閆 輝，宋鵬飛，李枝武，倪 明，付 斌，王 熾，趙新梅，陳拾華，陳興位*，李志勇

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南 昆明 650205；2.云南中煙工業(yè)有限責任公司技術中心，云南 昆明 650231)

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試作物為烤煙，品種為云煙87。試驗用碳基調理劑是課題組自行配制，調理劑I以米糠、油枯為基礎配制，調理劑II以米糠、沸石粉為基礎配制，調理劑III以米糠、生物炭為基礎配制。供試碳基調理劑的基礎性質見表1。

表1 試驗材料基礎性質Table 1 Basic characteristics of test materials

1.2 試驗地概況

試驗點位于云南省普洱市景谷縣鳳山鄉(xiāng)芒竜村。試驗地塊為當?shù)氐湫偷奶莸?東經(jīng)100°48′2″，北緯23°41′17″)，海拔950 m，土壤類型為紫色土。地處屬亞熱帶山原季風氣候，年平均氣溫22.1 ℃，年降水量1354 mm，年蒸發(fā)量1916.4 mm，年平均雨日數(shù)164.1 d，年平均日照時數(shù)2065.3 h。試驗地土壤理化性狀見表2。

表2 試驗地土壤理化性狀Table 2 Basic characteristics of experimental soil

1.3 試驗設計

田間試驗設5個處理，每個處理3次重復。處理CK0，空白，不施任何肥料；處理CK1，化肥+商品有機肥；處理T1，化肥+碳基調理劑I；處理T2，化肥+碳基調理劑II；處理T3，化肥+碳基調理劑III。

1.4 施肥和田間管理

烤煙移栽方式為膜上壯苗移栽，移栽規(guī)格：株距50 cm，墑距125 cm，墑高30 cm，種植密度：16 500株 hm-2。

施肥量為氮肥(N)94.5 kg·hm-2，磷肥(P2O5)144 kg·hm-2，鉀肥(K2O)321 kg·hm-2。其中，基肥為商品有機肥/碳基調理劑1890 kg·hm-2、煙草專用復合肥(12-12-24)315 kg·hm-2、鈣鎂磷肥(0-12-0)600 kg·hm-2、硝酸鉀(13.5-0-46)75 kg·hm-2；追肥為移栽后7、14、21、30 d分別追施硝酸鉀75 kg·hm-2。施肥方法：調理劑、有機肥和復合肥采用環(huán)施，硝酸鉀采用兌水澆施。

試驗小區(qū)除施肥處理不同，烤煙種植品種、栽培管理、覆膜方式均相同。煙苗移栽時間2018年4月19日，第1次采烤時間2018年7月2日，最后一次采烤時間2018年8月29日。

1.5 樣品采集及檢測

1.5.1 土壤采集及檢測 試驗前對整個試驗地塊用五點采樣法，采集0～20 cm耕層土壤，四分法混勻后作為基礎土壤?？緹熒L階段，各處理小區(qū)用五點采樣法，在煙株中間用土鉆采集0～20 cm耕層土壤，四分法制成混合土樣。

土壤理化指標檢測。pH值用玻璃電極法；有機質用重鉻酸鉀氧化法；全氮用凱氏定氮法；水解性氮用堿解擴散法；有效磷用鉬銻抗比色法；速效鉀用火焰光度法。

[5]This conduct threatens our national interests,undermines the value of U.S.investments and technology,weakens the global competitiveness of our firms,and harms American workers.（2018.3.23）

1.5.2 植株采集及檢測 在烤煙各生育期采集不同處理代表性整株烤煙，烘干稱重。第1次采烤前按照《中華人民共和國煙草行業(yè)標準 YC /B142-1988 煙草農(nóng)藝性狀調查方法》調查相關農(nóng)藝性狀。各處理挑選5株代表性煙株，測量煙株的株高、莖圍、葉片數(shù)、上、中、下部葉片的葉長和葉寬。計算單葉葉面積和葉面積系數(shù)。烤煙經(jīng)濟性狀統(tǒng)計，每個小區(qū)單采、單烤，分級后稱重、計算上等煙比例、中等煙比例、均價、產(chǎn)量、產(chǎn)值。

葉面積=葉長×葉寬×0.6345

葉面積系數(shù)=平均單葉葉面積×單株葉數(shù)×每公頃株數(shù)/100 000

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2017軟件進行處理，采用SPSS 18.0數(shù)據(jù)處理軟件進行單因素方差分析，采用Duncan法進行多重比較，5 %顯著水平。

