碳基调理剂对昭通冷凉山区烤烟生长的影响

黄云志，倪 明，宋鹏飞，申 忠，胡家田，石 剑，季泽顺，张转勇，王 炽*，余凤塘*

(1.红塔烟草( 集团) 有限责任公司，云南 红塔区 653100；2.云南省农业科学院农业环境资源研究所，云南 昆明 650205；3.云南中烟工业有限责任公司技术中心，云南 昆明 650231)

【研究意义】云南省昭通市位于云贵高原与四川盆地交界处，受境内错综复杂的高原山地地形和低纬高原季风气候影响，农业发展以高原冷凉山区农业为主。烤烟作为昭通市主要的传统支柱产业[1]，在烟草生产中存在化肥施用不合理，导致土壤结构破坏[2]、土壤有机质含量降低[3-4]、土壤微生态平衡失调等问题[5-6]，严重影响优质烤烟生产可持续发展[7]。为此，有效改善冷凉山区烤烟营养状况和烟叶提质增效的肥料种类具有重要的实践意义。【前人研究进展】近年来，很多学者对碳基材料在烤烟生产中的应用进行了大量的研究，认为碳基材料影响烤烟根际土壤养分供给，烟株根系的发育和分布，茎干的养分输送，进而影响烟叶的干物质累积和内在化学成分产生[8]。简盛义和翟文汇研究，常规施肥基础上施用碳基生物质能显著提高烤烟质量和产量[9-10]。司贤宗和郭豪研究，施用生物质碳基改良材料对烤烟的株高、茎围、叶片数和叶面积有促进作用[11-12]。郑宪滨等研究，施用有机碳材料可显著提高烤烟的上等烟比例[13]。【本研究切入点】碳基材料在烤烟种植上的应用日趋受到重视，但针对碳基材料在不同的地域环境、土壤类型和烤烟品种等方面的应用研究还需要不断完善和发展。【拟解决的关键问题】以云烟116烤烟品种为试验材料，在昭通冷凉山区设置田间小区试验，研究不同碳基调理剂施用对烟株生物量、农艺性状、产量、产值和中上等烟比例的影响，综合评价碳基调理剂施用的效果，为昭通冷凉山区烤烟生产的科学施肥提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验区域

试验点位于云南省昭通市昭阳区守望乡水井湾村(东经103°43′40″，北纬27°15′46″，海拔1984 m)，属暖温带高原季风立体气候，年平均气温12.6 ℃，1月平均气温2.0 ℃，7月平均气温19.8 ℃，极端最低气温-13.3 ℃，极端最高气温33.5 ℃，年平均日照1900 h，年平均降雨量760 mm。试验土壤为黄壤，土壤理化性状见表1。

表1 试验点土壤理化性状Table 1 Basic characteristics of experimental soil

1.2 试验设计

田间试验设5处理3重复，随机区组排列。CK0：空白处理，不施任何肥料；CK1：对照处理，化肥+商品有机肥；T1：化肥+碳基调理剂Ⅰ；T2：化肥+碳基调理剂Ⅱ；T3：化肥+碳基调理剂Ⅲ。各施肥处理的施肥量除 CK0不施肥外，其余处理的化肥施用量相同，化肥施用量为氮肥(N)100 kg·hm-2，磷肥(P2O5)125 kg·hm-2，钾肥(K2O)308 kg·hm-2，其中，基肥为碳基调理剂/商品有机肥2025 kg·hm-2、烟草专用复合肥(N∶P2O5∶K2O=11∶15∶23)825 kg·hm-2，追肥为移栽后15 d追施硝酸钾75 kg·hm-2，移栽后50 d施用硫酸钾165 kg·hm-2。施肥方法，调理剂、商品有机肥、烟草专用复合肥环施，硝酸钾和硫酸钾兑水浇施(表2)。

表2 试验材料养分含量Table 2 Basic characteristics of test materials

1.3 供试作物和田间管理

供试烤烟品种云烟116。移栽方式为膜下小苗移栽，规格：株距55 cm，墒距115 cm，墒高35 cm，种植密度：15 000株·hm-2。试验小区除施肥处理不同，其余烤烟种植品种、栽培管理、覆膜方式均相同，烟苗移栽时间2018年4月25日，第1次采烤时间2018年7月26日，最后1次采烤时间：2018年9月5日。

