羊粪施用量及施用方式对连作烟田土壤理化性状和经济效益的影响

李亚飞，张 翔，常 栋，李 亮，司贤宗，索炎炎，毛家伟，范艺宽，李广良，何 雷

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南郑州450002；2.平顶山烟草公司，河南平顶山467002；3.河南省烟草公司，河南郑州450018）

烟草是忌连作作物，在生产中，随着连作年限的延长，烟叶产量产值、中上等烟比例会下降，病虫害的发生会加重[1]。由于烟田长期连作、大量施用化肥和重用轻养等原因，往往会引起土壤板结、养分失衡、微生物种群结构和数量发生变化，造成土壤生产力下降、土壤耕层质量下降和土传病害严重等问题，对优质烟叶形成十分不利[2-5]。在河南省洛阳烟区，羊粪资源丰富，生产中大量施用羊粪对烟叶品质具有良好的促进作用，但其使用技术目前还不规范。

有机肥是一种富含有机质和大中微量元素的肥料，营养物质能完全释放到烟田，肥效较化肥长，在土壤保育和修复方面具有重要作用[6-9]。在烟田，施用有机肥能够增加土壤有机质含量，改善土壤理化性状，提高土壤肥力，增加土壤微生物数量，提高烟叶香气质量和化学成分协调性，其是改善烟田连作土壤状况的有效措施之一[10-11]。羊粪肥效长，施用羊粪能够增加土壤微生物碳量[12]，显著提高土壤有机质、全氮、碱解氮、速效氮、全磷、有效磷和速效钾含量[13-14]。目前，关于有机肥羊粪的研究多集中在园艺果树作物上，而针对在烟草中的施用技术方面的研究报道相对较少。

本试验通过研究施用不同羊粪用量与不同施用方式相结合的方法对烟田土壤理化性状、烟草农艺性状、烟叶化学成分及产量产值、土壤微生物数量等方面的影响，旨在为规范有机肥羊粪的施用技术和提高烟叶产质量提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2019年在河南省洛宁县小界乡王村开展，选在连作2 a的烟田进行。试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。试验地基础土壤理化性质为：pH值7.84、有机质14.1 g/kg、全氮1.02 g/kg、全磷0.65 g/kg、全钾17.5 g/kg、碱解氮95 mg/kg、有效磷26.4 mg/kg、速效钾188 mg/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为豫烟13。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，共设置5个处理（表1），3次重复，小区面积72 m2，行距120 cm，株距55 cm。

表1 试验处理

试验各处理氮、磷、钾用量相同，氮磷钾质量比为1.0∶1.5∶3.5，氮、磷、钾用量分别为N 60、P2O590、K2O 210 kg/hm2。除有机肥施用方式外，其他肥料按常规施用方式进行，有机肥氮素数量按养分有效性进行折算。供试肥料羊粪有机肥为河南省洛阳市烟草公司招标的肥料，肥料质量符合有机肥标准，其养分含量：pH值7.85，有机质46.7%，N1.68%、P2O50.91%、K2O 1.63%。其他肥料分别为烟草专用复合肥料（N 10%、P2O512%、K2O 18%），重过磷酸钙（P2O546%），硝酸钾（N 13%，K2O 46%），硫酸钾（K2O 50%）。试验于5月10日移栽，9月26日采烤结束。其他各项田间生产管理按当地最佳水平进行。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 农艺性状 在成熟期，每个小区选择有代表性的烟株，按照烟草行业标准YC/T 142—2010测定烟株株高、茎围、叶片数、最大叶长及叶宽等农艺性状。

式中，叶面积指数通常用0.634 5计算。

1.4.2 土壤理化性质 在烟叶收获后，采用梅花形5点取样法采集0～20 cm的烟株根际土壤，剔除土壤中的杂质、植物活根等，混合后过2 mm筛，用冰盒带回实验室，放入4℃冰箱保存，分别用于测定土壤理化性状和土壤微生物数量。

