土壤改良剂对贵阳烟区烤烟生长发育和品质的影响

简盛义，蒋志利，李文渊，程传策*，胡 兴，邓双跃，任春燕

(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 烟草学院，河南 郑州 450002)

烟草是我国重要的经济作物，土壤等因素均会影响烤烟品质[1]。近年来，一些烟区长期大量施用化肥，使得植烟土壤板结、土壤微生物活性降低、土壤营养不均衡，最终导致烤烟品质下降，威胁烤烟种植业的可持续发展[2]。研究表明，土壤改良剂在一定程度上能够增大土壤孔隙度，增加土壤保墒能力，促进烤烟生长，改善经济性状：司贤宗等[3]发现，微生物改良剂能增加烤烟的株高、茎围、叶片数和叶面积；毛家伟等[4]研究表明，氮素和微生物改良剂配施可以降低烟叶总糖，提高烤后烟叶中钾的含量；郭豪等[5]研究显示，在酸性土壤上施用天然无机改良剂能显著增加烟叶中还原糖、烟碱和钾的含量；胡军等[6]研究发现，施用改良剂能够进一步增加烟叶中的致香物质含量，有利于提高烟叶品质；谢志东等[7]、翟文汇等[8]相继发现，增施天然有机改良剂有利于烟草增产增效；刘春英[9]研究表明，施用“石灰+菌棒”改良剂可改善土壤肥力，促进烤烟生长发育，提高烤烟的生物产量和经济产量。

目前市场上土壤改良剂种类繁多，功能各异，区域适应性变异较大。而前人研究中所使用的土壤改良剂种类较为单一，缺少对天然有机类改良剂、人工合成改良剂和微生物改良剂效果的对比。贵州省是典型的中间香型烤烟种植区，烤烟种植区域较大，但是属于典型的小环境种植，而且不同种植区域的海拔高度存在一定差异。为此，本研究以贵阳烟区黄壤土为基础，对比3种典型改良剂对贵阳烟区烤烟生长和品质的影响，以期筛选出适宜当地土壤和气候条件的改良剂品种。

1 材料与方法

1.1 处理设计

试验于2016年4月在贵阳市息烽县进行，选择当地主栽品种云烟85。试验地土壤类型为黄壤土。试验为大田随机区组试验，设4个处理，分别为：CK，常规施肥；T1，常规施肥+人工合成改良剂45 kg·hm-2；T2，常规施肥+天然有机改良剂1 500 kg·hm-2；T3，常规施肥+微生物改良剂(有效活菌数大于10亿·g-1)45 kg·hm-2。每个处理3次重复，各小区面积66.7 m2，随机排列。每个处理基肥条施复合肥(N 10%，P2O510%，K2O 20%)1 050 kg·hm-2、芝麻饼肥(N 11%，P2O54%，K2O 7%)300 kg·hm-2，5月17日追肥(穴施)硝酸铵225 kg·hm-2、硫酸钾600 kg·hm-2。烟苗于4月15日移栽，按1.20 m的行距和0.50 m的株距经行种植，2016年9月15日采收完毕。小区周边设2行保护行，其他按当地优质烤烟规范化栽培管理方式进行。采收烘烤过程中，以小区为单位单独挂牌采收、烘烤、分级、计产。

1.2 样品采集

在烟苗移栽后30、45、60、75、90 d，每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×0.634 5”[10]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，分析烟样的物理特性、化学成分和香气组成。

1.3 样品测定

根据相关行业标准或行业内普遍采用的方法检测各项物理指标。厚度、含梗率、叶质重、拉力参照文献[11]方法测定，平衡含水率依照YC/T 31—1996方法测定，填充值依照YC/T 152—2001方法检测。中性致香物质采用气/质联用仪Agilent GC 6 890 N/MS 5975进行分析[12]。化学成分采用常规方法测定[13]：还原糖和总糖测定参照YC/Y 32—1996，烟碱测定参照YC/T 34—1996，钾、氯含量的测定分别参照YC/T 73—2003和YC/T 153—2001。

