李集勤，楊少海，盧鈺升，顧文杰，劉 陽(yáng)，劉 蘭，李淑玲，陳俊標(biāo)

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣東 廣州 510640；3.廣東煙草南雄科學(xué)研究所，廣東 南雄 512400；4.廣東煙草韶關(guān)市有限公司南雄分公司，廣東 南雄 512400）

【研究意義】土壤是影響煙葉質(zhì)量的重要因素之一，不同類型土壤的理化性質(zhì)不同，其生產(chǎn)出的煙葉質(zhì)量風(fēng)格迥異［1-2］。沙泥田土壤質(zhì)地疏松，有機(jī)質(zhì)含量豐富，但不易保水保肥，其生產(chǎn)出的煙葉產(chǎn)量較高但質(zhì)量下乘，且初烤煙易變色變暗，不易長(zhǎng)時(shí)間保存［3-4］。因此，如何改善沙泥田植煙土壤理化性質(zhì)從而提高煙葉質(zhì)量一直是煙草科技工作者的研究熱點(diǎn)之一，但目前針對(duì)沙泥田植煙土壤采用不同改良劑對(duì)其進(jìn)行改良和培育的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】生物炭是農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的大量動(dòng)植物廢料（如麥稈、種殼、糞便等生物質(zhì)）在缺氧條件下，經(jīng)過(guò)高溫裂解而形成的一類含有多種養(yǎng)分元素、官能團(tuán)豐富、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附能力強(qiáng)、富含碳素的固態(tài)產(chǎn)物，在優(yōu)化土壤環(huán)境和煙田土壤修復(fù)等領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力［5-7］；礦物質(zhì)調(diào)理劑指用于改善土壤物理、化學(xué)或生物性狀的物料，具有改良土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、降低土壤鹽堿危害、改善土壤水分狀況和修復(fù)污染土壤等作用［8-9］。據(jù)楊冬艷等［10］報(bào)道，在西芹設(shè)施栽培中，生物質(zhì)炭能增加土壤中真菌、細(xì)菌和放線菌、微生物量C、N的含量，提高作物產(chǎn)量和改善土壤質(zhì)量，但高用量的生物炭在使用初期可能對(duì)西芹生長(zhǎng)有抑制作用。柳開(kāi)樓等［11］研究表明，特貝鈣土壤調(diào)理劑可以增加花生產(chǎn)量10.2%～23.8%，其處理中土壤堿解氮、速效鉀和有效磷均增加 20%以上，土壤 pH和交換性鈣分別提高 4.0%～7.3%和12.9%～18.8%，是紅壤旱地花生增產(chǎn)、活化土壤養(yǎng)分和阻控土壤酸化的有效途徑之一。陶林等［12］研究了土壤調(diào)理劑對(duì)土壤肥力和木薯產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑能提高土壤保水能力和土壤孔隙度，增加土壤中有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量，促進(jìn)木薯對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，提高了木薯產(chǎn)量?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究擬采用上述兩種不同原材料的土壤改良劑對(duì)南雄沙泥田植煙土壤進(jìn)行改良，分析比較不同處理對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量、土壤理化性質(zhì)及土壤酶活性等方面的差異?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】篩選適宜的沙泥田土壤改良劑，為南雄煙區(qū)沙泥田植煙土壤培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于南雄市烏逕鎮(zhèn)溯水村（25°13′108″N，114°35′32″E），年平均氣溫21.5℃，前茬為水稻，土壤類型為沙泥田。試驗(yàn)田平整，灌溉方便，肥力水平中等，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況為pH為6.94，有機(jī)質(zhì)含量28.94 g/kg，堿解氮含量143.49 mg/kg，速效磷含量83.70 mg/kg，速效鉀含量192.50 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試烤煙品種為粵煙97。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為S1：生物碳（1 500 kg/hm2）；S2：萬(wàn)山調(diào)理劑（1 500 kg/hm2）；S3：生物碳+萬(wàn)山調(diào)理劑（各1 500 kg/hm2）；S4：對(duì)照（常規(guī)施肥）。選取整齊健壯煙苗于2018年3月6日統(tǒng)一移栽，每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種2行，每行20株，株行距為1.2 m×0.60 m，每個(gè)小區(qū)選取10～15株8～13葉位掛牌取樣，作為煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)樣本。小區(qū)的肥料用量和栽培管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.4 測(cè)試指標(biāo)及方法

