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        煙稈生物質(zhì)炭基肥對(duì)不同烤煙品種生長(zhǎng)、病害及產(chǎn)質(zhì)量的影響

        2023-08-14 04:37:08王興松李燦王鐸許東亞張繼旭施定國(guó)孔德翠孔德旬周維杰王戈王娜白羽祥
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年13期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)質(zhì)量農(nóng)藝性狀烤煙

        王興松 李燦 王鐸 許東亞 張繼旭 施定國(guó) 孔德翠 孔德旬 周維杰 王戈 王娜 白羽祥

        摘要:探索不同煙稈生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)不同烤煙品種生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量的影響,以期為煙稈生物質(zhì)炭基肥在烤煙中的科學(xué)合理利用提供一定的理論依據(jù)。試驗(yàn)以烤煙品種紅花大金元、K326、云煙87為研究對(duì)象,分別設(shè)置4個(gè)生物質(zhì)炭基肥施用量處理(CK:0 kg/株;P1:0.4 kg/株;P2:0.5 kg/株;P3:0.6 kg/株),測(cè)定不同處理下各烤煙品種的生育期、農(nóng)藝性狀、病害發(fā)生情況、經(jīng)濟(jì)性狀及煙葉內(nèi)在化學(xué)成分。結(jié)果表明:隨著炭基肥施用量增加,烤煙生育期無(wú)明顯變化規(guī)律;在農(nóng)藝性狀方面,P1處理對(duì)紅花大金元農(nóng)藝性狀提升效果較好,其中株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長(zhǎng)提升3.1%,P2處理對(duì)K326和云煙87農(nóng)藝性狀提升最優(yōu);P2處理顯著降低了3個(gè)烤煙品種煙草氣候斑點(diǎn)病發(fā)病率和病情指數(shù);在經(jīng)濟(jì)性狀方面,對(duì)于紅花大金元,施用炭基肥能提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例,其中P1處理提升效果最好,產(chǎn)量提升15.5%,產(chǎn)值提升25.5%,中上等煙比例提升14.4%;對(duì)于K326和云煙87,適量施用炭基肥均可顯著提升烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例和均價(jià),K326的P2處理煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的各項(xiàng)指標(biāo)均相對(duì)最優(yōu),整體的煙葉化學(xué)品質(zhì)優(yōu)于其他處理,云煙87的P2處理各項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)較適宜。煙稈生物質(zhì)炭基肥對(duì)提高烤煙煙株農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)品質(zhì)和降低煙株發(fā)病率具有重要作用,推薦紅花大金元施用0.4 kg/株生物質(zhì)炭基肥、K326和云煙87施 0.5 kg/株用生物質(zhì)炭基肥提升效果最佳。

        關(guān)鍵詞:生物質(zhì)炭基肥;烤煙;產(chǎn)質(zhì)量;農(nóng)藝性狀;品種

        中圖分類(lèi)號(hào):S572.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):1002-1302(2023)13-0082-07

        近年來(lái),烤煙生產(chǎn)面臨一系列生態(tài)問(wèn)題,主要包括植煙土壤酸化板結(jié)[1]、重金屬污染和大氣污染[2]、肥料利用率低[3]、有機(jī)質(zhì)含量減少[4]、養(yǎng)分不平衡等[5]。同時(shí)在烤煙生產(chǎn)中不正確使用肥料會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)并減少水分和肥料的滯留,土壤通透性降低,微生物多樣性和生物活性降低[6]、養(yǎng)分供應(yīng)不足,烤煙營(yíng)養(yǎng)失調(diào)[7];另一方面,由于大量煙草秸稈的不合理利用加劇了土壤環(huán)境的惡化,進(jìn)而使煙葉香吃味不足,外觀質(zhì)量變差,產(chǎn)量減少,嚴(yán)重制約了現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展。

