李亞飛，張 翔，李 亮，司賢宗，索炎炎，李 倩，程培軍，徐鳳丹，李 琦

(1.河南省農業(yè)科學院 植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.煙草行業(yè)煙草栽培重點實驗室/河南農業(yè)大學 煙草學院，河南 鄭州 450002；3.河南省煙草公司，河南 鄭州 450018)

0 引言

【研究意義】一直以來，煙田普遍存在化肥用量過高的問題，對土壤性質和煙葉品質產生不良影響。有機肥成分復雜，自身含有豐富的大量和微量營養(yǎng)元素以及多種活性物質，對提高土壤養(yǎng)分和活性均有重要的影響。有機肥部分替代化肥是確保土壤地力提升、兼顧農田養(yǎng)分高效利用的有效途徑[1]，因此，開展煙田有機無機肥配施效果研究，對改善煙田土壤結構和提高煙葉產質量具有重要的現(xiàn)實意義?！厩叭搜芯窟M展】前人研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥能夠顯著影響土壤可溶性有機碳/氮和微生物量碳/氮含量，有機無機肥配施對可溶性有機碳/氮和微生物量碳/氮的影響遠大于施用化肥，且有機無機肥配施效果更好[2-3]。有機無機肥配施不僅能促進土壤有機碳積累[4-6]，而且顯著增加土壤微生物生物量碳(MBC)、易氧化有機碳(EOOC)、溶解性有機碳(DOC)[7-8]。有機肥具有緩慢釋放養(yǎng)分的特點，又富含多種生長調節(jié)物質和有機化學物質，對作物整個生育期都具有良好的作用。與單施化肥或單施有機肥相比，有機無機肥配施可促進植株養(yǎng)分元素的吸收積累，提高作物干物質的積累量。【研究切入點】有機肥不僅能夠為土壤微生物和作物生長發(fā)育提供豐富的營養(yǎng)物質和活性物質，而且能夠有效改良土壤性質和提高煙葉品質的作用，但目前針對河南煙田的有機無機肥配施比例還不十分明確?！緮M解決的關鍵問題】以煙田施用不同有機無機肥配比為處理對象，研究其對煙田土壤養(yǎng)分、調制后煙葉化學成分及其協(xié)調性的影響，旨在為植煙土壤改良及優(yōu)質煙葉生產提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在河南省平頂山郟縣白龍廟村進行，供試地塊土壤肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。試驗田基礎土壤肥力：pH 6.93，有機質15.10 g/kg，堿解氮50.30 mg/kg，速效磷17.30 mg/kg，速效鉀80.29 mg /kg。前作為花生。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種為中煙100，由青島中煙種子有限責任公司提供。有機肥為芝麻餅肥(N 5%)，當季礦化率按80%計算，由河南惠農土質保育研發(fā)有限公司提供。復合肥為煙草專用肥(N︰P2O5︰K2O=10︰10︰20)，由湖北香青化肥有限公司提供。硫酸鉀(K2O 50%)、硝酸鉀(N 13%，K2O 46%)由浙江浙農愛普貿易有限公司提供。過磷酸鈣(P2O512%)，由洛陽啟禾生態(tài)農業(yè)科技有限責任公司提供。

1.3 試驗設計

以煙田施用有機氮肥與無機氮肥不同配比為處理對象，共設置5個處理，試驗按照隨機區(qū)組設計，3次重復。T1處理，對照(CK)，純施無機肥，即無機肥施用比例為100%；T2處理：有機肥︰無機肥=30%︰70%；T3處理：有機肥︰無機肥=50%︰50%；T4處理：有機肥︰無機肥=70%︰30%；T5處理：純施有機肥，不施無機肥。試驗各處理氮水平保持一致，均為60.0 kg/hm2。煙田肥料施用方法和其他管理按照當?shù)貥藴什僮饕筮M行。不同處理施肥量見表1。

表1 不同處理施肥量Table 1 The fertilizer amount of different treatments kg/hm2

1.4 測定內容與方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分 分別在烤煙團棵期、旺長期和成熟期取0～20 cm土壤，用于測定土壤養(yǎng)分。土壤有機碳采用重鉻酸鉀-外加熱法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定[9]，土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮采用氯仿熏蒸提取方法測定[10]。

