陳 晨，胡艷芳，程玉淵，劉 園*，牛莉莉，吳 疆，趙園園，尹光庭，劉 流，李 倩，孫善興，張常興

(1.南陽(yáng)市煙草公司 內(nèi)鄉(xiāng)縣分公司，河南 內(nèi)鄉(xiāng) 474350；2.河南省煙草公司 南陽(yáng)市公司，河南 南陽(yáng) 473000；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，河南 鄭州 450002；4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450016)

0 引言

【研究意義】氮肥是烤煙產(chǎn)質(zhì)量的決定性因素，適宜的氮肥施用量能維持煙葉碳氮平衡代謝，是煙葉提質(zhì)增效的重要保障。農(nóng)業(yè)部《化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》指出，黃淮海地區(qū)要堅(jiān)持減氮、控磷、穩(wěn)鉀、補(bǔ)微的施肥原則，通過(guò)精、調(diào)、改、替的技術(shù)路徑實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長(zhǎng)。煙草農(nóng)業(yè)作為大農(nóng)業(yè)的重要組成部分，積極響應(yīng)國(guó)家化肥減氮施用政策，探究減氮配施土壤改良劑對(duì)烤煙生長(zhǎng)和產(chǎn)質(zhì)量的影響，對(duì)煙草農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】杜飛樂(lè)等[1]研究表明，采用滴灌施肥方式減氮15%～30%對(duì)煙草產(chǎn)量無(wú)顯著影響。楊成翠等[2]報(bào)道，通過(guò)廄肥替代化肥方式減氮30%烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值可達(dá)最大化。牛玉德等[3]研究認(rèn)為，減氮條件下翻壓黑麥草可提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值。從大農(nóng)業(yè)看，絕大多數(shù)土壤改良劑的施用可提高土壤養(yǎng)分含量，以及水分和養(yǎng)分的利用效率[4]。劉領(lǐng)等[5]研究了生物炭與氮肥減量配施對(duì)烤煙生長(zhǎng)及土壤酶活性的影響?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，以生物炭為土壤改良劑在黃淮地區(qū)的應(yīng)用大多集中于糧食作物，且多為盆栽試驗(yàn)研究，鮮有減氮配施土壤改良劑對(duì)大田烤煙生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量影響的研究報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以豫西南煙區(qū)焦甜焦香型烤煙為研究對(duì)象，探明減氮配施土壤改良劑對(duì)煙株農(nóng)藝性狀、根系生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期為烤煙生產(chǎn)上減量施用氮肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣灌漲鎮(zhèn)胡劉村(111°59′36″E，33°01′28″N)進(jìn)行，海拔150 m，屬亞熱帶季風(fēng)型大陸性氣候；土壤為當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘狞S棕壤土，前茬作物為煙草；土壤pH 7.16，有機(jī)質(zhì)含量12.22 g/kg，堿解氮含量95.68 mg/kg，速效磷含量14.36 mg/kg，速效鉀含量171.6 mg/kg。

1.2 材料

1.2.1 品種 供試烤煙品種為云煙87，是當(dāng)?shù)刂髟云贩N。

1.2.2 土壤改良劑 Agri-star松土促根劑，河南火車(chē)頭農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)；生物炭(小麥秸稈在400～500℃無(wú)氧條件下連續(xù)熱解制成，pH 9.15，含碳524 g/kg，全氮2.3 g/kg，全磷6.5 g/kg，全鉀9.9 g/kg)，三利新能源有限公司生產(chǎn)；黃腐酸有機(jī)肥(黃腐酸≥12%，有機(jī)質(zhì)≥40%)，山東泉林嘉有肥料有限公司生產(chǎn)。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)5個(gè)處理。對(duì)照(CK)，常規(guī)施肥；T0，減氮施肥；T1，減氮施肥+松土促根劑；T2，減氮施肥+生物炭；T3，減氮施肥+黃腐酸有機(jī)肥。每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積150 m2。其中，常規(guī)施肥為化肥純N 60 kg/hm2，減氮施肥為化肥純N 45 kg/hm2(減氮25%)，松土促根劑15 kg/hm2，生物炭750 kg/hm2，黃腐酸有機(jī)肥600 kg/hm2。

