劉久羽，王 政，王柱石，李發(fā)平，闞宏偉，李 智，鄧 泳，徐茂華

（1廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001；2云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司，昆明 650106；3云南省煙草公司保山市公司昌寧分公司，云南昌寧 678100）

0 引言

云南省保山市昌寧縣地勢(shì)高差較懸殊，立體氣候明顯，年總降雨的時(shí)空分布極不均勻，季節(jié)性干旱問題較嚴(yán)重[1]。在烤煙生長(zhǎng)的前期昌寧植煙區(qū)降水少，中后期多，加之當(dāng)?shù)毓喔葪l件不佳，嚴(yán)重影響了烤煙生長(zhǎng)發(fā)育，造成煙葉產(chǎn)量減少、品質(zhì)降低，煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)損失大，制約了當(dāng)?shù)乜緹煹陌l(fā)展。充分利用有限的土壤水分是干旱條件下作物增產(chǎn)增效的主要途徑。而土壤水的深層滲漏和水分蒸發(fā)是土壤水分損失的主要原因，如何減少水分無(wú)效的滲漏與蒸發(fā)從而提高水分的利用率一直是大田農(nóng)業(yè)抗旱研究的重點(diǎn)。有研究表明，作物覆蓋栽培可以改善土壤環(huán)境，提高作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收和水分的利用[2]；秸稈覆蓋和地膜覆蓋可以緩沖降雨對(duì)土壤表層的沖擊，保護(hù)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抑制水分蒸發(fā)，提高作物的水分利用率[3]，改善土壤環(huán)境和農(nóng)田小氣候[4-5]；農(nóng)用保水劑作為一種功能高分子材料，具有保水保肥、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、增加土壤通透性及土壤持水性能等作用[6-8]，對(duì)緩解作物因季節(jié)性干旱影響及提高水資源的高效利用具有較廣闊的前景。目前，對(duì)農(nóng)用保水劑的應(yīng)用研究多集中在不同保水劑的單獨(dú)施用對(duì)作物的生長(zhǎng)的影響，而保水劑在不同覆蓋措施下對(duì)植煙土壤及烤煙影響的報(bào)道較少。筆者結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及生產(chǎn)技術(shù)條件，研究保水劑在不同覆蓋措施下的使用效果，以期為緩解當(dāng)?shù)匾蚣竟?jié)性干旱對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)的影響提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020在云南省保山市昌寧縣珠街鄉(xiāng)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤類型為黃壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為當(dāng)?shù)刂髟缘摹t花大金元’；保水劑為甘肅海瑞達(dá)生態(tài)環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的保水劑，主要成分為聚丙烯酰胺與凹凸棒石；地膜為當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁┑某Ｒ?guī)黑色地膜；秸稈為切成1～2 cm長(zhǎng)的小麥秸稈。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5個(gè)處理，T1為秸稈覆蓋，T2為地膜覆蓋+保水劑，T3為秸稈覆蓋+保水劑，T4為秸稈地膜雙覆蓋（秸稈覆蓋后再覆地膜）+保水劑，CK（對(duì)照）按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行地膜覆蓋；試驗(yàn)各處理3次重復(fù)，各小區(qū)面積約50 m2，并設(shè)置保護(hù)行。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。保水劑施用量為90 kg/hm2，采用穴施法，與窩土混合后栽苗。其他栽培管理措施按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水量 在各試驗(yàn)小區(qū)于烤煙移栽后1、3、5、7、9、11周后采用“五點(diǎn)法”采集正常生長(zhǎng)煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，及時(shí)進(jìn)行土壤含水量的測(cè)量。土壤水分測(cè)定采用烘箱干燥法[9]。

1.3.2 土壤物理性狀檢測(cè) 在烤煙采烤結(jié)束后采用“五點(diǎn)法”采集正常生長(zhǎng)煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，參考魯如坤《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[10]中的方法進(jìn)行物理特性測(cè)定。

1.3.3 土壤酶活性檢測(cè) 在烤煙移栽后45、60、90天采用“五點(diǎn)法”采集正常生長(zhǎng)煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，參考關(guān)松蔭《土壤酶及其研究方法》[11]中的方法進(jìn)行土壤酶活性檢測(cè)。

1.3.4 烤煙農(nóng)藝性狀調(diào)查 參照中國(guó)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》(YC/T 142—2010)定點(diǎn)調(diào)查不同試驗(yàn)小區(qū)烤煙移栽后45、60、90天的農(nóng)藝性狀。