1.4.1 煙株及煙葉相關(guān)指標(biāo)及測(cè)定方法 在圓頂期，每小區(qū)隨機(jī)選取5株煙株，按照YC/T142-2010［13］標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定葉片數(shù)、節(jié)距、株高、莖圍、腰葉長(zhǎng)、寬等指標(biāo)；煙葉烘烤后，按照GB2635-1992［14］標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初烤煙葉的分級(jí)和外觀評(píng)價(jià)；每個(gè)品種取烤后煙上部葉（B2F）和中部葉（C3F）各1 kg，用于化學(xué)成分測(cè)定，總氮、還原糖、總糖、總煙堿、氯、鉀、蛋白質(zhì)含量等指標(biāo)測(cè)定方法參照文獻(xiàn)［15］進(jìn)行。

1.4.2 土壤理化性質(zhì)指標(biāo)及測(cè)定方法 在植煙前和煙葉采收結(jié)束后，分別在每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)小區(qū)，按照五點(diǎn)法采集5～20 cm土層土樣，混合均勻，自然風(fēng)干，平分成兩份，一份用作土壤理化性質(zhì)檢測(cè)，另一份過(guò)1 mm篩后用作土壤酶活性測(cè)定。

土壤理化性質(zhì)指標(biāo)測(cè)定參照文獻(xiàn)［16］進(jìn)行：土壤pH（2.5∶1）用酸度計(jì)電位法，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰分光光度法，全氮采用開(kāi)氏法，全磷采用高氯酸-硫酸-鉬銻抗比色法，全鉀采用高氯酸-硫酸-火焰光度計(jì)法，交換性鈣和鎂含量測(cè)定采用醋酸銨交換-原子吸收光度法，有效硅含量采用檸檬酸法浸提-比色法。

土壤酶活性指標(biāo)測(cè)定參照文獻(xiàn)［17-18］進(jìn)行：土壤脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑比色法（TTC法），土壤脲酶采用靛酚藍(lán)比色法，土壤轉(zhuǎn)化酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法，土壤磷酸酶采用2,6-雙溴苯醌氯酰亞胺比色法。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS12.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同改良劑處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，所有處理煙株的株高在113.25～120.38 cm間，以生物碳處理最高，比對(duì)照高6.3%，差異顯著，萬(wàn)山調(diào)理劑處理株高與生物炭+萬(wàn)山調(diào)理劑處理接近；最大葉長(zhǎng)以萬(wàn)山調(diào)理劑處理最大，其他3個(gè)處理接近，4個(gè)處理間差異不顯著；4個(gè)處理的最大葉寬為30～31 cm；4個(gè)處理的有效葉數(shù)在18～19片間、莖圍在9.1～9.5 cm間、節(jié)距在5.9～6.2 cm間，但各處理間指標(biāo)差異不顯著。這說(shuō)明萬(wàn)山調(diào)理劑和生物炭對(duì)煙株生長(zhǎng)均有一定的促進(jìn)作用。

表1 不同改良劑處理的煙株農(nóng)藝性狀比較Table 1 Comparison of different soil amendments on agronomic characters of tobacco plants

2.2 不同改良劑處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表2可以看出，3個(gè)改良劑處理的單位產(chǎn)量、產(chǎn)值、上中等煙比例、上等煙比例和均價(jià)均高于對(duì)照，其中以生物碳處理效果最好，其產(chǎn)量和產(chǎn)值分別比對(duì)照高20.00%和54.02%、差異均達(dá)顯著水平，其上等煙比例和均價(jià)分別比對(duì)照高84.18%和27.54%、差異亦均達(dá)顯著水平；其次為萬(wàn)山調(diào)理劑處理和生物炭+萬(wàn)山調(diào)理劑處理，其產(chǎn)量和產(chǎn)值分別比對(duì)照高7.69%～11.00%和25.79%～36.52%，其上等煙比例和均價(jià)分別比對(duì)照高43.15%～58.20%和15.58%～22.31%，與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平。整體來(lái)看，各處理經(jīng)濟(jì)性狀綜合表現(xiàn)為：生物碳＞萬(wàn)山調(diào)理劑＞萬(wàn)山調(diào)理劑+生物碳＞對(duì)照，說(shuō)明生物炭和萬(wàn)山調(diào)理劑能提高煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量，從而增加煙葉的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 不同改良劑處理對(duì)烤煙外觀質(zhì)量的影響