2 結果與分析

2.1 不同處理對植煙土壤pH值的影響

由圖1顯示，隨著作物生長，作物根系生物量和根系分泌物增加，土壤pH值升高。施用調理劑處理的土壤pH的增加幅度明顯高于未施用調理劑，說明添加碳源材料具有提升土壤pH的能力，鄧小華和李集群等的研究有相同結果，土壤調理劑施用可提高植煙土壤 pH 至適宜水平[13-14]。處理CK0和處理CK1的土壤pH變幅波動較小。碳基調理劑施用后土壤pH值升高幅度較大，旺長期土壤pH值增加明顯。處理T1土壤pH值在旺長期最高，后隨時間而下降。處理T2土壤pH值呈U型變化，旺長期和終烤期土壤pH值較高，打頂期土壤pH值降低。處理T3土壤pH值變化平穩(wěn)。

圖1 不同處理對植煙土壤酸堿性的影響Fig.1 Changes of pH value in tobacco planting tillage soils with different treatments

2.2 不同處理對植煙土壤有機質的影響

由圖2表明，化肥的施入為土壤提供大量速效養(yǎng)分，促進微生物分解土壤有機質，造成烤煙打頂前期土壤有機質含量持續(xù)大幅度下降。隨著烤煙根系生物量的增加，打頂后土壤中有機質得到了一定回升。與處理CK0和處理CK1相比，施用碳基調理劑能有效的維持土壤中有機質的含量?？緹熗L期至打頂期內處理T1、T2和T3的土壤有機質含量分別比CK1處理提高70.08 %～145.70 %、50.30 %～73.07 %和10.05 %～54.93 %。旺長期和打頂期都是烤煙生長的關鍵期，土壤有機質含量的保持能提高土壤養(yǎng)分調控能力，滿足烤煙生長需求。

圖2 不同處理對植煙土壤有機質的影響Fig.2 Changes of organic matter in tobacco planting tillage soils with different treatments

2.3 不同處理對植煙土壤氮素的影響

圖3表明，施用碳基調理劑能夠增加植煙土壤水解性氮含量，土壤水解性氮含量變化幅度：處理T1>處理T2>處理T3。處理T1在整個烤煙生長期都能保持較高土壤水解性氮含量。處理T2和處理T3在烤煙旺長期的土壤水解性氮含量高，但打頂期之后土壤水解性氮含量下降。說明處理T1的供肥能力較好、持續(xù)時間長。處理T2和處理T3的供氮能力適中，雖然在煙株旺長期能提供充足的氮素滿足作物的生長需求，但是在打頂期煙葉內在化學成分的合成轉化階段，氮素供應能力相對不足。

圖3 碳基調理劑對植煙土壤水解性氮的影響Fig.3 Changes of hydrolytic nitrogen in tobacco planting tillage soils with different treatments

2.4 不同處理對植煙土壤磷鉀的影響

圖4表明，處理T1、處理T2和處理T3土壤的有效磷顯著高于處理CK0和處理CK1，說明碳基調理劑對土壤磷具有活化作用。幾種調理劑比較，處理T2對土壤磷的活化作用優(yōu)于其它兩種。土壤母質和鉀肥施入量是土壤中速效鉀主要影響因素，處理T1、處理T2和處理T3對土壤速效鉀的影響非常小。在相同磷鉀施用量條件下，旺長期土壤有效磷含量：處理T2>處理T1>處理T3>處理CK1，土壤速效鉀含量：處理CK1≈處理T1≈處理T2>處理T3。

圖4 不同處理對植煙土壤有效磷和速效鉀的影響Fig.4 Changes of available phosphorus and potassium in tobacco planting tillage soils with different treatments

2.5 不同處理對烤煙生物量的影響

圖5表明，土壤調理劑對烤煙生物量的影響主要表現(xiàn)在旺長期之后，苗期影響較小。旺長期處理T3的生物量大于其它處理，處理T1和處理T2與處理CK1的生物量基本相同。打頂期生物累積量大?。禾幚鞹1>處理CK1>處理T2>處理T3。

圖5 不同處理對烤煙生物累積量的影響Fig.5 Changes of biological yield with different treatments

圖6表明，煙株吸氮量：處理T1>處理CK1≈處理T2>處理T3>處理CK0。處理CK0的作物吸氮量反映了土壤的基礎供氮能力。熱區(qū)低肥力土壤供氮能力差，作物生長主要依靠外源肥料投入，外源氮素水平及其遷移變化是主要的養(yǎng)分限制條件[15]。處理T1和處理T2的氮肥利用率高于處理CK1。各處理中烤煙根系吸氮量占比11.86 %～19.68 %，莖干吸氮量占比20.52 %～28.47 %，葉片吸氮量占比55.13 %～64.63 %。施用碳基調理劑的烤煙葉片吸氮量占比58.23 %～64.63 %，比處理CK1高55.13 %。處理T1前期供肥能力與化肥相當，后期持續(xù)供肥能力強于化肥；處理T3前期供肥能力強，后期供肥能力減弱；處理T2的供肥能力略低于化肥處理。施用碳基調理劑能有效提高烤煙葉片對氮的吸收利用。

