仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响

胡 兴，蒋志利，邓兆权，陈 刚，黄 翔，余佳斌，程传策，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)

仿生剂是一种颗粒化改良土壤的新材料，以石膏为主要原料，可使土壤形成2～5 mm球状结构，并提高团粒含量，增加土壤孔隙度，提高通气量和蓄积水分，有效防止养分流失，并起到保肥作用。烤烟的土壤改良保育措施包括物理[1-6]、化学[7-11]、微生物[12-15]等方面，而仿生剂做为一种土壤保育技术，已经显现了对番茄、上海青有良好的增产效果，但是对烟草产量和品质的影响尚未研究。本试验在此基础上，以仿生剂为主要改良手段，研究其对植烟土壤和烟草产量及品质的影响，旨在提出仿生剂土壤保育措施。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2018年在贵阳市息烽县流长镇进行，供试品种为云烟87。试验田选择当地具有代表性的土壤，整个试验田的土壤肥力适中，地势平坦，灌水排水方便。

1.2 试验设计

本试验设4个处理：对照(CK)，即按当地常规施肥方式；T1：按当地常规施肥方式+仿生剂(0.5%)；T2：按当地常规施肥方式+仿生剂(0.3%)；T3：按当地常规施肥方式+仿生剂(0.1%)。仿生剂施用方法：以一定量的仿生剂撒施于土壤表面，用微耕机与土壤混匀即可。试验设12个小区，每小区66.7 m2，随机区组排列，3次重复。

1.3 测定的项目与方法

1.3.1 土壤指标 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，在半径5 cm、深度 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[16]。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[17]。土壤有机质采用重铬酸钾氧化法[16]测定；碱解氮采用碱解扩散法[16]测定；速效磷采用钒钼蓝比色法[16]测定；速效钾采用火焰光度计法[16]测定。土壤脲酶采用比色法[18]测定；蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法[18]测定。

1.3.2 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，测定株高、叶长、叶宽、茎围、有效叶数，并根据叶面积=叶长×叶宽×0.6345[19]计算叶面积；在烟叶成熟后(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，寄回并进行烟样的化学成分和香气组成分析。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：每个处理烟叶由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。

1.3.3 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。

1.4 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，烤烟移栽90 d后，3种处理的碱解氮含量均低于对照。之后，碱解氮的含量又开始增加，在移栽后120 d，各处理的碱解氮含量均显著高于对照，这就表明仿生剂前期能促进烟株对土壤碱解氮的快速吸收，后期抑制烤烟对土壤碱解氮的吸收，即前期促进烟株快速生长，后期防止返青旺长。

图1 不同处理对植烟土壤碱解氮含量的影响

2.1.2 速效磷 从图2中可以看出，3种处理对土壤有效磷含量有一定影响，处理1的效果最好。这表明0.5%的仿生剂施用有助于增加土壤有效磷含量。

图2 不同处理对植烟土壤速效磷含量的影响

2.1.3 速效钾 烟草对钾素较为敏感。从图3中可以看出，不同仿生剂处理的土壤中有效钾含量显著高于对照。当烤烟移植60 d后，T3处理的土壤中有效钾含量最高，然后逐渐下降。这说明增施仿生剂能促进土壤释放速效钾，有利于烟株吸收较多的钾素，增加烤后烟的钾含量。

图3 不同处理对植烟土壤速效钾含量的影响

2.1.4 有机质 土壤有机质含量是衡量土壤肥力水平的重要指标。根据图4中的数据分析，处理3在试验初期增加了土壤有机质的含量，但随着生育期的延长，其土壤有机质的含量又呈下降趋势。

图4 不同处理对植烟土壤有机质含量的影响

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，除了处理1在移栽后60 d时土壤可溶性碳含量较高外，其他处理均低于对照；在移栽后90 d时各个处理土壤可溶性碳含量均高于对照；120 d时各个处理土壤可溶性碳含量均低于对照。

图5 不同处理对植烟土壤可溶性碳含量的影响

2.2.2 可溶性氮 由图6可得，在烤烟移栽60 d时，除了处理1以外，不同仿生剂处理的土壤可溶性氮含量均显著高于对照；在烤烟移栽后90 d时，土壤可溶性氮含量均低于对照。说明仿生剂施用量能降低土壤可溶性碳含量，同时可增加土壤可溶性氮含量，即其利于降低土壤碳氮比。

图6 不同处理对植烟土壤可溶性氮含量的影响

2.3 不同处理对植烟土壤脲酶活性和蔗糖酶活性动态变化的影响

2.3.1 脲酶 由图7中数据可分析出，烤烟在移栽后90 d每个处理的土壤脲酶活性均高于对照，这表明仿生剂有提高土壤脲酶活性的作用。

图7 不同处理对植烟土壤脲酶活性的影响

2.3.2 蔗糖酶 从图8中可以看出，在整个实验期间，每种处理的土壤蔗糖酶的活性高于对照， 并且在移植120 d后，处理1的蔗糖酶活性显著高于其他处理，这表明仿生剂可以增加土壤蔗糖酶的活性。

图8 不同处理对植烟土壤蔗糖酶活性的影响

2.4 不同处理对烟株农艺性状的影响

2.4.1 株高 烟草植株的生长是茎伸长和增粗的过程，其中植株高度是烟草营养生长的主要表现之一。烟草植株高度的增长速度在一定程度上直接反映了其生理代谢的强弱程度。研究烟草株高的生长规律有助于进一步研究烟草植物内部生理代谢规律。