煙葉外觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量有著密切關(guān)系，是影響煙葉銷售的最關(guān)鍵因素。如表3所示，與對(duì)照相比，3個(gè)改良劑處理的烤后煙顏色更深，偏正黃色，成熟度更好，葉片結(jié)構(gòu)更疏松，油分更足，色澤更鮮艷，其中以生物碳處理得分最高，比對(duì)照高10.06%，外觀質(zhì)量總得分值依次為生物碳＞萬(wàn)山調(diào)理劑＞萬(wàn)山調(diào)理劑+生物碳＞對(duì)照。說(shuō)明生物炭和萬(wàn)山調(diào)理劑在一定程度上能改善煙葉外觀質(zhì)量，提高煙葉的商品屬性，這也與各處理的上中等煙比例、上等煙比例和均價(jià)（表2）等質(zhì)量指標(biāo)表現(xiàn)一致。

表2 不同改良劑處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀比較Table 2 Comparison of different soil amendments on economic characters of flue-cured tobacco

表3 不同改良劑處理的煙葉外觀質(zhì)量比較（C3F和B2F平均值）Table 3 Comparison of different soil amendments on appearance quality of flue-cured tobacco leaves (Average of C3F and B2F)

2.4 不同改良劑處理對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

中部葉：生物碳處理的總糖和還原糖含量與對(duì)照接近，萬(wàn)山調(diào)理劑和萬(wàn)山調(diào)理劑+生物碳處理二者含量偏高；所有處理的煙堿含量（1.98%～2.42%）、鉀含量（2.74%～2.92%）、總氮含量（1.69%～1.75%）、氯含量（0.42%～0.51%）、蛋白質(zhì)含量（8.01%～8.45%）均在適宜范圍內(nèi)；所有處理的烤后煙糖堿比均在11以上，以萬(wàn)山調(diào)理劑處理最大，說(shuō)明煙葉化學(xué)成分欠協(xié)調(diào)；氮堿比在1以下，均在適宜范圍內(nèi)（表4）。

上部葉：所有處理的總糖含量在20.71%～24.12%間，還原糖含量在17.53%～22.54%間，3個(gè)改良劑處理二者含量均比對(duì)照高；所有處理的煙堿含量、總氮含量、氯含量、鉀含量、蛋白質(zhì)含量均在較適宜范圍內(nèi)；生物碳、萬(wàn)山調(diào)理劑和對(duì)照糖堿比均在8～10間，說(shuō)明煙葉化學(xué)成分較協(xié)調(diào)；氮堿比在1以下，均在適宜范圍內(nèi)（表4）。

綜合來(lái)看，生物碳和對(duì)照處理的烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)。

表4 不同改良劑處理烤后煙葉化學(xué)成分比較Table 4 Comparison of different soil amendments on chemical constituents of flue-cured tobacco leaves（%）

2.5 不同改良劑處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

表5結(jié)果表明，3種改良劑處理均能提高土壤pH值，其中以萬(wàn)山調(diào)理劑處理的土壤pH值最高；同時(shí)，3種改良劑均能增加土壤中的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、有效硅、交換性鎂和交換性鈣的含量，其中3個(gè)處理的有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量分別比對(duì)照高8.28%、8.38%和14.77%以上，有效硅含量均比對(duì)照高7.61%以上，與對(duì)照的差異均達(dá)顯著水平；生物碳處理交換性鈣和交換性鎂含量分別比對(duì)照高30.75%和19.33%，說(shuō)明改良劑能適當(dāng)提高土壤pH值，改善植煙土壤的理化性質(zhì)，不同程度上增加土壤中的有效養(yǎng)分含量。

表5 不同改良劑處理對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響Table 5 Effects of different amendments on soil physical and chemical properties

2.6 不同改良劑處理對(duì)植煙土壤酶活性的影響

土壤酶是土壤有機(jī)體重要組成部分，是多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和釋放的推動(dòng)力。如表6可知，相比對(duì)照，生物碳處理和調(diào)理劑+生物碳處理均能提高土壤中的轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶、脲酶和脫氫酶的活性，其中，生物炭處理土壤中的脲酶和脫氫酶含量顯著高于對(duì)照，而調(diào)理劑處理土壤中的4種酶活性均低于對(duì)照，說(shuō)明生物碳能增加植煙土壤中的土壤酶活性，促進(jìn)土壤肥力的形成，但礦物質(zhì)類土壤調(diào)理劑可能會(huì)降低土壤酶活性。

