烟田施用不同有机肥对土壤特性和烟叶产质量的影响

徐敏 张翔 何雷 邱岭军 李亮 毛家伟

摘要 [目的]探究不同有機肥对豫中烟区连作植烟土壤的改良效果。[方法]通过田间对比试验，研究了不同有机肥种类对烟株农艺性状、土壤理化性质及烟叶产质量的影响。[结果]施用不同有机肥可明显改善连作植烟土壤物理特性，有效降低了土壤容重，下降幅度为0.01～0.09 g/cm3;施用有机肥的T3、T4、T5、T6处理的土壤含水率比T1处理分别提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%;不同有机肥材料来源不同，改良效果也存在差异，其中以炭基型有机肥的T5处理烟叶品质最佳且经济性状好，较T1处理产量提升30.09%，产值增加39.45%，中上等烟比例均提升34.91%，T5处理产量、产值、均价和中上等烟比例显著优于其他有机肥处理。[结论]施用炭基型有机肥能有效改善烟田土壤特性，促进植株生长，显著提高烟叶产质量。

关键词 烤烟;连作障碍;有机肥;土壤肥力

中图分类号 S 572文献标识码 A文章编号 0517-6611（2021）05-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.0041

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Applying Different Organic Fertilizers in Tobacco Fields on Soil Properties and Tobacco Yield and Quality

XU Min1， ZHANG Xiang2， HE Lei1 et al

（1. Henan Tobacco Company， Zhengzhou，Henan 450000;2. Institute of Plant Nutrition Agricultural Resources and Environmental Science， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract [Objective]To explore the effect of different organic fertilizers on the continuous tobacco planting soil in Henan tobacco area. [Method] Through field comparison experiments， the effects of different organic fertilizers on tobacco plant agronomic characteristics， soil physical and chemical properties， and tobacco leaf yield and quality were studied. [Result] The application of different organic fertilizers could significantly improve the physical characteristics of the continuous tobacco planting soil， and effectively reduce the soil bulk density. The decrease range was 0.01-0.09 g/cm3;the soil moisture content of the T3， T4， T5， and T6 treatments with organic fertilizers compared with T1 treatment， it increased by 32.94%， 48.24%， 67.29， 41.18%， respectively;the source of different organic fertilizer materials was different， and the improvement effect was also different. Among them， the T5 treatment with carbon-based organic fertilizer had the best quality and good economic properties. Compared with the T1 treatment， the output increased by 30.09%， the output value increased by 39.45%， and the proportion of upper-medium cigarettes increased by 34.91%. The T5 treatment was significantly better than other organic fertilizer treatments in terms of yield， output value， average price， and the proportion of middle and upper grade tobacco. [Conclusion] The application of carbon-based organic fertilizer can effectively improve the soil characteristics of tobacco fields， promote plant growth， and significantly improve the yield and quality of tobacco leaves.

Key words Tobacco;Continuous cropping obstacles;Organic fertilizer;Soil fertility

我国农业生产模式正逐步从单一追求“高产量”转向“优质、高效、高产、安全、生态”协同发展。随着人们生活品质的不断提升，食品安全与生态环境安全日益成为人们关注的新问题[1-2]，绿色烟叶和无污染产品日益受到人们的追捧，烟叶作为一种特殊吸食性产品-生产卷烟的主要原料[3]，烟叶的安全性不仅与产地气候、环境、土壤等自然因素密切相关，而且还受到生产环节中施肥技术的影响，这是我国现有的烟田施肥技术面临的新挑战。土壤作为烤烟种植的直接载体，其理化性质、肥力水平及微生物活性与植物生长代谢联系紧密。当前我国烟草行业生产中存在着长期连作和偏重施用化学肥料现象，忽视有机肥的配合施用和种植模式的改进[4-6]，不利于优质烤烟的生产[7-8]，进而导致了烟田一系列的土壤问题，如土壤板结、土传病害加重、团粒结构遭到破坏、养分失调、有机质含量下降、有益微生物群落多样性降低等问题[9-10]，此外过量施用化肥也会导致浅层地下水硝酸盐污染和地表水富营养化，这严重影响了烟草的健康生长[11]，而配施有机肥料成为绿色烟叶生产过程中解决上述问题的一个关键因素[12]。