从表1中可以看出，施用仿生剂后对株高有显著的提升作用，其中以0.5%的施用量施用时，其提升作用最大。各处理的烟株株高在烤烟生长发育过程中的动态变化趋势都一致，具体表现在从移栽30 d后烟株高度逐渐增加，到45 d后烟株高度急剧增加，而到60 d后烟株高度缓慢增加，直到90 d打顶后烟株高度达到最高值。最终由方差分析表明，该试验的烤烟各生长发育时期不同处理的烟株高度差异均不显著，说明施用仿生剂对烟株高度影响不大。

表1 不同处理对烟草株高的影响 cm

2.4.2 茎围 烟草茎的增粗速度比株高的生长速度小得多；当延长生长较快时，加粗生长又会变慢。茎的粗度可以直接反映烟草植物茎的健壮程度。

从表2中可以看出，不同处理烟株的茎围均随烟株的生长而增粗。方差分析表明：在烟株生育各时期各处理间茎围差异均不大。与对照相比，在移栽后90 d不同仿生剂施用量处理以T1处理的茎围最大，达到12.01 cm。

表2 不同处理对烟株茎围的影响 cm

2.4.3 叶片数 从表3中可以看出，不同处理的烟株叶片数表现为随生育期的推进而逐渐增多，在烤烟移栽后30 d烟株叶片数快速增加，60 d后缓慢增加，到90 d达到最多。与对照相比，不同仿生剂施用量处理烟株叶片数在烤烟各生育时期均较多，但差异不显著；在移栽后90 d，烟株叶片数以T1处理最多，为21.63片。

表3 不同处理对烟株叶片数的影响 片

2.4.4 最大叶面积 进入团棵期后，烤烟叶片的长和宽增长加快，烤烟最大叶面积能在一定程度上反映烟株内部的营养状况。在一定范围内，烟株的最大叶面积越大，则烟株内营养就越丰富。

从表4中可以得出，不同处理的烟株最大叶面积随烤烟生长发育的延长而逐渐增大，在烤烟移栽后30 d烟株最大叶面积迅速增大，60 d后增大缓慢，到90 d达到最大值。方差分析表明，T1处理的烟株最大叶面积在烤烟各生育时期与对照均差异不显著，说明仿生剂的施用对烟株的叶片生长没有促进作用。

表4 不同处理对烟株最大叶面积的影响 cm2

2.5 不同处理对烤后烟常规化学成分的影响

烟叶化学成分是决定烟叶质量的内在因素，与烟叶的外观质量、物理性状及感观质量密切相关。烟叶中常规的化学成分主要包括总糖、还原糖、尼古丁、总氮、钾和氯等。

从表5中可以看出，与对照相比，不同处理均提高了烟叶中总糖、还原糖和钾的含量；每个处理的尼古丁含量和氯含量均低于对照。这些结果表明，施用适量的仿生剂有利于提高烟叶中的总糖、还原糖和钾的含量，有利于降低尼古丁和氯的含量，并有助于提高烟叶的内在质量。

表5 不同处理对烤烟常规化学成分含量的影响

2.6 不同处理对烤后烟中性致香物质含量的影响

通过对烤烟中性香气成分的分析，烤烟的质量在很大程度上取决于叶片中的香气成分。香气是构成烟叶风格和品质特征的主要因子，但香气成分极其复杂。仿生剂的应用可以增加上部烟叶中美拉德反应产物和新植二烯的含量，并进一步增加烟叶中香气物质的总量。从中性致香物质的总量来看，T1处理的中性香气物质含量最高(表6)。

表6 不同处理对烤烟中性致香物质含量的影响 μg/g

2.7 不同处理对烤烟经济性状的影响

从表7可以看出，与对照相比，T1处理的烤烟产量较高，为2321.74 kg/hm2；施用仿生剂的处理均价均较高，其中以T1最高，为24.70元/kg；施用仿生剂处理的产值均高于对照，分别比对照增加了18.25%、7.37%和15.33%；在3个处理中，T1处理的上等烟比例和上中等烟比例均高于其他处理和对照。

表7 不同处理对烤烟经济性状的影响

3 结论与讨论

增施仿生剂能不同程度地增加土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质的含量，增加土壤脲酶和蔗糖酶的活性，降低土壤可溶性碳含量，同时增加土壤可溶性氮含量，对植烟土壤有明显的改善作用。

此外，施用仿生剂对烟株农艺性状无明显影响，但能不同程度地改善烟叶化学组成，提高烤后烟产量、均价、产值和上中等烟比重。考虑到成本与收益，T1处理即增施0.5%的仿生剂是最佳的仿生剂施用量。

土壤改良剂越来越多地被认识并应用于低产田和退化的土壤，同时在一定程度上改善了土壤的理化性质，提高了烟叶的价值。 但目前仿生剂大规模的推广应用仍然有很大的局限性，首先要考虑仿生剂的加工处理和运输，以至于成本的提高；其次，仿生剂在不同土壤上的应用效果可能不同。此外，还需要注意长期施用仿生剂对土壤微生物物种和烟草病害的影响。