周杰文，張發(fā)明，李海平，肖志新，段志超，周冀衡*，范 偉，張 毅

(1.湖南農業(yè)大學生物科學技術學院，湖南 長沙 410128；2.云南省煙草公司保山市公司，云南 保山 678000；3.湖南中煙工業(yè)有限責任公司，湖南 長沙 410014)

【研究意義】土壤環(huán)境會影響到煙草的生長發(fā)育以及煙葉的內在成分，烤煙的產質產量與土壤的一些理化性質有著不可分割的聯(lián)系[1]。土壤的酸堿性是能夠直接影響到煙葉質量的重要土壤理化性質之一[2]，適合烤煙生長發(fā)育的土壤pH值區(qū)間大約在5.5～6.5之間[3]。土壤酸化會影響到土壤中有益微生物的生命活動，也會影響到施入土壤中肥料的分解與轉化以及土壤本身肥力的效用以及養(yǎng)分保持能力等，從而影響到加載于土壤之上的煙草的生長發(fā)育以及產質量[4]。依據(jù)以往研究來看，保山煙區(qū)內植煙土壤pH值低于5.5的占比達30.1 %，這已經成為限制當?shù)靥厣珒?yōu)質煙葉生產的重要因素之一[5]。騰沖縣地區(qū)約有67.6 %的植煙土壤呈現(xiàn)為弱酸性，強酸性植煙土壤的占比達31.4 %[6]。強酸性土壤環(huán)境會導致土壤養(yǎng)分的有效性降低，使植煙土壤養(yǎng)分協(xié)調性變差，嚴重的會影響煙草根系的生長發(fā)育以及對養(yǎng)分的吸收，進而導致多發(fā)根莖性病害[7]。因此，對當前保山煙區(qū)較為嚴重的土壤酸化進行改良具有重要的意義。【前人研究進展】引起土壤酸化的原因主要分為自然因素和人為因素[7]，針對后者，通過施用一些新型的生物有機肥來改變傳統(tǒng)耕施方式對酸化土壤進行改良，已經成為了研究熱點之一[8]。近年來一些研究采用了不同的土壤調理劑來對酸化土壤進行改良研究[9-11]，結果表明：一些土壤調理劑的施用能顯著提高植煙酸化土壤上種植的煙葉的產質量，使煙株能較好的生長發(fā)育，改良了土壤的一些理化性質，擴大了土壤有益微生物種群及其分布范圍，且施用土壤調理劑與傳統(tǒng)耕作方式相比具有用量少、省時省力、效果明顯等特點[12]。石灰、白云石為常規(guī)改良土壤酸化產品，但隨著對傳統(tǒng)酸性土壤改良劑研究的深入，其弊端也日漸顯現(xiàn)，長期在酸性土壤中施用石灰會出現(xiàn)復酸化現(xiàn)象，形成“石灰板結田”，引起鈣鎂拮抗等[13]；鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(利用鉀長石煅燒而成，K2O≤8 %)除具有改良土壤酸化的功能，還分別含有部分磷、鉀素；礦物鉀肥(NaOH-KOH水熱法，K2O≥24 %)為利用鉀長石為原料研發(fā)的新型土壤調理劑[農肥(2014)臨字8098號]；新型增鉀型生物有機肥主要成分為木本泥炭，富含有機質，能作為一種新型土壤調理劑施入土壤?！颈狙芯壳腥朦c】本試驗選用不同土壤調理劑石灰、白云石、鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(煅燒法)、礦物鉀肥(水熱法)、新型增鉀型生物有機肥進行大田試驗研究其改良酸化土壤的效果，篩選出最佳的酸性土壤調理劑?！緮M解決的關鍵問題】為保山煙區(qū)酸化土壤保育與改良提供一條可行的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域土壤理化性質

供試土壤耕層理化性質見表1。

1.2 試驗材料

烤煙種植品種為K326。土壤調理劑石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥購于當?shù)兀?種礦物鉀肥均購于山西紫光鉀業(yè)有限公司(煅燒法礦物鉀肥，含4 %K2O、水熱法礦物鉀肥，含27 %K2O)；新型增鉀型生物有機肥購于香港中向國際有限公司，含K2O 10 %。

1.3 試驗設計

煙苗于5月初進行移栽，100 %無病蟲壯苗移栽，種植密度為16 500株/hm2。煙壟高30 cm、面寬35～40 cm、底寬80～90 cm，壟面平整，不低于25 cm，壟體飽滿，橫、直、斜看一條線。各處理具體施肥情況見表2。試驗采用隨機區(qū)組，每個處理3次重復，總計21個小區(qū)，單個小區(qū)面積約為50 m2。采用當?shù)貎?yōu)質煙葉生產技術規(guī)程進行田間管理措施。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤樣品 收獲后根際土樣(煙株莖周邊5～10 cm)：每試驗小區(qū)均利用土鉆取0～15 cm土樣作為培土層土樣，取15～30 cm土樣作為培土層以下土樣，測定相關土壤理化指標。

