邓小华,杨丽丽,陆中山,江智敏,菅攀锋,田峰,张明发,田明慧,张黎明
1 湖南农业大学农学院,长沙 410128;2 湖南省烟草公司湘西自治州公司,吉首 416000;3 浙江中烟工业有限责任公司,杭州 310009
农艺与调制
黑麦草绿肥翻压下烤烟减施氮量研究
邓小华1,杨丽丽1,陆中山2,江智敏3,菅攀锋3,田峰2,张明发2,田明慧2,张黎明2
1 湖南农业大学农学院,长沙 410128;2 湖南省烟草公司湘西自治州公司,吉首 416000;3 浙江中烟工业有限责任公司,杭州 310009
为明确湘西烟地翻压黑麦草作绿肥后烤烟减施氮量,采用大田试验,设计了减施氮量0 %、10%、20%、30%等4个水平,研究了不同减施氮量对烤烟农艺性状、光合特性、经济性状和烟叶质量的影响。结果表明:翻压黑麦草作绿肥后,不同施氮量对烤烟农艺性状、干物质累积、叶面积指数、光合特性、经济性状以及烟叶物理特性、化学成分和评吸质量均有一定的影响。减施氮肥10%,烤烟农艺性状、干物质累积、叶面积指数和光合特性优于对照,与不减氮处理没有差异;其上等烟比例、产值高于对照和不减氮处理;其烟叶物理特性、化学成分协调性和评吸质量优于对照和不减氮处理。减施氮肥20% ~ 30%,烟株农艺性状、经济性状和烟叶质量相对较差。 翻压绿肥还田应根据绿肥种类和土壤肥力状况适当减少烤烟施氮量;湘西烟地翻压黑麦草作绿肥以减少施氮量10%为宜。
烤烟;绿肥;黑麦草;减氮量;烟叶质量
为烤烟生长发育创造一个良好的土壤生态环境是实现烤烟优质适产所必须的[1-2]。烤烟生产轻视施用有机肥的习惯,致使植烟土壤退化和化肥利用率低,造成烟叶质量下降和工业可用性降低,影响了烟区可持续发展[3]。在冬季空闲茬口种植绿肥翻压还田,既能充分利用冬季光热资源和覆盖地面保持水土,又能提高土壤有机质含量[4-5],还能活化与富集土壤磷、钾等养分[6-7],为后季作物提供速效养分[8-9],进而提高烤烟产质量[10-13]。绿肥含氮量较高,翻压绿肥还田后种植烤烟,施肥必然与烤烟常规施肥有较大的差异,否则会导致后期氮素供应过多而影响烤烟正常落黄成熟。陈蕾[14]和石楠[15]等研究了翻压箭舌豌豆绿肥后减施氮量对烤烟SPAD值和产质量的影响,郭云周[16]和刘胜良[17]等研究了翻压等量紫花苕子绿肥后的烤烟化肥氮用量,袁家富等[18]研究了翻压紫花苕子、小麦绿肥和减氮对烤烟养分累积、产量及质量的影响。对于地处武陵山地的湘西烟区禾本科(黑麦草)绿肥翻压还田后的减施氮量研究相对缺乏。本文研究了黑麦草翻压还田后烤烟不同施氮量对烟株农艺性状、光合生理指标、烤烟经济性状及烟叶质量的影响,为制定湘西烟区翻压绿肥后的烤烟合理施用氮肥提供参考。
2014年在湖南省凤凰县千工坪乡烟草基地开展试验。该区域属于中亚热带季风湿润性气候[19],年平均气温为15.9℃,历年平均降雨量1308.1 mm,以旱地植烟为主。供试土壤为黄灰土,质地为粘壤土,pH6.4,有机质13.3 g/kg,碱解氮72 mg/kg,有机磷18 mg/kg,速效钾186 mg/kg。试验设5个处理。T1,翻压黑麦草,减氮0 %(施N 90 kg/hm2);T2,翻压黑麦草,减氮10%(施N 81 kg/hm2);T3,翻压黑麦草,减氮20%(施N 72 kg/hm2);T4,翻压黑麦草,减氮30%(施N 63 kg/hm2);CK,不翻压黑麦草,施N 90 kg/hm2。每个处理3次重复,共15个小区。小区面积35.2 m2。N:P2O5:K2O为1:1.3:2.5(通过调节专用基肥、专用追肥和追施硫酸钾的用量保证氮磷钾比例)。黑麦草于2013年10月19日播种,2014年4月18日翻压还田,还田鲜草量为15000 kg/hm2(可提供给土壤N 68.55 kg/hm2、P 12.10 kg/hm2、K 66.24 kg/hm2)。烤烟品种为云烟87,2014年4月28日移栽烟苗。行距为110 cm,株距为50 cm。烤烟其他栽培措施参照湘西州烤烟栽培技术规程。
