張紀利，趙文龍，韋建玉，王 景，賈海江，王新發(fā)，劉國順，殷全玉

（1廣西中煙工業(yè)有限責任公司，南寧 530001；2河南農業(yè)大學煙草學院/煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室/河南省生物炭工程技術研究中心，鄭州 450002；3河南農業(yè)大學農學院，鄭州 450002）

0 引言

煙草是中國重要的經濟作物，在各大煙區(qū)廣泛種植。培育優(yōu)質煙葉，除了需要良好的生態(tài)環(huán)境以外，還需要合適的栽培技術，其中肥料的使用尤其重要。施肥的方式、時期和用量對煙株的生長發(fā)育有很大的影響，最終影響到煙葉的產量和品質[1]。自2010年以來，由于煙農大規(guī)模的施用化肥，高密度的連作和頻繁的機械耕作，嚴重影響了植煙土壤的理化性質，帶來了土壤肥力下降、土壤養(yǎng)分失衡、碳氮比持續(xù)下降和微生物系統(tǒng)失衡等一系列問題，最終導致煙株發(fā)育不良、病蟲害嚴重、烤后煙化學成分不協(xié)調、香氣質量差等現(xiàn)象。因此，改善植煙土壤環(huán)境是煙草生產上亟待解決的重要問題。

生物炭是通過溫度控制、在完全或部分缺氧的條件下將生物質原料（例如木材或農作物秸稈）熱解和碳化而成的固體產品。生物炭具有較高的碳素含量，能起到固定碳元素的作用，而且固定作用非常穩(wěn)定[2]。生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力，降低土壤容重并增強土壤持水能力。對多種農作物的研究表明，施用生物炭可以促進農作物的生長發(fā)育，增加產量，提高品質[3-5]。劉卉等[6]研究表明，生物炭可以降低土壤容重，增加土壤中有機質和空氣的含量，進一步提高田間持水量，施炭量越高，土壤容重越低，田間持水量越大。趙滿興等[7]研究表明，施用生物炭可以有效的提高烤煙株高、葉片數和葉寬。王成己等[8]研究表明，生物炭對煙葉化學成分、產量品質以及烤煙的生長發(fā)育都有重要的影響。

高碳基肥是以生物炭為核心成分的新型有機肥，具有改善土壤微生態(tài)系統(tǒng)的積極作用，還可以減少化肥的施用量，對于培養(yǎng)有機煙葉、安全煙葉具有重要意義[9-11]。煙草專用高碳基肥利用生物炭改善土壤微生物棲息環(huán)境，其富含多種煙草生長過程中需要的營養(yǎng)元素，具有無污染、肥效更持久、壯苗等優(yōu)點，使土壤微生物更易在煙草根系周圍定殖，可以克服大規(guī)模施用化肥而造成的環(huán)境污染[12-13]。劉新源等[14]研究表明，高碳基肥與化肥混施明顯促進烤煙生長和產量增加，并改善煙葉品質。兩者混施，可以提高肥料的施用效果，提高煙葉的質量。尚峰[15]研究表明，高碳基肥可明顯地提高烤煙的質量，降低煙田病害發(fā)生，同時增強烤后煙葉的化學成分的協(xié)調性，尤其提高鉀含量和增加兩糖比值的協(xié)調性，并且使煙堿含量更為適宜，有效地提高烤后煙中部葉的風格特征和品質特征，提高烤后煙的工業(yè)使用價值。張團[16]研究表明，高碳基肥對煙葉常規(guī)化學成分的影響主要表現(xiàn)為：明顯降低烤后煙葉片中蛋白質和氯的含量，提高煙葉的吸食性和燃燒性，增加煙葉中鉀含量和還原糖含量，提高煙葉的鉀氯比和糖氮比，明顯改善煙葉中化學成分的協(xié)調性。

筆者采用基肥條施的方式，設計3種高碳基肥用量，研究肥料用量對富川烤煙農藝性狀、根系發(fā)育、干重、烤后煙的化學成分及產量產值的影響，以期找出合適的施肥量，培育出優(yōu)質的煙葉，為提高廣西煙葉品質和市場競爭力提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