土壤化学指标采用常规方法进行测定[15]，其中，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用NH4OAC浸提-火焰光度法测定；有机质含量采用重铬酸钾-外加热法测定；pH采用电位计法测定。土壤细菌、真菌、放线菌数量采用平板培养计数法测定[16]。土壤溶解性有机碳采用德国Elementar公司生产的有机碳分析仪（VarioMACROTOC）测定[17]。

1.4.3 烟叶经济性状 按照国标GB 2635—1992对各处理烤后烟叶进行分级，并统计烟叶产值、均价、上等烟比例及中上等烟比例情况。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和SPSS 17.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤容重和含水率的影响

由图1可知，不同处理土壤容重表现不同，以T5处理最低，T1（CK）处理最高，T2、T3和T4处理居中；与对照相比，施用有机肥羊粪能够降低土壤容重，降低幅度为1.40%～7.91%；同一有机肥羊粪用量不同施用方式条件下，羊粪用量为1 500 kg/hm2时，条施＋穴施处理降低了土壤容重，降幅为2.36%；同一施肥方式不同有机肥羊粪用量下，羊粪用量为3 000 kg/hm2时，条施＋穴施处理土壤容重降低，降幅为0.75%。不同羊粪有机肥施用方式土壤容重以T5处理最低，为1.17 g/cm3，较对照降低7.91%。

不同处理土壤水分含量以T5处理最高，为16.02%，较对照升高21.31%，T2、T3和T4处理居中，T1（CK）处理最低；与对照相比，不同羊粪有机肥施用方式处理均能提高土壤含水率，且随着有机肥羊粪施用量的增加呈升高趋势，其中，条施+穴施处理（T3、T5）高于相同施肥量的条施处理（T2、T4）。

2.2 不同处理对土壤养分含量的影响

从表2可以看出，施用羊粪后，土壤pH值升高，全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均呈增加趋势，其中，土壤全氮和碱解氮含量以T5处理最高，T1（CK）处理最低，T2、T3、T4处理居中，部分处理间差异达到显著性水平。同一施用方式不同施用量条件下，条施方式下，羊粪用量3 000 kg/hm2（T4处理）较羊粪用量1 500 kg/hm2（T2处理）土壤pH值下降0.52%，全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别升高5.05%、2.91%、2.97%和4.81%；条施＋穴施方式下，羊粪用量3 000 kg/hm2（T5处理）较羊粪用量1 500 kg/hm2（T3处理）土壤pH值、全氮、碱解氮含量分别升高0.40%、8.25%和2.33%，有效磷和速效钾含量分别下降0.96%和7.32%。同一羊粪用量不同施用方式条件下，羊粪用量为1 500 kg/hm2时，条施＋穴施（T3处理）较条施（T2处理）土壤pH值、全氮和速效钾含量分别下降1.69%、2.02%和1.44%，碱解氮和有效磷含量分别升高2.71%和3.63%；羊粪用量为3 000 kg/hm2时，条施＋穴施（T5处理）较条施（T4处理）土壤pH值、有效磷和速效钾含量分别下降0.78%、0.32%和12.84%，全氮和碱解氮含量分别升高0.96%和2.12%。由此可知，条施＋穴施方式能够提高土壤碱解氮含量，增施羊粪能够提高土壤全氮和碱解氮含量。

