生物炭和微量元素對烤煙生長及產(chǎn)質(zhì)量的影響

董華芳 李文赟 王勇 馬鵬 胡寧 鄭傳剛 李俊業(yè) 彭世逞

摘要 以云煙87為材料，研究在施用常規(guī)肥的前提下增施生物炭或微量元素對烤煙生長、經(jīng)濟(jì)性狀和化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，增施生物炭增加了株高、節(jié)距、葉面積，可以促進(jìn)烤煙生長，提高了中上等煙比例，降低了煙葉總糖，增加了煙堿、鉀含量;在常規(guī)施肥條件下，增施微量元素提高了烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值，提高煙葉經(jīng)濟(jì)性狀，增加了煙葉總糖，降低了煙堿、氯和鉀含量，使煙葉化學(xué)成分更協(xié)調(diào)，利于提高煙葉品質(zhì)、增加煙葉安全性。綜合分析，2種施肥組合對烤煙生產(chǎn)有一定促進(jìn)作用，可進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞 生物炭;微量元素;烤煙;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號 S 572? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）01-0147-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.039

Effects of Biochar and Micro Elements on Growth， Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

DONG Hua-fang1，? LI Wen-yun1， WANG Yong2 et al

（1.School of Agricultural Science， Xichang College， Xichang， Sichuan 615000;2.Liangshan Tobacco Company of Sichuan Province，Xichang， Sichuan?? 615000）

Abstract This experiment used Yunyan 87 as the material to study the effects of biochar or micro elements on the growth， economic characters and chemical compositions of flue-cured tobacco under the premise of applying conventional fertilizer. The results showed that adding biochar increased the plant height， pitch and leaf area， which could promote the growth of flue-cured tobacco， improve the proportion of middle and superior tobacco leaves， reduce the total sugar of tobacco leaves， increase the content of nicotine and potassium; under conventional fertilization conditions， the application of micro elements increased the yield and output value of flue-cured tobacco， improved the economic characters of tobacco leaves， increased total sugar in tobacco leaves， reduced the content of nicotine， chlorine and potassium， and made the chemical composition of tobacco leaves more harmonious. It was conducive to improve the quality of tobacco leaves and increase the safety of tobacco leaves. Comprehensive analysis， the two fertilization combinations had a certain promoting effect on the production of flue-cured tobacco， which could be further explored.

Key words Biochar;Micro element;Flue-cured tobacco;Yield;Quality

基金項(xiàng)目 中國煙草總公司四川省公司（LSYC201804）;深圳煙草工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（2017）;西昌學(xué)院“兩高”人才項(xiàng)目（50180072）。

作者簡介 董華芳（1981—），女，河南濟(jì)源人，副教授，碩士，從事植物抗病育種研究。通信作者，教授，從事烤煙優(yōu)質(zhì)栽培研究。

收稿日期 2021-04-16

近年來，過度施用化學(xué)肥料和長期不合理的農(nóng)作措施導(dǎo)致土壤肥力障礙加劇、植煙土壤營養(yǎng)不均和肥料利用率低，其對烤煙生長和煙葉品質(zhì)有一定的影響[1]。煙草（Nicotiana tabacum L.）作為重要經(jīng)濟(jì)作物，是產(chǎn)量與品質(zhì)并重的作物，其生長及產(chǎn)質(zhì)量與植煙生態(tài)、品種、植煙土壤、管理措施、施肥等條件密切相關(guān)[2]，其中合理施肥是改善烤煙生長環(huán)境、促進(jìn)煙株?duì)I養(yǎng)吸收均衡的重要途徑。

生物炭是生物質(zhì)在無氧條件或者微氧條件下低溫?zé)徂D(zhuǎn)化后的固體副產(chǎn)物，有多孔性、堿性、吸附能力強(qiáng)和有機(jī)碳含量高等性質(zhì)[2]。研究表明，生物質(zhì)炭具有復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，能提高土壤保水能力、增加土壤孔隙度并降低土壤容重[3]，促進(jìn)植物根系的生長;生物炭含有K、Na、Ca、Mg等礦質(zhì)元素，能促進(jìn)植物生長和土壤養(yǎng)分循環(huán)[4]。楊秋云等[5]研究表明，生物炭本身一種是炭化狀態(tài)，雖然含有較高的有機(jī)物質(zhì)，但較難降解，作物能直接利用的部分較少。王懷臣等[6]研究表明，生物炭具有較多的活性氧官能團(tuán)，使其攜帶大量的負(fù)電荷，利用較強(qiáng)的陽離子交換能力與其多孔性配合，在與肥料混合后對肥料起到包衣的效果，使肥料在土壤中緩慢釋放，可以減少肥料的淋失，提高肥料利用率[2，7]。目前生物炭