1.3.5 煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)與感官評(píng)價(jià) 從各小區(qū)中隨機(jī)挑選C3F、B2F等級(jí)煙葉，每個(gè)等級(jí)2.0 kg，進(jìn)行煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)和感官評(píng)價(jià)。煙葉主要化學(xué)成分測(cè)定參照 YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 173—2003、YC/T 161—2002以及 YC/T 162—2002等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。烤煙化學(xué)成分的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)參考《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》[12]，評(píng)價(jià)參照李曉婷等[13]的方法進(jìn)行。煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)由云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司5位評(píng)吸專家按《卷煙感官技術(shù)要求》(GB/T 5606.4—2005)進(jìn)行，計(jì)算各處理烤后煙葉感官質(zhì)量平均得分。

1.3.6 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查 各處理嚴(yán)格掛牌采烤，確保采煙、編煙、揀煙分級(jí)樣品對(duì)應(yīng)精確，烘烤后按烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—1992)對(duì)標(biāo)記煙葉分級(jí)和測(cè)產(chǎn)，計(jì)算各處理煙葉平均產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 21.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，運(yùn)用Duncan法檢驗(yàn)不同處理之間差異的顯著性(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)土壤含水量的影響

烤煙不同生長(zhǎng)時(shí)期植煙土壤含水量見表2。除T1處理外，其他處理不同時(shí)期土壤含水量均顯著高于CK；在烤煙移栽后的1～9周，T1處理土壤含水量和CK無(wú)明顯差異，而在移栽后的11周，T1處理土壤含水量顯著高于CK；在移栽后的1～7周，T4處理土壤含水量顯著高于其他處理及CK；在移栽后的1、3、7周T2處理土壤含水量略高于T3處理，而在移栽后的9、11周T3處理土壤含水量略高于T2處理。綜合來(lái)看，T2、T3和T4處理有利于提高烤煙生育期土壤含水量，且T4處理效果最好；T1處理有利于提高烤煙生長(zhǎng)后期土壤含水量，而對(duì)烤煙生長(zhǎng)前中期土壤含水量的影響較小。

表2 不同處理土壤含水量 %

2.2 不同處理對(duì)土壤物理性狀的影響

各處理土壤物理性狀詳見表3。煙葉采烤后植煙土壤胡敏酸和富里酸總碳含量T1處理和CK顯著高于其他處理，其中胡敏酸碳含量CK最高、富里酸碳含量T1處理最高；土壤容重各處理均低于CK，其中T2、T3和T4處理顯著低于CK；土壤比重和總孔隙度各處理與CK間無(wú)顯著性差異；2～5、0.5～1、＞0.25 mm土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)所占比例T2、T4顯著高于CK與T1處理。綜合來(lái)看，不同覆蓋下施用保水劑降低了植煙土壤胡敏酸和富里酸總碳含量與土壤容重，提高土壤中＞0.25 mm大團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例，其中T4處理表現(xiàn)最明顯，其次為T2處理。

表3 不同處理土壤物理性狀

2.3 不同處理對(duì)土壤酶活性的影響

烤煙生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期（移栽45、60、90天）各處理的土壤酶活性見表4?？緹熞圃?5、60天后，酸性磷酸酶和過氧化氫酶活性各處理間無(wú)明顯差異；蔗糖酶活性各處理間差異較大，移栽45天后蔗糖酶活性CK顯著低于T2、T3和T4處理，而移栽60天后蔗糖酶活性T1處理較低、T4處理較高；脲酶活性在烤煙移栽45、60天后除CK明顯偏低外，其他處理間無(wú)明顯差異，其中T2、T4處理顯著高于CK。移栽90天后，酸性磷酸酶和脲酶活性各處理間無(wú)明顯差異；蔗糖酶活性T4處理顯著高于CK，T1、T2和T3處理相比CK無(wú)明顯差異；過氧化氫酶活性T3、T4處理顯著高于T1和CK。綜合來(lái)看，試驗(yàn)不同處理對(duì)蔗糖酶、脲酶活性的影響較大、對(duì)磷酸酶的影響相對(duì)較小，對(duì)烤煙生育后期的土壤過氧化氫酶活性也有一定的影響。