有机肥料不仅能够提供作物生长发育所需的均衡营养元素，富含的多种有益微生物菌群能有效促进有机质矿化，在某种程度上激活了多种功能性微生物和酶的偏嗜性[13-15]，主要以微生物生命活动的产物及其所含的酶类来改善作物根际的营养环境和抑制病原菌，是一种无公害肥料[16-17]。有机无机配施是农业可持续与集约型产业互利共赢的重要发展方向，不仅可以提高肥料利用率，改良土壤结构，提高作物对养分的吸收，提高作物产量和品质，而且能有效控制土传病害的发生，改善土壤的质量，进而减少化肥、农药的使用，是兼顾农业生产和环境保护双重目的的有效途径[18-19]，已成为近年来的研究热点之一。有机肥配施对烟草生长、烟田土壤改良以及化肥减量具有积极的意义[20-22]。近年来，关于有机肥在烟草上的应用有一些报道，但不同地区气候环境、土壤类型不同，有机肥效果也差异很大。因此，针对豫中烟区烟田土壤存在的质量问题，笔者通过开展大田试验，对适宜绿色烟叶生产的商品有机肥种类进行筛选，以期为豫中烟区土壤改良、提高烟叶品质、科学合理施用有机肥提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年5—10月在河南省襄城县汾陈乡李营村进行，试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。试验前茬为烟草，供试烤烟品种为中烟100。供试肥料种类有有机无機生物肥（郑州益禾，10-10-20）、重过磷酸钙（P 2O 5 46%）、硫酸钾（K 2O 50%）。

有机肥料来源：植物有机肥为氨基酸植物蛋白肥（河南莲花生物菌肥有限公司）;动物有机肥为烟草专用动植物营养有机肥（许昌绿之源肥业有限公司）;生物有机肥为唯我丰年生物有机肥料（鹤壁市人元生物技术发展有限公司）;炭基型有机肥为高碳基土壤修复肥（河南惠农土质保育研发有限公司）;饼肥型有机肥为芝麻饼肥（平顶山金叶实业有限公司）;精制有机肥（湖州康寿，总养分>6%）;有机无机生物肥（郑州益禾，10-10-20）;火车头抗重茬肥（3.7-4.5-6.8）;烟叶增香专用肥（6-7-13）。

试验各处理氮、磷、钾用量相同，N用量为45 kg/hm2，氮磷钾比例为1.0∶1.5∶3.0，折算各处理肥料用量。烟草专用复合肥80%条施、20%穴施，重过磷酸钙全部条施，硫酸钾50%条施、50%追施。

1.2 试验设计

试验设10个处理，T1∶对照（只施化肥，不施有机肥）;T2∶植物有机肥;T3∶动物有机肥;T4∶生物有机肥;T5∶炭基型有机肥;T6∶饼肥型有机肥;T7∶湖州康寿精制有机肥;T8∶郑州益禾有机无机生物肥;T9∶火车头抗重茬肥;T10∶烟叶增香专用肥。采用大区对比，不设重复，每个处理面积432 m2。其他各项田间生产管理措施统一按当地规范化措施进行。

于4月26日选取长势均匀一致的烟苗进行移栽，不同有机肥料按照该产品使用说明书全部条施。具体施用量：植物有机肥900 kg/hm2，动物有机肥900 kg/hm2，生物有机肥900 kg/hm2，炭基型有机肥1 200 kg/hm2，饼肥型有机肥450 kg/hm2，精制有机肥900 kg/hm2，有机无机生物肥450 kg/hm2，火车头抗重茬肥1 200 kg/hm2，烟叶增香专用肥600 kg/hm2。

1.3 测定项目与方法

SPAD测定：在移栽后30、45、60 d，用SPAD-502叶绿素测定仪分别测定烟株倒数第5片功能叶的叶基、叶中、叶尖3个部位的SPAD值。每个生育期每个小区选取长势均匀的3整株烟株，分部位取样并清洗干净，置于烘箱，设定105 ℃杀青30 min后，70 ℃烘干至恒重，粉碎后测定根、茎、叶中全氮含量。烟叶成熟后，按不同处理分区采收和计产，按《中华人民共和国国家标准：烤烟（GB 2635—1992）》进行分级，计算中上等烟率，并按2018年国家局收购指导价格计算不同烟叶等级单价;1 hm2产量、产值由小区产量、产值折算。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003和SPSS 20进行数据处理与分析，用Duncans新复极差法进行多重比较不同处理间差异显著性（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟株农艺性状的影响

