劉優(yōu)雄,周冀衡,*,鄧小剛,劉 勇,李春林,張一楊,陳銀建

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草科學(xué)與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長沙 410128;2云南省煙草公司玉溪市公司,玉溪 652800)

烤煙作為一種不耐連作的作物,在種植的過程中,實(shí)行輪作成為煙草種植制度的最佳選擇。生產(chǎn)實(shí)踐證明,合理輪作可以改善土壤理化性狀,提高土壤肥力和肥效,對提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)有重要作用[1]。在煙草的輪作中,如何選擇好適宜的前作,是關(guān)系到煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的一個重要問題[2]。研究表明,禾谷類作物是煙草的良好前作[2],而以玉米為前作則不利于烤煙生產(chǎn)[3],但對其中的原因揭示不多。目前對煙草的前茬作物的研究也主要集中在水稻等少數(shù)幾種作物上,而對其它前作物的研究較少。本文通過盆栽試驗(yàn)研究了在相同條件下不同前作土壤種植烤煙對其生長發(fā)育和主要化學(xué)成分的影響,以期為烤煙輪作提供必要的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)土壤來源于湖南省長沙市東郊的湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物種植實(shí)習(xí)基地(耘園)內(nèi)。該基地位于東經(jīng) 113°07′～113°10′,北緯 28°18′～28°19′之間 ,占地約30 hm2,屬于瀏陽河沖積平原的一部分。試驗(yàn)供試土種為厚土層紅土紅壤。設(shè)5個土壤處理,各處理的土壤分別取自:拋荒地 (對照 )、煙草地 (煙草)、油菜地 (油菜 )、水稻田(水稻)和玉米地(玉米)。按照土壤取樣方法[4],于3月 15日在上述前作地內(nèi)取 0～20 cm耕層土壤作為供試材料,將取回的各前作土壤風(fēng)干、混勻后過 1 mm篩,備用。在進(jìn)行試驗(yàn)前對各前作土壤的基本化學(xué)性狀進(jìn)行分析(表1)。供試烤煙品種為 K326。

1.2 試驗(yàn)材料培養(yǎng)

試驗(yàn)于 2009年 1～7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草工程中心實(shí)驗(yàn)基地內(nèi)進(jìn)行。采取盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)用塑料盆缽為頂部直徑 32 cm,底部直徑 23 cm,高 27 cm。在每個試驗(yàn)盆缽內(nèi)裝入過1 mm篩的13 kg供試土壤,每個盆缽內(nèi)施入 8-8-22煙草復(fù)混肥30 g作基肥,追肥 2次,分別在煙苗移栽后15和30 d各施10 g煙草專用追肥。于4月1日在每個盆缽內(nèi)移栽一株生長一致的8葉期煙苗(供試煙苗為湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草中心育苗基地提供的漂浮苗 ),每處理重復(fù) 30次,共 150盆。

1.3 數(shù)據(jù)和樣品采集

分別在伸根期 (5月 9日)、旺長期 (5月 27日 )、成熟期(7月 6日)定株對各處理的 5株煙株進(jìn)行株高、莖圍、葉面積、葉片數(shù)等農(nóng)藝性狀測定。

待煙株進(jìn)入成熟期,隨機(jī)取各處理的10株煙進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。其余20株煙進(jìn)行烘烤,取15片烤后煙葉制成分析樣,進(jìn)行化學(xué)成分分析。

1.4 測定方法及數(shù)據(jù)分析

土壤分析:有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法,全氮用重鉻酸鉀-硫酸消化法,全磷用鉬銻抗比色法,全鉀用氫氧化鈉堿熔法,水解氮用堿解擴(kuò)散法,速效磷用碳酸氫鈉法,速效鉀用醋酸銨-火焰光度法[4]。

煙株農(nóng)藝性狀測定參照文獻(xiàn) [5],各部位干重測定見文獻(xiàn) [6]。

煙株根系活力和煙葉硝酸還原酶活力的測定方法參照文獻(xiàn) [7,8]。

煙葉化學(xué)成分分析:全氮采用改良凱氏法,鉀采用火焰光度法,可溶性總糖和還原糖采用連續(xù)流動分析儀法,煙堿采用活性碳法[9]。

所有數(shù)據(jù)均用 SPSS數(shù)據(jù)分析軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前作土壤養(yǎng)分狀況分析

