不同灌溉方式对植烟土壤氯与烟叶钾氯含量的影响

刘 流，牛莉莉，陈 晨，刘 园，张鐘文，吴 疆，李 倩，张常兴，邢雪霞，程玉渊

(河南省烟草公司 南阳市公司，河南 南阳 473000)

0 引言

【研究意义】氯是烤烟生长发育必需的营养元素之一，对烟叶品质和产量有重要影响，烟株过量吸氯，导致烟叶钾氯比下降，直接影响烟叶的燃烧性和香吃味[1-4]。目前，河南省烟叶氯离子含量较高，土壤平均氯含量为30.13 mg/kg，略高于适宜种植烤烟的土壤氯含量范围，影响烟叶质量[5-6]。一般认为，优质烟叶氯离子含量为0.3%～0.8%，且钾氯比为4～10[7]。为提高烟叶质量和工业可用性，需采取措施控制烟叶中氯离子含量。因此，开展植烟土壤氯和烟叶钾氯含量的相关研究具有重要现实意义。【前人研究进展】据河南省2001年植烟土壤普查数据显示，全省抽取的2 116个土壤样品中，32.8%的样品氯含量大于种烟土壤适宜氯含量值(30 mg/kg)。彭成林等[8]研究表明，烤烟从团棵期至旺长期，烟叶氯含量迅速增高，旺长期是烤烟氯吸收的高峰期。李文卿等[9]研究表明，烤烟移栽后40～60 d，氯被烟株根系细胞大量吸收，此时烟株根系所在土层有效氯含量急剧降低。张翔等[10]研究表明，烤烟从土壤、灌溉水及肥料(氯化钾)中吸收的氯分别占总吸氯量的61.8%、37.1%和1.1%。刘鹏等[3]认为，烟叶氯离子含量高低受土壤含氯量影响较大，土壤中的氯含量不仅与土壤自身性状特别是土壤水分条件有关，且与含氯肥料、含氯灌溉水、含氯农药的施用和降水密切相关。文锦涛等[11]研究发现，增加耕层深度能提高烟叶的总糖和还原糖含量，降低烟碱、氯离子和钾离子的含量。另有研究表明，增加硝态氮施用量和提高环境温度能提高烟叶的钾氯比[12-13]；植烟土壤中氯离子含量与烟叶中氯离子含量关系密切[14-15]；土壤氯含量是影响烟叶氯含量的主要因素，河南省属于黄淮烟区，降雨量较少，时空分布不均，土壤淋溶作用较小，土壤中的氯离子难以被淋溶，积累较明显，耕层土壤氯含量较高[16]；在生产中一般采取合理轮作、深耕深翻、秸秆覆盖及绿肥掩青等方式降低烟叶对氯离子吸收，但效果不明显[17-18]。【研究切入点】目前鲜见比较不同灌溉方式对植烟土壤氯含量和烟叶钾氯含量的相关研究。为此，采用围沟灌溉、微喷灌溉和滴灌灌溉3种灌溉方式，通过土壤淋溶作用将其中的氯离子淋溶到深层土壤或溶解后排出，从而降低耕层土壤氯离子含量，减少烟株对氯离子的吸收。【拟解决的关键问题】针对河南烟区氯离子较高问题，以河南南阳邓州张村镇烟田作试点，采用大田试验研究围沟灌溉、微喷灌溉和滴灌灌溉3种灌溉方式对烟田不同土层土壤氯离子含量、鲜烟叶及烤后烟叶氯离子和钾离子含量的影响，旨在为烟区土壤及烟叶降氯和可持续发展，烟叶安全及高质量生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地土壤为黄棕壤，肥力均匀，地面平整，排灌方便。试验地碱解氮50.66 mg/kg，速效磷28.73 mg/kg，速效钾185.84 mg/kg，有机质16.73 g/kg，氯25.68 mg/kg。

1.2 试验材料

云烟87，云南玉溪中烟种子有限责任公司生产。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验于2020年在邓州市张村镇进行，土地面积667 m2，在起垄前进行四周起垄漫灌，浸泡4 h后将水排出。将处理的烟田均分为3块，正常起垄，每块作为1个处理。其中，T1，每隔4垄挖1个围沟，深度与垄体的落差≥40 cm，在大田生长期进行围沟灌水；T2，在大田生育期采用微喷灌溉；CK，在大田生育期采用滴灌灌溉。所有处理均在移栽后40 d、60 d和80 d分3次进行灌溉。