(1)植株农艺性状:分别在烤烟团棵期、打顶期每个小区取有代表性烟株10株,按《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T142-2010)测定株高、茎围、有效叶片数、最大叶长与宽等农艺性状,叶面积计算方法为叶长×叶宽×0.6345。
(2)植株干物质:分别于团棵期、打顶期采集整株烟样,每次取2 株/小区,所采植株样分根、茎、叶3 个部位分别杀青、烘干,称重后计算整株干重。
(3)叶面积指数:分别于烤烟团棵期、打顶期,在晴天的9:00 ~ 11:00进行测定,每次均采用往返观测法采用Sunscan冠层分析仪测定叶面积指数(LAI)。
(4)叶绿素含量:分别在烤烟团棵期、打顶期,每个小区选择10 株,用SPAD-502便携式叶绿素仪测量从上至下数第5片烟叶的相对叶绿素含量,每片烟叶在主脉两侧对称选择6个点测量,以 SPAD 的平均值表示。
(5)光合特性指标:分别在烤烟团棵期、打顶期,每个小区选择 5 株,采用LI—6400便携式光合作用测定系统,测量从上至下数第5片烟叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)。在晴天的9:00 ~ 11:00进行测定,LED红/蓝光源(6400-02B),测点环境二氧化碳自动缓冲,每个处理测定5次。
(6)经济性状:每个处理单采、单烤,分级后考查上等烟比例、均价、产量、产值等经济性状[20]。
(7)烟叶质量评价:每个处理单采、单烤,由试验人员和专职分级人员按照GB2635—92 标准,分别于烘烤结束后取烤后烟样B2F、C3F等级。烟叶物理特性检测方法参考文献[21],烟叶化学成分检测和评吸质量评价参照文献[2]。
采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0进行数据处理和统计分析,采用Duncan法进行多重比较,英文小写字母表示5%差异显著性水平P<0.05,以a、b、c表示其差异性,数字后不含有相同字母表示差异有统计学意义。
从表1看,在烤烟的团棵期,不同处理的株高、茎围、叶片数差异不显著;但最大叶面积差异达显著水平,对照的最大叶面积最大,T4最小;CK、T1、T2的最大叶面积显著大于T3、T4。表明绿肥还田后在团棵期的长势稍弱,特别是过量减施氮肥(T3、T4)不利烤烟生长。
表1 不同处理的烟株农艺性状Tab. 1 Agronomic trait of tobacco plant for different treats
在烤烟打顶期,不同处理烤烟株高存在显著差异,主要是CK、T1、T2、T3的株高显著高于T4;不同处理的烤烟茎围、叶片数有差异,但差异没有达到显著性;对于不同处理烤烟最大叶面积,CK、T1、T2与T3、T4处理达到差异显著,而CK、T1、T2之间差异、T3与T4之间差异不显著,5个处理烤烟最大叶面积以T1最大,T4最小。表明绿肥还田有利烤烟中后期生长,但过量减施氮肥(T3、T4)不利烤烟生长。
对于烤烟团棵期的干物质及叶面积指数而言(表2),干物质量从大到小的顺序为:CK>T1>T2>T3>T4,各处理之间的差异显著性表现为CK、T1和T2与T4达到差异显著水平,CK、T1、T2和T3之间,T3和T4之间差异不显著;叶面积指数的表现与表1中的最大叶面积相同。对于烤烟打顶期的干物质及叶面积指数(表2),干物质量从大到小的顺序为:T1>T2>CK> T3>T4, T1和T2显著高于CK、T3、T4, CK和T3显著高于T4,T1与T2差异不显著,CK与 T3差异不显著;叶面积指数的表现与表1中的最大叶面积相同。表明绿肥还田过量减施氮肥(T3、T4)不利烤烟干物质累积,将减少叶面积指数,但绿肥还田适量减施氮肥不影响烤烟干物质累积和叶面积指数。