從表1可以看出,在5個處理中,前茬作物為煙草、油菜、水稻和玉米的土壤的養(yǎng)分含量較對照土壤的養(yǎng)分含量明顯偏高;前茬作物為煙草的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、水解氮含量均低于前茬作物為油菜、水稻和玉米的土壤,但其速效磷含量稍高于前茬作物為油菜和水稻的土壤,速效鉀含量高于前茬作物為玉米的土壤;前茬作物為油菜和水稻的土壤其全磷和速效磷含量處于中等水平,但其有機(jī)質(zhì)、全氮、全鉀、水解氮和速效鉀含量處于較高的水平;前茬作物為玉米的土壤速效鉀含量明顯偏低,其全鉀的含量處于中等水平,但其全氮、水解氮、全磷和速效磷的含量較豐富。

表1 供試土壤基本化學(xué)性狀

2.2 不同處理對烤煙各生育期農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出,前茬作物為玉米的煙株在整個生育期間長勢較差。團(tuán)棵期以前,前茬作物為煙草的煙株生長速度較快,長勢較好,農(nóng)藝性狀要明顯好于其他4個處理;對照、前茬作物為油菜的煙株的農(nóng)藝性狀又要好于前茬作物為水稻和玉米的煙株。進(jìn)入旺長期以后,前茬作物為煙草的煙株的生長速度逐漸減慢;而前茬作物為水稻的煙株生長迅速,和對照、前茬作物為煙草和油菜的煙株的農(nóng)藝性狀差異逐漸縮小。從 5月 27日的調(diào)查數(shù)據(jù)看,前茬作物為水稻的煙株各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)均超過了其他4個處理;對照、前茬作物為煙草和油菜的煙株長勢差異不大,但均明顯好于前茬作物為玉米的煙株。從7月6日的調(diào)查數(shù)據(jù)來看,前茬作物為水稻的煙株各項(xiàng)農(nóng)藝性狀均明顯好于其他 4個處理;在5個處理中,前茬作物為玉米的煙株長勢明顯差于其他4個處理;而前茬作物為煙草和油菜的煙株的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀與對照比較,除前兩者的最大葉面積極顯著大于對照外,株高、有效葉片數(shù)和莖圍與對照大體相當(dāng)。

2.3 不同處理對烤煙各部位生物量的影響

不同處理對烤煙各部位生物干重的影響差異顯著。由表3可知,在 5個處理中,前茬作物為煙草、油菜和水稻的煙株各部位生物量均大于對照。其中前茬作物為烤煙、油菜和水稻的煙株單株干重分別比對照高4.19%,12.15%和15.09%;而前茬作物為玉米的煙株單株干重比對照低6.70%。從表3的結(jié)果來看,各處理的煙株葉干重、莖干重和根干重表現(xiàn)出與單株干重相同的趨勢,其中以葉干重表現(xiàn)的更為明顯。前茬作物為煙草、油菜和水稻的煙株葉干重極顯著的高于對照,分別比對照高出5.11%,15.47%和18.26%;而前茬作物為玉米的煙株葉干重比對照低7.10%。

表2 不同處理烤煙各生育期的農(nóng)藝性狀比較

表3 不同處理烤煙各部位干物質(zhì)積累比較

2.4 不同處理對烤煙單葉重的影響

由于烤煙是一種葉用經(jīng)濟(jì)作物,所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中人們更加關(guān)注的是烤煙煙葉的重量[10],尤其是烤后單葉重。從表4的數(shù)據(jù)分析,前茬作物為煙草、油菜和水稻的煙株烤后單葉重分別比對照高 15.78%,18.62%和 21.81%,表明這 3種前作土壤均顯著的提高了烤后單葉重,其中又以前茬作物為水稻的效果最好,前茬作物為油菜的效果次之,前茬作物為煙草的效果最差。各處理中,只有前茬作物為玉米的煙株烤后單葉重比對照降低了 7.45%。

2.5 不同處理對烤煙根系活力和硝酸還原酶活性的影響

從圖1看,前茬作物為水稻的煙株根系活力最大;前茬作物為煙草、油菜和玉米的煙株根系活力要明顯高于對照,其中前茬作物為煙草和玉米的煙株根系活力大體相當(dāng),但均明顯低于前茬作物為油菜的煙株;5個處理中,對照的根系活力最弱。圖1表明,前茬作物為煙草、油菜、水稻和玉米的煙株根系活力比對照明顯提高,這可以加強(qiáng)烤煙根系吸收水分、養(yǎng)分和合成自身物質(zhì)的能力。

表4 不同處理烤煙單葉重比較

圖1 成熟期各處理煙株的根系活力

圖2 成熟期各處理煙株的硝酸還原酶活力

從圖2看,前茬作物為水稻的煙株硝酸還原酶活性最大;前茬作物為煙草和油菜的硝酸還原酶活力大體相當(dāng),但顯著高于對照;前茬作物為玉米的煙株硝酸還原酶活性最弱?？偟膩碚f,前茬作物為煙草、油菜和水稻的煙株硝酸還原酶活力比對照明顯提高,這可以增強(qiáng)烤煙氮代謝水平;而前茬作物為玉米的煙株硝酸還原酶活力比對照降低,這不利于烤煙體內(nèi)硝態(tài)氮的同化,會降低煙株吸收和利用氮素的能力。