1.4 数据处理

使用DPS 7.05软件进行数据整理和方差分析，对有显著差异的处理采用Duncan新复极差法进行多重比较，使用Origin Pro制图。

2 结果与分析

2.1 对烤烟农艺性状的影响

从表1可以看出，移栽后75～90 d，添加改良剂处理烤烟的株高均显著(P<0.05)高于CK，说明土壤改良剂在烟株团棵期对株高促进效果不明显，但在旺长期后对株高有明显的促进作用。在整个生育期，T2和T3处理的叶面积均显著大于CK。移栽后30～60 d，T1处理的叶面积始终显著大于CK，但移栽75～90 d，T1处理的叶面积与CK无显著差异。全生育期内，各处理的叶数无显著差异。移栽后30～75 d各处理的茎围差异不显著，至移栽后90 d，添加改良剂处理的烤烟茎围显著高于CK。整体来看，施用微生物改良剂(T3)对烤烟株高、茎围、叶面积的促进效果最好。

表1 不同处理移栽后不同天数烟株的农艺性状

注：相同移栽天数不同处理间无相同小写字母的表示差异显著(P<0.05)。表2同。

2.2 对初烤烟叶物理特性的影响

从表2可以看出，添加改良剂处理的初烤烟叶含水率均显著高于CK，但只有T1处理的初烤烟叶平衡含水率在合格范围(16%～18%)。添加改良剂处理的初烤烟叶叶质重均显著高于CK，以微生物改良剂(T3)效果最好。含梗率影响打叶复烤的出梗率和出片率，添加改良剂处理的含梗率均显著低于CK，说明增施改良剂可以降低烟叶的含梗率。叶片厚度反映了烟叶的发育状况和成熟程度，与检测烟叶内含物质充实程度密切相关[14]，T2和T3处理的初烤烟叶厚度显著高于T1和CK。总的来说，T1处理在保持初烤烟叶含水率方面有较好作用，T2、T3处理在保持叶质重和叶片厚度方面有较好作用，施用土壤改良剂可以降低烟叶含梗率。

2.3 对烤烟烟叶化学成分的影响

从表3来看，T1处理的总糖和还原糖含量均最高，CK最低。烟碱含量对烟草质量起关键作用。烟叶糖碱比协调能保持良好的香气、吸味、甜度，及适宜的劲头和浓度[15]。烟碱含量由高到低依次为T1>T2>T3>CK。T2处理的糖碱比处于优质烟叶糖碱比的范围，而其他处理的糖碱比略高。

表2 不同处理初烤烟叶C3F等级的物理特性

表3 不同处理烤烟烟叶的化学成分

烟叶钾含量从高到低依次为T2>T1>T3>CK。整体来看，施用天然有机改良剂(T2)对提高烟叶内在化学品质的效果最好。

2.4 对烤烟烟叶中性致香物质的影响

香气是形成烤烟吸食风格特色和决定吸食品质的重要内容。类胡萝卜素类是形成烤烟细腻、高雅和清香气的重要组成部分，各处理的类胡萝卜素类香气物质总量从高到低依次为T2>CK>T3>T1(表4)。从苯丙氨酸类总量来看，同样以T2处理最高，但以T3处理最低。茄酮、糠醛、糠醇和2-乙酰基吡咯等类西柏烷类棕色化反应产物对可可香味的合成很重要。施用改良剂能明显提高茄酮含量，但施用微生物改良剂的处理糠醛、糠醇和2-乙酰基吡咯的含量在各处理中最低。所有处理中，T2处理的新植二烯类香气物质含量最高，T1处理最低，表明改良剂种类对新植二烯类香气物质的合成影响较大。总体来看，T2处理的类胡萝卜素类、苯丙氨酸类、新植二烯类含量均最高，香气量充足。

表4 不同处理烤烟烟叶的香气物质含量 μg·g-1

2.5 对烤烟经济性状的影响

如表5所示，施用土壤改良剂处理的产量均高于对照，以T3处理最高，达到1 875 kg·hm-2，较CK增加9.5%。施用土壤改良剂处理的产值也均高于对照，涨幅12%～18%，T3处理的产值最高，达到33 344 元·hm-2。从其他经济指标来看，T2处理的均价和上等烟、中上等烟比例均最高。