2019年4—9月，在廣西自治區(qū)賀州市富川縣木朗村進行田間試驗。地理位置位于東經111.16°，北緯24.53°，海拔為167 m。土壤類型是黃壤土，土壤肥力中等，灌排方便。土壤的基礎肥力狀況是速效磷56.44 mg/kg，速效鉀117.11 mg/kg，銨態(tài)氮18.70 mg/kg，硝態(tài)氮29.78 mg/kg，pH 7.82，總氮0.22%，總碳3.49%。

1.2 試驗設計

對照CK為常規(guī)施肥，施用煙草專用復合肥(NP2O5-K2O=12-9-24)，總施肥量為 1125 kg/hm2，基肥為825 kg/hm2，追肥為300 kg/hm2。在追肥用量一樣、施氮量一樣的情況下，設置3個高碳基肥用量處理分別是 600 kg/hm2(T1)、1050 kg/hm2(T2)、1500 kg/hm2(T3)。高碳基肥來自河南惠農土質保育研發(fā)有限公司，總養(yǎng)分(N+P2O5+K2O)≥5%，有機質（干基）≥45%，生物炭≥20%，粗脂肪≥1%，水分≤20%。

試驗地采用隨機區(qū)組設計，每個處理重復3次，隨機排列，每個小區(qū)0.02～0.03 hm2。種植密度和管理措施跟當地條件一致。采用條施的施肥方式。高碳基肥全部用作基肥。對照和各處理的追肥次數和數量一致，對照和各處理的總施氮量一樣。

1.3 主要儀器

連續(xù)流動分析儀(PULSE3000)、根系掃描儀(LA2400 Scanner，Expression 12000XL)、烘箱、電子天平、尺子等。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 農藝性狀測量 打頂后10天，對照及每個處理隨機選取10株煙，調查農藝性狀包括株高、莖圍、葉片數、最大葉長、葉寬和葉面積。葉面積計算如式(1)。

1.4.2 殺青樣采集 打頂后10天，對照及每個處理隨機選取9株煙，將根上的土用水沖洗干凈。將根、莖、葉分開，在105℃下殺青20 min，60℃烘至恒重，分別稱量根、莖、葉的干重。

1.4.3 根系發(fā)育測量 打頂后10天，對照及每個處理隨機選取3株煙，將根上的土用水沖洗干凈。用根系掃描儀(LA2400 Scanner，Expression 12000XL)對洗凈的煙根進行根系掃描，分析根系的發(fā)育情況。

1.4.4 烤后煙葉產量產值及化學成分測定 統(tǒng)計各處理產量產值，記錄上、中、下3個部位煙葉的分級等級，稱量每個等級的質量，計算各小區(qū)的產量和經濟產值。采烤結束后，每個處理取C3F和B2F 2個等級的樣品，每個等級的樣品取50片煙葉，45℃烘干，碾碎過60目篩子，分析化學成分。其中常規(guī)化學成分分析執(zhí)行煙草行業(yè)標準YC/T 161—2002煙草及煙草制品，使用連續(xù)流動分析儀(PULSE3000)測定。

1.5 數據分析

采用Excel 2016和IBM SPSS Statistics 21軟件對試驗數據進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙株農藝性狀的影響

打頂后10天，調查各處理煙株農藝性狀，每個處理調查10株，最后取10株的平均值，結果如表1所示。在有效葉數和株高方面，常規(guī)施肥的對照CK表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，與3個處理的差別達到顯著水平。CK的有效葉數約為21片，3個處理的有效葉數約為18片。3個處理的株高呈增加的趨勢，但株高最大的T3處理是100.82 cm，仍然小于CK的108.43 cm。在莖圍上，除T2的莖圍為8.91 cm，低于9.00 cm，CK、T1及T3的莖圍均大于9.00 cm，但CK及3個處理之間的差別很小，均未達到顯著水平。