表6 不同改良劑處理對(duì)土壤酶活性的影響Table 6 Effects of different amendments on soil enzyme activities

3 討論

以往眾多研究［19-23］表明，生物炭和礦物質(zhì)類型土壤調(diào)理劑等改良劑能改善植煙土壤的理化性質(zhì)，提升煙葉的產(chǎn)質(zhì)量。鄭加玉等［20］報(bào)道，稻殼生物炭處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較對(duì)照分別提高43.51%和43.48%；胡亞杰等［22］研究表明，土壤調(diào)理劑處理的煙葉上等煙比例、均價(jià)、產(chǎn)量和產(chǎn)值較對(duì)照分別提高20.3%、5.5%、5.5%和10.7%，這與本研究增施生物炭和土壤調(diào)理劑具有煙葉增產(chǎn)增值效果的結(jié)果一致。在改善土壤理化性質(zhì)方面，鄧小華等［24］研究表明，施用土壤改良劑可提高植煙土壤 pH、土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量，施用石灰可提高土壤堿解氮和有效磷含量；陳敏等［19］、鄭加玉等［20］、趙殿峰等［25］田間試驗(yàn)表明，施用生物炭能顯著提高植煙土壤有機(jī)質(zhì)、土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量等速效養(yǎng)分；邢世和等［26］研究表明，土壤調(diào)理劑處理的土壤交換性鈣和鎂較對(duì)照分別提高56.70%和88.64%；朱盼等［27］研究表明，施用生物炭土壤中的交換性鈣和交換性鎂含量均高于對(duì)照。由此可見(jiàn)，生物碳和礦物質(zhì)調(diào)理劑能提高植煙土壤養(yǎng)分含量，促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，與本研究結(jié)果一致，前者施用效果比后者更好，這可能是由于生物碳本身能為土壤提供更多的碳源和有機(jī)質(zhì)，豐富植煙土壤的微生物種群類別和數(shù)量，加上自帶的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠吸附土壤養(yǎng)分，減少肥料過(guò)度流失，增加土壤中的養(yǎng)分含量［8］。

邢世和等［26］研究表明，土壤調(diào)理劑處理的土壤脲酶和磷酸酶活性分別比對(duì)照提高100.00%和110.00%，與本研究結(jié)果不一致，這可能與施用的調(diào)理劑原料來(lái)源不同有關(guān)。本研究結(jié)果顯示，相比對(duì)照礦物質(zhì)調(diào)理劑施用降低了土壤的轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶、脲酶和脫氫酶等酶活性，這可能與施用礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑提升土壤pH有關(guān)，從而導(dǎo)致某些酶類活性減弱；張繼旭等［28］盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，秸稈生物碳處理土壤中的脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性均隨生物炭添加量的增加有不同程度提高，與本研究結(jié)果一致。因此，在南雄沙泥田植煙土壤改良劑篩選中，以生物碳施用的效果最好，而在礦物質(zhì)調(diào)理劑種類選擇上需謹(jǐn)慎。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，生物碳處理的煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和外觀質(zhì)量均優(yōu)于其他處理，其煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值顯著高于對(duì)照20.00%和54.02%，其上等煙比例和均價(jià)顯著高于對(duì)照84.18%和27.54%，其中部葉的總糖和還原糖含量與對(duì)照接近，其煙堿含量、鉀含量、總氮含量、氯含量、蛋白質(zhì)含量均在適宜范圍內(nèi)，煙葉內(nèi)在化學(xué)成分較協(xié)調(diào)。3種改良劑均能提高土壤pH值，改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤中的有效養(yǎng)分含量，其中生物碳處理的土壤交換性鈣和交換性鎂含量分別比對(duì)照高30.75%和19.33%，同時(shí)，生物碳能提高植煙土壤中的土壤酶活性。綜合來(lái)看，生物碳處理在提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量和改善植煙土壤理化性質(zhì)等方面均表現(xiàn)最好，該土壤保育技術(shù)值得在煙葉生產(chǎn)上進(jìn)行小面積示范和推廣。