烟草专用有机肥40 kg。每个处理中的3次重复采用随机区组排列，小区面积66.7 m2。试验田各处理所有农事操作在同一天内完成，其他田间管理措施均按当地烟叶生产技术方案操作。有机肥均作为基肥，在深耕前均匀撒于烟田表面，然后实施旋耕和深翻。有机肥为现在贵阳市烟草公司目前所用的商品有机肥。

1.2 测定的项目与方法

1.2.1 土壤指标 分别在移栽后30、60、90、120 d，将试验地各小区按五点取样法采集耕层土壤，以烟株为圆心半径5 cm，深度为10～20 cm处采集土样，每个小区取1份，部分鲜土保存于4 ℃冰箱里用于测量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土样风干后过筛用于测土壤养分。土壤水溶性碳氮采用水提取过滤，用TOC仪测定浸提液浓度的方法[18]。土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，熏蒸和未熏蒸的样品分别用0.5 mol/L的K2SO4浸提30 min，用TOC仪测定浸提液浓度[19]。土壤有机质采用重铬酸钾氧化法[18]；碱解氮采用碱解扩散法[18]；速效磷采用钒钼蓝比色法[18]；速效钾采用火焰光度计法[18]；土壤脲酶采用比色法[20]；蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法[20]。

1.2.2 烤烟指标 在烟苗移栽后30、45、60、75、90 d，每个小区选取长势一致的烟株10棵，测定烟苗的株高、叶长、叶宽、茎围、有效叶数，并根据“叶面积=叶长×叶宽×0.6345”[21]计算叶面积，烟叶成熟后(移栽后90 d)选择生长均匀一致的烟株按部位全部采收。烟叶由当地初烤后，各小区取1 kg中部(C3F)等级烟叶，寄回并分析烟样的化学成分和香气组成成分。常规化学成分测定采用AAⅢ型连续流动化学分析仪测定总氮、还原糖、烟碱、钾、氯。中性致香物测定，每个处理烟叶经45 ℃烘干，磨碎过60目筛，采用内标法测定，内标为硝基苯，通过HP5890-5972气质联用仪进行定性和定量分析。

1.2.3 烤后烟叶经济性状分析 对烤后样进行分级，各个级别单独称样、记产。依据当地烟叶收购价格计算产值。

1.3 数据处理

使用DPS 7.05软件，采用Duncan新复极差法比较不同处理间各种指标之间的差异；使用OriginPro 8.5软件进行相关数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对植烟土壤主要养分动态变化的影响

2.1.1 碱解氮 由图1可知，除T2外，其他处理的土壤碱解氮含量随着烟草生长而逐步减少，移栽后30 d时碱解氮含量达到最高。移栽后30 d时，CK的碱解氮含量高于其他处理，达到90.39 mg/kg。移栽后60～120 d，均以T2明显高于CK、T1及T3，碱解氮含量分别为107.40、60.88、82.05 mg/kg。移栽后90 d时，T2明显高于CK、T1、T3处理，为56.91 mg/kg。总体来说，T2相对其他处理更有利于提升土壤碱解氮的含量。

图1 不同处理不同移栽天数后土壤的碱解氮含量

2.1.2 速效磷 由图2可知，CK与T2处理的土壤速效磷含量随着烟草生长而呈先升高后降低的趋势，在移栽后90 d时速效磷含量最高；T3呈现先降低后升高的趋势；T1土壤速效磷含量随着烟草生长而逐渐降低。移栽后30和60 d时，T1的速效磷含量显著高于其他处理，达到79.77和64.18 mg/kg。移栽后90和120 d时，T2显著高于其他处理，分别为52.30和52.20 mg/kg。总体来说，T2和T3相对其他处理更有利于提升土壤的速效磷含量。

图2 不同处理不同移栽天数后土壤的速效磷含量

2.1.3 速效钾 由图3可知，土壤速效钾含量随着烟草生长而呈先上升后下降再上升的趋势，在移栽后60 d时的速效钾含量最高。移栽后30和60 d时，CK的速效钾含量显著高于其他处理，分别达到359.38和435.07 mg/kg。移栽后90 d，T3显著高于其他处理，为246.72 mg/kg。移栽后120 d时，T2显著高于其他处理，为329.77 mg/kg。总体来说，T2和T3相对其他处理更有利于提升土壤的速效钾含量。

图3 不同处理不同移栽天数后土壤的速效钾含量

2.1.4 有机质 由图4可知，CK与T1处理土壤有机质含量随着烟草生长而呈现先下降后上升再下降的趋势，T2和T3的土壤有机质含量随着烟草生长而呈先下降后上升趋势。在移栽后30和120 d时，T3最高，分别为36.40和39.59 g/kg。在移栽后60和90 d时则以T1显著高于其他处理，分别为30.59和35.79 g/kg。总体来说，T3处理有利于提升土壤的有机质含量。

图4 不同处理不同移栽天数后土壤的有机质含量

2.2 不同处理对植烟土壤可溶性碳氮动态变化的影响

2.2.1 可溶性碳 由图5可知，土壤可溶性碳含量变化不太规律，基本上随着烟草生长而呈先下降后上升的趋势，在移栽后90 d时可溶性碳含量最高。移栽后30和120 d时，T1的可溶性碳含量显著高于其他处理，其中移栽后30 d时达到86.46 mg/kg，移栽后120 d时为97.15 mg/kg。而在移栽后60和90 d时，T3的可溶性碳含量显著高于其他处理，分别为95.72和108.32 mg/kg。总体来说，T1和T3相对其他处理更有利于提升土壤的可溶性碳含量。