表1 不同處理打頂后10天煙株農藝性狀

對于最大腰葉，CK大于3個處理，尤其是葉長，明顯較長，接近80 cm，與3個處理的差別達到顯著水平，3個處理在72.00～75.00 cm之間，各處理之間的差異不顯著。在葉寬上，除T3稍小于CK外，T2和T3均大于CK，但CK與3個處理之間的差別不顯著。在葉面積上，CK最大，達到1447.26 cm，大于3個處理，但CK與3個處理之間的差別不顯著。

對于最大上部葉，T1的葉長與對照CK大小相當，均在69.00～70.00 cm之間，而T2和T3大于對照CK，葉長增加超過4 cm，T2與CK達到顯著差異。在葉寬上，3個處理均大于CK，比CK增加了1～3 cm，隨著高碳基肥用量的增加，葉寬呈增加的趨勢，T2和T3與CK達到顯著差異，T3與T1也達到顯著水平。在葉面積上，與葉寬的變化趨勢一致，表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，T2和T3的葉面積與T1和CK達到顯著差異。

綜合各個農藝性狀指標，高碳基肥對煙株農藝性狀的影響主要在上部葉上，能促進上部葉的開片，T2的效果最好。

2.2 不同處理對煙株根系發(fā)育的影響

打頂后10天，每個處理取3株煙的煙根，沖洗干凈后對根系進行掃描，對根系的8個生長指標進行分析，最后取3個煙根的平均值，結果如表2所示。與CK相比，3個處理根系的8個生理指標均大于CK。在根長上，T2最長，達到1057.30 cm，超過1000.00 cm，CK、T1和T3的根長均在1000.00 cm以下，T1和T3較大，在900.00 cm以上，而CK最低，僅為801.67 cm。在投影面積上，3個處理較大，均在200.00 cm2以上，T2最大，為226.82 cm2，T1和T3較小，CK最小，僅為160.82 cm2。在表面積上，T2最大，為 712.56 cm2。T1和T3次之，在 600 cm2以上。而CK最小，僅為505.34 cm2。在平均直徑上，T1最大，為2.34 mm，T2和T3次之，分別為2.15 mm和2.25 mm，CK最小，僅為2.03 mm。在根體積上，3個處理明顯較大，均在35.00 mm3以上，T1和T2最大，均為38.31 mm3，T3次之，為36.67mm3，而CK，僅為26.06mm3。在根尖數上，T2和T3較大，均在6200個以上，T2最大，達到6326個，T1稍低，為4862個，CK最低，僅為3747個。在分支數上，3個處理明顯較多，均在11000個以上。T2和T3較大，均在13000個以上，T2稍大于T3，為13881個，T1稍低，為11409個，CK的分支數最低，僅為8892個。在交叉數上，3個處理明顯較大，均在1200個以上，T2和T3較大，均在 1400 個以上，T2稍大于 T3，T1稍低，為1282個，CK最低，僅為892個。綜合以上結果，高碳基肥有促進根系發(fā)育的作用，尤其是T2處理，綜合效果最好。

表2 不同處理打頂后10天根系掃描結果

2.3 不同處理對煙株干物質積累的影響

打頂后10天，每個處理取9棵煙株，對根、莖、葉分別烘干稱重，最后取9株煙的平均值，結果如表3所示。與CK相比，3個處理煙株的干重均大于CK。在葉干重上，T2最大，為91.11 g，與T2和CK達到顯著差異；T3次之，比 T2降低 10.00 g；T1與 CK 一樣，均為78.89 g。在莖干重上，3個處理在46.00 g以上，但3個處理之間的差別不大，T3最大，為47.51 g；3個處理明顯大于CK，這種差別達到顯著水平，CK僅為28.53 g。在莖葉干重上，3個處理明顯大于CK，與CK達到顯著差異，3個處理均在120.00 g以上，T2最大，達到137.37 g，T3和T1次之，在125.00～129.00 g之間，CK最小，僅為107.42 g。在根干重上，3個處理顯著大于CK，在59.00～76.00 g之間，T3最大，為75.12 g，T2和T1次之，分別是68.17、59.68 g，3個處理之間差別不顯著；CK最小，僅為32.52 g。在煙株總干重上，3個處理顯著大于CK，均在 180 g 以上，T2和 T3較大，分別為 205.54、203.74 g，T1較小，3個處理之間差別不顯著；CK較低，僅為139.94 g。在根冠比上，3個處理的根冠比顯著大于CK，在0.50左右，T3和T2較大，分別為0.58和0.50，T1較小，但3個處理之間的差異不顯著。綜合干重的各個指標，高碳基肥有顯著促進煙株干物質積累的作用，使煙株有更粗大的莖稈和根系，T2的綜合效果最好。