        生物質(zhì)炭是指由富含碳的生物質(zhì)在無(wú)氧或缺氧條件下經(jīng)過(guò)高溫裂解生成的一種具有高度芳香化、富含碳素的多孔固體顆粒物質(zhì)[8]。生物炭具有富孔隙結(jié)構(gòu)、比表面積較大的物理性質(zhì)[9],使其在吸持和緩釋養(yǎng)分、改善土壤理化性狀、調(diào)節(jié)土壤微生物特性等方面具有積極作用[10],現(xiàn)已成為一種具有優(yōu)良性能的肥料載體[11]。生物質(zhì)炭不僅可改善土壤活性[12],提高肥力,還可吸收土壤和廢水中的重金屬和有機(jī)污染物,為植被生長(zhǎng)提供合適的環(huán)境,確保土壤中氨氧化細(xì)菌的活性,釋放硝化抑制劑并促進(jìn)作物生長(zhǎng),同時(shí)對(duì)碳和氮具有較好的固定效果。應(yīng)用于土壤時(shí),它可以減少CO2、N2O、CH4等溫室氣體的排放。生物質(zhì)炭基肥是通過(guò)向生物炭中定向添加其他類(lèi)型的肥料而制成的富含碳的有機(jī)肥料,它不僅可以彌補(bǔ)養(yǎng)分不足和生物炭的大量消耗,而且可以起到改良土壤和增加農(nóng)作物養(yǎng)分使用效率的目的[13]。劉領(lǐng)等研究表明,在施用生物炭的同時(shí)進(jìn)行減氮處理,烤煙根際土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶活性均有不同程度的提高,同時(shí)烤煙根系活力及根冠比亦得到不同程度提高[14]。李文淵等研究表明,減少25%基肥施用量條件下施用高炭基肥料,植煙土壤物理特性、土壤肥力及微生物活性得到明顯改善,烤后煙葉鉀含量及中性致香物質(zhì)含量增加[15]。葛少華等研究報(bào)道,增施生物炭減少化肥氮的施用可提高烤煙對(duì)氮素的吸收利用率[16]。

        基于此,本研究通過(guò)分析不同用量煙稈生物質(zhì)炭基肥對(duì)不同烤煙品種生長(zhǎng)、化學(xué)品質(zhì)及產(chǎn)質(zhì)量的影響,明確各品種烤煙對(duì)煙稈生物質(zhì)炭基肥施用的響應(yīng)差異,以期為生物質(zhì)炭基肥在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地概況

        本試驗(yàn)于2020年4—10月在云南省昆明市祿勸縣屏山街道綠槐偏坡村(25°58′74″N,102°45′56″E)進(jìn)行,海拔為1 800 m,年平均氣溫為15.6 ℃,供試土壤為耕作性沙質(zhì)黏粒熟化土,其pH值6.28,含有機(jī)質(zhì)25.17 g/kg、全氮1.51 g/kg、全磷2.23 g/kg、全鉀19.26 g/kg、水解性氮 123.98 mg/kg、有效磷 55.94 mg/kg、速效鉀 301.15 mg/kg。

        1.2 試驗(yàn)材料

        供試烤煙品種:紅花大金元(紅大)、K326、云煙87;煙稈生物質(zhì)炭基肥由煙稈生物質(zhì)炭和煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%)混合制成,各品種所用煙稈生物質(zhì)炭基肥中煙草專(zhuān)用復(fù)合肥比例見(jiàn)表1。

        1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        采用裂區(qū)設(shè)計(jì),3個(gè)品種設(shè)當(dāng)?shù)爻R?guī)復(fù)合肥(CK);施用生物質(zhì)炭基肥0.4 kg/株(P1);施用生物質(zhì)炭基肥0.5? kg/株(P2);施用生物質(zhì)炭基肥 0.6 kg/株(P3),共12個(gè)處理組合,每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù),共36個(gè)小區(qū),每小區(qū)不少于50株(表2)。其中常規(guī)復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量分別為16%、6%、24%)用量為375? kg/hm2,不同處理的生物炭基肥一次性基施,且每穴施肥量確保一致。

        1.4 調(diào)查內(nèi)容與方法

        1.4.1 生育期調(diào)查 按烤煙生育期調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確記錄移栽期、團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期、中心花開(kāi)放期、頂葉成熟期等生育時(shí)期。

