炭基复混肥对烤烟产质量的影响

葛 宸，刘青丽，李志宏，张云贵，蒋寿安，续勇波*，朱经伟，

张 恒3，何 轶4，李彩斌4，熊 晶4

（1．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室，北京 100081；2．云南农业大学，云南 昆明 650000；3．贵州省烟草科学研究院，贵州 贵阳 550000；4．贵州省烟草公司毕节市公司，贵州 毕节 551713）

关键字：炭基复混肥；烤烟；品质；产量

毕节有本地生产的肥料配方，如炭基复混肥和常规复混肥，但不同类型的肥料对烤烟生长发育的影响各不相同。被誉为“黑色黄金”的生物炭在改良土壤性质、促进植物吸收养分及提质增产等方面都有积极作用［1］。将其与肥料混合制成炭基复混肥，既保持了生物炭的优良特性又能为植株提供养分，目前在农业生产上的应用前景十分广阔［2］。而实际生产中烟农为方便快捷，习惯凭经验施用常规配方肥，未形成科学标准化，长此以往显现出一些弊端，烤烟品质无法得到保障。如何根据本地气候特点及土壤性质确定适宜、便捷的肥料配方，已经成为本地烤烟生产发展亟须解决的问题。研究表明，生物炭具有孔隙丰富、表面积大、吸附性和稳定性较好等特点，有利于形成土壤团聚体、提高土壤微生物活性［3］、吸附土壤养分、降低养分流失，进而提升作物产质量［4-5］。同样，添加了生物炭的炭基肥也表现出了提质增产的效果［2］。另有报道表明，生物炭基肥在花生［1］、小麦［6］、玉米［7］、朝天椒［8］和马铃薯［9］等多种粮食作物上均有提质增效的作用。使用农民习惯施用的常规复混肥及烟草公司生产的炭基复混肥两种不同肥料进行大区对比试验，探究不同肥料配方对烤烟栽培及产质量的影响，确定最适宜本地烤烟生产发展的肥料配方。本文在相同施肥水平下，开展炭基复混肥与常规复混肥对烤烟产量及品质的影响研究。从烤烟生长发育、病害发生、烟叶产质量、烟叶化学成分及感官质量等方面进行分析，探讨出最佳肥料配方方案。为当地烤烟生产管理部门提供试验参考数据，实现毕节烟草的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

田间试验于2019 年在贵州省毕节市威宁县黑石科技园进行，该地区为毕节具有代表性的主产烟区。地处贵州省西北部（103°36′～104°45′E，26°36′～27°26′N），平均海拔2200 m，属亚热带季风性湿润气候，年均气温11.5℃，年日照时数1812 h，无霜期180 d，年降水量926 mm，年温差小，日温差大。试验地块选择较为平整的农田，黄棕壤、旱作土，无根茎病害且地势向阳，排水条件较好，不渍水。土壤基本理化性状如表1 所示。

表1 试验地土壤基本理化性质

1.2 施用肥料与方法

供试肥料：施用的常规复混肥为当地烤烟生产专用肥（N-P2O5-K2O 8-10-20）；炭基复混肥为在肥料（N-P2O5-K2O 8-10-20）中添加粒径0.15 mm的烟草秸秆生物炭，比例为18%，后造粒成粒径为2.5 mm 的肥料；追肥肥料为烟草专用追肥。

施肥方法：基肥按当地习惯统一施入，肥料用量根据不同处理的氮磷钾养分投入量计算。常规肥处理（T1）追肥两次，第1 次在烤烟移栽当天，将肥料稀释100 倍后浇灌烟苗；第2 次在移栽后15 ～20 d，按照当地施肥习惯将肥料溶于水后淋施。炭基复混肥处理（T2）追肥1 次，即在移栽后25 ～30 d 将肥料溶于水后淋施追肥。