表3 不同處理打頂后10天煙株干物質積累情況

2.4 不同處理烤后煙葉品質分析

分別取各處理烤后煙葉B2F和C3F 2個等級的煙葉做常規(guī)化學成分分析。B2F的分析結果（表4）表明，在總糖和還原糖上，與常規(guī)施肥的對照CK相比，3個高碳基肥處理均高于CK，增幅在14.08%～19.66%之間，3個處理的兩糖含量比較接近，CK的兩糖含量分別為21.16%和20.03%。在總氮和煙堿方面，3個處理低于CK，總氮均低于2.00%，但3個處理間差別不大，CK的總氮最高，為2.10%；煙堿含量均在2.00%～3.00%之間，3個處理的含量稍低，CK的煙堿含量最高，為2.57%，T2稍高，T3和T1較低。在鉀含量上，3個處理稍高于CK，增幅在1.71%～5.13%之間，CK最低，為2.57%，T1稍高，為2.38%，T2和T3較高，在2.45%左右。在氯含量上，3個處理稍低于CK，在0.14%～0.18%之間，CK最高，為0.24%。綜合以上結果，3個處理的化學成分表現(xiàn)為糖高堿低、鉀高氯低的趨勢。

表4 不同處理烤后煙葉化學成分分析%

C3F的分析結果表明，在總糖和還原糖上，與CK相比，3個處理均高于CK，總糖含量在25.93%～26.71%之間，隨高碳基肥用量的增加而增加，CK最低，為23.60%；3個處理的還原糖含量在24.42%～25.75%之間，T1最低，T2和T3較高，CK最低，為22.63%。在總氮上，除了T2明顯較低，僅為1.73%，T1和T3與CK相當，均在1.90%以上，差別不大。在煙堿上，CK最高，為2.49%；3個處理呈降低的趨勢，含量在2.35%以下。在鉀含量上，3個處理明顯高于CK，均在2.90%以上，3個處理之間差別不太大，T1最高，為3.07%，T2和T3稍低，CK最低，僅為2.51%。在氯含量上，3個處理均低于CK，為0.13%或0.14%，CK最大，為0.22%。綜合化學成分的結果，3個處理表現(xiàn)出較高的兩糖含量，總氮和煙堿有降低趨勢，鉀含量增高，氯含量降低。

2.5 不同處理烤后煙葉產量和產值分析

對上、中、下3個部位的烤后煙葉進行分級和稱重，根據2019年廣西煙葉收購價格計算產值，各個級別的產量、產值及中上等煙比例情況如表5～8所示。

表5 不同處理上部葉各級別產量及產值

表6 不同處理中部葉各級別產量及產值

表7 不同處理下部葉各級別產量及產值

表8 不同處理各部位煙葉產量及產值

對于上部葉（如表5），在產量上，CK及3個處理之間差別不大，均在700.00 kg/hm2以上，最高產量與最低產量的差別僅為52.5 kg/hm2；T1最高，為760.00 kg/hm2，CK和T2居中，均在730.00 kg/hm2以上，T3最小，僅為707.50 kg/hm2。在產值上，3個處理明顯高于CK，均在16000.00元/hm2以上，提高28.16%以上；T2最大，為17268.00元/hm2，T1次之，比T2低38.00元/hm2，T3較低，為16108.00元/hm2，CK最低，僅為12484.50元/hm2。在上等煙（B1F和B2F）比例上，3個處理明顯大于CK，均在55.00%以上，T2最高，為59.66%，T1和T3次之，CK最低，僅為25.51%。在中等煙（B3F和B4F）比例上，CK明顯高于3個處理，為64.63%，3個處理均在30.00%以下，表現(xiàn)為T1＞T3＞T2。綜合上部葉的結果，高碳基肥對上部葉產量的影響不大，但能提高上部葉的產值28.16%以上，以上等煙為主，達到55.00%以上，T2的綜合效果最好，其次是T1和T3，CK最低。