在作物肥效[8-11]等方面已有較多的研究。

植物生長不僅需要N、P、K等大量元素，同時(shí)也需要微量元素，烤煙也不例外。微量元素是影響煙葉內(nèi)在質(zhì)量的重要因素，在煙株生長發(fā)育過程中，需要全面合理的營養(yǎng)才能獲得優(yōu)質(zhì)、協(xié)調(diào)的煙葉[12]。崔國明等[13]研究表明，施適量的硼能協(xié)調(diào)煙株生理機(jī)能，使煙株根系發(fā)達(dá)，促進(jìn)烤煙的生長發(fā)育，對煙葉的增產(chǎn)、增質(zhì)效果顯著;張紀(jì)利等[14]研究表明，鉬對葉綠素結(jié)構(gòu)有穩(wěn)定作用，能促進(jìn)植株的氮素吸收、提高葉綠素含量、增強(qiáng)碳水化合物的合成轉(zhuǎn)移。李前進(jìn)等[15]研究表明，硒可以降低焦油自由基濃度，在降低焦油的毒性方面有一定作用。

合理施肥使肥料及時(shí)、充分被煙株吸收，是優(yōu)化煙株生長環(huán)境、促進(jìn)煙株均衡營養(yǎng)生長的重要措施。根據(jù)植煙土壤養(yǎng)分情況及煙株生長情況，通過合理施用不同肥料對煙株進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足烤煙生長、生產(chǎn)等需求。筆者通過施用生物竹炭與常規(guī)肥混合的生物竹炭肥、增施微量元素水溶肥、常規(guī)肥、不施肥4種處理，探討生物竹炭和微量元素對烤煙生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期找到能提高肥料利用率、均衡烤煙營養(yǎng)生長的施肥組合，為促進(jìn)烤煙生長、提高烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在四川省涼山州彝族自治州西昌市會(huì)理縣益門鎮(zhèn)下村（102°34′E，26°90′N）進(jìn)行，土壤類型為紫色土，土壤pH為7.17、有機(jī)質(zhì)19.53 g/kg、全氮0.88 g/kg、速效鉀151.46 mg/kg、有效磷22.26 mg/kg。生物竹炭為利用竹產(chǎn)品工業(yè)廢棄物在450 ℃缺氧條件制備而成;微量元素水溶肥有效成分為Cu+Zn+Mn+Fe+B+Mo≥100 g/L;涼山州優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范煙草專用肥，即常規(guī)肥，純氮用量為45 kg/hm2，m（N）∶m（H2O2）∶m（K2O）=1.0∶1.5∶3.0;供試烤煙品種為云煙87，上述材料均由涼山州煙草公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)4個(gè)處理，1個(gè)空白對照，處理T1在常規(guī)肥條件，施用生物竹炭、與水溶肥等量的清水（常規(guī)肥+生物竹炭+與水溶肥等量的清水）;處理T2在常規(guī)肥條件，施用微量元素水溶肥（常規(guī)肥+微量元素水溶肥）;處理T3施用常規(guī)肥，并施用與水溶肥等量的清水（常規(guī)肥+與水溶肥等量的清水）;處理CK不施基肥、追肥，施用與水溶肥等量的清水（不施肥+與水溶肥等量的清水），為空白對照。試驗(yàn)為田間小區(qū)試驗(yàn)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)處理4次重復(fù)，共設(shè)16個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積50 m2，行株距為120 cm×50 cm，種植密度為16 000株/hm2，試驗(yàn)田四周設(shè)保護(hù)行。采用漂浮育苗，于4月20日選取長勢一致生長茁壯的無病煙苗移栽至小區(qū)。其余操作按照涼山州優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。

①常規(guī)肥施用方法：純氮用量為45 kg/hm2，m（N）∶m（P2O2）∶m（K2O）=1.0∶1.5∶3.0，70%的氮肥及鉀肥、100%的磷肥作底肥，30%的氮肥及鉀肥在團(tuán)棵期作追肥，穴施;②生物竹炭施用方法：生物竹炭與常規(guī)肥均勻混合，作基肥穴施，用量為600 kg/hm2;③微量元素水溶肥施用方法：使用PB-16型背負(fù)式手動(dòng)噴霧器葉面噴施水溶肥1 000倍液，在團(tuán)棵期噴施1次、旺長期每隔10 d噴施1次，在采烤前停止施用，共施用4次，選擇晴天無風(fēng)或微風(fēng)條件施肥，施后4～6 h無降雨，否則后補(bǔ)施。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 生育期和農(nóng)藝性狀。