1.4.2 干物質積累 成熟期每個處理選取3株代表性煙株，分為根、莖、葉3個部分(用清水將根沖洗干凈)，置于105℃烘箱殺青，60℃烘干，稱重后自封袋保存。

1.4.3 調制后煙葉化學成分 對各處理調制后煙葉選取具有代表性樣品，用于測定煙葉常規(guī)化學成分。按照煙草行業(yè)標準，采用流動分析法，對煙葉常規(guī)化學成分進行測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010進行整理，利用SPSS 17.0進行LSD法多重比較和Person相關性分析，運用OriginPro 9.0制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理植煙土壤的微生物生物量碳和微生物生物量氮含量

2.1.1 微生物生物量碳 土壤微生物生物量碳是土壤有機質中的活性部分，很大程度上反映土壤有效養(yǎng)分狀況和生物活性[11]。由圖1可知，有機無機肥配施對煙田土壤微生物生物量碳均有提高作用，部分處理間差異達顯著性水平。團棵期：隨著有機肥比例提高，土壤微生物生物量碳有增大趨勢，與對照T1相比，T2、T3、T4和T5處理分別提高6.84%、8.44%、75.45%和104.29%。旺長期：土壤微生物生物量碳以T2最高，T2、T3、T4和T5分別較T1提高72.99%、38.49%、41.37%和32.60%。成熟期：T5最大，T2最小；T3、T4和T5分別較T1提高0.07%、26.34%和47.51%。

2.1.2 土壤微生物生物量氮 微生物生物量氮指活微生物體內所含的氮，由于微生物生物量氮的周轉率比土壤有機氮快5倍多，所以大部分礦化氮來自于土壤微生物生物量氮，是土壤氮素的重要儲備庫，其在土壤氮素循環(huán)與轉化中起重要調節(jié)作用[12]。從圖1可知，有機無機肥配施對煙田土壤微生物生物量氮存在一定影響，部分處理間差異達顯著水平。團棵期：土壤微生物生物量氮以T3最高，與對照T1相比，T2、T3、T4和T5分別提高43.10%、50.00%、27.78%和13.41%。旺長期和成熟期：土壤微生物生物量氮均以T5最高，其中，旺長期T2、T3、T4和T5分別較對照T1提高2.37%、5.76%、34.24%和38.31%，成熟期T2、T3、T4和T5分別較T1提高23.41%、29.60%、38.46%和80.60%。表明有機無機肥配施對煙株生長各個階段土壤微生物生物量氮均有提高作用。

注：相同時期不同字母表示差異顯著(P<0.05),下同。Note:Different letters at the same stage indicate significance of difference at P<0.05.The same below.圖1 煙葉生長各時期不同處理土壤微生物生物量碳和微生物生物量氮的含量Fig.1 Soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen content at different growth stage of tobacco under different treatments

2.2 不同處理植煙土壤的有機碳和堿解氮含量

2.2.1 土壤有機碳 由圖2可知，有機無機肥配施后土壤有機碳含量有升高趨勢，部分處理間差異達顯著水平。團棵期和成熟期：土壤有機碳含量以T5最高，對照T1最低；團棵期T2、T3、T4和T5分別較T1提高14.32%、3.16%、10.68%和27.18%；成熟期T2、T3、T4、T5分別較對照T1提高17.25%、14.25%、20.65%和21.18%。旺長期：土壤有機碳含量以T2最高，T1最低；T2、T3、T4和T5分別T1提高24.19%、11.91%、13.15%和9.06%。

2.2.2 土壤堿解氮 由圖2可知，有機無機肥配施對煙田土壤堿解氮含量有一定影響，部分處理間差異達顯著水平。團棵期：土壤堿解氮含量以T5最高，較對照T1提高2.18%。旺長期：土壤堿解氮含量以T2最高，較T1提高2.05%。成熟期：土壤堿解氮含量以T2最高，T1最低；T2、T3、T4和T5分別較T1提高36.56%、26.80%、21.94%和29.25%。有機無機肥配施能夠提高煙葉成熟期土壤堿解氮含量，這也可能是延長煙株成熟期的重要原因。

圖2 煙葉生長各時期不同處理土壤的有機碳和堿解氮含量Fig.2 Soil organic carbon and available nitrogen content at different growth stage of tobacco under different treatments