表2 不同处理对土壤养分含量的影响

2.3 不同处理对土壤有机碳和微生物数量的影响

由表3可知，增施有机肥羊粪能够明显提高土壤有机碳含量和微生物数量，以T5处理最高，T1处理最低，T2、T3、T4处理居中，部分处理间差异达到显著性水平；与对照相比，施用羊粪后，溶解性有机碳含量增加0.017～0.058 g/kg，细菌、真菌和放线菌数量有升高趋势，尤其是细菌和放线菌数量增加明显；细菌/真菌和放线菌/真菌的值可以作为植物土传病害发生概率的有效参考。同一有机肥羊粪用量不同施用方式条件下，羊粪用量为1 500 kg/hm2时，条施＋穴施（T3处理）较条施（T2处理）放线菌/真菌的值升高398.66%；羊粪用量为3 000 kg/hm2时，条施＋穴施（T5处理）较条施（T4处理）细菌/真菌和放线菌/真菌的值分别升高100.24%和47.79%。同一施用方式不同羊粪用量条件下，条施方式下，羊粪用量3 000 kg/hm2（T4处理）较羊粪用量1 500 kg/hm2（T2处理）细菌/真菌和放线菌/真菌的值分别升高20.69%和343.83%；条施＋穴施方式下，羊粪用量3 000 kg/hm2（T5处理）较羊粪用量1 500 kg/hm2（T3处理）细菌/真菌和放线菌/真菌比值升高176.19%和31.54%。由此可知，羊粪用量3 000 kg/hm2配合条施＋穴施施用方式下，土壤微生物数量增加最多。

表3 不同处理对土壤有机碳和微生物数量的影响

2.4 不同处理对烟株农艺性状的影响

由表4可知，不同处理对烟株农艺性状的影响不同，部分处理间差异达到显著性水平；与对照相比，施用有机肥羊粪均能提高烟株的株高、茎围和叶片数，增幅分别为15.15%～25.40%、16.85%～42.06%和2.74%～11.06%，以T5处理（3 000 kg/hm2，条施+穴施施用方式）表现最佳，T2、T3、T4处理居中。同一有机肥羊粪用量不同施用方式条件下，羊粪用量为1 500 kg/hm2时，条施＋穴施（T3处理）较条施（T2处理）烟株株高、茎围、叶片数和叶面积分别升高3.34%、8.86%、7.03%和4.21%；羊粪用量为3 000 kg/hm2时，条施＋穴施（T5处理）较条施（T4处理）烟株株高、茎围、叶片数和叶面积分别升高5.38%、11.68%、0.99%和4.38%。同一施用方式不同有机肥羊粪用量条件下，条施方式下，增施有机肥羊粪（T4处理）烟株株高、茎围、叶片数和叶面积分别较T2处理升高4.24%、12.75%、7.16%和4.05%；条施＋穴施方式下，增施有机肥羊粪（T5处理）烟株茎围、叶片数和叶面积分别较T3处理升高5.38%、11.68%、0.99%和4.38%。由此可知，增施有机肥羊粪和条施＋穴施方式均能够提高烟株株高、茎围、叶片数和叶面积等农艺性状，对改善烟株生长发育状况有利。

表4 不同处理对烟株农艺性状的影响

2.5 不同处理对烟叶化学成分的影响

不同处理对烟叶化学成分的影响不同（表5），与对照相比，施用羊粪后，烟叶总氮、烟碱、总糖和还原糖含量均有升高趋势，但处理间差异均未达到显著水平；烟叶钾和氯含量变化不规律，但均在优质烟叶要求的范围之内，说明施用有机肥羊粪对烟叶含碳氮化合物的影响不大。施用羊粪3 000 kg/hm2与条施＋穴施相结合的施用方式处理后（T5），烟叶总氮、烟碱、总糖和还原糖含量较对照（T1处理）分别增加8.24%、8.37%、8.36%和8.35%，糖碱比适宜，化学成分协调性强。