1.3 试验设计

试验设计3 个处理，每个处理3 个重复，采用大区对比，随机排列。田间种植密度为16500 株/hm2，有机肥用量、其他肥料等按照当地习惯执行。病虫害的防治及其他田间管理、采收、烘烤均同当地优质烤烟栽培管理措施一致。具体试验设计及肥料配方用量详见表2。

表2 各处理养分投入量 （kg/hm2）

1.4 观测记载项目

于团棵期、旺长期及打顶后5 d 各进行一次生长状况调查。每次每个处理选取有代表性的烟株5株，记载茎高、茎围、叶片数、最大叶长与宽、倒三叶长与宽。具体测定方法按照《YC/T 142-2010烟草农艺性状调查测量方法》有关标准进行。

病害调查主要对赤星病、气候斑点病、普通花叶病等进行调查，调查方法和病级按有关标准进行。田间试验烟叶采收结束后，按处理进行产值、产量统计。

田间试验烟叶采收结束后，按处理进行产值、产量统计。

1.5 采样及测定

试验地整地前，按照5 点取样法获取1 个基础土样，重量1 kg 左右，风干后保存并进行土壤化学成分的测定。

产值、产量统计结束后分处理采集烟叶样品，样品严格按部位采集，中部8 ～11 叶位，等级中部三级；上部14 ～17 叶位，等级上部二级，样品重量不少于1 kg。并进行烟叶化学成分测定和感官评吸。

1.6 数据处理

试验所得数据采用Excel 2010 整理，显著性检验均采用SPSS 22.0 分析方法。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对烤烟农艺性状的影响

各处理的烤烟大田农艺性状详见表3。由表3可知，团棵期时，T2 处理在株高、茎围、最大叶长和最大叶宽方面均显著高于其他处理；在叶片数方面T2 处理显著大于T1 处理，与T3 处理无显著差异。对比可知，T2 处理表现最好，其各项农艺性状指标均优于其他处理。到达旺长期后T2处理的株高为30.77 cm，显著大于T1 处理的24.05 cm 和T3 处理的24.78 cm，其余指标各处理之间无显著差异。打顶后5 d，T2 处理在株高上要显著大于其他处理；在叶片数方面，T1 和T3 处理间无显著差异，但均显著大于T2 处理；在最大叶长方面，T2 处理表现为71.74 cm，显著大于T3 处理的67.26 cm。T1 ～T3 各处理倒三叶的最大叶长分别为67.72、65.48 和70.67 cm，最大叶宽分别为21.47、20.25 和22.41 cm，T3 处理倒三叶最大叶长显著大于T2 处理，而在最大叶宽方面处理间均无显著性差异。综合来看，施用炭基复混肥较施用常规复混肥更有利于烟株的田间生长发育，且在移栽后25 ～30 d 内追肥1 次效果更佳。

表3 各处理生育期农艺性状

2.2 不同施肥处理对烤烟病害发生的影响

从表4 可以看出，各处理的气候斑点病发病率均较高，赤星病表现总体较轻，未发生烟草普通花叶病的情况。其中，T3 处理的气候斑点病及赤星病的发病情况均为最低，分别为19.6%和4.4%；且与T1 处理相比，T3 处理的气候斑点病及赤星病的发病率分别降低了6.7 和1.5 个百分点。综合来看，与施用常规复混肥相比炭基复混肥不仅有利于促进作物生长发育，还能够增强烟株的抗病性、降低烟株田间发病率，提高烟叶可用性。