土壤pH 復合電極法，土壤堿解氮 堿解擴散法，土壤有效磷 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl浸提法，土壤有機質 重鉻酸鉀法，土壤全氮 半微量開氏蒸餾法，土壤速效鉀 1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法，土壤緩效鉀1 mol/L熱HNO3浸提-火焰光度法，土壤交換性鈣、交換性鎂1.0 mol/L NH4OAC 浸提-原子吸收分光光度法。

1.4.2 植株樣品 烤煙采烤時期，不同處理小區(qū)選擇長勢一致的烤煙5株，按成熟度采烤，各小區(qū)煙葉采收后按當?shù)爻Ｒ?guī)烘烤方法烘烤，分級標準參照烤煙42級國家標準(GB 2635-92)，分級后對各小區(qū)烤煙總產量及各等級煙葉重量進行統(tǒng)計，并參照國家規(guī)定的2015年云南省保山市散葉收購價格測算經濟性狀，并統(tǒng)計中等煙比例、中上等煙比例。每個小區(qū)分別取X2F，C3F，B2F 3個部位的烤后煙葉各1.5 kg，分別測定常規(guī)化學指標。煙草全氮 H2SO4-H2O2消煮-凱氏定氮法，煙草鉀 YC/T 217-2007，煙草氯 YC/T 162-2011，煙堿 蒸餾-紫外分光光度法，淀粉、總糖、還原糖 YCT 159-2002連續(xù)流動法，蛋白質 YC/T 166-2003。

表1 供試土壤耕層的理化性質Table 1 Basic characteristics of plough horizon

表2 不同處理各小區(qū)施肥情況Table 2 Fertilization situations of different experimental plots under different treatments (kg/hm2)

注：試驗施純N 133.5 kg/hm2、P2O5126 kg/hm2、K2O 312 kg/hm2。
Note:The test applied pure N 133.5 kg/hm2,P2O5126 kg/hm2,K2O 312 kg/hm2.

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 19.0和Excel等現(xiàn)代統(tǒng)計學軟件進行相關數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 不同土壤調理劑對烤煙收獲后根區(qū)土壤化學性質的影響

2.1.1 施用土壤調理劑不同耕層植煙土壤pH變化 由圖1可知，鈣鎂磷肥對酸化土壤的改良效果有限，這與曾維愛等的研究一致[14]，除此之外，施用了其余5種土壤調理劑的處理耕層植煙土壤pH均有提高。其中以T2處理效果最顯著，0～15 cm耕層土壤pH5.84，15～30 cm土樣pH為6.16，與T1處理有顯著性差異；其次是T5處理，0～15 cm耕層土壤pH為5.65，15～30 cm耕層土壤pH達6.02。T2～T7處理耕層土壤pH值均處于5.5～6.5最適區(qū)間。不同調理劑對植煙土壤耕層pH提升效果由大到小排列：T2>T5>T3>T6>T7>T4>T1。

2.1.2 土壤調理劑對植煙土壤速效養(yǎng)分的影響 土壤堿解氮是土壤中易水解的氮的總和，通常也稱水解氮，能反映土壤近期內氮素供應情況[15]。由表3可以看出，施用新型增鉀型生物有機肥可以顯著提高耕層土壤堿解氮的含量(P<0.05)，施用礦物鉀肥(水熱法)能有效提高15～30 cm耕層土壤堿解氮含量，顯著高于空白對照15.55 %。施用鈣鎂磷肥對耕層土壤有效磷含量的提高有一定效果，T4處理顯著高于空白對照18.59 %。土壤鉀素主要肥力的來源于速效鉀和緩效鉀。緩效性鉀和速效性鉀二者之間存在著動態(tài)平衡，是土壤鉀庫容的指示器[15]。由表3可知，施用礦物鉀肥能提高耕層土壤速效鉀和緩效鉀的含量，施用礦物鉀肥(煅燒法)耕層土壤速效鉀含量顯著高于空白對照35.14 %，施用礦物鉀肥(水熱法)耕層土壤緩效鉀含量顯著高于空白對照13.11 %。施用石灰處理耕層土壤速效鉀、緩效鉀含量處于較低水平，0～15 cm耕層土壤T6處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于T2處理62.13 %、33.97 %，15～30 cm耕層土壤T5處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于T2處理82.59 %、24.01 %。

圖1 施用土壤調理劑不同耕層植煙土壤pH變化Fig.1 Changes of pH in different tobacco planting tillage soils with different soil conditioners