表5 不同处理烤烟的经济性状

3 讨论

烤烟的生长发育状况是土壤供给能力最直观的表现，并且烟株长势也与烤烟的外观质量和内在品质等紧密相连。研究表明，施用微生物土壤改良剂对烤烟的株高、茎围、叶面积有促进作用[5,16]。本试验表明，施用微生物土壤改良剂(T3)烟株自旺长期开始生长发育明显，株高、茎围均显著高于CK。韩智强等[17]研究表明，施用土壤改良剂在团棵期对烤烟的生长影响不大，从旺长期开始对烤烟生长有显著影响。土壤改良剂在一定程度上能够增大土壤孔隙度，优化土壤环境，为烤烟的根系生长提供良好的环境。T1、T2和T3处理在整个生育期内显著增大了烤烟的叶面积，这与陈雪等[18]在常规施肥量基础上减少20%的烟草专用复合肥，改为增施土壤改良剂可改善烤烟根系微环境、促进烤烟根系发育、提高烟株叶面积的表现一致。施用人工合成改良剂(T1)的叶面积在生育前期与CK有显著差异，但到成熟期后生长趋缓，叶面积与CK无显著差异。这可能是因为人工合成改良剂前期对提高土壤孔隙度及保水能力作用较强，因而能促进植株快速生长，但到后期效果减弱。

烟叶的物理特性是决定烟叶品质和加工性能的重要指标，主要包括平衡含水率、叶质重、填充值、含梗率、厚度和抗张强度等。烟叶自身所含亲水物质的数量是影响初烤烟叶含水率的重要因素。同时，左天觉[19]认为，烟叶的总糖含量与其吸湿性呈极显著的正相关关系。本试验中，T1处理的含水率显著高于其他处理，且总糖含量最高，这与前述研究一致。这可能是由于施用人工合成改良剂能改善烟株土壤环境，增强田地的保湿保水性，进而提高烟株的亲水能力。叶质重和叶片厚度与烟叶自身同化干物质的量和内含物质充实程度呈正相关，同时叶质重和厚度也呈正相关。T2和T3处理的烟株在整个生育期长势较好，生长代谢和干物质积累相对较旺盛，叶质重和厚度显著高于CK。这说明天然有机改良剂和微生物改良剂在整个生育期对土壤改善的效果都较好，在植株后期生长发育阶段能提供充足的养分。汤朝起等[20]认为，初烤烟叶的含水率和含梗率呈负相关关系，但本试验数据并不完全支持上述观点，可能与烤烟品种有一定关系。

土壤改良剂不仅可以改善植株的营养环境，而且还能够促使烤烟常规化学成分协调平衡。刘春英[9]研究发现，烤烟生长期内氮素供应充足，烟株生长旺盛，会促进烟叶还原糖和烟碱的合成和积累。雷波等[21]研究表明，施用改良剂能改善烟叶外观，降低烟碱含量，提高总糖和还原糖含量。本研究发现，T1和T3处理显著提高了初烤烟叶中总糖和还原糖的含量，有效改善烤烟吃味品质。施用土壤改良剂的处理烟碱含量均高于CK，这可能是由于增施改良剂后，土壤环境得到改善，烟株生长旺盛，并且在整个生育期内氮素供应充沛，因而促进了植株对烟碱的合成积累。T2处理的糖碱比符合优质烟叶要求，可满足烤烟吸食的吃味和刺激性间的协调。钾元素和氯元素是影响烤烟内在品质的重要元素，钾氯比是决定烤烟燃烧内在质量的评判依据。毛家伟等[4]研究表明，施用土壤改良剂能够提高各部位烤后烟叶中钾的含量。这与本试验研究一致。这可能是由于施用改良剂后，改良剂中的改良成分促使土壤中喜钾微生物活跃，加强对钾离子的释放，使整个生育期中土壤释放速效钾的效率和烟株需钾规律相符合。本研究中各处理初烤烟叶的氯含量无显著差异，这可能与当地土壤中氯离子含量普遍较低或土壤中大多数氯离子被固定，致使烟株得不到充足吸收利用有关。

研究表明，施用土壤改良剂可以提高烟叶对N的吸收效率[22]。这与本试验研究结果一致。本试验共检测出26种烟叶主要香气物质成分，其中以新植二烯含量最高。各处理中，T2处理的新植二烯含量最高。刘巧真等[23]研究表明，EM菌和改良剂配施可以提高烟叶香气质和香气量。从香气物质总量上看，T2处理达588.07 μg·g-1。这表明施用天然有机改良剂不仅能促进烟叶中化学成分协调，调节糖碱比和钾氯比，提高烟叶内在品质，而且能改善烟叶的香气质，提高香气量。

刘春英[9]研究发现，施用“石灰+菌棒”土壤改良剂后，烤烟的生物产量、经济产值、均价和中上等烟比例较CK均有不同程度提高。本试验中T3处理烟株长势较好，产量达1 875 kg·hm-2，产值达33 344元·hm-2。郑宪滨等[24]研究表明，施用腐殖酸可以显著提高烤烟的上等烟比例。这与本试验结果一致，本试验中T2处理的均价和中上等烟比例最高，分别为17.94元·kg-1和88.27%。

[1] 易建华, 彭新辉, 邓小华,等. 气候和土壤及其互作对湖南烤烟还原糖、烟碱和总氮含量的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(16):4467-4475.