1.3.2 起壟、移栽及施肥 煙田起壟和基肥使用時(shí)間為2019年3月下旬，壟距為1.2 m，壟高0.25 m；烤煙于4月22日移栽，株距0.5 m，密度16 500株/hm2。各小區(qū)施用無(wú)機(jī)肥料為煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=10∶10∶20)，K2SO4450 kg/hm2，KNO345 kg/hm2；有機(jī)肥料為芝麻餅肥，用量為450 kg/hm2。其中，80%復(fù)合肥、70% K2SO4、全部芝麻餅肥和土壤改良劑混勻后作為基肥于起壟前施用；20%復(fù)合肥作為窩肥施用；全部KNO3于團(tuán)棵期施用；30% K2SO4于旺長(zhǎng)期施用。其他農(nóng)事操作按照《河南中煙基地單元煙葉生產(chǎn)技術(shù)方案》進(jìn)行。

1.3.3 指標(biāo)測(cè)定

1) 煙株農(nóng)藝性狀?？緹熮r(nóng)藝性狀按照《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測(cè)量方法》(YC/T 142-2010)執(zhí)行，在成熟期選取代表性煙株10株，測(cè)定株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積。

2) 根系指標(biāo)。根系活力分別在團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期選取3株代表性烤煙，采用抖土法[6]剝離根基土壤，選取根系末端白嫩根，采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[7]測(cè)定根系活力。煙葉收獲后，選取有代表性煙株3株，挖取0.5 m×0.5 m×0.5 m土體將根系取出，用水沖洗挑選出全部根系，采用排水法[8]測(cè)量根系體積，采用105℃殺青、65℃恒溫烘干稱(chēng)重法[8]測(cè)定根系重量。

3) 常規(guī)化學(xué)成分含量。常規(guī)化學(xué)成分采用流動(dòng)分析儀，分別按YC/T 161-2002、YC/T 160-2002、YC/T 217-2007、YC/T 162-2011和YC/T 159-2019方法測(cè)定烤后煙葉的氮、煙堿、鉀離子、氯離子和糖含量。

4) 烤煙經(jīng)濟(jì)性狀。每小區(qū)煙葉按照成熟采收標(biāo)準(zhǔn)采收后單烤單儲(chǔ)，按當(dāng)?shù)厥召?gòu)等級(jí)質(zhì)量要求進(jìn)行分級(jí)，并測(cè)算中上等煙比例、產(chǎn)量、產(chǎn)值和均價(jià)等經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 21.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析與制圖。

2 結(jié)果分析

2.1 減氮配施不同土壤改良劑煙株的農(nóng)藝性狀

從表1可知，減氮施肥(T0)煙株的莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積較常規(guī)施肥(CK)降低或顯著降低，而減氮配施土壤改良劑各處理(T1～T3)煙株的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積較減氮施肥顯著提高。株高：各處理為111.67～126.33 cm，T1顯著高于除T2外的其余處理，T0顯著矮于除CK外的其余處理，CK與T3間差異不顯著，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高7.76%～13.13%。莖圍：各處理為7.37～9.80 cm，T1最大，為9.80 cm；T0最小，為7.37 cm；T0顯著小于其余處理，其余處理間差異不顯著，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高28.05%～33.03%。最大葉長(zhǎng)：各處理為74.03～77.83 cm，T3最長(zhǎng)，為77.83 cm；T0最短，為74.03 cm；T0顯著短于其余處理，其余處理間差異不顯著，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高2.84%～5.18%。最大葉寬：各處理為35.39～38.23 cm，T1最寬，為38.23 cm；T0最窄，為35.39 cm；T0顯著窄于其余處理，CK顯著窄于T1～T3，T1、T2及T3間差異不顯著，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高6.80%～8.01%。最大葉面積：各處理為1 662.08～1 884.28 cm2，T3最大，為1 884.28 cm；T0最小，為1 662.08 cm；T0顯著小于其余處理，CK顯著小于T1～T3，T1、T2及T3間差異不顯著，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高9.81%～13.40%。

