摘 要 通過設(shè)置不同的生物炭施用量梯度，研究其對(duì)紅花大金元產(chǎn)量品質(zhì)的影響。試驗(yàn)于2015年3—9月在云南省劍川縣甸南鎮(zhèn)連作植煙達(dá)12 a的田塊上進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物炭6000 kg/hm2的處理與空白對(duì)照相比，在株高、莖圍上有顯著的生長優(yōu)勢(shì)，同時(shí)施用生物炭的處理黑脛病病情指數(shù)要明顯低于空白對(duì)照，且產(chǎn)量、上等煙比例、均價(jià)等均優(yōu)于空白對(duì)照。

關(guān)鍵詞 生物炭；施用量；煙草；紅花大金元；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S572；156.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.31.003

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烤煙是非常重要的經(jīng)濟(jì)作物，它在我國稅收中占據(jù)很大比例?？緹煹慕?jīng)濟(jì)效益巨大，田間生產(chǎn)正是煙制品的第一生產(chǎn)車間。田間生產(chǎn)的目的在于產(chǎn)出大量高品質(zhì)的煙葉，為卷煙工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)原料，而土壤是煙株生長的載體，土壤特性會(huì)直接影響土壤本身養(yǎng)分的協(xié)調(diào)供應(yīng)能力，同時(shí)也會(huì)影響肥料的有效性和養(yǎng)分供應(yīng)的均衡性。因此，良好的土壤條件是烤煙生產(chǎn)的基礎(chǔ)。但是近20年來，由于我國傳統(tǒng)老煙區(qū)常年種植烤煙，且許多煙區(qū)生產(chǎn)中過分依賴氮磷化肥，忽視有機(jī)肥等肥料的施用，導(dǎo)致植煙土壤養(yǎng)分失調(diào)，土壤有機(jī)質(zhì)下降、碳氮比失調(diào)、生物多樣性遭到破壞，質(zhì)量、結(jié)構(gòu)性變差，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)失衡，使生產(chǎn)的煙葉品質(zhì)欠佳。

近年來，生物炭作為一種土壤調(diào)節(jié)劑被廣泛運(yùn)用于農(nóng)作物生產(chǎn)中[1]。生物炭是生物質(zhì)有機(jī)材料如木屑、樹皮、多種作物秸稈、造紙廠廢紙?jiān)萚2]在限氧條件下高溫（240～700℃）裂解得到的固態(tài)產(chǎn)物，具有多孔性和高比表面積，其表面通常為高度芳香化結(jié)構(gòu)和部分羥基、酚羥基和羰基等官能團(tuán)[3]。根據(jù)Demirbas A[4]的研究顯示，生物炭主要元素的比重為：碳（66.6%～87.9%）、氫（1.2%～2.9%）、氧（10.6%～26.6%），其次是灰分元素，主要有鉀、鈣、鈉、鎂、硅等，施入土壤后，可增加土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的含量。同時(shí)，生物炭富含有機(jī)碳，將其施入土壤，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)或腐殖質(zhì)的含量[5]，而土壤有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成及穩(wěn)定性，改善土壤水分入滲和保持、土壤養(yǎng)分吸持和交換，增強(qiáng)土壤微生物活動(dòng)等。生物炭還能調(diào)節(jié)土壤碳氮比，合適的碳氮比能夠有效調(diào)節(jié)植物根與莖葉的生長勢(shì)，有利于作物的生長發(fā)育。向土壤中添加生物炭不僅對(duì)提高土壤肥力、穩(wěn)定環(huán)境有重要意義，還可以延緩肥料在土壤中的養(yǎng)分釋放，降低養(yǎng)分損失，提高肥料養(yǎng)分利用率[6]。

目前，生物炭對(duì)大豆、玉米及一些蔬菜的增產(chǎn)作用已有不少研究報(bào)道[7-9]。在生物炭對(duì)煙草種植生產(chǎn)方面，也獲得了一些研究成果。薛超群等[10]研究發(fā)現(xiàn)，‘云煙87’施用生物炭后煙葉類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量、芳香族氨基酸降解產(chǎn)物含量、總香味物質(zhì)含量及煙葉純收益最高，煙葉凈光合速率、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量較高；李莉等[11]的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物炭能改善煙田土壤理化性狀，協(xié)調(diào)煙葉的化學(xué)成分；萬海濤等[12]研究發(fā)現(xiàn)，施用生物炭能降低土壤堿解氮的含量，限制了土壤的氮素利用度，對(duì)土壤速效磷沒有顯著影響，能顯著提高土壤速效鉀的含量，并使土壤具備持續(xù)提供鉀素的能力；陳敏等[13]的研究表明，生物炭施用量為6000 kg/hm2時(shí)，有效促進(jìn)了土壤中微生物數(shù)量的增加，尤其是固氮菌、解磷菌、解鉀菌數(shù)量的增加，分別增加了43.9%、35.7%和16.1%；且增施生物炭后增加了烤后煙葉的總產(chǎn)量以及上、中等煙葉的產(chǎn)出率。

