摘要:為改良板結(jié)土壤、改善煙葉品質(zhì),以云煙87為試驗(yàn)品種,進(jìn)行了為期2年(2022—2023年)的大田試驗(yàn),研究了不同稀釋倍數(shù)(300、500、700倍)下魚蛋白稀釋液對板結(jié)土壤理化性質(zhì)、烤煙根系和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,與對照相比,隨著魚蛋白濃度的增加,板結(jié)土壤的理化性狀得到明顯改善,表現(xiàn)為土壤容重降低,土壤孔隙度、含水量以及養(yǎng)分堿解氮、有效磷和速效鉀含量的增加,其中堿解氮和有效磷含量的增幅大于速效鉀。同時,魚蛋白的施用還增加了土壤中微生物(細(xì)菌、真菌和放線菌)的數(shù)量。此外,魚蛋白的施用促進(jìn)了烤煙根系的生長,提高了根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量??竞鬅熑~的常規(guī)化學(xué)成分得到改善,煙堿、還原糖、總糖、總氮、鉀和氯含量均升高,糖堿比更加協(xié)調(diào),鉀氯比適宜。烤后煙葉的五大類中性香味物質(zhì)含量和總量(除新植二烯)增加,香氣品質(zhì)和感官品質(zhì)得到明顯改善。綜合2年的試驗(yàn)結(jié)果表明,各處理中以 T1 處理效果最好。因此,將魚蛋白稀釋 300 倍后灌根施用,能夠有效地改良板結(jié)土壤的理化性狀,改善煙葉的化學(xué)和感官品質(zhì)。
關(guān)鍵詞:魚蛋白;板結(jié)土壤;理化性質(zhì);烤煙根系;烤煙品質(zhì)
中圖分類號:S572.06""文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號:1002-1302(2025)01-0139-07
良好的土壤環(huán)境是烤煙品質(zhì)形成的重要保障。然而,由于長期連作、過量施用化肥和農(nóng)藥,使土壤結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和微生物三者平衡被打破,造成了嚴(yán)重的土壤板結(jié)和酸化,導(dǎo)致煙株發(fā)育不良,烤煙種植面臨著減產(chǎn)和品質(zhì)下降的風(fēng)險[1-2]。因此,改良土壤環(huán)境是烤煙種植中亟待解決的問題。 魚蛋白是魚類經(jīng)酶解或菌解等工藝發(fā)酵而成的液體氨基酸肥料[3],屬于植物生物刺激素的一種,富含大量氨基酸、小肽、生物多糖、腐殖酸、不飽和脂肪酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)元素[4],具有為作物供給養(yǎng)分、增強(qiáng)作物抗逆性、改良土壤、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)等作用[5]。
目前,魚蛋白已在諸多作物上應(yīng)用,并取得了良好的效果。李婷等研究發(fā)現(xiàn),噴施魚蛋白可以使網(wǎng)紋瓜營養(yǎng)生長旺盛,提升網(wǎng)紋瓜果實(shí)品質(zhì)[6]。Mironenko等對小麥?zhǔn)┯敏~蛋白水解物后,小麥穗長、穗數(shù)、穗粒數(shù)和粒重增加[7]。翟曉芳等在草莓坐果后施用魚蛋白,可增加草莓葉片葉綠素含量,提高果實(shí)糖度,改善果實(shí)品質(zhì)[8]。Dewang等研究發(fā)現(xiàn),魚蛋白灌根施用可提高菠菜產(chǎn)量和促進(jìn)根系生長[9]。魏修利等的研究表明,魚蛋白可促進(jìn)土壤微生物的生長及土壤酶活性的提高[10]。在烤煙的應(yīng)用上,龔杰等的試驗(yàn)結(jié)果表明,魚蛋白不僅可以促進(jìn)煙草早生快發(fā),還可以防治野火病[11]。陸亞春等研究發(fā)現(xiàn),對烤煙施用魚蛋白后,煙株的農(nóng)藝性狀、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量均有提高[12]。
盡管前人對魚蛋白肥已經(jīng)做了大量研究,但有關(guān)魚蛋白對已經(jīng)板結(jié)土壤的改良以及烤煙品質(zhì)提升的報道甚少。因此,本研究通過在板結(jié)地塊上灌根施用不同稀釋倍數(shù)的魚蛋白稀釋液,經(jīng)過2年大田試驗(yàn),分析其對板結(jié)土壤理化性質(zhì)及烤煙根系和品質(zhì)的影響,旨在為板結(jié)土壤的改良和烤煙品質(zhì)的提升提供理論和數(shù)據(jù)參考。
1"材料與方法
1.1"試驗(yàn)地點(diǎn)與材料