表4 田间主要病害发生情况 （%）

2.3 不同施肥处理对烤烟经济性状的影响

由表5 可知，产量方面以T1 处理最高，为2284.7 kg/hm2；其次是T2 处理，产量为2189.0 kg/hm2，略高于T3 处理。从产值来看，以T3 处理最高，产值 为38640.9 元/hm2，较T1 处 理 提 升18.1%，T2处理较T1 处理相比提升了5.0%。上等烟与中等烟比例均以T3 处理最高，分别为29.9%和51.0%。T3 处理的烟叶上、中等烟率较T1 处理提升了21.4%，T1 处理与T2 处理相比也提高了5.5%。而同为施炭基复混肥的T2 和T3 处理，T3 处理的产值要优于T2 处理，这可能与病害影响有关。本试验的病害调查显示，T2 处理的气候斑点病和赤星病发病率均较高，染病后烟叶的可用性不高，进而影响到该处理的经济性状。综合来看，与常规复混肥相比，施用炭基复混肥能够很好地平衡烟叶的产量与产值，既符合我国优质适产的理念又对国民经济有一定的保证。

表5 各处理的经济性状

2.4 不同施肥处理对烤烟叶化学成分的影响

一般认为较好的烤烟中部叶的还原糖含量在18%～22%之间，总氮含量在2.0%～2.5%之间，烟碱含量在2.5%左右，氯离子含量在0.8%以下，钾氯比值在4 以上，糖碱比以10 左右为宜，氮碱比以1 左右为宜［10］。

由表6 可知，各处理的烟碱含量表现为T3＞T1＞T2。各处理的总糖、还原糖含量均较高，表现为T2＞T1＞T3，但都处于正常范围内。威宁县当地的昼夜温差较大，光合作用下积累较多糖分，且呼吸作用消耗的糖分又较少，故而能积累住大量糖分。在总氮含量方面，各处理均在适宜范围内，处理间无明显差异。优质烤烟烟叶的钾含量应大于2.5%，但我国烟叶钾含量相对较低，普遍在1%～2%［11］。本试验各处理烟叶的钾含量表现为T3＞T1＞T2，在糖碱比方面表现为T2＞T1＞T3，各处理的氯含量与氮碱比都符合优质烟叶的要求。然而烟叶质量很难采用单项指标评价，因此采用《中国烟草种植区划》［10］的综合评价体系给每个处理进行评分，各处理的综合评分如表7 所示。综合来看，各处理中部烟叶的化学成分均较为协调，处理间以T3 处理的综合评分最高。

表6 各处理的中部叶化学成分

表7 各处理的中部叶化学成分综合评分

2.5 不同施肥处理对烤烟烟叶感官质量的影响

按试验处理分别对C3F（中部烟叶）样品进行感官评吸，统计所有感官品质指标的分值，详见表8。从表8 可以看出，本试验选用的云烟87品种，其风格特点为清香型，试验各处理的烟叶感官品质均较为协调，香气量足、香气质有较好的细腻感、香吃味较优、刺激性轻、劲头适中、杂气较轻、燃烧性较好、燃烧后呈灰白色。各处理间的香吃味无明显差异，感官品质总分以T2 处理最高。综合来看，施用炭基复混肥且在移栽后25 ～30 d 内追肥1 次不仅可以使烟叶化学成分均较为协调、烟叶燃烧性强、吸食感舒适良好，更有利于提升烟叶质量及工业可用性。

表8 各处理烟叶样品的感官品质

3 讨论

3.1 炭基复混肥可促进烟株的生长发育

与施用常规复混肥相比，将烟草秸秆生物炭作为肥料助剂添加到化肥中更有利于烤烟生长发育，而同为施用炭基复混肥的T2、T3 处理，T3 处理的团棵期及旺长期的农艺性状表现并没有优于T2 处理。这可能是因为在烤烟生长的不同阶段，烟株对养分的需求情况各有不同，前期烟株较小，营养元素吸收量较低，若基肥量过多易造成养分损失，降低肥料利用率，而若追肥占比过大又会出现贪青晚熟等情况［11］。因此，施用炭基复混肥并适时地进行追肥能促进烟株早生快发，显著提升烟株的生长势，这与张广雨等［12］、陈懿等［2］研究结果一致。