煙草品種‘紅花大金元’具有清甜香充分、口感舒適，內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)、配伍性好等突出特點(diǎn)。由于其特色突出、風(fēng)格鮮明及工業(yè)可用性強(qiáng)的特性，深得卷煙工業(yè)企業(yè)的青睞，是云南煙區(qū)的主栽品種之一。可是，目前許多傳統(tǒng)老煙區(qū)由于多年連作植煙，面臨著土壤肥力退化、煙葉產(chǎn)質(zhì)量下降的嚴(yán)重問題。針對(duì)生物炭對(duì)連作植煙土壤紅花大金元產(chǎn)質(zhì)量的影響以及適宜施用量的研究還較少，鑒于此，本試驗(yàn)探索不同施用量的生物炭對(duì)紅花大金元產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期找出對(duì)連作植煙土壤紅花大金元產(chǎn)質(zhì)量提高最有效的施用量。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

田間試驗(yàn)于2015年3月至9月在大理州劍川縣甸南鎮(zhèn)發(fā)達(dá)村進(jìn)行，劍川縣位于云南省西部，大理白族自治州北部，N26°20′～26°53′，E99°15′～100°05′，氣候類型為南溫帶季風(fēng)氣候，雨熱同季，干濕分明，年溫差小，日溫差大，年均氣溫12.7℃，年均降水量793 mm。劍川縣于1992年正式大面積種植烤煙，有大量長時(shí)間種植煙草的耕地，為本試驗(yàn)的開展創(chuàng)造了良好條件，試驗(yàn)得以在連作植煙12 a的田塊上進(jìn)行。

1.2供試品種

供試煙草品種為‘紅花大金元’。

1.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)生物炭施用量：0， 1500， 3000， 6000 kg/hm2，分別用CK、Q1、Q2、Q3表示，即4個(gè)處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)田四周設(shè)保護(hù)行，隨機(jī)區(qū)組排列。生物炭于起壟理墑時(shí)一次性施入，與土壤混合均勻，施肥量為復(fù)合肥（12-10-25）600 kg/hm2、氮鉀肥（16-0-25）150 kg/hm2、硫酸鉀（K2O≥51.0%、S≥17.5%、Cl-<1.5%）150 kg/hm2，其中70%作為基肥，30%作追肥。采用膜下小苗移栽。具體操作按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理。

1.4調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.4.1 調(diào)查時(shí)間

煙苗移栽后35 d（團(tuán)棵期）、50 d（旺長期）、60 d（現(xiàn)蕾期）、70 d（打頂期）時(shí)，在每個(gè)處理中隨機(jī)選取12棵煙株進(jìn)行農(nóng)藝性狀測(cè)定；在移栽后45 d、65 d進(jìn)行病害調(diào)查。在煙葉采烤后，對(duì)煙葉進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查。

1.4.2 調(diào)查項(xiàng)目及方法

包括株高、葉片數(shù)、最大葉長、最大葉寬、莖圍等。

（1）株高測(cè)量方法。根據(jù)煙草農(nóng)藝性狀測(cè)量方法（YCT 142-2010），測(cè)取自地表莖基處至莖部頂端的高度。

（2）莖圍測(cè)量方法。根據(jù)煙草農(nóng)藝性狀測(cè)量方法（YCT 142-2010），測(cè)取煙株自下而上第5～6葉位之間莖的周長。

（3）葉片數(shù)調(diào)查方法。統(tǒng)計(jì)能夠?qū)嶋H采收利用的葉片數(shù)目。

（4）最大葉長寬測(cè)量方法。測(cè)量最大葉片的長度與寬度，在不能用肉眼分辨時(shí)，應(yīng)測(cè)量可能最大葉（包括該葉片相鄰的3個(gè)葉片），取長乘寬之積最大的葉片。

（5）病蟲害調(diào)查方法。病害調(diào)查在晴天中午后進(jìn)行，每個(gè)小區(qū)進(jìn)行全面調(diào)查，在煙株移栽后45 d、65 d各調(diào)查1次。調(diào)查后根據(jù)煙草病蟲害分級(jí)及調(diào)查方法（GB/T 23222-2008）計(jì)算其病情指數(shù)。