2.6 不同處理對烤煙化學(xué)成分的影響

從表5煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分分析結(jié)果來看,前茬作物為油菜和水稻的煙株可溶性總糖和還原糖的含量均比對照高,而總氮和煙堿的含量均比對照低,所以其糖堿比和糖氮比要高于對照。在5個處理中,前茬作物為煙草的煙葉中煙堿含量最高,前茬作物為水稻的煙葉中煙堿含量最低。不同前茬作物的煙葉鉀含量高低順序依次為:水稻>油菜>玉米>煙草>對照。從糖堿比和糖氮比的數(shù)據(jù)來看,對照、前茬作物為油菜和水稻的煙葉的糖堿比和糖氮比較協(xié)調(diào),而前茬作物為煙草和玉米的煙葉的糖堿比偏低,比例不協(xié)調(diào)。

表5 不同處理煙葉化學(xué)成分比較

3 結(jié)論與討論

有研究表明,影響煙草生長的土壤因素有很多,土壤養(yǎng)分狀態(tài)是其中之一。從本試驗(yàn)的不同供試土壤養(yǎng)分狀況來看,前茬作物為煙草、油菜和水稻的土壤的養(yǎng)分含量較對照高,其后作烤煙的生長也相應(yīng)的要比對照好,但前茬作物為水稻的煙株生長最好,前茬作物為油菜的煙株生長次之,前茬作物為煙草的煙株生長最差。前茬作物為玉米的土壤養(yǎng)分含量雖比對照高,但其后作烤煙的生長卻不如對照。分析其中原因可能是:第一,水稻茬水旱輪作不僅可以減少后作烤煙病害的發(fā)生,還改善了土壤結(jié)構(gòu)和土壤的通氣條件,使土壤的氧化還原狀況和有機(jī)質(zhì)的積累和分解都得到比較適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),從而提高了土壤肥力[2],利于后作烤煙生長;第二,油菜與烤煙基本沒有同源的病害[1],前茬作物為油菜的土壤中各養(yǎng)分含量較為豐富,另外有研究表明[11],油菜的根系分泌物對煙株生長也有促進(jìn)作用;第三,本次試驗(yàn)所取用的前茬作物為煙草的土壤養(yǎng)分較豐富,利于烤煙生長,且是一年連作土壤,多年連作所引起的病害嚴(yán)重和影響煙株生長的現(xiàn)象,在一年連作中尚未明顯表現(xiàn)出來;第四,雖然本試驗(yàn)前茬作物為玉米的土壤的養(yǎng)分含量并不低,但后作烤煙的生長還是受到抑制,這可能是由于玉米根系分泌物對烤煙的生長可能產(chǎn)生抑制作用[12],也可能是由于土壤結(jié)構(gòu)或者是土壤微生物的影響,對此尚需進(jìn)一步研究。

另外,有研究表明,煙葉中的總氮和煙堿會隨植煙土壤中水解氮含量的增加而升高[13],煙葉中鉀含量會隨植煙土壤中速效鉀含量的增加而升高。煙葉中總氮和煙堿含量偏高,而鉀含量偏低會對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。從本試驗(yàn)來看,對照、前茬作物為油菜和水稻的土壤中各養(yǎng)分(尤其是水解氮和速效鉀)的比例適宜,其煙葉中各化學(xué)成分也相應(yīng)的較為協(xié)同。而前茬作物為煙草和玉米的土壤中各養(yǎng)分含量之間的比例失衡,進(jìn)而對煙葉化學(xué)成分的協(xié)同性產(chǎn)生了不良影響。

從本試驗(yàn)的結(jié)果看,前茬作物為水稻和油菜可明顯促進(jìn)烤煙生長,改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)同性,這有利于提高煙葉的產(chǎn)量和化學(xué)品質(zhì)。對于烤煙連作,雖然本試驗(yàn)中煙株的生長并未受到明顯抑制,但煙葉化學(xué)成分指標(biāo)明顯變差,同時有研究表明[14,15],長期連作會引起土壤有效養(yǎng)分的比列發(fā)生變化,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失調(diào),進(jìn)而影響煙株生長和煙葉品質(zhì),所以,從長遠(yuǎn)來看,有輪作條件的煙區(qū)應(yīng)盡量避免連作。而以玉米為前茬,其后作烤煙生長受到了明顯抑制,煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分之間的比例失衡,這會降低煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。

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