3.2 炭基复混肥可提高经济效益

在烤烟的经济性状方面，虽然施常规复混肥处理的产量均高于施炭基复混肥处理，但在产值方面却明显低于炭基复混肥处理，说明施用炭基复混肥在保障烟叶产量合理的同时又能提高产值，符合优质适产的理念。这可能是由于生物炭自身的性质改善了根区土壤环境、提高了土壤保水保肥能力，土壤养分能更为协调的供应，生产出品质较好的烟叶，进而提高了烟叶产质量［13-15］。陈懿等［2］在贵州龙岗的研究试验表明，在贵州黄壤条件下，炭基肥较常规施肥对烤烟养分积累、产值和产量等方面均有显著提升作用，这一结果与本研究结果相一致。

3.3 炭基复混肥可以提升烟叶品质

施用炭基复混肥能显著提升叶内化学成分及香吃味。刘卉等［16］研究表明，连续施用生物炭能增加烤烟烟叶钾含量和钾氯比。何晓冰等［17］报道，施用生物炭基肥可使叶内化学成分更加协调，感官品质和经济效益更佳，这与本研究结果一致。烟叶感官质量又易受多方面因素的影响，如烤烟的物理特性、外观品质、化学成分和评吸质量等［18］。张勇刚等［19］指出，叶内化学成分是烟叶形成内在质量的基础；成熟度会影响烟叶香气浓度和香气量；烟叶的物理特性与加工性能、可用性和烟气组分同样也是构成烟叶质量的要素。薛超群等［20］研究指出，影响烟叶评吸质量的主要因素是拉力和出丝率，而平衡含水率、单叶质量、填充值和叶面密度对烟叶评吸质量影响较小。本试验各处理或是受以上因素综合影响，使得叶内化学成分及其感官品质不能俱佳，该问题今后还需进一步探究。

3.4 炭基复混肥可增强烟株的抗病性

烟草气候斑点病在本地区极易发生。研究表明，气候斑点病不属于侵染性叶斑类病害，该病的发生主要是由于大气中存在的臭氧浓度过高，同时又与栽培环境的温度、湿度和施肥情况息息相关［21-22］。从地理位置来看，毕节市威宁县地处高原，平均海拔2200 m，年温差小、日温差大，属亚热带季风性湿润气候。这种独特的“立体式气候”特点也是本地区易发生该病害的隐患之一［23］。赤星病是以链格孢属为病源的一种真菌性病害，主要靠气流、风力和雨水进行传播［24］。李天福等［25］研究表明，空气温湿度、日照时数、降水量等都是导致该病发生的关键因素，且在贵州省六盘水市的烤烟种植区，常因高温和多雨天气导致赤星病害暴发，对烤烟产质量造成严重影响。本试验的研究结果表明，与施用常规肥料的烤烟田间表现相对比，施用炭基肥能够明显降低气候斑点病和赤星病的发生，其中T3 处理较T2 处理的烟株抗病性更强。目前已有研究报道，施用炭基肥能提高烟株的抗病性，在黑胫病［26-27］、赤星病［24-25］、烤烟青枯病［28］和普通花叶病［29］等方面有明显的防治效果，这与本研究结果一致。华致甫等［30］研究表明，种子带赤星病菌率可达18%，种子表面、种子内部及胚乳中病菌均可能存活越冬。因此，种子和移栽的病烟苗可能是初侵染的次要来源。而本试验T2 处理发病率较高的情况是否受追肥方式和种子、移栽苗携带病菌的影响还尚不清楚，对该问题的进一步探究或将成为今后研究论证的重点。

4 结论

试验结果表明，与施用常规肥相比，施用添加了烟草秸秆生物炭的炭基复混肥能够明显促进烟株早生快发，有利于烟叶内在化学物质的积累，降低病害的发生、提升烟株抗病性，从而获得较好的经济价值，且在移栽后25 ～30 d 追肥1 次效果更佳。因此，建议在贵州省毕节市威宁县烤烟主产区施用炭基复混肥，以提升烤烟产质量。