土壤改良剂对攀枝花植烟土壤酸度和烤烟产质量的影响

曾庆宾 谢柠枍 余伟 康博 李冰 王昌全

摘要：四川省攀枝花市是我国西南地区典型烤烟生产区，该区植烟红壤酸性强，对烤烟生产不利，通过不同土壤改良剂及配合施用田间试验，探索不同酸性改良剂对土壤酸碱度平衡与烤烟产质量提高的效果，以期为攀枝花烟区植烟红壤区域烤烟优质高效生产提供科学依据。选取攀枝花市米易县烟区典型红壤为研究对象，分别以不同无机改良剂（石灰、白云石、钙镁磷肥）和有机改良剂（海藻有机肥、氨基酸有机肥）配施，设置9种土壤酸化改良方案，通过土壤pH值和烤烟产量、质量变化的分析，综合评估并提出适用于攀枝花烟区植烟红壤的土壤酸化阻控方案。施用改良剂后，土壤pH值上升0.02～0.75，伸根期的烟株增高0.1～4.3 cm，最大叶面积增大5.1～102.6 cm2;但在团棵期，单施无机改良剂下，株高降低0.1～1.1 cm，最大叶面积减小94.6～342.7 cm2，同时石灰配合海藻有机肥施用下最大叶面积减小84.7 cm，其他处理株高上升0.3～15.0 cm，最大叶面积增大18.0～376.0 cm2;烤烟生长中后期烟株增高 0.7～26.7 cm，茎围增大0.3～1.85 cm，叶面积指数增大0.59～1.47，而节间距在旺长期增长了0.65～1.00 cm，在成熟期仅石灰、钙镁磷肥配施氨基酸有机肥、石灰配施海藻有机肥有所增长;产量变化范围为2 283.75～3 183.75 kg/hm2，产值变化范围45 813.75～57 095.25元/hm2，但对烤烟化学品质的改善效应变异较大。石灰和氨基酸有机肥配施下，对土壤的pH值、烤烟农艺性状、经济性状和化学品质的综合改良效果较好。

关键词：土壤酸度;改良剂;烤烟质量;烤烟产量

中图分类号： S156.2  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）14-0074-06

良好的土壤环境是烤烟高质量生产的基础，目前我国烟区面临着片面施用化肥、常年烤烟连作、土壤酸化三大问题，随着酸性烟土面积不断扩大，土壤酸化已是制约烤烟产量和质量提升的重要因素[1-2]，因此对酸化土壤进行合理改良十分重要。适宜的土壤pH值能增加土壤养分有效性，提高根系养分吸收功能，强化烟株抗逆性[3-4]，我国通常将pH值为5.5～6.5作为烤烟最适宜种植范围，研究表明，烟叶品质在弱酸条件下变异较小，当pH值在5.5～7.5范围内时，烟叶的余味、杂气和刺激性有明显差异[5]。前人主要采取施用有机肥、秸秆还田、施用土壤改良剂等方法进行烟土改良[1]，其中施用改良剂对酸化土壤pH值有较好提升作用[6]。研究表明，酸性土壤施适量石灰能提高土壤pH值，改善烤烟根系生长环境，促进氮磷钾肥的吸收，提高烟叶产质量[7-8]。我国南方烟区普遍采用白云石粉、石灰改良酸性土壤[9]。崔权仁等认为，用白云石粉调节植烟土壤的pH值具有时效性[10];吕永华等指出，施用石灰和钙镁磷肥后，烤烟的产值、产量和中上等烟的比例均有所上升，气斑病、青枯病患病率下降[11]。