1.3.2 样品采集 采用5点取样法，在移栽后40 d、60 d、80 d和100 d每次灌溉前分别采取0～20 cm、21～40 cm、41～60 cm、61～80 cm和81～100 cm土层混合土样各1 kg，土壤样品经晾干研磨过20目筛备测；烤烟打顶后留叶数均为23片，10～17片为中部叶，18～23片为上部叶，采用S型采样方法，在移栽后60 d、80 d和100 d选取新鲜中、上部烟叶样品各1 kg，105℃杀青15 min，60℃烘干备测；烤后烟叶样品，按照等级取C3F和B2F各2 kg备测。

1.3.3 指标测定 钾参照YC/T 173—2003烟草及烟草制品钾的测定 火焰光度法；氯参照YC/T 162—2002烟草及烟草制品氯的测定 连续流动法；土壤中氯参照NY/T 1378—2007电位滴定法测定。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2016对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉处理土壤的氯离子含量

2.1.1 不同时段各土层氯离子的含量 从图1看出，不同处理移栽后40 d、60 d、80 d和100 d各土层氯离子分布情况不同，土壤中氯离子含量基本呈逐渐降低趋势。

1) 移栽后40 d。随土层深度增加氯离子含量CK呈先降后升趋势，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>81～100 cm>61～80 cm；T1呈先升后降趋势，表现为21～40 cm>0～20 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm，其中，在21～40 cm土层土壤氯离子含量最高，为22.455 mg/kg；T2呈逐渐下降趋势，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm。

图1 不同灌溉方式处理移栽后40～100 d各土层土壤的氯离子含量

2) 移栽后60 d。随土层深度增加氯离子含量CK表现与移栽后40 d时相同，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>81～100 cm>61～80 cm；T1呈下降趋势，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm；T2整体呈下降趋势，表现为0～20 cm>41～60 cm>61～80 cm>21～40 cm>81～100 cm。

3) 移栽后80 d。随土层深度增加氯离子含量CK、T1和T2均呈逐渐下降趋势，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm。

4) 移栽后100 d。随土层深度增加氯离子含量CK呈逐渐下降趋势，表现为0～20 cm>21～40 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm；T1呈先升后降趋势，表现为21～40 cm>0～20 cm>41～60 cm>61～80 cm>81～100 cm，其中，在21～40 cm土层土壤氯离子含量最高，为20.925 mg/kg；T2整体呈下降趋势，其中，在61～80 cm土层土壤氯离子略高于41～60 cm，表现为0～20 cm>21～40 cm>61～80 cm>41～60 cm>81～100 cm。

2.1.2 不同时段土壤的氯离子含量 从图2看出，随着移栽时间延长，各处理土壤平均氯离子含量均呈逐渐降低趋势，CK的变幅最大，移栽后40～100 d，氯离子含量由20.905 mg/kg降至19.943 mg/kg，降幅为4.60%；T1和T2分别下降2.51%和2.86%。

图2 不同灌溉方式处理土壤的平均氯离子含量

2.2 不同灌溉处理烟叶的氯离子和钾离子含量

2.2.1 氯离子含量 从图3看出，不同处理各部位烟叶在移栽后60～100 d时氯离子含量存在差异。上部烟叶：移栽后60～100 d各处理氯离子含量均呈逐渐增加趋势。其中，移栽后60 d时氯离子含量表现为CK>T1>T2，移栽后80 d和100 d时均表现为T1>CK>T2。一般认为烟叶适宜含氯量为0.3%～0.8%，移栽后100 d时CK、T1和T2氯离子含量分别为0.84%、0.86%和0.76%，T2在适宜范围内，CK和T1略高于适宜范围，且此时CK、T1和T2的氯离子含量较移栽后60 d时分别增加25.4%、30.3%和22.6%。中部烟叶：移栽后60～100 d各处理氯离子含量均呈逐渐增加趋势。其中，移栽后60 d时氯离子含量表现为T1>CK>T2，移栽后80 d时表现为CK>T1>T2，移栽后100 d时表现为T1>CK>T2，且此时CK、T1和T2的氯离子含量分别为0.85%、0.89%和0.83%，略高于适宜范围，较移栽后60 d时分别增加39.3%、41.3%和36.1%。