        1.4.2 農(nóng)藝性狀的調(diào)查與測(cè)定 在煙葉移栽90 d時(shí),定點(diǎn)測(cè)量各小區(qū)10株煙株的株高、莖圍、有效葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)寬等,具體測(cè)定方法按照YC/T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查》[17]。

        1.4.3 病蟲(chóng)害情況調(diào)查 在旺長(zhǎng)期進(jìn)行全區(qū)調(diào)查,調(diào)查病害種類(lèi)及病葉數(shù)、病情分級(jí)數(shù)。病害以氣候性斑點(diǎn)病、赤星病和炭疽病為主。計(jì)算公式如下:

        發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)調(diào)查總株數(shù)×100%;

        病情指數(shù)=∑(各級(jí)病株數(shù)×該級(jí)級(jí)數(shù))調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)級(jí)數(shù)×100。

        1.4.4 經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定 煙葉初烤后,以處理為單位按照42級(jí)國(guó)家煙葉分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)收購(gòu),分級(jí)計(jì)產(chǎn),根據(jù)2020年昆明市烤煙收購(gòu)價(jià)格,計(jì)算其產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例、均價(jià)等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

        1.4.5 烤后煙葉化學(xué)成分分析 煙葉成熟烘烤后,從每個(gè)處理烤后煙葉中分別選取中橘三(C3F)煙樣0.5~1.0 kg送檢進(jìn)行化學(xué)成分分析,測(cè)定煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯、淀粉的含量??偺?、還原糖含量依據(jù)YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定,煙堿含量依據(jù)煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)(硫氰酸鉀)法》測(cè)定,總氮含量依據(jù)YC/T 161—2002《煙草及煙草制品 總氮的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定,氧化鉀含量依據(jù)YC/T 173—2003《煙草及煙草制品 鉀的測(cè)定 火焰光度法》測(cè)定,水溶性氯含量依據(jù)YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定,淀粉含量依據(jù)YC/T 216—2013《煙草及煙草制品 淀粉的測(cè)定 連續(xù)流動(dòng)法》測(cè)定。

        1.5 統(tǒng)計(jì)分析方法

        利用Excel 2016進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理和制圖,SPSS 23.0進(jìn)行差異顯著性分析;并依據(jù)王彥亭等的烤煙化學(xué)成分指標(biāo)賦值與建模方法[18],對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行評(píng)定,各指標(biāo)均以公認(rèn)的最適范圍為100分,高于或低于該最適范圍依次降低分值,采用指數(shù)和法評(píng)價(jià)烤煙內(nèi)在化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合情況[19]:

        P=∑Pi×Ci。

        式中:P為烤煙化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合指數(shù);Ci為第i個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)量化分值;Pi為第i個(gè)化學(xué)成分指標(biāo)相對(duì)權(quán)重。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草生育期的影響

        由表3可看出,對(duì)于紅花大金元,到團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期和中心花開(kāi)放期的時(shí)間,施用炭基肥處理均早于CK處理,其中P2處理對(duì)烤煙各生育期提前效果最為明顯;對(duì)于K326,與對(duì)照相比,中低炭基肥用量煙株進(jìn)入團(tuán)棵期較早,高炭基肥用量煙株團(tuán)棵期和頂葉成熟時(shí)間延后;對(duì)于云煙87,施用炭基肥處理煙株進(jìn)入團(tuán)棵期提前,高炭基肥施入量延長(zhǎng)了煙株現(xiàn)蕾期及其后期的生育時(shí)間。

        2.2 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草農(nóng)藝性狀的影響

        由表4可看出,不同施肥量處理之間在各農(nóng)藝性狀上存在差異;對(duì)于紅花大金元,與對(duì)照相比,施用炭基肥對(duì)煙株株高、莖圍和最大葉長(zhǎng)均起到促進(jìn)作用,其中P1處理增幅最大,對(duì)株高提高17.3%、莖圍提高19.2%、最大葉長(zhǎng)提升3.1%;對(duì)于K326,適量施用炭基肥煙株株高和莖圍高于對(duì)照,但高炭基肥施用量煙株株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬均低于對(duì)照;對(duì)于云煙87,適量施用炭基肥可提高煙株株高、莖圍和葉片數(shù)。