對于中部葉（如表6），在產量上，3個處理均低于CK，在660.00 kg/hm2左右，CK最大，為682.50元/hm2，比處理高22.5元/hm2左右。在產值上，3個處理均高于CK，T1和T2較大，均在16000.00元/hm2以上，T3較低，為15532.00元/hm2，CK的產值最低，僅為15209.00元/hm2。在上等煙（C2F和C3F）比例上，3個處理均高于CK，均在50.00%以上，T2最高，為54.76%，T1和T3稍低，CK最低，僅為43.22%。在中等煙(C4F)比例上，3個處理均低于CK，均在30.00%以下，CK最高，為31.87%，T1和T3較低，T2最低，僅為25.24%。綜合中部葉的結果，高碳基肥對中部葉的產量沒有促進作用，但能提高中部葉的產值，提高上等煙的比例。

對于下部葉（如表7所示），整體產量和產值均較低，產量在250.00～320.00 kg/hm2之間，3個處理均高于CK，T3＞T2＞T1＞CK；產值在252.00～315.00元/hm2之間，T3＞T2＞T1＞CK。沒有上等煙，中等煙(X3F)的比例也較低，3個處理稍大于CK，但3個處理和CK均在10.00%左右；無價值的煙葉較多，均在90.00%左右。綜合下部葉的結果，高碳基肥對下部葉的產量、產值和中等煙比例有一定的促進作用，但下部葉產量和產值整體較低。

綜合各部位煙葉的產量和產值（如表8所示），在總產量上，3個處理均高于CK，增幅在0.45%～1.20%之間，T1最大，為1695.00 kg/hm2，T2和T3次之，CK最小，為1675.00 kg/hm2。在產值上，3個處理的上、中、下3個部位的產值及總產值均大于CK，上部葉產值的增幅較大，達到28.16%以上，中部葉產值的增幅稍低，在2.12%～6.32%之間，下部葉產值的增幅在5.86%～24.27%之間，總產值的增幅在14.00%～21.00%之間。在總上等煙比例上，3個處理均高于CK，均在40.00%以上，CK最低，僅為28.81%。在總中等煙比例上，3個處理均低于CK，在20.00%～25.00%之間，CK最大，為41.34%。綜合產量和產值的結果，T2處理的結果最好，表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞CK。

3 結論與討論

研究顯示，施用高碳基肥可促進煙株的生長發(fā)育。路丹等[17]研究表明，施用高碳基肥對烤煙的株高和單葉重無顯著影響，但可顯著提高烤煙的莖粗、有效葉片數和最大葉面積；孫鵬等[18]研究表明，高碳基肥能夠促進煙株生長和葉片開片，增加煙株根系體積與干物質積累；楊立均等[19]研究表明，在一定范圍內，高碳基肥有促進株高、莖圍、葉長和葉寬等性狀，增加煙株地下部和地上部的干重、干鮮比的作用；舒勤靜等[20]研究表明，高碳基肥對煙株根部干物質的影響顯著，對莖、葉干物質積累有促進作用；崔志燕等[21]研究顯示，高碳基肥有顯著促進株高、莖圍、有效葉數和葉面積的作用，促使烤煙生育期提前，促進烤煙成熟落黃；范稚蓮等[22]研究表明，合適的碳基有機肥可以增加煙草株高、莖圍、葉面積和生物量；宋亮[23]研究表明，高碳基肥的施用顯著增加了全生育期煙株的干物質積累。本研究結果支持高碳基肥促進葉片和根系發(fā)育、促進干物質積累的結論，另外，相比于以前的研究，本研究首次對根系發(fā)育進行了詳細的分析。