（6）經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查方法。各個(gè)小區(qū)單獨(dú)編煙掛桿烘烤、單獨(dú)分級(jí)扎把、單獨(dú)統(tǒng)計(jì)各級(jí)別煙葉重量。根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范方法對(duì)調(diào)制后煙葉進(jìn)行分級(jí)，得出上等煙比例，并按照當(dāng)年的收購價(jià)格計(jì)算產(chǎn)值、均價(jià)。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

采用EXCEL進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理，并利用SPSS17.0進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1對(duì)主要生育期的影響

各處理煙株同一時(shí)間進(jìn)行移栽，各處理間的生育期在成熟期前沒有明顯的差異，但進(jìn)入成熟期后，施用生物炭的處理煙葉落黃較慢，成熟期比CK組煙株晚，大田期較長，Q1、Q2為108 d，Q3為113 d（表1）。

2.2對(duì)主要農(nóng)藝性狀的影響

生物炭施用量對(duì)‘紅花大金元’主要農(nóng)藝性狀的影響見表2。

施用生物炭可顯著影響煙株株高。在團(tuán)棵期，CK處理煙株株高為33.5 cm，顯著高于Q1、Q2、Q3；到旺長期時(shí)，Q3處理煙株株高極顯著高于Q1、Q2及CK；至打頂期時(shí)，Q1、Q2、Q3處理煙株的株高皆極顯著高于CK，其中Q3株高最高，達(dá)到了130.8 cm。

施用生物炭顯著影響煙株莖圍。在團(tuán)棵期，CK處理莖圍較大，為8.1 cm，Q3處理莖圍最小，為7.5 cm，但差異不顯著；在旺長期，各個(gè)處理間莖圍無明顯差異；到現(xiàn)蕾期時(shí)，Q3處理莖圍極顯著高于其他處理，為9.5 cm；至打頂期時(shí)，Q3處理莖圍顯著高于其他處理，達(dá)到了9.9 cm。

施用生物炭對(duì)煙株有效葉片數(shù)沒有顯著影響。

施用生物炭對(duì)煙株最大葉面積沒有顯著影響，但至打頂期時(shí)，Q3處理最大葉面積最大，為1324.3 cm2，各處理煙株最大葉面積表現(xiàn)為Q3>Q2>Q1>CK。

以上結(jié)果表明，施用生物炭在煙草生長前期抑制了煙草生長，顯著促進(jìn)煙草后期生長，且能夠彌補(bǔ)前期對(duì)煙草生長的抑制作用，從全生育期來看，施用生物炭對(duì)煙草生長具有明顯促進(jìn)作用。

2.3對(duì)主要病害的影響

由于劍川縣種植烤煙歷史悠久，因此育苗技術(shù)成熟，煙農(nóng)田間管理經(jīng)驗(yàn)豐富，施藥量規(guī)范。在田間病害調(diào)查時(shí)僅發(fā)現(xiàn)TMV、黑脛病、赤星病及極少數(shù)的炭疽病。調(diào)查結(jié)果表明，施用生物炭對(duì)烤煙TMV、赤星病、炭疽病的抗性沒有顯著影響。施用生物炭對(duì)煙株黑脛病抗性影響顯著，表現(xiàn)為Q1、Q2、Q3黑脛病病情指數(shù)均顯著小于CK，且Q3在移栽65 d后病情指數(shù)顯著小于Q1、Q2、CK（表3）。

2.4對(duì)主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

施用生物炭對(duì)連作土壤種植‘紅花大金元’的經(jīng)濟(jì)性狀影響顯著（見表4）。Q2、Q3的產(chǎn)量及產(chǎn)值顯著大于CK，且Q3的產(chǎn)值顯著高于Q1、CK。隨著施用生物炭質(zhì)量梯度的增加，煙葉的均價(jià)、上等煙比例、中上等煙比例也均有不同程度的增加。生物炭市場(chǎng)價(jià)約為0.3～0.4元/kg，通過計(jì)算成本價(jià)格，生物炭6000 kg/hm2是最佳經(jīng)濟(jì)收益的施用量。

3小結(jié)與討論

3.1小結(jié)

3.1.1 施用生物炭對(duì)連作植煙土壤紅花大金元生長發(fā)育的影響

在連作植煙12 a的土壤中施用6000 kg/hm2的生物炭，在紅花大金元煙株生長前期會(huì)對(duì)其生長起抑制作用，但在生長中后期，生物炭會(huì)促進(jìn)煙株生長且彌補(bǔ)前期的抑制作用。就整個(gè)生育期而言，施用6000 kg/hm2的生物炭對(duì)紅花大金元煙株起到顯著的促進(jìn)作用。