        2.3 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草病害的影響

        2.3.1 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草氣候斑點(diǎn)病的影響 由圖1和圖2可看出,對(duì)于紅花大金元,適量施入炭基肥顯著降低了煙草氣候斑點(diǎn)病發(fā)病率和病情指數(shù),但高炭基肥施入量卻顯著提高了煙草氣候斑點(diǎn)病的發(fā)病率;對(duì)于K326和云煙87,適量施入炭基肥顯著降低了煙草斑點(diǎn)病發(fā)病率和病情指數(shù)。

        2.3.2 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草赤星病的影響 由圖3和圖4可以看出,對(duì)于紅花大金元,適量施入炭基肥能顯著降低煙草赤星病的發(fā)病率及病情指數(shù),但低炭基肥施入量和高炭基肥施入量顯著提高了煙草赤星病發(fā)病率;對(duì)于K326和云煙87,施入炭基肥均顯著降低了煙草赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù), 其中P3處理對(duì)K326煙草赤星病有較好防效,P2處理對(duì)云煙87赤星病有較好防效。

        2.3.3 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙草炭疽病的影響 由圖5和圖6可以看出,對(duì)于紅花大金元,各處理間煙草炭疽病發(fā)病率無(wú)顯著差異,但施入低炭基肥煙草炭疽病病情指數(shù)顯著高于其他處理;對(duì)于K326和云煙87,適量炭基肥施用量和高炭基肥施入量顯著降低了煙草炭疽病發(fā)病率和病情指數(shù)。

        2.4 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

        由表5可看出,對(duì)于紅花大金元,施用炭基肥能提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙比例,其中P1處理提升效果最好,其中產(chǎn)量提升15.5%,產(chǎn)值提升25.5%,中上等煙比例提升14.4%;對(duì)于K326和云煙87,P2處理顯著提升了烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、中上等煙和均價(jià)。

        2.5 不同生物質(zhì)炭基肥施用量對(duì)烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)的影響

        由表6可看出,3個(gè)烤煙品種的總糖和還原糖含量整體均高于適宜性范圍,反映了當(dāng)?shù)胤N植的烤煙含糖量高的特點(diǎn);對(duì)于紅花大金元,與對(duì)照處理相比,烤后煙葉總糖含量、還原糖含量、煙堿含量、糖堿比均有所降低,總氮含量、氮堿比均有所增加;P1處理鉀含量最接近優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于K326,各處理總氮含量、煙堿含量、鉀含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍,對(duì)各處理進(jìn)行化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合評(píng)價(jià)(表7),P2處理總分最高。對(duì)于云煙87,各處理總氮含量、煙堿含量、氯含量、鉀氯比均在適宜范圍;對(duì)化學(xué)成分協(xié)調(diào)性綜合評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),施用生物質(zhì)炭基肥處理總分均高于對(duì)照處理,且P1處理大于其他處理。