图3 不同灌溉方式处理各部位烟叶的氯离子含量

2.2.2 钾离子含量 从图4看出，不同处理各部位烟叶移栽后60～100 d时钾离子含量存在差异。上部烟叶：移栽后60～80 d时钾离子含量差异不明显，其中，移栽后60 d时钾离子含量为T2>CK>T1；移栽后80 d时为T1>CK>T2；移栽后100 d时为T2>T1>CK，CK、T1和T2较60 d时分别增加3.31%、14.4%和12.2%。中部烟叶：移栽后60 d时各处理间钾离子含量差异不明显；移栽后80 d时表现为T1>T2>CK，CK、T1和T2较60 d时分别增加23.6%、30.3%和32.6%；移栽后100 d时表现为T1>T2>CK，CK、T1和T2较60 d时分别增加34.8%、44.4%和44.2%，且T1比CK和T2分别提高19.17%和4.38%。

图4 不同灌溉方式处理各部位烟叶的钾离子含量

2.3 不同灌溉处理烤后烟叶的化学成分

由表1看出，上部烟叶的氯离子和钾离子含量分别为0.83%～1.12%和1.09%～1.84%，均表现为T1>CK>T2，T2较CK下降，T1较CK上升；钾氯比为1.30～1.64，表现为T1>T2>CK。中部烟叶氯离子和钾离子含量分别为1.13%～1.26%和1.21%～1.89%，分别表现为T1>T2>CK和T2>T1>CK，T1和T2较CK均升高；钾氯比为1.07～1.59，表现为T2>T1>CK。

表1 不同灌溉处理烤后各部位烟叶的化学成分

3 讨论

氯离子是一种非反应型离子，在土壤中不易被其他矿物元素吸附，极易随水移动，所以土壤水的移动对氯离子的迁移影响很大[19-20]。移栽后40 d、60 d、80 d和100 d时围沟灌溉、微喷灌溉和滴灌灌溉3种处理不同深度土层土壤氯离子分布存在差异，土壤中氯离子含量基本呈逐渐降低趋势，深层土壤氯含量部分增加，进一步证实氯离子的移动方向为垂直方向上的自上而下，充分体现出“盐随水来，盐随水去；盐随水聚，水散盐存”的特点。随着移栽时间的延长，3种处理土壤平均氯离子含量均呈逐渐降低趋势，100 d时氯离子含量较40 d时，滴灌灌溉降幅为4.60%，围沟灌溉和微喷灌溉分别下降2.51%和2.86%，说明，移栽后40～100 d时滴灌灌溉处理烟株对氯离子吸收多，围沟灌溉处理烟株吸收最少，因为围沟灌溉水量充足，更能使氯离子下渗至深层土壤而减少烟株对其吸收。移栽后100 d时3种处理上部和中部烟叶氯离子含量均表现为围沟灌溉>滴灌灌溉>微喷灌溉，上部烟叶钾离子含量表现为微喷灌溉>围沟灌溉>滴灌灌溉，中部烟叶钾离子含量均表现为围沟灌溉>微喷灌溉>滴灌灌溉，说明微喷灌溉方式处理减少烟叶对氯离子的积累，但增加对钾离子的积累，围沟灌溉方式处理对钾离子积累提升更加明显。

4 结论

随着移栽时间的延长，围沟灌溉、微喷灌溉和滴灌灌溉3种灌溉处理不同土层土壤氯离子含量基本随土层深度加大呈逐渐下降趋势。移栽100 d时较移栽40 d时围沟灌溉、微喷灌溉和滴灌灌溉土壤氯离子含量平均分别下降2.51%、2.86%和4.60%。移栽100 d时上部烟叶氯离子含量较移栽60 d时分别增加滴灌灌溉25.4%、围沟灌溉30.3%和微喷灌溉22.6%，钾离子含量分别增加滴灌灌溉3.31%、围沟灌溉14.4%和微喷灌溉12.2%；中部烟叶移栽100 d时氯离子含量较移栽60 d时分别增加滴灌灌溉39.3%、围沟灌溉41.3%和微喷灌溉36.1%，钾离子含量分别增加滴灌灌溉34.8%、围沟灌溉44.4%和微喷灌溉44.2%，且围沟灌溉比滴灌灌溉和微喷灌溉分别提高19.17%和4.38%。说明，围沟灌溉能明显减少烟株的氯素吸收，提升中部烟叶的钾离子含量；微喷灌溉能够减少烟株的氯素吸收，提升烤后中部烟叶的钾离子含量和钾氯比，对烤烟叶片品质提升产生积极影响。