觀察記錄每個(gè)處理移栽的時(shí)間及50%以上煙株團(tuán)棵期、旺長期、成熟期。

移栽后65 d，每個(gè)小區(qū)選取長勢相似、能代表小區(qū)煙株長勢的5株煙株，即每個(gè)處理選取20株按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YC/T 142—1998）測定株高、節(jié)距、莖圍、最大葉長與葉寬、有效葉數(shù)，葉面積計(jì)算公式：葉面積（cm2）= 葉長×葉寬×0.634 5。

1.3.2 田間自然發(fā)病情況。

移栽后80 d，采用5點(diǎn)法，每個(gè)小區(qū)選擇20株，調(diào)查田間主要病害如黑脛病、赤星病、氣候性斑點(diǎn)病、煙草花葉病等發(fā)病株數(shù)，計(jì)算發(fā)病株率。計(jì)算公式：發(fā)病率=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)性狀。

各處理分小區(qū)單獨(dú)采收煙葉，分別編竿并掛牌、烘烤、存放。按GB 2635—1992《烤煙》分級方法對烤煙煙葉進(jìn)行分級，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)煙葉的等級、重量和比例。按當(dāng)?shù)厥召弮r(jià)格計(jì)算各小區(qū)煙葉均價(jià)。計(jì)算各處理烤后煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)、上等煙比例、中上等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.3.4 化學(xué)成分。

煙葉分小區(qū)按當(dāng)?shù)卣Ｋ讲墒眨謩e掛牌標(biāo)記烘烤，烘烤結(jié)束后取B2F、C3F、X2F煙樣各2 kg，通過AMS Alliance連續(xù)流動(dòng)分析儀Futura進(jìn)行化學(xué)成分分析測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對烤煙大田生長相關(guān)性狀的影響

2.1.1 生育期。

由圖1可知，各處理對烤煙生育期的影響差異不大。除T1外的3個(gè)處理的緩苗期均為7 d;各處理團(tuán)棵期表現(xiàn)為CK> T3> T2> T1，與T3對比，T1、T2均縮短了團(tuán)棵期時(shí)長;T1旺長期、成熟期分別較T3長2、1 d;T2旺長期、成熟期分別較T3短2、4 d;T1大田生育期最長，為117 d，其次為T3，T2較T3短2 d。

2.1.2 農(nóng)藝性狀。

對烤煙農(nóng)藝性狀測定結(jié)果（表1）表明，各處理莖圍、節(jié)距差別不大，T1處理長勢最好，除莖圍較T3處理略小、最大葉葉長較T2、T3處理略小，株高、節(jié)距、葉寬、葉面積均最大。T2處理對煙株長勢的促進(jìn)作用不明顯甚至有一定抑制作用，成熟期葉面積較T3小45.2 cm2，株高較T3處理高2.5 cm，有效葉數(shù)較T3處理多0.2片，葉長較T3處理少2.5 cm。

2.2 各處理對烤煙田間自然發(fā)病情況的影響

4個(gè)處理移栽80 d后的發(fā)病情況見表2。由表2可知，T1處理田間自然發(fā)病比較嚴(yán)重，氣候性斑點(diǎn)病、TMV的發(fā)病率最高分別為20.00%、5.00%，還有黑脛病發(fā)生，發(fā)病率為2.50%;T2處理病害較輕，僅氣候性斑點(diǎn)病發(fā)生，發(fā)病率為17.50%;T3、CK處理赤星病、氣候性斑點(diǎn)病和TMV有不同程度的發(fā)生，其中CK處理赤星病的發(fā)病率最高，為15.00% 。

2.3 各處理對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3可知，T2處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值最高，產(chǎn)量顯著高于T1、CK處理，較T3處理高353.2 kg/hm2，其產(chǎn)值顯著高于CK處理，達(dá)62 940.40元/hm2;T1處理均價(jià)最高，與其他處理差異不顯著;T3處理上等煙比例最高，與T1、T2差異不顯著，3個(gè)處理顯著高于CK處理。