表1 減氮配施不同土壤改良劑成熟期烤煙的農(nóng)藝性狀Table 1 Agronomic traits of flue-cured tobacco at maturity stage under reducing nitrogen rate of different soil amendments

2.2 減氮配施不同土壤改良劑煙株的根系性狀

2.2.1 根干重與根體積 從圖1看出，不同處理煙株根干重和根體積的變化。根干重：各處理為41.20～61.30 g/株，T1顯著大于其余處理，CK、T0、T3間和CK、T2、T3間差異不顯著，T1較CK顯著提高29.87%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高22.04%～48.78%。根體積：各處理為175.93～296.70 cm3/株，T1顯著大于其余處理，其余處理間差異不顯著，T0較CK顯著降低24.51%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0顯著提高33.99%～68.64%。

圖1 減氮配施不同土壤改良劑煙株的根干重與根體積Fig.1 Root dry weight and root volume of tobacco plants under reducing nitrogen rate of different soil amendments

2.2.2 根系活力 根系是煙株吸收物質(zhì)的基礎(chǔ)，根系活力是根系吸收運(yùn)輸、合成分解、氧化還原等代謝活性指標(biāo)的綜合體現(xiàn)[9]，活力值越高，供應(yīng)煙葉生長(zhǎng)的水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)能力越強(qiáng)。從表2可知，烤煙生育期內(nèi)根系活力呈先升后降趨勢(shì)，不同生育期各處理間存在差異。團(tuán)棵期：各處理為67.68～78.43 μg/(g·h)，T0顯著低于除CK外的其余處理，T1、T2、T3間和CK、T2、T3間差異不顯著，T1較CK提高5.63%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高12.54%～15.88%。旺長(zhǎng)期：各處理為447.14～540.20 μg/(g·h)，CK顯著低于其余處理，T0顯著低于T1～T3，T1、T2、T3間差異不顯著；T0較CK降低10.14%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高24.45%～34.44%。成熟期：各處理為56.34～94.54 μg/(g·h)，T0顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著；T0較CK降低28.27%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高53.29%～67.80%。

表2 減氮配施不同土壤改良劑煙株的根系活力Table 2 Root vigor of tobacco plants under reducing nitrogen rate of different soil amendments μg/(g·h)

2.3 減氮配施不同土壤改良劑烤后煙葉化學(xué)成分的含量

從表3可知，不同處理烤后煙葉總氮、煙堿和氯等化學(xué)成分含量的變化。總氮：各處理為1.76%～2.11%，T0顯著低于其余處理，其余處理間差異不顯著；CK較T0提高0.35百分點(diǎn)，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高0.29～0.34百分點(diǎn)。煙堿：各處理為2.09%～2.30%，T0顯著低于除CK外的其余處理，T1、T2、T3間和CK、T1、T2間差異不顯著；減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高0.12～0.21百分點(diǎn)。氯：各處理為0.53%～0.73%，各處理間差異均不顯著?？偺牵焊魈幚頌?1.26%～24.41%，T0顯著低于除CK外的其余處理，CK、T1、T2、T3間和CK、T0間差異不顯著；減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高2.51～3.15百分點(diǎn)。還原糖：各處理為17.57%～20.93%，T0顯著低于除CK外的其余處理，T1、T2、T3間，CK與T1間和 CK與T0間差異均不顯著。鉀：各處理為1.60%～2.20%，CK與T0間差異不顯著，二者顯著低于其余處理，T1與T3間和T2與T3間差異均不顯著；減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高0.30～0.60百分點(diǎn)。

表3 減氮配施不同土壤改良劑烤后煙葉化學(xué)成分的含量Table 3 Content of chemical components in tobacco under reducing nitrogen rate of different soil amendments %