表4 不同處理土壤酶活性 mg/kg

2.4 不同處理對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

測(cè)定移栽45、60、90天的烤煙農(nóng)藝性狀如表5。在移栽45天后，T1和T3處理烤煙農(nóng)藝性狀與CK無(wú)明顯差異，T2和T4處理烤煙農(nóng)藝性狀整體表現(xiàn)優(yōu)于CK；其中T4處理有效葉數(shù)、株高、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬顯著高于CK，農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好。在移栽60天后，T1和T3處理烤煙農(nóng)藝性狀略好于CK但無(wú)明顯差異，T2和T4處理烤煙農(nóng)藝性狀仍顯著優(yōu)于CK，其中T4處理最好。在移栽90天后，試驗(yàn)各處理烤煙株高顯著高于CK；T4處理有效葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)、莖圍顯著優(yōu)于CK，T1、T2和T3處理最大葉長(zhǎng)、最大葉寬、莖圍大于CK但無(wú)明顯差異。綜合來(lái)看，T4處理有利于烤煙的生長(zhǎng)，在不同生育期其農(nóng)藝性狀顯著優(yōu)于CK，其次為T2處理；T1和T3處理對(duì)烤煙大田中后期的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，烤煙農(nóng)藝性狀略優(yōu)于CK。

表5 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀

2.5 不同處理對(duì)烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

從烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果（表6）看，不同處理對(duì)上部煙葉常規(guī)化學(xué)成分無(wú)明顯影響，對(duì)中部煙葉總糖、鉀離子、氯離子有一定的影響，對(duì)中部煙葉還原糖、總氮及總植物堿無(wú)明顯影響。中部煙葉總糖含量CK處理最低、T2最高，鉀離子含量T4處理顯著高于CK和T2處理，氯離子含量T4處理顯著高于其他處理。各處理中部煙葉及上部煙葉常規(guī)化學(xué)成分綜合得分高于或與CK相當(dāng)，但均無(wú)明顯差異。

表6 不同處理烤后煙葉化學(xué)成分

2.6 不同處理對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

試驗(yàn)各處理烤后中部煙葉、上部煙葉感官評(píng)吸平均得分見表7。除T3外其他處理中部煙葉感官質(zhì)量指數(shù)和得分略高于CK；指數(shù)和得分依次為T2＞T4＞T1＞CK＞T3；其中T2處理感官質(zhì)量表現(xiàn)相對(duì)最好，表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好，香氣量較足，清甜突出，濃度較濃，略有刺激和雜氣，余味尚凈。上部煙葉各處理感官質(zhì)量指數(shù)和得分高于CK，指數(shù)和得分依次為T1＞T2＞T4＞T3＞CK；其中T1處理感官質(zhì)量表現(xiàn)相對(duì)最好，表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好，香氣量充足，濃度較濃，勁頭較大，有刺激和雜氣。綜合來(lái)看，T2處理烤后煙葉感官質(zhì)量整體較好，T1和T4處理次之，而T3處理烤后煙葉感官質(zhì)量略弱于CK。

表7 不同處理烤后煙葉感官質(zhì)量評(píng)吸結(jié)果

2.7 不同處理對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

各處理煙葉平均產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例見表8。試驗(yàn)不同處理的烤后煙葉產(chǎn)量以T4處理最高，達(dá)到2507.76 kg/hm2，其次為T3處理，CK最低；產(chǎn)值以T4處理最高，為68411.69元/hm2，T2處理次之，CK最低。T2、T4處理烤后上等煙比例相對(duì)較高，均超過50%；中上等煙比例以T4處理最高，T1處理最低；各處理中上等煙比例T4＞T3＞T2＞CK＞T1。與對(duì)照CK相比，T4處理中上等煙比例提高3.13%，產(chǎn)量提高10.34%。

表8 不同處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論

與CK相比，不同覆蓋下施用保水劑均可提高土壤含水量，降低土壤容重，增加土壤中＞0.25 mm大團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例，提高土壤蔗糖酶和脲酶活性，烤煙農(nóng)藝性狀較好，烤后煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值較高，煙葉品質(zhì)略有提升。但不同覆蓋下施用保水劑對(duì)烤煙抗旱能力的影響有差異。綜合來(lái)看，T2（地膜覆蓋+保水劑）和T4（秸稈地膜雙覆蓋+保水劑）的處理整體表現(xiàn)優(yōu)于T3（秸稈覆蓋+保水劑）處理，其中T4處理經(jīng)濟(jì)性狀最好，T2處理烤后煙葉感官質(zhì)量相對(duì)更好。

當(dāng)然，由于本試驗(yàn)周期相對(duì)較短、年度氣候差異較大，針對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果及其影響機(jī)理還需要進(jìn)行長(zhǎng)期、多點(diǎn)試驗(yàn)。