本試驗(yàn)于2022年在湖南省常德市桃源縣盤塘鎮(zhèn)進(jìn)行,于2023年在江西省宜春市上高縣新界埠鎮(zhèn)進(jìn)行。供試品種為云煙87,由當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁?。兩地土壤類型均為黏壤土,且土壤板結(jié)現(xiàn)象普遍,土壤肥力情況見表1。前作均為水稻。
魚蛋白肥料(液體)購于山東木石魚生物科技有限公司,蛋白質(zhì)含量≥150 g/L,氨基酸含量≥100 g/L,有機(jī)質(zhì)含量≥390 g/L,氮磷鉀含量分別為25、1.7、10 g/L,鎂鈣含量分別為1.3、9.8 g/L。
1.2"試驗(yàn)設(shè)計
本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,共設(shè)4個處理,每個處理重復(fù)3次,T1、T2、T3分別為魚蛋白稀釋300、500、700倍后灌根,CK為施用清水對照,各處理從烤煙移栽時和移栽后的15、25、35、45 d對煙株灌根沖施,共計施用5次,每次每株施用魚蛋白稀釋液150 mL。小區(qū)面積為30 m2,每個小區(qū)50株煙,共12個小區(qū),煙株行距為1.20 m、株距為0.50 m,并設(shè)有保護(hù)行。2年試驗(yàn)在同一片地不同地塊上進(jìn)行,煙苗于3月5日移栽,施用基肥為煙草專用肥(N、P2O5、K2O含量分別為7%、14%、8%)1 125 kg/hm2、發(fā)酵菜籽肥(N、P2O5、K2O含量分別為4%、2%、1%)600 kg/hm2,追肥為硝酸鉀和硫酸鉀各 525 kg/hm2。其他大田管理均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉管理方案進(jìn)行。
1.3"取樣方法
土樣:于烤煙移栽后60 d左右(旺長期),采用五點(diǎn)取樣法對每個小區(qū)烤煙的根際土壤進(jìn)行取樣,用于土壤理化性質(zhì)的測定。
烤煙根系:于烤煙移栽后60 d左右,每個小區(qū)選取有代表性的3株煙株小心拔出,將根系清洗干凈后,用于烤煙根系指標(biāo)的測定。
烤后煙:各小區(qū)烤煙分別采收,掛牌烘烤,選取C3F等級烤后煙葉2 kg,用于常規(guī)化學(xué)成分、中性香味成分和感官質(zhì)量的測定。
1.4"檢測指標(biāo)與方法
1.4.1"土壤理化性質(zhì)的測定
土壤容重的測定采用環(huán)刀法[13],烘干法測定土壤含水率(以重量百分?jǐn)?shù)表示)。土壤孔隙度[13]計算公式為:f=1-(ρb/ρs),式中:f表示土壤孔隙度,ρb表示土壤容重,g/cm3;ρs表示土壤密度,g/cm3,一般取 2.65 g/cm3。
土壤堿解氮含量測定采用堿解擴(kuò)散法,有效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法,速效鉀含量測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法[14]。
鮮土壤(0~10 cm)細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量的測定采用稀釋涂布平板法[15]測定。
1.4.2"烤煙根系指標(biāo)的測定
烤煙根系活力的測定采用TTC還原法,根體積測定采用排水法,根系干物質(zhì)積累量的測定采用殺青烘干法[16]。
1.4.3"烤煙常規(guī)化學(xué)成分的測定
分別采用 YC/T 159—2002《煙草及煙草制品"水溶性糖的測定"連續(xù)流動法》、YC/T 160—2002《煙草及煙草制品"總植物堿的測定"連續(xù)流動法》、YC/T 161—2002《煙草及煙草制品"總氮的測定"連續(xù)流動法》、YC/T 16.2—2002《再造煙葉""第2部分"稠漿法》、YC/T 173—2003《煙草及煙草制品"鉀的測定"火焰光度法》的方法測定不同處理烤后煙水溶性總糖(還原糖)、煙堿、總氮、氯、鉀等化學(xué)成分含量。
1.4.4"烤煙中性香味成分的測定
烤煙中性香味物質(zhì)采用同時蒸餾萃取法提取,將提取液用常壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至1 mL后,用HP 5890—5972氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行分析[17]。
1.4.5"烤煙感官質(zhì)量的測定
將各處理樣品制成單料煙,由專業(yè)評吸專家根據(jù)YC/T 138—1998《煙草及煙草制品"感官評價方法》標(biāo)準(zhǔn)打分,打分采用9分制。評定指標(biāo)為香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣、濃度。
1.5"數(shù)據(jù)分析