目前，通过合理施肥减小对土壤危害的报道较多，而关于施加土壤改良剂在酸性红壤上应用效果的相关报道较少，同时针对改良酸化红壤来提高烤烟产质量的相关报道也较少。攀枝花市是四川省第二大烟叶产区，亦是西南地区优质烤烟生产区，植烟土壤多为红壤，质地黏着，有机质含量低，不利于优质烟叶生长，当地烟农大多以经验施肥为主，施肥缺少科学依据，加之土地复种指数高，致使土壤肥力下降，结构受到破坏[12]，部分区域生产效益低下，严重制约区域烤烟安全、稳定、持续生产，且不同改良剂的作用效果不同，在特定环境下如何选择和进行酸化土壤改良方式仍无定论。本研究主要针对攀枝花市植烟红壤，分析不同有机无机改良剂对土壤酸碱度和烤烟产质量的改善情况，以期为烟农科学施肥、攀枝花烟区酸性土壤改良提供依据，以实现烟叶的适产优质。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地选在普威镇，地处四川省米易县西北部中山区，地势北高南低，呈南北走向，海拔在980～3 447 m 之间，属亚热带半湿润气候，年平均气温在14.6 ℃左右，年总降水量约为1 450 mm。试验地土壤pH值为5.91，有机质含量为18.70 g/kg，全氮含量为1.42 g/kg，碱解氮含量为93.7 mg/kg，速效钾含量为101.57 mg/kg，速效磷含量为 12.88 mg/kg，交换性钙离子含量为2.13 cmol/kg，交换性镁离子含量为0.59 cmol/kg，有效锰含量为39.63 mg/kg，有效铁含量为6.64 mg/kg，有效锌含量为1.37 mg/kg，有效铜含量为0.76 mg/kg，有效硼含量为0.51 mg/kg，水溶性氯含量为1.73 mg/kg。

1.2 田间试验设计

试验时间为2019年4—10月，试验品种为云烟87，在常规施肥的基础上，于烤烟移栽前10 d将土壤改良剂条施在垄底。供试肥料为烟草专用复合肥（四川金叶化肥有限公司，N、P2O5、K2O质量比为10 ∶ 15 ∶ 25）、硝酸钾（四川米高化肥有限公司，N、K2O质量比为14 ∶ 45）、钙镁磷肥（重庆云端肥业有限公司）、硫酸钾（四川川化股份有限公司）、海藻有机肥（济南鑫鸣海化工有限公司，N、P2O5、K2O质量比为2 ∶ 1 ∶ 1）、氨基酸有机肥（成都螯合生物技术有限公司，N、P2O5、K2O质量比为4 ∶ 2 ∶ 2）。各处理方式见表1。

1.3 样品采集与分析测试

在改良剂施用后，于烤烟团棵期和成熟期，按“S”形采集0～20 cm耕层混合土样，用pH计法测定土壤pH值（土水质量比为1.0 ∶ 2.5）[13]。

烟叶样品采集于收获期，以小区为单位采集上部、中部、下部烟叶，选取B2F、C3F、X2F等3个等级样品，并在50 ℃下烘干至恒質量，粉碎后过 0.15 mm 网筛，烟叶化学品质分析方法参照YC/T 159—2002《烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法》、YC/T 161—2002《烟草及烟草制品 总氮的测定连续流动法》、YC/T 160—2002《烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法》、YC/T 162—2002《烟草及烟草制品 氯的测定 连续流动法》、YC/T 274—2008《卷烟纸中钾、钠、钙、镁的测定 火焰原子吸收光谱法》。在各生长时期（伸根期、团棵期、旺长期、成熟期）选取具有代表性烟株10株，参照YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查测量方法》进行农艺性状调查。在烟叶成熟后分小区记录产量、产值、中上等烟比例。

1.4 数据处理方法

使用SPSS 20.0进行单因素分析和显著性检验，采用Excel 2010制表。

2 结果与分析

2.1 不同改良剂下土壤酸碱度的变化

由表2可知，不施入改良剂，土壤pH值在烤烟团棵期和成熟期分别为5.11和5.20，均不利于烤烟种植。相比CK，各处理下pH值均有所上升，在团棵期T6和T7处理与CK有显著差异，pH值分别比CK上升了0.31和0.39;在成熟期以T3处理对土壤酸化阻控效果最好，pH值较CK增长了0.75，T7、T4处理次之，pH值分别比CK增长了0.67、0.64。从团棵期发育到成熟期，各处理下土壤pH值均有所上升，其中以T3、T4处理上升较大，成熟期分别比团棵时期上升0.64、0.62;T9处理次之，成熟期分别比团棵期增加0.58。同一生长期下以T3、T4、T6、T7、T9处理对土壤pH值的改良效果较好。