不同处理农艺性状见表1。由表1可知，施用不同有机肥对烟株生长发育具有显著的促进作用。移栽后45 d，与T1处理相比，有机肥处理在株高、茎围和叶面积上分别提高8.2～21.7 cm、0.07～1.12 cm和53.2～440.1 cm2，叶长分别提高了27.05%、10.66%、8.20%、7.38%、23.77%、17.21%、11.48%、2.46%、16.39%，不同处理之间的株高由高到低为T5>T2>T9>T6>T3>T8>T7>T10>T4>T1，不同有机肥处理烟株的株高、叶片数均以T5处理最高，分别达66.8 cm和13.1片。不同有机肥处理显著提高了烟叶SPAD值，与对照处理T1相比，增幅为0.8～7.3，以T5处理效果最佳，达50.8，且T5与T2、T3、T4处理存在显著差异。移栽后75 d，与T1处理相比，不同有机肥处理在株高、茎围、叶片数和叶面积上分别提高8.3～35.5 cm、0.4～2.1 cm、0.3～2.9和53.2～440.1 cm2，株高和茎围均以T5处理表现最佳，为116.7、13.3 cm，叶片数和叶面积以T9处理最高，显著高于其他处理，而T5和T9处理之间未达显著差异。T5与T2、T3、T4处理株高、茎围均差异显著，不同有机肥处理烟株株高、茎围、叶片数和叶面积T9与T7、T8、T10处理均存在显著差异。烟叶SPAD值表现为T3>T2>T4>T6>T5，以T5处理最低，达44.8，不同有机化肥处理表现为T7>T8>T10>T9，以处理T9最小，效果最好，且处理T9与T7、T8差异显著。综上，不同有机肥处理中T5和T9处理对烤烟株高、叶片数、茎围及叶面积均有促进作用，能有效促进烤烟生长发育，并有效促进烟叶成熟落黄。

2.2 不同处理对烟株干物质积累的影响

不同处理烟株干物质积累见表2。由表2可知，施用不同有机肥烟株根、茎、叶干物质含量均有不同程度的增加。与T1处理相比，根的干物质含量增幅为2.45～35.31 g;不同有机肥处理具体表现为T5>T6>T2>T4>T3，以T5处理效果最佳，且T5与T2、T3、T4、T6处理均达显著差异水平;不同有机肥处理具体表现为T9>T8>T10>T7，且T9与T7、T10处理均达显著差异水平。不同有机肥处理茎的干物质含量分别提高了12.24%、9.18%、16.24%、29.96%、28.44%、19.15%、28.34%、33.04%、35.98%，以T5处理的茎干物质含量最高，达157.2 g/株。叶的干物质含量具体表现为T5>T9>T6>T8>T10>T4>T2>T7>T3>T1，T5与T2、T3、T4、T6处理均存在显著差异，且T9与T7、T8、T10处理均存在显著差异。可见，不同有机肥处理均明显提高了根、茎、叶干物质积累量，尤其是以炭基型有机肥的T5处理和火车头抗重茬肥的T9处理效果最佳。

2.3 不同处理对土壤容重和含水率的影响

不同处理试验结束后土壤容重见图1。由图1可知，与T1处理相比，不同有机肥处理均降低了土壤容重，降低幅度为0.01～0.09 g/cm3。各处理容重表现为T1>T4>T6>T3>T2>T5处理，其中以T5处理最低，T2处理其次，分别为1.35和1.37 g/cm3。表明施用有机肥能有效疏松土壤，缓解烟田长期连作导致的板结问题。不同处理试验结束后土壤水分见图2。由图2可知，不同有机肥处理（除T2处理外）的土壤含水率均有一定程度的提高。T2处理的含水率显著低于T1处理，表明植物有机肥对土壤水分涵养能力较差。施用有机肥的T3、T4、T5、T6处理的土壤含水率与T1处理相比分别提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%，表现为T5>T4>T6>T3>T1>T2处理，以处理T5最高，为14.22%，表明炭基型有机肥的T5处理能有效保蓄水分，促进烟株生长。

2.4 不同处理对烤后烟叶化学成分的影响

由表3可知，烟叶总糖质量分数为18.87%～23.13%，还原糖16.04%～21.15%，总氮1.35%～2.05%，烟碱1.66%～2.83%，钾1.39%以上，氯0.63%以下，糖堿比6.67～12.34，氮碱比0.62～1.19，钾氯比≥2.33，还原糖与总糖的比值应≥0.85。T5处理中部烟叶的总糖、还原糖、氯的质量分数及糖碱比、氮碱比和两糖比均在适宜范围内，较T1处理烟叶钾离子含量提高了24.49%，氯离子下降28.57%，表明施用炭基型有机肥的T5处理比T1、T2、T3、T4、T6处理更能促进烤烟生长发育并使烤后烟叶内在化学品质方面更协调。