        3 討論

        生物質(zhì)炭作為一種土壤改良劑[20-21],通過(guò)改善土壤理化性質(zhì)和增加土壤養(yǎng)分[22],進(jìn)而促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育;前人研究結(jié)果表明,施用1%玉米秸稈炭可增加玉米生物量[23],施用3%生物質(zhì)炭能顯著增加小白菜鮮質(zhì)量[24],3%小麥生物質(zhì)炭施用量能增加烤煙葉片數(shù)及地上部生物量[25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,與常規(guī)施肥相比,施用0.4 kg/株煙稈生物質(zhì)炭基肥對(duì)紅花大金元株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)改善顯著,施用0.5 kg/株炭基肥對(duì)K326株高和莖圍改善明顯,施用0.5 kg/株炭基肥對(duì)云煙87農(nóng)藝性狀改善效果最佳;賈孟等研究表明施用80 g/株煙稈生物質(zhì)炭對(duì)中低海拔烤煙農(nóng)藝性狀提升明顯[26];張萌等研究表明適量煙稈生物質(zhì)炭基肥對(duì)烤煙改善農(nóng)藝性狀效果較好,這可能與生物質(zhì)炭本身的物理結(jié)構(gòu)相關(guān)[27],生物質(zhì)炭的大孔隙結(jié)構(gòu)和表明活躍的官能團(tuán)對(duì)吸附土壤氮素具有重要作用;同時(shí),本研究還發(fā)現(xiàn),過(guò)量施入煙稈生物質(zhì)炭基肥烤煙農(nóng)藝性狀表現(xiàn)差于常規(guī)施肥,這與葛宸等的研究結(jié)果相同[28],馬莉等研究也表明,施用生物質(zhì)炭基肥能使小麥生長(zhǎng)迅速,但繼續(xù)增加用量,其生長(zhǎng)增速不顯著[29];可能是因?yàn)樯镔|(zhì)炭礦物養(yǎng)分含量低,過(guò)多施用影響烤煙生長(zhǎng)發(fā)育所需養(yǎng)分供給不足,進(jìn)而導(dǎo)致烤煙生長(zhǎng)發(fā)育弱。

        煙稈生物質(zhì)炭在增強(qiáng)煙株抗病性方面具有重要潛力[30];本試驗(yàn)病害調(diào)查中,氣候性斑點(diǎn)病和赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù)較高,結(jié)合試驗(yàn)的地塊等因素分析,可能是由于煙草成熟后期氣溫較高、降雨較多等氣候因素所致;本試驗(yàn)結(jié)果表明,0.5 kg/株炭基肥施用量均能顯著降低3個(gè)烤煙品種煙草氣候斑點(diǎn)病和赤星病的發(fā)病率和病情指數(shù);說(shuō)明適量施用生物質(zhì)炭基肥能使煙株的抗病性增強(qiáng),減少發(fā)病率,這與王成己等研究適量施用生物質(zhì)炭基肥,煙株的抗病性增強(qiáng)的結(jié)果[31-32]一致;但0.6 kg/株炭基肥施用量提高了紅花大金元煙草氣候斑點(diǎn)病發(fā)病率和病情指數(shù),這可能與生物質(zhì)炭富含碳源,提高土壤碳氮比、降低氮素有效性有關(guān)[33]。

        前人研究表明,適宜煙稈生物質(zhì)炭基肥可提高烤煙經(jīng)濟(jì)性狀和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)[34],本研究結(jié)果表明,對(duì)于紅花大金元,0.4 kg/株炭基肥施用量烤后煙葉鉀含量更接近優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn),并顯著提升了煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值;對(duì)于K326,0.5 kg/株炭基肥施用量提高了烤后煙葉綜合評(píng)分,同時(shí)顯著提升煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例;對(duì)于云煙87,生物質(zhì)炭基肥能提高烤后煙葉煙堿含量,并提高煙葉綜合評(píng)分,同時(shí),0.5 kg/株炭基肥施用量對(duì)烤煙中上等煙比例、產(chǎn)量、產(chǎn)值提升最大。孔明等研究表明,過(guò)量施用生物質(zhì)炭基肥降低了烤煙碳氮代謝,進(jìn)而影響煙葉品質(zhì)[35],本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn),適量生物質(zhì)炭基肥施用量提高了煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性,有利于烤后煙葉品質(zhì)的提升。

        4 結(jié)論

        生物質(zhì)炭基肥的適量施用使煙株的農(nóng)藝性狀得以改善,有利于煙株生長(zhǎng)發(fā)育,改善烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性,提高了煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量。綜合考慮生物質(zhì)炭基肥的施用效應(yīng),在本試驗(yàn)條件下,推薦祿勸煙區(qū)紅花大金元施用生物質(zhì)炭基肥為0.4 kg/株、K326和云煙87施用生物質(zhì)炭基肥為0.5 kg/株時(shí)的效果最佳。

        參考文獻(xiàn):

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