3.1.2 施用生物炭對(duì)連作植煙土壤紅花大金元抗病性的影響

施用生物炭對(duì)提高煙株對(duì)以黑脛病為代表的土傳病害的抗病性有顯著作用，尤以施用量為6000 kg/hm2處理抗病性最強(qiáng)。但施用生物炭對(duì)煙株TMV、赤星病、炭疽病的抗病性影響不明顯。

3.1.3 施用生物炭對(duì)連作植煙土壤紅花大金元經(jīng)濟(jì)性狀的影響

生物炭施用量超過3000 kg/hm2后，對(duì)紅花大金元的產(chǎn)量及煙葉品質(zhì)影響顯著，能夠顯著提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值，中上等煙葉比例也比生物炭施用量少于該值的處理要高。

3.2討論

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用生物炭會(huì)使煙株的成熟期有所延長，張園營等[14]的研究也印證了這點(diǎn)，他們還發(fā)現(xiàn)，施用生物炭后煙葉成熟期的延長會(huì)有益于煙葉內(nèi)在成分的充分轉(zhuǎn)化，石油醚提取物和中性致香物質(zhì)含量增加，促進(jìn)煙葉品質(zhì)的提高。在本試驗(yàn)中，Q3與CK相比，大田期延長了5 d，可推斷在這期間煙葉內(nèi)有可能在化學(xué)成分得到了充分轉(zhuǎn)化和協(xié)調(diào)，表現(xiàn)在調(diào)制后煙葉上等煙比例的提高以及均價(jià)的增加。

本試驗(yàn)表明，向連作植煙土壤施用生物炭在紅花大金元煙株生長前期會(huì)表現(xiàn)出抑制煙株生長。萬海濤等[12]的研究結(jié)果表明，施用生物炭會(huì)降低土壤堿解氮的含量，限制土壤氮素利用度，因此，這種現(xiàn)象可能是因?yàn)闊熤晟L前期需氮量較大，而土壤速效氮供應(yīng)不足導(dǎo)致施用生物炭的處理生長較慢，這表明對(duì)土壤施用生物炭可能在烤煙生長前期會(huì)導(dǎo)致煙株對(duì)速效氮的利用率降低，從而抑制煙株早期生長。但團(tuán)棵期以后，Q1、Q2、Q3處理煙株生長速度變快，在株高、莖圍、最大葉面積上明顯高于對(duì)照，這說明施用生物炭能促進(jìn)烤煙后期生長，從全生育期看對(duì)烤煙生長具有明顯促進(jìn)作用。

本試驗(yàn)在生物炭的適宜施用量上與劉新源等人[15]的研究結(jié)果有所差異，其試驗(yàn)得到的最佳生物炭施用量為2475 kg/hm2，本試驗(yàn)的生物炭適宜施用量要高于前者的結(jié)果。這可能是因?yàn)榍罢邔?shí)驗(yàn)選用的煙株品種為‘中煙100’，與本試驗(yàn)所選煙株品種不同，且本次試驗(yàn)選取的試驗(yàn)地經(jīng)過多年連作，土壤孔隙度較小，生物質(zhì)含量較低，土壤肥力弱，因此需要較大量的生物炭施用量來改良土壤質(zhì)地。本試驗(yàn)的最佳生物炭施用量與葉協(xié)鋒等[16]的研究結(jié)果相近，其試驗(yàn)選用‘云煙97’作為試驗(yàn)材料，最佳施用量為9000 kg/hm2。

由于時(shí)間和條件限制，本試驗(yàn)未能對(duì)生物炭不同施用量對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響及其在烤煙生長期內(nèi)對(duì)煙葉化學(xué)成分變化規(guī)律的影響做進(jìn)一步研究；同時(shí)本試驗(yàn)未能測(cè)得生物炭施用量的最適宜峰值。趙殿峰等[17]的研究表明，施用過量的生物炭會(huì)抑制烤煙生長，甚至降低煙葉品質(zhì)。因此，為了更好地在煙葉生產(chǎn)中利用生物炭，需要設(shè)計(jì)包含更多生物炭施用量處理的試驗(yàn)來找出能使煙株生長最好、煙葉品質(zhì)最高的生物炭施用量，同時(shí)在煙株生育期內(nèi)對(duì)土壤理化性質(zhì)的變化、煙葉化學(xué)成分變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)定和比較，進(jìn)一步探索生物炭的作用機(jī)制，并且進(jìn)行多年度的大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

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（責(zé)任編輯：丁志祥）