图5 不同处理不同移栽天数后土壤的可溶性碳含量

2.2.2 可溶性氮 由图6可知，在移栽后30～90 d，各处理土壤可溶性氮含量随着烟草生长而呈先上升后下降的趋势，在移栽后60 d时的可溶性氮含量最高。在移栽后30 d时，CK的可溶性氮含量显著高于其他处理，为73.15 mg/kg。移栽后60～120 d时，T2显著高于其他处理，分别为101.39、84.65、83.01 mg/kg。总体来说，T2相对其他处理更有利于提升土壤的可溶性氮含量。

图6 不同处理不同移栽天数后土壤的可溶性氮含量

2.3 不同处理对植烟土壤脲酶和蔗糖酶活性动态变化的影响

2.3.1 脲酶 由图7可知，土壤脲酶活性随着烟草生长而呈先上升后下降的趋势，各处理基本在移栽后90 d时的脲酶活性最高。在移栽后30和60 d时，T1的脲酶活性显著高于其他处理，分别为13.52、15.06 mg/kg。而移栽后90和120 d时，以T2的脲酶活性最高，分别为18.05和9.42 mg/kg。总体来说，T1和T2相对其他处理更有利于提升土壤的脲酶活性。

2.3.2 蔗糖酶 由图8可知，土壤蔗糖酶活性随着烟草生长而呈先下降后上升再下降的趋势，各处理基本在移栽后90 d时蔗糖酶活性最高。除移栽后90 d时，其他生育期均以T3的蔗糖酶活性显著高于其他处理，分别为19.35、16.74、21.71 mg/kg。总体来说，T3相对其他处理更有利于提升土壤的蔗糖酶活性。

图8 不同处理不同移栽天数后土壤的蔗糖酶活性

2.4 不同处理对烟株农艺性状的影响

2.4.1 株高 由表1可知，各处理烟草株高随着移栽天数的增加而增加。移栽后各生育期均以T2的株高最高，分别达到27.14、93.48、93.60和100.47 cm。总体上T1处理有利于烟草株高的生长。

表1 不同处理不同移栽天数后烟草的株高 cm

2.4.2 茎围 由表2可知，各处理烟草茎围随着移栽天数的增加。移栽后各生育期均以T1的茎围最高，分别为6.39、7.81、7.92和8.14 cm。总体上以T1处理有利于烟草茎围的生长。

表2 不同处理不同移栽天数后的烟草茎围 cm

2.4.3 叶片数 由表3可知，各处理烟草叶片数随着移栽天数增加。在移栽75 d以后，T1和T2处理间的叶片数总体较其他处理增加1片，T1和T2有利于提高烟株叶片数。

表3 不同处理不同移栽天数后的烟草叶片数 片

2.4.4 最大叶面积 由表4可知，各处理的烟草最大叶面积随着移栽天数增加。移栽后不同时期，均以T1的最大叶面积最高，分别为281.95、525.09、897.39、1168.16和1273.81 cm2。总体上T1处理有利于提高烟草叶面积生长。

表4 不同处理不同移栽天数后烟草的最大叶面积 cm2

2.5 不同处理对烤后烟常规化学成分的影响

由表5可知，T1烤后烟叶的总糖、还原糖含量、钾含量、糖碱比及钾氯比最高，分别为25.94%、23.71%、2.61%、11.56和8.28。总氮和烟碱含量则以CK最高，达到2.29%和2.58%。T2的两糖比和氮碱比及氯含量最高，分别为0.91、0.94和0.44%。总体上T1处理有利于协调烤后烟叶化学成分的组成。

表5 不同处理烤后烟叶的化学成分

2.6 不同处理对烤后烟中性致香物质的影响

由表6可知，类胡萝卜素含量表现为T2>T1>T3>CK，其中T2的类胡萝卜素含量为82.87 μg/g。苯丙氨酸类含量表现为T2>T3>T1>CK，其中，T2的苯丙氨酸类含量为16.97 μg/g。其他类致香物质以T2的含量最高，为2.95 μg/g。类西柏烷基类以T3的最高，为28.49 μg/g。棕色化反应产物以T2的最高，为19.39 μg/g。新植二烯类和致香物质总量则以T1的含量最高，分别为1242.00、1357.25 μg/g。总体来说，T1和T2处理有利于提高烤后烟叶致香物质的组成。

表6 不同处理烤烟的中性香气成分 μg/g

2.7 不同处理对烤烟经济性状的影响

由表7可知，T1的产量、均价、产值和中上等烟比例均高于其他处理，分别为2024.4 kg/hm2、24.84元/kg、50286.096元/km2和95.2344%。而上等烟比例则以T2的最高，达到66.46%。总体来看，T1处理的经济性状优于其他处理。

表7 不同处理烟草的经济性状

3 结论与讨论

综上所述，在土壤方面，T2处理相对其他处理提高了土壤可溶性碳含量和烟草生长前期脲酶活性。T2可以提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、可溶性碳的含量，并有利于提高烟草生长中后期的土壤脲酶活性。T3则可以显著提高土壤速效磷、速效钾、有机质、可溶性碳含量，同时能够增强土壤的蔗糖酶活性。

在植株方面，T1处理有利于烟草茎围生长和叶面积，T1处理则有利于提高烟株的株高，同时T1和T2处理均能在一定程度上增加烟株单株有效叶片数，提高烟叶产量。

在烟叶品质方面，T1处理有利于协调烤后烟叶化学组成、致香物质组成；且T1的经济性状优于其他处理。总体来说，T1(深耕+油枯15 kg+烟草专用有机肥20 kg)、T2(深耕+油枯20 kg+烟草专用有机肥30 kg)和T3处理(深耕+油枯25 kg+烟草专用有机肥40 kg)均有利于土壤养分和酶活性的提升，且T1处理(深耕+油枯15 kg+烟草专用有机肥20 kg)对植株的生长、烟叶产量和品质、经济效益的效果更佳。