采用Origin 2022和 Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作,SPSS 27.0進(jìn)行方差分析,利用Duncan,s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。
2"結(jié)果與分析
2.1"不同處理對板結(jié)土壤部分理化性狀的影響
2.1.1"對土壤容重、孔隙度及含水量的影響
由圖1可知,隨著魚蛋白施用量的增加,土壤容重有下降的趨勢,表現(xiàn)為CKgt;T3gt;T2gt;T1,且各魚蛋白處理與CK差異顯著,土壤孔隙度和土壤含水量有增加的趨勢,均表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,除2023年T3處理的孔隙度和CK差異不顯著外,其余魚蛋白處理均與CK差異顯著。2年試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)基本一致,且各項(xiàng)土壤物理性狀指標(biāo)均以T1表現(xiàn)最好,說明將魚蛋白稀釋300倍后施用,能夠最好地改善土壤物理性狀,使板結(jié)土壤更加疏松透氣,土壤保水能力也同步增強(qiáng)。
2.1.2"對土壤速效養(yǎng)分含量的影響
由圖2可知,隨著魚蛋白施用量的增加,土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量有增加趨勢,表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,且各處理間差異顯著。2022年,與CK相比,T1、T2和T3處理堿解氮含量顯著增加31.49%、20.70%和8.75%,有效磷含量顯著增加34.86%、22.87%和9.88%,速效鉀含量顯著增加15.60%、11.93%和5.96%。2023年,與CK相比,T1、T2和T3處理堿解氮含量顯著增加34.16%、20.66%和11.57%,有效磷含量顯著增加38.12%、18.16%和9.12%,速效鉀含量顯著增加19.19%、14.63%和9.27%。說明施加魚蛋白能有效提高板結(jié)土壤速效養(yǎng)分含量,以T1處理提升幅度最大。
2.1.3"對土壤微生物數(shù)量的影響
由表2可知,隨著魚蛋白施用量的增加,土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量有增加的趨勢,各處理的試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為T1gt;
T2gt;T3gt;CK,且2年試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)基本一致。說明魚蛋白可以增加板結(jié)土壤中微生物數(shù)量,有利于土壤微生物多樣性的提高。2022年,T1、T2處理土壤的細(xì)菌與真菌數(shù)量和CK差異達(dá)顯著水平,各魚蛋白處理土壤的放線菌數(shù)量與CK差異顯著。2023年,T1、T2處理土壤的放線菌與真菌數(shù)量和CK差異達(dá)顯著水平,各魚蛋白處理土壤的細(xì)菌數(shù)量與CK差異顯著。
2.2"不同處理對烤煙根系的影響
由圖3可知,隨著魚蛋白施用量的增加,烤煙根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量有升高的趨勢,具體表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,且2年試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)基本一致。說明魚蛋白可以促進(jìn)烤煙根系生長發(fā)育,從而提高煙株對養(yǎng)分的吸收能力。2022年,與對照相比,各魚蛋白處理的烤煙根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量分別顯著增加10.11%~18.83%、9.85%~24.73%、13.16%~26.22%。2023年,與對照相比,各魚蛋白處理的烤煙根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量分別顯著增加6.39%~22.21%、8.96%~27.18%、13.28%~29.34%。2年驗(yàn)烤煙根系指標(biāo)均以T1處理最高。
2.3"魚蛋白對土壤理化性狀及烤煙根系指標(biāo)的主成分分析