2.4 各處理對烤煙化學(xué)成分的影響

由表4可知，在上部煙，各處理煙堿、氯含量均不在優(yōu)質(zhì)煙適宜范圍，與T3相比，T1、T2均提高煙葉煙堿含量，降低總糖含量。T1、T2糖堿比在上部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，與T3差異不顯著，T1、T2、T3總糖含量均顯著低于CK。各處理總氮含量差異不顯著，但僅T1總氮含量為優(yōu)質(zhì)煙含量。與CK處理相比，T1、T2降低鉀含量，T3處理增加鉀含量至優(yōu)質(zhì)煙鉀含量。T1增加氮堿比，T2較T3降低氮堿比。

在中部煙，各處理氯含量、鉀含量、糖堿比均低于中部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，T1、T2氯含量顯著低于T3、CK;T1、T2氯含量較T3分別降低41.67%和50.00%;T1、T2氮堿比顯著低于T3。與T3相比，T1、T2均降低總糖含量、總氮含量、氮堿比，僅T1總糖含量顯著低于T3、CK，在優(yōu)質(zhì)煙含量范圍;總氮含量、氮堿比T1、T2均低于優(yōu)質(zhì)煙范圍。T1、T2煙堿含量較T3分別增加11.16%、降低4.02%。

在下部煙，與T3相比，T1、T2均增加總糖、總氮、糖堿比、氮堿比，降低煙堿、鉀含量，T2、T3總糖含量均在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，顯著低于T1;T2、T3、CK總氮含量均在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，差異不顯著;各處理煙堿含量均在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍;僅T3鉀含量在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，T2、T3糖堿比均在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，T3顯著低于T1;僅T1氮堿比在下部煙優(yōu)質(zhì)煙范圍，與其他處理差異不顯著。T2處理氯含量最低，與他處理無顯著差異。

3 結(jié)論與討論

陳懿等[16]研究表明，施用生物炭可促進(jìn)烤煙根系前期生長，保持根系生理代謝活力，延緩烤煙根系衰老。張繼旭等[17]研究表明，施用生物炭有助于烤煙生長發(fā)育，表現(xiàn)為葉面積、株高及地上莖生物量等增加。肖戰(zhàn)杰等[18]、肖佳冰等[19]研究表明，施用生物炭能在一定程度上提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙和上中等煙比例和煙葉均價(jià)等，能降低烤煙的總糖及還原糖含量，提高烤煙的總氮、煙堿和鉀含量，提高烤煙煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性。該試驗(yàn)結(jié)果表明，施用生物炭煙株株高、節(jié)距、葉面積增加，促進(jìn)煙株生長;對烤煙均價(jià)、中上等煙比例有一定提升作用;降低上部煙和中部煙總糖含量，增加煙堿和中部煙鉀含量，使中部和下部煙葉總糖含量、中部和下部煙葉煙堿含量在優(yōu)質(zhì)煙葉范圍，使煙葉成分協(xié)調(diào)。

聶新柏等[20-22]研究表明，在低于煙草生長微量元素臨界值的土壤上合理施用微肥，能調(diào)控?zé)熤晟泶x、提高煙葉品質(zhì)。寧楊[23]研究表明，噴施鋅、硼、鉬、氯肥均在不同方面改善了烤煙的品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)性狀。李章海等[24]研究表明，施用微量元素鉬肥，降低煙葉中煙堿和總氮含量，尤其對上部葉有明顯的增糖降堿效果，改善煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性。該試驗(yàn)結(jié)果表明，適量施用微量元素，煙株長勢的促進(jìn)作用不明顯;對產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響與常規(guī)肥對比，作用不顯著但有提升，產(chǎn)量增加353.2 kg/hm2，產(chǎn)值達(dá)62 940.40元/hm2，提高烤煙的經(jīng)濟(jì)效益，均價(jià)、上等煙比例、中上等煙比例影響不大;減少鉀含量，減少中部煙和下部煙煙堿、氯含量，增加下部煙葉總糖含量，減少上、中部煙和增加下部煙糖堿比，使糖堿比在優(yōu)質(zhì)煙葉范圍，改善煙葉品質(zhì)使成分更協(xié)調(diào)，提高經(jīng)濟(jì)效益。

與常規(guī)肥和空白對照處理對比，生物竹炭處理、微量元素肥處理對大田生育期的影響不大，研究這2種處理對烤煙生育期的調(diào)節(jié)作用意義不大。生物竹炭處理相較于其他處理，除赤星病、氣候性斑點(diǎn)病、TMV還有黑脛病發(fā)生，有增加病害的風(fēng)險(xiǎn);微量元素水溶肥處理田間自然發(fā)病情況較其他處理更輕微?？赡芘c肥料施用方式有關(guān)，需進(jìn)一步研究。

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