2.4 減氮配施不同土壤改良劑烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

從表4看出，不同處理烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)和產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀的變化。產(chǎn)量：各處理為1 868.3～2 230.0 kg/hm2，依次為T(mén)1>T2>T3>CK>T0；T0顯著低于其余處理，T1、T2、T3間和CK、T2、T3間差異均不顯著；T0較CK顯著降低10.46%，T1較CK顯著提高6.87%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高12.49%～19.36%。均價(jià)：各處理為21.4～24.0 元/kg，依次為T(mén)2>T3>T1>CK>T0；T0顯著低于T2和T3，CK、T0、T1間和CK、T1、T2、T3間差異均不顯著；減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高5.61%～12.47%。產(chǎn)值：各處理為39 910.1～53 341.4 元/hm2，依次為T(mén)2>T1>T3>CK>T0；T0顯著低于其余處理，T2顯著高于CK，CK、T2、T3間和T1、T2、T3間差異均不顯著；T0較CK顯著降低14.51%，T2較CK提高14.27%，減氮配施土壤改良劑各處理較T0提高22.27%～33.65%。中上等煙比例：各處理為71.9%～82.2%，依次為T(mén)2>T3>T1>CK>T0；CK與T0間差異不顯著，二者顯著低于T1～T3，T1、T2、T3間差異不顯著；減氮配施土壤改良劑各處理較CK和T0分別提高4.91%～9.54%和9.49%～14.33%。

表4 減氮配施不同土壤改良劑烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀 Table 4 Economic traits of flue-cured tobacco under reducing nitrogen rate of different soil amendments