[2] 韦克苏, 胡婷婷, 李德仑,等. 混施有效微生物群(EM)及土壤改良剂对烤烟农艺性状及品质的影响[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2015, 41(4):439-448.

[3] 司贤宗, 张翔, 孙大为,等. 氮肥与土壤改良剂配施对烤烟供肥特性和产质量的影响[J]. 中国农学通报, 2015, 31(13):56-61.

[4] 毛家伟, 张翔, 司贤宗,等. 不同氮水平与土壤改良剂配施对烤烟养分吸收及产质量的影响[J]. 华北农学报, 2015, 30(增刊):410-415.

[5] 郭豪, 宋鹏飞, 黄翯,等. 土壤改良剂对酸性土壤改良效应和烤烟产量、质量的影响[J]. 江苏农业科学, 2014, 42(6):95-98.

[6] 胡军, 陈彦春, 程兰,等. 土壤改良剂对烤烟生长和烟叶品质的影响[J]. 安徽农学通报, 2010, 16(23):99-101.

[7] 谢志东, 李超, 郭俊杰,等. 播期和土壤改良剂用量对烤烟中微量元素含量和产质量的影响[J]. 西南农业学报, 2015, 28(2):862-870.

[8] 翟文汇, 司贤宗, 毛家伟,等. 氮肥与土壤改良剂配施对烤烟生长及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2014, 43(10):53-57.

[9] 刘春英. 不同土壤改良剂对烤烟产量和品质的影响[J]. 安徽农学通报, 2007, 13(21):54-56.

[10] 刘国顺. 烟草栽培学[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003.

[11] 吉文书、滕兆波. 烟草物理检验[M]. 郑州：河南科学技术出版社, 1997: 188-209.

[12] 刘少民, 丁斌, 童红武,等. 高效液相色谱-内标法测定卷烟烟气粒相物中的B(a)P[J]. 中国烟草学报, 2007, 13(1):15-19.

[13] 王瑞新, 韩富根, 杨素勤, 等. 烟草化学品质分析方法[M]. 郑州: 河南科学技术出版社, 1990: 156-174.

[14] 闰克玉, 赵献章. 烟叶分级[M]. 北京: 中国农业出版社, 2003．

[15] 喻奇伟, 符云鹏, 李炜,等. 毕节烟区烤烟糖碱比的区域分布特点及与感官品质的关系[J]. 烟草科技, 2015(3)： 14-18.

[16] 邢世和, 熊德中, 周碧青,等. 不同土壤改良剂对土壤生化性质与烤烟产量的影响[J]. 土壤通报, 2005, 36(1):72-75.

[17] 韩智强, 王勇, 李忠环,等. 不同土壤改良措施对烤烟农艺性状的影响[J]. 西南农业学报, 2010, 23(6):1935-1938.

[18] 陈雪, 喻奇伟, 符云鹏. 不同土壤改良措施对烤烟产质量的影响[J]. 江西农业学报, 2015(2):67-70.

[19] 左天觉. 烟草的生产、生理和生物化学[M]. 朱尊权，译. 上海: 上海远东出版社, 1993: 455.

[20] 汤朝起, 潘红源, 沈钢,等. 初烤烟叶含水率与含梗率研究初报[J]. 中国烟草学报, 2009, 15(6):61-65.

[21] 雷波, 赵会纳, 陈懿,等. 不同土壤改良剂对烤烟生长及产质量的影响[J]. 贵州农业科学, 2011, 39(4):110-113.

[22] 付保东. 腐殖酸在土壤改良中的应用研究进展[J]. 防护林科技, 2016(3):83-84.

[23] 刘巧真, 郭芳阳, 吴照辉,等. 不同土壤改良剂对烤烟根区土壤微生态·烟叶质量的影响[J]. 安徽农业科学, 2011, 39(25):15283-15285.

[24] 郑宪滨, 刘国顺, 邢国强,等. 腐殖酸对烤烟化学成分和经济性状的影响[J]. 河南农业科学, 2007, 36(12):43-45.