2.3 不同處理煙株的干物質積累量

成熟期干物質積累狀況與煙株田間生長階段的長勢密不可分，提高煙葉干物質積累量是增加調制后煙葉產量和經濟效益的重要保障。由圖3可知，成熟期：煙株根、莖、葉干物質積累量各有機肥配施處理均高于對照(T1)，部分處理間差異達顯著性水平。與T1相比，T2、T3、T4和T5煙株根干重分別提高58.08%、32.68%、23.25%和71.10%，莖干重分別提高60.48%、20.64%、20.28%和49.65%，葉干重分別提高44.77%、39.31%、18.28%和17.27%，煙株整株干重分別提高52.97%、31.42%、19.99%和39.52%。表明，有機無機肥配施能夠提高煙葉干物質積累量，其中以T2處理(有機肥︰無機肥=30%︰70%)促進煙葉干物質積累的效果最明顯。

圖3 不同處理成熟期煙株的干物質積累量Fig.3 The dry matter accumulation of tobacco plant at maturity stage under different treatments

2.4 不同處理煙葉的化學成分及其協(xié)調性

2.4.1 煙葉化學成分含量 調制后煙葉化學成分及其協(xié)調性是評價煙葉質量的重要指標，是工業(yè)原料應用分層管理的重要依據(jù)。由表2可知，不同處理對調制后煙葉化學成分存在一定影響，其中，部分處理間煙葉煙堿、總糖、還原糖、鉀和氯含量差異達顯著水平，而處理間煙葉總氮差異未達顯著水平。煙葉總氮含量表現(xiàn)為T1=T2>T3>T4>T5，T3、T4和T5分別較T1下降4.08%、6.29%和8.39%；煙堿含量表現(xiàn)為T2>T3>T4>T5>T1，T2、T3、T4和T5分別較T1提高9.68%、6.45%、4.30%和3.23%；煙葉總糖含量為T4>T5>T3>T2>T1，T2、T3、T4和T5分別較T1提高8.50%、10.78%、28.37%和13.79%；煙葉還原糖含量表現(xiàn)為T4>T5>T3>T2>T1，T2、T3、T4和T5分別較T1提高4.41%、6.39%、25.45%和16.83%；煙葉鉀含量表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2>T1，T2、T3、T4和T5分別較T1提高1.21%、9.90%、13.33%和24.24%；煙葉氯含量表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2>T1，T2、T3、T4和T5分別較T1提高5.04%、12.32%、35.29%和37.82%。表明，有機無機肥配施后，煙葉總氮有下降趨勢，煙葉煙堿、總糖、還原糖、鉀和氯含量有一定升高，對改善煙葉香吃味有積極作用。

2.4.2 煙葉化學成分協(xié)調性 由表2可知，煙葉糖堿比T4最高，T2最低，其中，T4和T5較T1分別提高20.19%和13.08%，差異達顯著水平。氮堿比T1最高，T5最低，T2、T3、T4和T5較T1分別降低9.71%、10.68%、10.68%和11.65%；兩糖比T5最高，T2最低，T2、T3和T4較T1分別降低3.61%、3.61%和2.41%，而T5較T1提高3.61%；鉀氯比T1最高，T4最低，T2、T3、T4和T5較T1分別降低3.54%、2.02%、16.16%和9.60%。表明，T2處理(有機肥︰無機肥=30%︰70%)煙葉化學成分協(xié)調性較好，其他處理相差不大。

表2 不同處理煙葉化學成分含量及化學成分協(xié)調性Table 2 Chemical component content and chemical component coordination of tobacco leaves under different treatments

2.5 不同處理煙葉經濟性狀與產量

由表3可知，不同處理煙葉產量、產值、均價和上等煙比例均存在較大差異，部分處理間差異達顯著性水平。煙葉產量、產值、均價和上等煙比例均以T2最高，T1最低。T2煙葉產量、產值、均價和上等煙比例較T1分別提高22.00%、28.42%、5.42%和18.98%。表明，有機無機肥配施對提高煙葉產量和經濟效益有積極作用，其中，以T2處理(有機肥︰無機肥=30%︰70%)的效果最明顯。