1.3.1 土壤采集及检测 试验开展前采用“S”形5点采样法，采集0～20 cm耕层土壤，四分法混匀后风干、磨细、过筛制成基础土样，测定土壤pH、有机质、全氮、水解性氮、速效氮、速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效硫、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、氯离子、阳离子交换量、粘粒含量。土壤理化指标检测：pH用玻璃电极法；有机质用重铬酸钾氧化法；全氮用凯氏定氮法；水解性氮用碱解扩散法；有效磷用钼锑抗比色法；速效钾用火焰光度法；交换性钙、交换性镁用火焰原子吸收光度法；有效硫用比色法；有效铜、有效锌、有效铁、有效锰用火焰原子吸收光度法；氯离子用比色法；阳离子交换量用乙酸铵交换法；粘粒含量用比重计法。

1.3.2 烤烟农艺性状及经济性状调查 在烤烟各生育期采集不同处理代表性整株烤烟，各部位(根、茎、叶)分开，105 ℃杀青30 min后于80 ℃烘干称重，测定生物量。第一次采烤前按照《中华人民共和国烟草行业标准 YC /B142-2010 烟草农艺性状调查方法》调查相关农艺性状。各处理挑选5株代表性烟株，进行烟株的株高、茎围、叶片数、上、中、下部叶片的叶长和叶宽测量。计算单叶叶面积和叶面积系数。烤烟经济性状统计，每个小区单采、单烤，按国家分级标准(GB 2635-1992)测定其烟叶产量、计算中上等烟比例，并根据 2018 年云南省烟叶收购价格计算烟叶产值。

叶面积(cm2)=叶长×叶宽×0.6345

叶面积系数=平均单叶叶面积×单株叶数×每公顷株数/10 000

1.4 数据分析

试验数据利用EXCEL软件进行处理，采用SPSS 18.0数据处理软件进行单因素方差分析和线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 碳基调理剂对烤烟生物量的影响

采集各生育期代表性整株烤烟，烘干称重，对比不同处理对烤烟生物量的影响。团棵期，施用碳基调理剂处理的烤烟生物量较CK1增加12.31 %～17.16 %，其中T2处理的烟株生物量高于其他处理；打顶期，各处理生物量：T2>T1=CK1>T3>CK0，T2处理的烤烟生物量较CK1增加5.52 %，施用碳基调理剂可显著增加烟株生长关键期的生物累积量。打顶期烤烟根系生物量占整株烤烟的重量为17.86 %～27.59 %，茎干生物量占比为18.28 %～31.79 %，叶片生物量占比为47.61 %～55.17 %。施用碳基调理剂的烤烟根系生物量占比为17.86 %～22.83 %，低于常规施肥的27.59 %；施用碳基调理剂的烤烟茎干生物量占比为23.70 %～31.79 %，高于常规施肥的18.28 %；施用碳基调理剂的烤烟叶片生物量占比为50.36 %～55.17 %，略高于常规施用的54.14 %。碳基调理剂前期的供肥能力与常规施肥处理相当，中后期持续供肥能力强于常规施肥(图1)。

2.2 碳基调理剂对烟株农艺性状及产质量的影响

第1次采烤前烤烟的农艺性状调查(表3)，CK0处理烟株株高最小，施用碳基调理剂T1、T2、T3处理间株高差异不显著，略低于CK1处理。施用碳基调理剂处理与CK1的茎围差异不显著，且均大于CK0。各处理的叶片数差异不显著，叶片数在17.0～18.2。从烤烟叶片的农艺性状指标看，上部叶叶面积变化：T2>CK1>T1>T3>CK0，中部叶叶面积变化：CK1>T3>T1>T2>CK0，下部叶叶面积变化：

表3 不同处理烤烟农艺性状比较Table 3 Comparison of different treatments on agronomic characters of tobacco

T2>CK1>T1>T3>CK0。碳基调理剂处理与常规施肥处理的上部叶和中部叶面积无显著差异，T2处理的下部叶长势显著高于其余处理。各处理平均单叶叶面积变化：T2>CK1>T1>T3>CK0，叶面积系数变化：T2>T1>CK1>T3>CK0,从单叶平均叶面积和叶面积系数2个农艺性状指标看，T2的烟叶面积显著高于其余处理，T1、T3与CK1处理的差异不显著，CK0的平均单叶面积和叶面积系数最小。