表5 不同处理对烟叶化学成分的影响

2.6 不同处理对烤烟经济效益的影响

表6 不同处理对烤烟经济效益的影响

由表6可知，与对照相比，施用羊粪能够增加烟叶产量、产值、均价和上等烟比例，以T5处理最高，T2、T3、T4处理居中。同一羊粪施用方式不同施用量条件下，条施方式下，羊粪用量为3 000 kg/hm2（T4处理）烟叶产量、产值、均价和上等烟比例较羊粪用量为1 500 kg/hm2（T2处理）分别高9.64%、12.78%、2.72%和17.84%；条施＋穴施方式下，羊粪用量为3 000 kg/hm2（T5处理）烟叶产量、产值、均价和上等烟比例较羊粪用量为1 500 kg/hm2（T3处理）分别高2.07%、6.85%、4.57%和4.27%。同一羊粪施用量不同施用方式下，施用羊粪1 500 kg/hm2时，条施＋穴施方式（T3处理）烟叶产量、产值、均价和上等烟比例较条施（T2处理）分别高9.25%、12.43%、2.92%和17.47%；施用羊粪3 000 kg/hm2时，条施＋穴施方式（T5处理）烟叶产量、产值、均价和上等烟比例较条施方式（T4处理）分别高1.71%、6.52%、4.78%和3.94%。由此可知，增加羊粪用量且与条施＋穴施施用方式配合，能够明显增加烟叶经济效益。

3 结论与讨论

羊粪是一种优质弱碱性肥料，具有营养物质含量高和肥效快的特点，适用于各种农作物和土壤[18-19]。有研究指出[20]，施用羊粪能显著提高土壤硝态氮和全氮含量，提高土壤多糖含量，加快有机质腐殖化过程，改善土壤理化性状和微生物环境，提高根际土壤微生物群落丰度和多样性，促进作物生根和提高产量，在土壤修复和保育中发挥着重要作用。本研究发现，不同羊粪用量和施用方式对烟田土壤微生物数量、土壤养分以及烟株田间长势、烟叶化学成分和经济效益均有不同程度的影响。

在本试验条件下，不同羊粪有机肥施用量均能够提高土壤含水率和降低土壤容重，与闵星星[21]的研究结果相似。不同羊粪有机肥施用量能够显著增加烟株株高、叶片数和最大叶面积，改善烟株田间生长发育状况，但对烤后烟叶含碳氮化合物的影响不大，烟叶化学成分协调性强。就烟叶经济效益而言，与对照相比，不同有机肥羊粪用量能够提高烟叶产量和产值，其中，增产7.59%～19.97%，产值增加13.07%～35.84%；不同处理均价和上等烟比例均以施用羊粪3 000 kg/hm2配合70%条施＋30%穴施施肥方式（T5处理）最高，分别为26.52元/kg和65.90%，这可能与羊粪自身肥力情况和土壤微生物的活动有关。有研究指出[14]，适量的羊粪能够促进土壤呼吸，提高土壤微生物的活跃度。土壤有机碳含量与土壤细菌、真菌活动和数量密切相关，呈现出正相关[22]。本试验中，施用羊粪3 000 kg/hm2均能够明显提高土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量对增加烟株有效叶片数有利，这可能是提高烟叶产量产值的重要原因。

肥料施用方式对土壤养分释放、烟株发育状况和烟叶产质量均有不同程度的影响[23]。有研究指出[23]，在烟叶生产中，肥料位置在15～18 cm深上层土壤时，有助于提高肥料利用率。李建平等[24]研究指出，基肥80%条施与20%穴施相结合的施肥方式，有助于烟株的生长发育和形成良好的烟叶产质量。本试验中，70%条施＋30%穴施施用方式的烟田土壤理化性状和烟株长势较好，烟叶经济效益增加，与李建平[25]的研究结果一致，但其对土壤养分的释放过程及效应机制还有待进一步研究。

本试验条件下，不同羊粪有机肥施用量和施用方式对土壤养分、烟株生长发育状况和烟叶经济效益均有不同程度影响。施用羊粪有机肥3 000 kg/hm2配合70%条施＋30%穴施（T5处理）时，土壤容重下降，土壤含水率升高，土壤全氮和碱解氮含量升高，土壤微生物数量增加，烟株田间生长发育状况变好，烟叶化学成分协调性强，经济效益增加，其是适合豫西烟区烟叶生产的一种有效措施。