2.1.3 施用土壤調理劑不同耕層植煙土壤交換性鈣、鎂的變化 土壤持水、保肥能力主要是用土壤中交換性鈣鎂的含量來評價，其同時也是改良土壤和土壤保育的重要依據(jù)之一[16-18]。交換性鈣、鎂是作物生長期不可或缺的中量營養(yǎng)元素，若植物缺鈣則會影響生長發(fā)育，節(jié)距較短，植株脆弱；植物缺鎂，葉片會失綠，植物組織中的淀粉含量減少[19-20]。酸性土壤限制作物生長的主要因素是H+、Al3+的毒害和Ca、Mg的缺乏[21]。由圖2可知，施用新型增鉀型生物有機肥能有效提高0～15 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量，分別顯著高于對照39.83 %、53.22 %。表土層的酸度能夠通過施用石灰使之降低, 但要使底層土壤的pH值升高卻是一個較為緩慢的過程[21-22]，這是由于底層土壤的酸度與Ca2+、Mg2+在土壤剖面中的移動有正相關[23]。施用土壤調理劑后，15～30 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量都有不同程度的增加，說明各類型土壤調理劑均有利于Ca2+、Mg2+在耕層土壤中的移動；施用石灰處理，15～30 cm耕層土壤交換性鈣、鎂含量分別顯著高于對照87.77 %、27.74 %，說明施用石灰處理Ca2+、Mg2+在耕層土壤中的移動較快。

表3 土壤調理劑對植煙土壤養(yǎng)分的影響Table 3 Effect of soil conditioners on tobacco planting soil nutrient (mg/kg)

表4 不同處理烤后煙葉經濟性狀統(tǒng)計Table 4 Statistics of economic characters of tobacco leaf in different treatments

2.2 不同土壤調理劑對烤煙產質產量的影響

2.2.1 不同土壤調理劑對烤后煙葉經濟性狀的影響 對各處理烤煙經濟性狀進行分析，結果顯示(表4)：施用不同土壤改良劑能夠提升烤煙的經濟性狀。T5處理烤煙的產量最高，與對照處理相比，產量提高了286.26 kg/hm2；T5處理的產值也是最高的，達62 101.49元/hm2，產值相比對照提高了11 158.47元/hm2，上等煙比例68.19 %，是7個處理中最大的。除施用了鈣鎂磷肥的T4處理烤煙產量略低于CK外，其余各處理的烤煙產量、產值均比對照處理要高，各處理產值由大到?。篢5>T7>T6>T2>T3>T4>T1；施用了土壤改良劑的各處理烤煙上等煙、中上等煙比例均大于未施調理劑的CK處理，但各處理煙葉經濟性狀指標差異不顯著。

圖2 施用土壤調理劑不同耕層植煙土壤交換性鈣、鎂的變化Fig.2 Changes of exchangeable calcium and magnesium in different tillage tobacco soils with different soil amendments

表5 不同處理烤后煙葉化學成分含量統(tǒng)計Table 5 Statistics of chemical composition of tobacco leaf in different treatments

2.2.2 不同土壤調理劑對烤煙化學成分含量的影響 由表5可知，各處理下部葉化學成分中，T7處理總糖、還原糖含量分別顯著高于T5處理43.96 %、59.66 %；蛋白質含量T6處理顯著高于對照45.24 %，各處理蛋白質含量均處于7 %～10 %的適宜蛋白質取值區(qū)間；鉀含量以T6處理最佳，達2.91 %，其次是T5處理和T7處理，T5處理顯著高于T2處理30.30 %。各處理中部葉化學成分，CK處理總氮、煙堿含量最低，T6處理的總氮含量顯著高于對照41.76 %，T2處理煙堿含量顯著高于T1處理57.64 %；鉀含量以T5處理最高，達2.51 %，僅有T1、T3、T4處理中部葉鉀含量低于2 %；氯含量以T4與T7最大，均高達0.88 %，其它各處理均在0.4 %～0.8 %的煙葉氯含量最適區(qū)間。上部煙葉化學成分受不同土壤改良劑施用的影響較小，只有總氮、淀粉含量存在差異性，上部葉總氮含量較高的是T4、T5處理，分別達到2.72 %、2.73 %；T1、T3處理煙葉淀粉含量較高，分別達到7.02 %、7.43 %。