2.2 不同改良剂对烤烟农艺性状的影响

由表3可知，在伸根期株高以CK、T2处理较低;T8、T9处理较高，分别较CK增加84.85%、130.30%。T2处理叶片数最少。T4处理和CK的最大叶面积较小;T7、T9处理最大叶面积较大，分别比CK大111.04%、104.11%。综合来看，以T2处理效果最差，T7、T8、T9处理效果较优。团棵期，T1、T2处理的效果较差，其中株高分别较CK低6.96%、3.16%，最大叶面积分别较CK减小了44.60%、45.01%;T8、T9处理效果较优，与CK相比株高分别增长77.22%、94.94%，最大叶面积分别增大49.38%、42.82%。

由表4可知，烤烟进入旺长期，植株大幅度生长，株高均大于110 cm，叶片数均大于或等于19张。各处理对节间距、茎围和叶面积指数的影响与对照（CK）相比有显著差异，其中T3处理节间距最长，较CK增加24.47%;T1处理茎围最大，较CK增加20.11%;T8处理的叶面积指数最大，较CK增加42.98%。综合来看，各处理较对照（CK）而言，对旺长期烤烟农艺性状均有一定改良作用，其中T7、T8、T9处理在旺长期的改良效果较优。

成熟期烤烟与CK相比，各处理下的株高、节间距、茎围、叶面积指数均有一定改良效果，其中株高在T8处理下最高，较CK提升23.71%，节间距在T7处理下最高，较CK提升6.36%，茎围在T2、T3处理下较大，均较CK增大12.12%，T8、T9处理下的叶面积指数较大，分别较CK增加45.75%、44.77%。总体上，以T2、T3、T7、T8、T9处理在成熟期的改良效果较好。

在烤烟各生长时期，与不施改良剂相比，不同土壤酸化阻控方式均对烤烟农艺性状有一定改善效果，各处理下的烟株在4个生长期的长势差异较明显，但综合各时期，以T7、T8、T9处理的改良效果较好，说明氨基酸有机肥配合其他土壤调节剂对酸化土壤进行改良在一定程度上有利于烟株的生长。

2.3 不同改良剂对烤烟经济性状的影响

由表5可知，除T3处理以外，其他处理施入改良剂后烤烟产量均有所上升，其中T7、T8、T9产量上升较大，分别比CK上升29.22%、35.19%、38.95%。仅T5、T7、T8、T9处理下的产值较CK有所上升;T1处理下烤烟产值下降最大，较CK下降8.14%。在T6、T7、T8、T9处理下，烤烟中上等烟比例超过了80%，T1处理下的中上等烟比例最低。总体上，T7、T8、T9处理对烤烟经济性状有积极影响，而T1、T3处理下烤烟的经济性状较差，说明相较于单施，石灰、白云石、钙镁磷肥与氨基酸有机肥配施更利于形成优良烤烟经济性状。

2.4 不同改良剂对烤烟化学品质的影响

在国际型优质烟叶标准中，烟碱含量范围为1.5%～3.5%，总氮含量范围为1.5%～3.0%，总糖含量范围为20%～24%，还原糖含量范围为16%～22%，烟钾含量范围为2.0%～3.5%，氯离子含量范围为0.3%～0.8%，糖碱比范围为10～15，氮碱比范围为0.5～1.0，钾氯比范围为4～10[14-16]。由表6至表8可知，在9个处理下，烟叶中的烟碱、总氮含量和氮碱比基本在正常范围内，总糖和还原糖含量普遍偏高。改良剂中含有石灰会使烟钾含量偏低，改良剂中含有氨基酸有机肥会使烟株个别部位氯离子含量偏低。T4、T7处理的钾氯比以及T5处理的糖碱比在烤烟各部位均处在适宜范围。总体上，与CK相比，大多数处理使烤烟各部位的烟碱含量上升，中部叶的总糖、还原糖和烟钾含量增多，下部叶的总氮、氯离子、烟钾含量增多，上部叶的氯离子含量均有所上升，而氮碱比下降。