表3 不同處理煙葉的經濟性狀及產量Table 3 The economic traits and yield of tobacco leaves under different treatments

2.6 土壤養(yǎng)分含量與調制后煙葉化學成分的相關性

土壤養(yǎng)分含量與調制后煙葉化學成分含量具有一定相關性。由表4可知，土壤微生物生物量碳與煙葉總氮含量呈顯著正相關；土壤有機碳與煙葉煙堿和鉀氯比呈顯著或極顯著負相關，與煙葉鉀、氯含量呈極顯著正相關。說明，土壤微生物生物量碳、有機碳與煙葉總氮、煙堿和鉀氯含量密切相關。這可能是由于有機無機肥配施提高了土壤有機碳庫水平，有利于改良土壤微生態(tài)環(huán)境，促進植株的營養(yǎng)結構合理，從而達到提高煙葉品質的效果。

表4 土壤養(yǎng)分與調制后煙葉化學成分指標的相關系數(shù)Table 4 The correlation coefficient of soil nutrient and chemical component index of cured tobacco

3 討論

土壤中可溶性有機碳含量與施肥密切相關，一般認為，土壤中可溶性有機碳含量在不同施肥類型中表現(xiàn)為有機無機肥配施>單施有機肥>單施化肥，其中，有機無機肥配施的耕作土壤有機碳較單施化肥高1.5倍[13-14]。在有機肥長期定位試驗中，有機肥︰無機肥=30%︰70%配施后，煙田土壤中可溶性有機碳、微生物生物量碳、輕組有機碳和顆粒有機碳含量分別較純施化肥處理提高61.19%、96.03%、52.17%和33.55%，表明有機無機肥配施可使土壤有機碳總量和有機碳密度不斷增加，呈富集趨勢[15]。在本試驗中，有機無機肥配施后，土壤微生物生物量碳、微生物量氮、有機碳和活性有機碳含量明顯升高，與寇智瑞等[15]的研究結果一致。在長期耕作地塊，土壤中大團聚體受到破環(huán)，土壤結構穩(wěn)定性變差，土壤固碳能力下降，易遭受水、風等的侵蝕從而引起土壤有機碳的損失[16]。何川等[17]研究證實，連作3年可造成植煙土壤有機碳大量損失。而本研究表明，有機無機肥配施能夠增加土壤有機碳含量，這對于提高煙葉品質十分有利。

有機無機肥配施能夠促進土壤形成團粒結構，改善土壤微生態(tài)條件，增加土壤有機氮和有機碳含量，增強微生物活性，提高土壤碳、氮、磷和鉀的轉化和供應，進而提升煙株生長后期土壤的供氮能力和碳源利用率，提高上部葉的還原糖含量和化學成分協(xié)調性，在一定程度上提高煙葉產量和經濟性狀[18-19]。有機無機配肥施后，煙株成熟期延長15 d左右，煙葉成熟度高，烘烤性好，對提高煙葉品質有利[20-21]。本研究表明，有機無機肥配施后，煙葉總糖、還原糖含量增加，化學成分協(xié)調性增強，煙葉品質提升，與前人研究一致。

4 結論

對植煙土壤進行有機無機肥配施，相較于純施無機肥處理，土壤微生物生物量碳、微生物量氮和有機碳含量升高，進而提高土壤碳庫作用和優(yōu)化土壤養(yǎng)分的釋放規(guī)律，因此，適宜比例的有機無機肥配施可明顯改善土壤結構和提高土壤養(yǎng)分。有機無機肥配施能夠提高煙葉干物質積累量，改善烤后煙葉的化學成分協(xié)調性，烤后煙葉的煙堿、還原糖和總糖含量以及煙葉產量產值升高。適宜的配制比例為有機肥︰無機肥=30%︰70%，該配比處理下，煙株干物質積累量及煙葉產量、產值與上等煙比例顯著高于其余處理。

土壤養(yǎng)分含量與調制后煙葉化學成分指標具有一定相關性。其中，土壤微生物生物量碳與煙葉總氮含量呈顯著正相關；土壤有機碳與煙葉煙堿和鉀氯比呈顯著或極顯著負相關，與煙葉鉀、氯含量呈極顯著正相關。表明土壤微生物生物量碳、有機碳與煙葉總氮、煙堿和鉀氯含量密切相關。