2.2.3 不同土壤調理劑對烤煙評吸質量的影響 由表6可知，與CK相比，下部煙葉評吸質量受不同土壤調理劑影響不大，各處理之間總得分差異性較小。中部葉評吸質量總得分相比于CK處理均有所提高，T7處理最高，為76.50分，其次是T6處理評吸質量得分76.33分，二者與CK處理達顯著差異；T5、T6、T7中部葉雜氣分值占比較高，且顯著高于CK處理；各處理中部葉評吸質量得分T7>T6>T3>T4=T2>T5>T1。施用土壤調理劑對上部葉評吸質量影響較大，香氣量、余味、雜氣等指標均有較大差異性；T7處理的香氣量為所有處理中最大，評吸得分為16.33分，T6處理排第二，達16.17分，這兩個處理的香氣量評吸得分顯著高于T4、T2處理；T5、T6、T7處理的余味評吸得分最高，三者余味評吸得分均達到19分，分別顯著高于T1、T3、T4處理0.5分左右；T3、T5、T6在雜氣這一項評吸中得分最高，均達到14分，顯著高于T1與T4；T6處理在上部葉評吸質量總得分中是最高的，為75.17分，各處理上部葉評吸質量得分T6>T7>T5>T3>T2>T1>T4。

表6 不同處理烤后煙葉評吸質量統(tǒng)計Table 6 Statistics of smoking quality of tobacco leaf in different treatments

3 討 論

通過本試驗，石灰作為最常用的酸化土壤調理劑，在烤煙生長季能有效提高耕層土壤pH，降低土壤酸度，顯著增加耕層土壤交換性鈣含量，與相關研究結論相符，合理施用石灰能有效的中和表土層的酸度；增加土壤鈣含量，降低土壤中鉬以及磷的固定，中和過量鋁、鐵、錳等離子，防止毒害土壤；提高土壤益生菌活動，改良土壤部分物理性狀，提高土壤pH值[24-25]。但本研究也表明，石灰調理劑與其它調理劑相比，不利于土壤肥力以及烤煙產量、產值、上等煙比例及評吸質量的提高。0～15 cm耕層土壤礦物鉀肥(水熱法)處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于石灰處理62.13 %、33.97 %，15～30 cm耕層土壤礦物鉀肥(煅燒法)處理速效鉀、緩效鉀含量分別極顯著高于石灰處理82.59 %、24.01 %。有相關研究結論，無論是否施用鉀肥，石灰的施用都會顯著的降低土壤溶液中的速效鉀和緩效態(tài)鉀[26]?？朔┯檬乙鸬拟}鎂鉀拮抗及土壤肥力下降的問題，對于石灰改善土壤酸化的作用時間，防止出現(xiàn)復酸化現(xiàn)象還有待探討。

施用新型增鉀型生物有機肥不僅可以降低土壤酸化，還能顯著增加土壤堿解氮、交換性鈣、鎂的含量，能改善煙葉品質，提高烤煙產質量。其中堿解氮含量顯著高于對照13.04 %，烤煙的產量較其它處理最大，與對照比產量提高了316.85 kg/hm2，下部煙葉總糖、還原糖含量最高，分別為23.84 %、22.40 %。這與李軍營等[27]研究結果一致，有機肥可以提高土壤對與外界酸化作用的緩沖能力，同時在分解的過程中能夠形成一些腐殖質，給土壤中的有益微生物提供較為良好的生存環(huán)境，這些益生菌進行生命反應產生的生物酶能夠分離土壤膠體吸附的氫離子，防止土壤中酸性物質過多積累。

礦物鉀肥(煅燒法、水熱法)改善土壤酸性效果僅次于石灰，礦物鉀肥(水熱法)富含的枸溶性鉀還可以部分替代硫酸鉀、硝酸鉀等水溶性鉀肥的施用，避免土壤中硫素的過量積累，防止土壤酸化的加??；T5、T6處理能顯著增加土壤速效鉀、緩效鉀、煙葉鉀含量，實現(xiàn)增鉀提質。礦物鉀肥(水熱法)能有效提高15～30 cm耕層土壤堿解氮含量，顯著高于對照15.55 %；能改善煙葉品質，C3F鉀氯比最高，為4.37；烤煙上部葉評吸質量最高，為75.17。礦物鉀肥(煅燒法)處理的產值最高，達62 101.49元/hm2，產值相比對照提高了11 158.47元/hm2，上等煙比例68.19 %，為7個處理最大值，但下部煙葉總糖、還原糖含量最低，煙堿含量最高，中部煙葉評吸質量較其它土壤調理劑處理低。

4 結 論

綜合改良土壤pH、土壤養(yǎng)分效果和提高烤煙品質、產量幾方面，在石灰、白云石粉、鈣鎂磷肥、礦物鉀肥(水熱法)、礦物鉀肥(煅燒法)、新型增鉀型生物有機肥這6種土壤調理劑中，以礦物鉀肥(水熱法)、新型增鉀型生物有機肥效果最佳。新型增鉀型生物有機肥可以提高土壤對外界酸化作用的緩沖能力，使土壤pH值在自然條件下不會因外界條件改變而劇烈變化，因此施用化學改良劑時可以配合施用生物有機肥，使改良劑的改良效果更加穩(wěn)定有效。

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