3 讨论与结论

土壤酸碱度的变化会改变土壤养分的形态、有效性及微生物的分布、活性，进而影响烤烟根系性质和养分吸收，使烤烟的产质量有所不同[3]。施用改良剂后，土壤pH值上升，烟株增高，烟叶变大，长势变好，烟叶的产量、产值和中上等烟比例也有所上升，这与前人的研究结果[17-19]一致，可见土壤改良剂能有效提高酸化土壤pH值，使其处于十分适宜烤烟生长的范围（pH值范围为5.5～6.5），有效增加烤烟必需養分的利用率;另外，有机无机改良剂的配施可在一定程度上改善土壤结构、容重、孔隙度等物理性质，给烟株生长提供较好的生长环境[18]。

但在不同烤烟生长期，改良剂对土壤pH值提高效果有所不同，较之于团棵期，大多数改良剂对土壤pH值的提高效果在成熟期更明显，这可能是因为在成熟期，有机无机改良剂在土壤中分解得更完全，且烤烟根系发育更成熟，根系分泌物对土壤酸度的调控和微生物富集起到一定作用。对比不同的无机改良剂单施效果可知，较之白云石和钙镁磷肥，单施石灰对土壤pH值的提升效果随烤烟生长期的发展而降低，这也证明了施用石灰改良土壤酸度具有时效性[20]，后效较短。

本研究结果显示，较之单施某一改良剂，有机无机改良剂配施的效果最好，尤其是无机改良剂与氨基酸有机肥配施。这可能是因为有机无机改良剂配施，既能保证施入土壤的养分多元化，又能避免肥效过快或过慢带来的弊端。另外，氨基酸作为构成蛋白质的最小分子，通过影响蛋白质的含量和酶的活性、土壤微生物的活性，活化土壤養分含量，从而影响烤烟生长[21-22]。相较于其他有机肥，分子态氨基酸能不经过矿化而直接被植物优先吸收，进而降低植物在吸收同化碳氮养分时所消耗的能量，是植物和微生物的优良氮源与碳源[21]。

在各处理下，烤烟的还原糖和总糖含量偏高，这可能与当地气候有关[22]，当地气候温和，成熟期一般在雨季之后，日照时数长，使植物的光合作用和呼吸作用适中，光合产物积累多，从而使烟株内糖分积累多[23-24]。但关于植烟土壤酸化改良条件下，烤烟总糖和还原糖含量如何降低还须进一步研究。

施入不同改良剂对植烟土壤pH值和烤烟性状有一定改良效果，较之单独施用无机改良剂（石灰、白云石、钙镁磷肥），将其与氨基酸有机肥配施的改良效果更好。在改良土壤pH值方面，石灰和海藻有机肥或氨基酸有机肥配施，以及钙镁磷肥和氨基酸有机肥配施效果较好，pH值较CK升高0.10～0.67;在改善烤烟农艺性状和经济性状方面，氨基酸有机肥与无机改良剂（石灰、白云石、钙镁磷肥）配施的效果较好，株高较CK增长17.72%～130.30%，最大叶面积较CK增大27.76%～111.04%，茎围比CK增大4.04%～17.39%，叶面积指数较CK增大30.41%～45.75%;石灰和氨基酸有机肥配合下，烤烟的化学品质较好。综合土壤pH值变化，烤烟农艺性状、经济性状和化学品质，以石灰和氨基酸有机肥配施的改良效果较好。

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