4 討論

隨著氣候變化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全國(guó)農(nóng)業(yè)干旱缺水狀況越發(fā)嚴(yán)重，20世紀(jì)70年代全國(guó)農(nóng)田受旱面積平均每年約1100萬(wàn)hm2，90年代增加至平均每年約2700萬(wàn)hm2，20年間翻了一番還多，干旱缺水嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，如何高效利用有限的水資源來(lái)緩解干旱對(duì)作物生長(zhǎng)的影響一直是大田生產(chǎn)上的難點(diǎn)。覆蓋栽培能提高土壤養(yǎng)分有效性，影響植株的代謝過程和體內(nèi)物質(zhì)的再分配，促進(jìn)作物高產(chǎn)，目前農(nóng)業(yè)覆蓋栽培措施主要為地膜覆蓋和秸稈覆蓋。有研究表明，兩者均能夠提高作物的水分利用率，改善土壤環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量。保水劑具有高吸水和高保水的能力，能夠有效吸收灌溉或者降雨時(shí)土壤里的有效態(tài)水，對(duì)提高土壤含水量有明顯作用，同時(shí)對(duì)土壤的物理性質(zhì)有一定的改善作用[14-16]。本研究中，不同覆蓋下使用保水劑均可提高烤煙生育期土壤含水量，且在烤煙生長(zhǎng)前期秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理土壤含水量更高。這與前人的研究結(jié)論一致[17-18]?？赡苁怯捎谇捌诮邓?，各處理保水劑吸水相當(dāng)?shù)那闆r下秸稈地膜雙覆蓋水分蒸發(fā)更?。欢诤笃诮邓^多的情況下，各處理保水劑吸水基本處理于飽和狀態(tài)，致使各處理間的差異變小。

粒徑＞0.25 mm的土壤團(tuán)粒所占比例越高，土壤透氣度就越大，土壤涵養(yǎng)水分能力和供應(yīng)植物水分的能力就越強(qiáng)[19]。本研究表明，不同覆蓋下施用保水劑降低了土壤容重，提高土壤中＞0.25 mm大團(tuán)粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體比例。這與王琰等[20]、張麗華等[21]學(xué)者的研究結(jié)論一致。土壤酶對(duì)土壤肥力的形成有著重要作用，它可以促進(jìn)有機(jī)物質(zhì)的分解、釋放植物有效養(yǎng)分，其活性大小可影響土壤有機(jī)碳的含量、表征土壤性質(zhì)的生物活性[22]。多數(shù)研究表明，保水劑可以提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶及磷酸酶活性，但對(duì)脲酶活性的影響結(jié)論不一[23-25]。本研究中不同覆蓋下施用保水劑主要影響土壤蔗糖酶、脲酶活性及烤煙生長(zhǎng)后期的土壤過氧化氫酶活性，對(duì)酸性磷酸酶的影響較小。一方面保水劑在反復(fù)吸水、放水的過程中體積不斷膨脹、縮小，引起土壤中三相比例的改變，降低了土壤容重，改善了土壤理化性狀，為微生物的活動(dòng)與發(fā)育創(chuàng)造更優(yōu)越的環(huán)境[26-27]；另一方面秸稈中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等高分子物質(zhì)經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)形成腐殖酸，并與土壤中的鈣、鎂、鐵等離子結(jié)合，最終使土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土壤理化性狀改善，更有利于作物的根系活性，刺激根系分泌無(wú)機(jī)與有機(jī)物質(zhì)，增加微生物生長(zhǎng)與繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源與能量來(lái)源[28-29]。另外，受土壤環(huán)境、年度氣候、保水劑類型不同及秸稈互作等影響，本試驗(yàn)中酶活性的變化與前人研究結(jié)果不完全一致。

煙株的田間長(zhǎng)勢(shì)反映了其生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)養(yǎng)分的吸收利用情況，良好的長(zhǎng)勢(shì)是提高煙葉質(zhì)量和產(chǎn)量的前提。本研究結(jié)果表明，不同覆蓋下施用保水劑對(duì)烤煙的生長(zhǎng)及經(jīng)濟(jì)性狀有較明顯的影響，對(duì)煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響相對(duì)較小，煙葉吸食品質(zhì)略優(yōu)于對(duì)照但無(wú)顯著性差異；本試驗(yàn)中秸稈覆蓋+保水劑的處理在烤煙生長(zhǎng)前期其農(nóng)藝性狀不及地膜覆蓋+保水劑、秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理，而秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理更有利于烤煙的生長(zhǎng)，在不同生育期其農(nóng)藝性狀顯著優(yōu)于對(duì)照，烤后煙葉產(chǎn)量及產(chǎn)值最高。這可能是在前期降雨較少情況下，秸稈地膜雙覆蓋下施用保水劑更有利于提高土墑，降低耕層土壤晝夜溫差，改善土壤理化性狀，減輕了干旱對(duì)煙株生長(zhǎng)的影響，從而促進(jìn)了煙株的生長(zhǎng)，烤后煙葉質(zhì)量略有提升。