圖6 不同處理對煙株吸氮量的影響Fig.6 Changes of nitrogen uptake by tobacco plant with different treatmentss

2.6 不同處理對煙株農(nóng)藝性狀及產(chǎn)質量的影響

第1次采烤前調查烤煙的農(nóng)藝性狀，見表3，處理CK0成熟期煙株株高最小，處理T1、處理T2、處理T3與處理CK1的株高差異不顯著。處理CK1的莖圍大于處理CK0，處理T1、處理T2、處理T3間煙株莖圍差異不顯著。各處理間葉片數(shù)在24.2～25.8。各處理上部葉葉面積：處理CK0<處理T3<處理T1<處理T2<處理CK1，中部葉葉面積：處理CK0<處理T2<處理T3<處理CK1<處理T1，下部葉葉面積：處理CK0<處理T3<處理T2<處理T1<處理CK1。處理CK1的上部葉和下部葉面積大于碳基調理劑各處理，處理T1的中部葉長勢與處理CK1的差異不顯著，其余處理T2和處理T3的中部葉長勢低于處理CK1。各處理平均單葉葉面積、葉面積系數(shù)變化為處理CK0<處理T3<處理T2<處理T1<處理CK1。從平均單葉面積和葉面積系數(shù)兩個農(nóng)藝性狀指標看，處理T1的煙葉面積與處理CK1的差異較小，處理T2和處理T3的煙葉面積差異較小，處理CK0的平均單葉面積和葉面積系數(shù)最小。

表3 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀比較Table 3 Comparison of agronomic characters of tobacco plants with different treatments

由表4可知，不同處理對初烤煙葉產(chǎn)量、等級的影響較大。處理CK0的煙葉產(chǎn)量和上等煙比例最低，分別為1294.95 kg·hm-2和11.84 %。處理T1的煙葉產(chǎn)量和中上等煙比例最高，相比處理CK1分別提高6.24 %和0.46 %。各處理的中等煙比例接近，在40.07 %～44.82 %。

表4 不同處理初烤煙葉產(chǎn)質量的影響Table 4 Comparison of yield and quality of tobacco with different treatments

3 討 論

熱區(qū)土壤水熱條件充足，土壤微生物活性高，微生物新陳代謝旺盛，土壤有機質分解快。本試驗地植煙紫色土具有有機質含量缺乏、氮素肥力不高的特點，施用碳基調理劑能夠提高該地土壤有機質和水解氮含量，提升土壤供氮潛力，使土壤供應氮連續(xù)而平穩(wěn)，這與Murray、郭亞利等的研究結果相符[16-17]。本研究中處理T1在整個烤煙生長期都能保持較高的有機質和水解性氮含量，最有利于煙株的生長發(fā)育。

在相同施氮量條件下，配施低碳氮比的碳基調理劑T1處理(C/N=13.5)相比CK1處理氮肥利用率提高35.57 %，且生物量也較高。碳基調理劑具有較高的碳含量，能夠增加微生物活性，加速土壤速效養(yǎng)分釋放[18-19]，碳基材料在礦化過程中，能產(chǎn)生羧基一類的配位體，與土壤粘粒表面或氫氧聚合物表面的多價金屬離子相結合，形成團聚體[20]，對銨離子的固持增加，促進離子的橫向運輸移動，減少氮素的深層滲透淋失[21]，使植物更有效率地汲取氮素[22]。這與周杰文[23]等研究的碳基土壤調理劑對酸化土壤的調理效果不同，是因為本研究土壤為堿性且有機質缺乏、氮素含量低，低碳氮比更有利于低肥力土壤的礦化作用。

本研究中煙株的吸氮量：處理T1>單施化肥處理(CK1)≈處理T2，施用碳基調理劑處理T1和處理T2的煙株根系占比分別比處理CK1降低8.48 %和1.31 %，葉片產(chǎn)量分別比處理CK1提高1.45 %和0.79 %，可以看出土壤中添加適量碳源(0.2 %～1.0 %)能夠協(xié)調煙葉葉片與根系的比例[24]，增加經(jīng)濟產(chǎn)量[25-26]，這與盧曉延和謝志東研究結果一致[27-28]。

4 結 論

在熱區(qū)紫色土條件下，碳基調理劑配合化肥施用能提高土壤有機質和氮含量，提高氮肥利用率，增加生物量累積，促進氮養(yǎng)分向煙葉轉移，提高上等煙比例。綜合土壤養(yǎng)分和煙葉產(chǎn)質量指標，熱區(qū)低肥力土壤上施用T1調理劑效果低碳氮比的較好，能增強土壤供氮能力，提升地力，保障烤煙的高產(chǎn)優(yōu)質。