對不同處理下板結(jié)土壤物理性質(zhì)、速效養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和烤煙根系指標(biāo)進(jìn)行主成分分析,結(jié)果(圖4)表明,PC1和PC2分別解釋差異的84.1%、6.8%,二者共同解釋差異的90.9%。T1、T2、T3處理與CK在PC1上被顯著區(qū)分開,T3處理與CK分布在負(fù)半軸,T1、T2分布在正半軸,各處理與CK的距離表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,說明施用魚蛋白可以使板結(jié)土壤理化性狀和烤煙根系變化明顯,并且隨著施用量的增加,其影響更為明顯。堿解氮含量、有效磷含量、土壤含水量、放線菌含量、細(xì)菌含量、根體積之間呈顯著正相關(guān),真菌含量、根活力、速效鉀含量、土壤孔隙度、根干重之間呈顯著正相關(guān)。主成分分析法計算綜合得分,各處理得分表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,且各處理間差異顯著。
2.4"不同處理對烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響
由表3所示,施用魚蛋白對烤煙化學(xué)成分有顯著影響,隨著魚蛋白施用量的增加,烤后煙葉煙堿、還原糖、總糖、總氮、鉀和氯含量有升高的趨勢,試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,各處理間差異基本顯著,且2年試驗(yàn)結(jié)果趨勢表現(xiàn)基本一致。優(yōu)質(zhì)烤煙糖堿比以接近10為宜,鉀氯比以≥4為宜,綜合2年試驗(yàn)結(jié)果來看,T1處理煙葉糖堿比更接近10,且鉀氯比≥4,說明將魚蛋白稀釋300倍后施用,可以最好地改善煙葉常規(guī)化學(xué)成分,提高煙葉的協(xié)調(diào)性和可用性。
2.5"不同處理對烤后煙葉中性香味成分的影響
由表4可知,隨著魚蛋白施用量的增加,烤后煙葉五大類香味物質(zhì)含量均有升高的趨勢,具體表現(xiàn)為T1gt;T2gt;T3gt;CK,且2年結(jié)果基本一致。2022年,與CK相比,各魚蛋白處理苯丙氨酸降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、茄酮、新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量和總量(除新植二烯)分別提高10.11%~41.84%、11.08%~34.06%、4.97%~32.40%、20.19%~45.30%、21.95%~39.33%、14.41%~37.02%;2023年,與CK相比,上述五大類香味物質(zhì)含量及總量(除新植二烯)分別提高14.01%~43.86%、12.37%~27.64%、22.02%~64.89%、14.96%~36.18%、13.26%~24.60%、15.16%~36.20%。說明魚蛋白可以增加烤后煙葉中性香味物質(zhì)含量,從而提高煙葉的香氣質(zhì)量。
2.6"不同處理對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響
由表5可知,隨著魚蛋白施用量的增加,烤后煙葉香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味、雜氣和濃度得分有增加的趨勢,各指標(biāo)基本以T1處理得分最高,且2年結(jié)果較為一致,說明施用魚蛋白可以改善煙葉的吸食口感,提高煙葉的感官品質(zhì)。
3"討論
3.1"魚蛋白對土壤理化性狀的影響
土壤板結(jié)是制約農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要因素之一,增施有機(jī)肥是改良板結(jié)土壤的主要方法[18]。本研究發(fā)現(xiàn),增施魚蛋白能改良板結(jié)土壤物理性狀,降低土壤容重,提高土壤含水量和孔隙度,這與潘運(yùn)舟的研究結(jié)果[19]相似。原因可能是魚蛋白中的氨基酸等物質(zhì)有較好的離子交換和調(diào)節(jié)酸堿度的作用,配合中耕培土,可改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),提高土壤空氣量和保水性,從而緩解土壤板結(jié)現(xiàn)象[20]。另外,隨著魚蛋白施用濃度的增加,板結(jié)土壤含水量和孔隙度逐漸升高,土壤容重逐漸下降,綜合各物理性狀指標(biāo),以T1處理對板結(jié)土壤物理性狀的改善最好。