2.5 不同处理对烤烟经济性状的影响

由表4可知，不同有机肥处理的产量、产值、均价和中上等烟比例均有不同程度的提高。与T1处理相比，施用不同有机肥处理的产量提高幅度为103～619 kg/hm2，产值分别提高了9.17%、6.72%、18.46%、39.45%、26.50%、12.01%、16.24%、38.76%、27.08%，产值表现为T5>T9>T10>T6>T4>T8>T7>T2>T3>T1，且T5和T2、T3、T4、T6处理之间产量均存在显著差异，而T9和T7、T8、T10处理均存在显著差异。其中以T5处理烟叶品质最佳且经济性状好，较T1处理产量提升30.09%，产值增加39.45%，中上等烟比例均提升34.91%，T5处理产量、产值、均价和中上等烟比例显著优于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T10处理，而T5与T9处理之间无显著差异。各处理均价和上等烟比例均以处理T5最高，分别为25.82元/kg和58.46%。表明施用炭基型有机肥的T5处理和火车头抗重茬肥的T9处理可提高中上等烟比例、均价和烟叶产量、产值，对提升烤烟的经济效益有积极作用。

3 结论与讨论

有机肥料不仅能够提供作物生长发育所需的多种有益营养物质，在某种程度上激活了多种功能性微生物和酶的偏嗜性，促进土壤微生物繁殖加快，增加土壤氮素的矿化速度，进而改善土壤理化性状、微生物种群结构和养分有效性，为植物生长营造一个适宜的生存环境。有机肥的施用能够增强烤烟的抗病免疫机理和提高作物氮素利用效率，对维持地力平衡、增加土壤有机质等方面具有重要作用。由于不同有机肥的材料来源及组成成分不同，对连作烟田土壤的改良效果也存在差异，其中以炭基型有机肥的T5处理和火车头抗重茬肥的T9处理改良效果最佳。不同有机肥的施用不仅改善了植株的生长状况，烟株株高、茎围及叶面积均有不同程度的提高。与T1处理相比，不同有机肥处理在株高、茎围和叶面积上提高幅度为8.2～21.7 cm、0.07～1.12 cm和53.2～440.1 cm2，叶长分别提高了27.05%、10.66%、8.20%、7.38%、23.77%、17.21%、11.48%、2.46%、16.39%，而且有利于烟株干物质积累，与T1处理相比，根、茎、叶干物质积累提高幅度分别为4.06%～54.34%、9.18%～35.98%、13.14%～49.07%。兰挚谦等[23]研究表明连作番茄配施土壤改良剂能够降低土壤酸性，增大土壤孔隙度，促进根系快速生长发育，为果实成熟提供充足营养。

施用有机肥能够明显改善烟田土壤物理特性，促进烟株对养分和水分的吸收，进而改良连作烟田[24]。施用有机肥均降低了土壤容重，下降幅度为0.01～0.09 g/cm3。施用有机肥的T3、T4、T5、T6处理的土壤含水率与T1处理相比，分别提高了32.94%、48.24%、67.29、41.18%，可能原因是有机肥的施用改变了土壤结构，协调了土壤养分，使土壤的透气性、透水性以及根系的生长环境发生变化。周绪宝等[25]认为施用土壤有机肥可有效提升根系活力、提高作物的光合作用和增强土壤酶活性，可显著提升花生、苹果、甜瓜等作物的产质量，这与该研究结果一致，其中T5处理烟叶品质最佳且经济性状最佳，较T1处理产量提升30.09%，产值增加39.45%，中上等烟比例均提升34.91%，T5处理产量、产值、均价和中上等烟比例显著优于T1、T2、T3、T4、T6、T7、T8、T10处理，且烤后中部烟叶的总糖、还原糖、氯的质量分数及糖碱比、氮碱比和两糖比均在适宜范围内，使烤后烟叶内在化学品质更协调。因此，在该试验条件下，以炭基型有机肥的T5处理效果最佳，改善土壤物理性质，提高烤烟的产量和品质，从而提高烟农的收益。

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