3 討論

長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥會(huì)對(duì)烤煙生長(zhǎng)及品質(zhì)造成不良影響[10]，土壤改良劑的施用為煙葉減氮促生長(zhǎng)提供了可行的途徑。張弘等[11-12]研究認(rèn)為，施用生物炭可顯著提高烤煙的農(nóng)藝性狀。宋久洋[13]研究表明，減氮條件下施用生物炭對(duì)紅黏土煙葉株高、莖圍和葉面積等無(wú)顯著影響。張繼帥等[14-15]報(bào)道，松土促根劑可顯著提高烤煙的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)和最大葉寬。以松土促根劑、生物炭和黃腐酸有機(jī)肥為土壤改良劑，采用田間試驗(yàn)探究常規(guī)施肥(CK)、減氮施肥(T0)、減氮施肥+松土促根劑(T1)、減氮施肥+生物炭(T2)和減氮施肥+黃腐酸有機(jī)肥(T3)對(duì)烤煙的農(nóng)藝性狀、根系生長(zhǎng)、烤后煙葉化學(xué)成分和經(jīng)濟(jì)效益的影響結(jié)果表明，不同處理煙株的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積分別為111.67～126.33 cm、7.37～9.80 cm、74.03～77.83 cm、35.39～38.23 cm和1 662.08～1 884.28 cm2，減氮施肥煙株的莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積較CK降低或顯著降低，減氮配施土壤改良劑各處理煙株的株高、莖圍、最大葉長(zhǎng)、最大葉寬和最大葉面積均較T0顯著提高。不同處理煙株的根干重和根體積分別為41.20～61.30 g/株和175.93～296.70 cm3/株，減氮配施土壤改良劑各處理較T0分別提高22.04%～48.78%和33.99%～68.64%。不同處理烤煙生育期內(nèi)根系活力呈先升后降趨勢(shì)，團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟期分別為67.68～78.43 μg/(g·h)、447.14～540.20 μg/(g·h)和56.34～94.54 μg/(g·h)，減氮配施土壤改良劑各處理較T0分別提高12.54%～15.88%、24.45%～34.44%和53.29%～67.80%。不同處理烤后煙葉總氮、煙堿、氯、總糖、還原糖和鉀含量分別為1.76%～2.11%、2.09%～2.30%、0.53%～0.73%、21.26%～24.41%、17.57%～20.93%和1.60%～2.20%，其中，總氮、煙堿、總糖和鉀含量減氮配施土壤改良劑各處理較T0分別提高0.29～0.34百分點(diǎn)、0.12～0.21百分點(diǎn)、2.51～3.15百分點(diǎn)和0.30～0.60百分點(diǎn)。不同處理烤煙的產(chǎn)量、均價(jià)、產(chǎn)值和中上等煙比例分別為1 868.3～2 230.0 kg/hm2、21.4～24.0 元/kg、39 910.1～53 341.4 元/hm2和71.9%～82.2%，依次為T(mén)1>T2>T3>CK>T0、T2>T3>T1>CK>T0、T2>T1>T3>CK>T0和T2>T3>T1>CK>T0，減氮配施土壤改良劑各處理較T0分別提高12.49%～19.36%、5.61%～12.47%、22.27%～33.65%和9.49%～14.33%。不同處理煙株農(nóng)藝性狀的變化與張弘等[11-12,16-17]的研究結(jié)果一致。不同處理煙株根系性狀的變化與王博等[18]的研究結(jié)果一致，尤其是松土促根劑處理可顯著提高根系干重和根系體積。其主要原因?yàn)槭┯猛寥栏牧紕┖笸寥栏呖紫段锢斫Y(jié)構(gòu)和豐富的化學(xué)官能團(tuán)等含量增加，土壤通透性增加，對(duì)水肥吸附性提高[19]，為烤煙的生長(zhǎng)提供了優(yōu)良的水肥和微生物環(huán)境，不僅提高土壤養(yǎng)分的供應(yīng)能力和煙株對(duì)養(yǎng)分的吸收能力，還能增強(qiáng)土壤有益微生物對(duì)病害的拮抗作用，提高烤煙抗性[12]?？偟亢蜔焿A含量是反映氮素吸收利用效率和氮代謝強(qiáng)度的重要指標(biāo)，其適宜范圍為1.5%～3.5%[20]。不同處理烤后煙葉氮和煙堿的含量變化與王麗淵等[21-22]的研究結(jié)果相近。主要是因?yàn)樵鍪┩寥栏牧紕┛商岣咄寥赖氐墓?yīng)水平和煙株的吸氮能力，施入適量土壤改良劑后，土壤酶活性顯著增強(qiáng)[23]，細(xì)菌數(shù)量、土壤堿解氮含量氮肥利用效率和氮肥農(nóng)學(xué)效率顯著提升[24]?？緹熖呛恐苯佑绊憻煔獯己投群统晕?。施用生物炭可提高煙葉糖含量[12,25]。減氮配施土壤改良劑總糖和還原糖的含量顯著提高，原因是土壤改良劑促進(jìn)煙葉中淀粉的積累和轉(zhuǎn)化[22]。閻海濤等[12,21,25-27]報(bào)道了施用土壤改良劑對(duì)煙葉鉀和氯含量的影響。減氮配施土壤改良劑較CK和T0煙葉鉀含量均增加，原因?yàn)橥寥栏牧紕┛娠@著提高根系活力，鉀吸收能力增強(qiáng)；而施用土壤改良劑對(duì)土壤氯含量無(wú)顯著影響，與張兆揚(yáng)等[26]研究結(jié)果一致?？緹燄B(yǎng)分的吸收和分配是煙葉產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)性狀是土壤改良劑施用效果的綜合體現(xiàn)。減氮配施土壤改良劑可提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，與閻海濤等[12,26]的研究結(jié)果一致。主要原因是土壤理化性狀的改變和根系活力的增加，煙葉綜合品質(zhì)提升，中上等煙比例升高，經(jīng)濟(jì)效益提高。

4 結(jié)論

減氮施肥烤煙的根系活力、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)質(zhì)量均低于常規(guī)施肥，但減氮配施土壤改良劑則高于常規(guī)施肥，減氮配施土壤改良劑是實(shí)施減氮施肥下實(shí)現(xiàn)烤煙優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的有效途徑。