2.3 碳基调理剂对烤烟产质量的影响

不同处理对初烤烟叶产量、产值的影响较大。碳基调理剂与常规施肥的产量无显著差异，各处理产量大小：T1>T2>CK1>T3>CK0。施用碳基调理剂处理的产值均高于常规施肥处理，增值达5.32 %～23.89 %，其中T2处理的增值作用显著。施用碳基调理剂处理的中上等烟比例均高于常规施肥处理，在93.84 %～96.97 %，其中T2处理的上等烟比例最高，T1处理的中等烟比例最高。综合来看，施用碳基调理剂T2处理的增产提质效果较好(表4)。

表4 不同处理初烤烟叶产质量比较Table 4 Comparison of different treatments on yield and quality of tobacco

2.4 烤烟产质量与烟株农艺性状的关系

烤烟进入生理成熟期后，不同部位烟叶叶片停止纵向和横向生长，叶片面积基本定型，田间各农艺性状变化从缓慢到停止，烟叶由累积代谢向合成代谢转变。因此，选择烤烟打顶期进行线性相关分析来评估农艺性状指标与产量、产值的相关性，明确影响烤烟产质量的主导因素(表5)。烤烟打顶期的茎围与烤烟产量存在显著的一元一次正相关，相关系数r为 0.733，单叶面积和叶面积系数与烤烟产量存在极显著的一元一次正相关，相关系数r分别为 0.905和0.940。茎围与烤烟产值存在显著的一元一次正相关，相关系数r为 0.746，单叶面积和叶面积系数与烤烟产值存在极显著的一元一次正相关，相关系数r分别为 0.915和0.941。通过将烟株农艺性状指标逐步引入回归方程并最终得到逐步回归方程(表5)，结果显示烤烟产量、产值与打顶期烟株茎围和叶面积系数之间存在极显著的相关性，相关系数r分别为 0.961和0.966。

表5 烤烟产质量与农艺性状的关系Table 5 Relationship between biological characters and yield and quality of tobacco

3 讨 论

烤烟生长因栽培品种、栽培条件和管理技术不同，大田期的长短相差较大，要获得烟叶优质稳产，就必须根据大田各生育阶段烟草的养分吸收特征，采取相应的养分供应以促进烟株的生长发育[14]。通过研究表明，苗期烟株生长缓慢，各处理之间生物量差异不显著。旺长期烟株生长旺盛，生物量不断累积，体内代谢以氮代谢为主[15]。常规施肥由于前期氮素释放，造成淋溶流失，中后期的供肥能力逐渐减弱，使其茎和叶片生长受到一定影响[16]。碳基调理剂利用以碳固氮技术，对肥料中的铵态氮进行吸附和固定，抑制铵态氮的硝化作用，减少硝态氮的流失，有利于烟株的生物量累积。打顶期烟株生长定形，主要是烟叶干物质的合成、转化和累积，体内代谢由氮代谢向碳氮代谢转化，碳基调理剂与化肥配施，利用碳氮耦合作用协调土壤碳、氮的供应，促进烟叶的产量和品质形成。范成平和王超超的研究也有相同结果，施用碳基材料促进烤烟干物质的累积与分配，对提高烟叶产质量有显著效果[17-18]。

烤烟产量、品质和产值的形成是由烤烟多种农艺性状综合决定的[19-20]。未收获烘烤前，烟叶产量与产值难以估算。为此，根据烤烟综合农艺性状以间接推断经济性状的方法显得尤为重要。烤烟的株高[21]、留叶数[22]、叶长[23]等农艺性状指标与产量或产值的关系最为密切。研究发现，烟株的茎围和叶片生长与烤烟产量和产值之间存在显著的线性正相关关系。碳基调理剂T1和T2处理的烟株茎围、叶片面积和叶面积系数均显著高于常规施肥处理。通过将烟株农艺性状指标逐步引入得到回归方程，呈现在昭通冷凉山区黄壤上，打顶期烟株的茎围和叶面积系数是影响烤烟产质量形成的主导因素。

4 结 论

冷凉山区的黄壤条件下，碳基调理剂配施相比常规施肥在旺长期增加烟株生物量，打顶期烟叶生物量的占比，提高烟叶产值和中上等烟比值。施用T2碳基调理剂处理的单叶平均叶面积和叶面积系数均高于常规处理。线性相关分析表明，烤烟茎围、单叶面积、叶面积系数与烤烟产量和产值均存在极显著正相关关系，其中茎围和叶面积系数是影响烤烟产质量的主导因素。