一些研究表明，高碳基肥對烤后煙的化學成分有明顯的影響。路丹等[17]研究表明，高碳基肥顯著提高中部葉總氮、粗蛋白及煙堿含量，糖氮比、糖堿比及施木克值更接近優(yōu)質煙葉的適宜值，烤后煙葉的總糖和還原糖含量也有一定幅度的提高。舒勤靜等[20]研究表明，施用高碳基肥在一定程度上有利于調節(jié)中上部位煙堿協(xié)調性；使中、下部煙葉的總糖偏高，上部葉總糖含量適宜；鉀含量在適宜范圍；下部葉的糖堿比明顯偏高，中部葉與上部葉含量均較適宜?？傮w來看，高碳基肥處理下部葉總糖含量偏高，煙堿略微偏低，中上部位煙葉的化學成分協(xié)調協(xié)調性較好。李文淵等[24]研究表明，高碳基肥可以顯著提高烤后煙的總糖、還原糖、中性致香物質含量，對鉀含量也有一定的提升作用。張軍等[25]研究表明，增施高碳基肥可降低中部煙葉煙堿含量和氯含量，煙葉總氮、還原糖和鉀含量增加，糖堿比較適宜。本研究認為，高碳基肥可以有效地提高烤后煙總糖和還原糖的含量，提高煙葉鉀離子的含量，降低煙葉中氯離子的含量。

高碳基肥有提高產量和品質的作用。路丹等[17]研究表明，施用高碳基肥可有效提高煙葉產量、產值及中上等煙比例，煙葉產量比對照分別提高5.15%、26.06%和20.31%，產值增值率分別提高9.90%、25.74%、28.41%，推薦施肥量為750 kg/hm2；孫鵬等[18]研究表明，施用量在900 kg/hm2時其產值與效益最高；姚文藝等[26]研究表明，高碳基肥提高煙葉的產量、產值、均價、上等煙比例等經濟性狀指標，分別比對照增加5.94%、6.97%、0.98%、3.61%，推薦施肥量為750 kg/hm2；崔志燕等[21]研究顯示，高碳基肥能改善烤后煙的經濟性狀，提高質量，認為施肥組合煙草專用肥600 kg/hm2+高碳基肥600 kg/hm2效果最好。本研究認為，高碳基肥對產量的影響不大，有增加產值的作用，尤其促進上部葉的產值，有促進上等煙比例的作用，而中等煙比例稍低。推薦施肥量為1050 kg/hm2。關于產量問題，本研究中各處理的產量均較低，這可能受中部葉產量的影響，2019年6月中下旬，富川發(fā)生嚴重水災，同時伴隨大風，中部葉掉落現(xiàn)象嚴重，而3個處理落黃較早，受影響更大，CK落黃晚，受影響相對較小，這可能是導致中部葉的產量偏低以及最終產量整體偏低的主要原因。對于下部葉，由于陰雨天氣的影響，采收時間過早，煙葉變黃程度不夠充分，導致青黃煙的比例較高，同時，葉斑病較為嚴重，嚴重影響烤后煙葉的質量，這些因素嚴重影響下部葉的烤后煙質量，導致無價值的煙葉含量較大，沒有出現(xiàn)X2F的煙葉，僅有少量的X3F煙葉，下部葉的總體產值較低。綜合中部葉和下部葉的情況，這些產量和質量損失可能是導致本試驗最終產量和產值整體偏低的主要原因。

本研究結果表明，高碳基肥處理能夠促進上部葉的開片，對中部葉葉寬有一定的促進作用，有促進根系發(fā)育、促進煙株健壯生長的作用；高碳基肥可以有效地提高烤后煙總糖和還原糖的含量，降低煙葉中氯離子的含量，提高中部葉鉀離子的含量，改善煙葉的燃燒性；高碳基肥對產量的影響不大，有增加產值的作用，尤其促進上部葉的產值，有促進上等煙比例的作用，而中等煙比例稍低。T2處理(1050 kg/hm2)的綜合效果最好，可以在廣西地區(qū)推廣。本研究為提高廣西煙葉的市場競爭力提供了試驗依據。但是，肥料試驗通常需要多年的試驗結果，本試驗過程中也遭遇了異常天氣，因此，本試驗的結果還需要進一步的驗證。