施入氨基酸肥能夠提高土壤養(yǎng)分含量,促進(jìn)植物對氮、磷、鉀的吸收,從而提高作物的產(chǎn)質(zhì)量[21]。孫延國等研究發(fā)現(xiàn),魚蛋白肥可顯著提升烤煙旺長期土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的含量水平[22],這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致,說明魚蛋白能有效提高烤煙旺長期土壤中速效養(yǎng)分的供應(yīng)能力,原因是魚蛋白可提高土壤微生物數(shù)量及多樣性,而這些微生物的活躍提高了土壤酶的活性,從而使土壤有機(jī)質(zhì)分解加快,土壤的肥力提高[10]。另外,在本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨著魚蛋白施用量的增加,土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量有上升趨勢,其中堿解氮和有效磷的增幅大于速效鉀,這可能和當(dāng)?shù)赝寥纼?yōu)勢菌種有關(guān),但具體還需進(jìn)一步研究。
土壤微生物是維持土壤養(yǎng)分循環(huán)的驅(qū)動機(jī),可加速土壤有機(jī)質(zhì)分解,釋放土壤養(yǎng)分,其活性及群落結(jié)構(gòu)的變化影響著土壤肥力及作物生長[23-24]。在2年試驗(yàn)中,與CK相比,魚蛋白可以增加板結(jié)土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量,各處理間差異顯著,魚蛋白用量越高,土壤微生物的數(shù)量就越多,這與陳杰的研究結(jié)果[25]一致。原因是魚蛋白中含有大量且豐富的營養(yǎng)物質(zhì),可為土壤微生物的生存提供充足的營養(yǎng)和能量,有利于微生物在烤煙根系周圍的生存繁衍[26]。但本試驗(yàn)未對土壤微生物群落的豐富度和多樣性進(jìn)行研究,因此,這是后續(xù)研究的重點(diǎn)。
3.2"魚蛋白對烤煙根系和品質(zhì)的影響
根系是烤煙重要的吸收、合成與固定器官,煙株根系對養(yǎng)分與水分的吸收能力是其地上部生長發(fā)育的保障[27]。魚蛋白可以使土壤更加疏松透氣,促進(jìn)根呼吸,從而促進(jìn)作物根系的生長發(fā)育,提高根系物質(zhì)積累。本試驗(yàn)結(jié)果表明,與CK相比,魚蛋白處理后烤煙的根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量均有一定程度提高,其中,隨著魚蛋白施用量的增加,烤煙根系指標(biāo)有升高的趨勢,這與前人在茄子根系上的研究結(jié)果[28]相似。一方面,魚蛋白中的部分氨基酸(色氨酸、蛋氨酸)是植物激素的前體物質(zhì),對煙株根系生長有刺激作用[29],另一方面,魚蛋白對土壤理化性質(zhì)的改良作用,為烤煙根系提供了良好的生長環(huán)境。
倪霞等研究發(fā)現(xiàn),氨基酸肥可以使烤后煙葉的糖堿比、兩糖差等指標(biāo)適宜,煙葉化學(xué)成分改善[30]。蔣偉峰等發(fā)現(xiàn),根施γ-聚谷氨酸可以提高煙葉糖和鉀含量,從而提高糖堿比和鉀氯比,使煙葉常規(guī)成分更具協(xié)調(diào)性[31]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,施用魚蛋白可以顯著提高烤后煙葉煙堿、總氮、糖類物質(zhì)、鉀和氯含量,且與對照相比,各魚蛋白處理糖堿比更加協(xié)調(diào)。在本試驗(yàn)中,各魚蛋白處理煙葉煙堿和總氮含量升高,這可能是魚蛋白促進(jìn)烤煙根系發(fā)達(dá),有利于烤煙對氮素營養(yǎng)的吸收利用;糖含量升高,可能是魚蛋白中的谷氨酸和鎂作為葉綠素的合成原料,使煙葉葉綠素含量增加,從而促進(jìn)了烤煙光合作用,提高了碳水化合物的積累;而鉀和氯含量的升高可能是魚蛋白增強(qiáng)了烤煙根系對2種元素的吸收能力。段俊雅等噴施聚天冬氨酸后,煙葉氮代謝平衡,烤后煙葉的中性香味成分含量和感官品質(zhì)提高[32]。宮長榮等在烤煙打頂后噴施氨基酸肥,發(fā)現(xiàn)烤后煙葉五大類香味物質(zhì)含量均有增加[33]。在本試驗(yàn)中,魚蛋白處理提高了烤后煙葉香味成分含量和評吸質(zhì)量,主要是由于魚蛋白中有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),能夠協(xié)調(diào)煙葉化學(xué)成分,促進(jìn)香味物質(zhì)的積累,從而提高烤后煙葉感官品質(zhì)[34]。
4"結(jié)論
施用魚蛋白可以降低板結(jié)土壤容重,提高土壤孔隙度和土壤含水量,提高土壤速效養(yǎng)分的含量,增加土壤微生物(細(xì)菌、真菌和放線菌)的數(shù)量,這些土壤理化性狀的改變,為烤煙根系提供了良好的生長環(huán)境,使烤煙根系活力、根體積和根干物質(zhì)積累量有一定程度提高,增強(qiáng)了烤煙對養(yǎng)分的吸收,從而改善了煙葉的化學(xué)成分含量,提高了煙葉的香味物質(zhì)含量和吸食品質(zhì)。
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