对于烤烟光合特性(表3),在烤烟的团棵期,不同处理光合特性指标差异不显著。在烤烟打顶期,不同处理叶绿素的相对含量(SPAD值)、气孔导度和胞间二氧化碳浓度是T1、T2和CK显著高于T3和T4;烟叶净光合速率和蒸腾速率是T1和T2显著高于T3和T4,CK与其他处理差异不显著。由此可见,翻压绿肥减施氮肥主要影响烤烟中、后期的光合特性,过量减施氮肥(T3、T4)会降低烟叶的光合能力。
表2 不同处理的烟株干物质和叶面积指数Tab. 2 Dry matter and leaf area index of tobacco plant for different treats
表3 不同处理的烤烟光合生理特性Tab. 3 Photosynthetic character of tobacco for different treats
对于烤烟经济性状(表4),不同处理的烤烟上等烟比例存在显著差异,T2、CK的烤烟上等烟比例较高, T1、T3,T4的上等烟比例相对最低。不同处理的烤烟均价差异不显著。不同处理的烤烟产量和产值存在显著差异,除翻压绿肥减氮30%的T4外,其他处理均高于不施绿肥对照。从减施氮肥后烤烟产量和产值看, T2(减氮10%)与T1(不减氮)差异不显著;T3(减氮20%)虽显著高于T4和对照,但显著低于T1、T2。表明翻压绿肥后减施氮肥影响烤烟经济性状,以减施氮量10%的T2为宜;较对照上等烟比例提高了1.78%,产量提高了19.16%,产值提高了23.89%;较不减氮的T1,上等烟比例提高了8.81%,产值提高了2.77%。
表4 不同处理的烤烟经济性状Tab. 4 Economic character of tobacco for different treats
从表5看,不同处理C3F等级烤烟物理性状差异不显著。除平衡含水率外,不同处理B2F等级烤烟其他物理性状指标差异显著。从B2F等级开片率看,T1>CK>T2>T3>T4,T1、CK显著高于T3、T4,T2与其他处理差异不显著。从B2F等级叶片厚度看,T4>T3>T2 >CK >T1,T1、CK显著低于T2、T3、T4。从B2F等级单叶重看,CK>T1> T2>T4>T3,T1、T2、CK显著高于T3、T4。从B2F等级含梗率看,CK>T4>T3>T1>T2,T2显著低于其他处理。从B2F等级叶质重看,T4>T1> T3>T2>CK,T4显著高于其他处理。以上分析表明,绿肥翻压后减施氮量主要影响上部烟叶(B2F等级)的物理性状;翻压绿肥后减氮量较大(T3、T4)造成上部烟叶开片度差、叶片厚、单叶重较轻;以减氮10%的T2烟叶含梗率低,开片率、叶质重适宜,叶片结构疏松。
表5 不同处理的烤烟物理性状Tab. 5 Physical character of tobacco for different treats
从表6看,在C3F等级中,不同处理烟叶总糖、还原糖、烟碱、钾含量差异达显著水平;T1、T2、T3的烟叶糖含量较高、烟碱含量适宜、钾含量较高。在B2F等级中,不同处理烟叶的总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、糖碱比、钾氯比差异显著;T1、T2的烟叶糖含量相对较高;T1的烟叶烟碱、总氮含量相对较高;翻压绿肥处理(T1、T2、T3、T4)的烟叶钾含量及钾氯比相对较高;T2处理的烟叶糖碱比相对较高。以上分析表明翻压绿肥后适当减氮可提高烟叶糖含量,降低烟叶的烟碱含量,使化学成分更加协调。
对于烤烟感官评吸质量(表7)而言,B2F等级烟叶的不同处理之间的感官质量指数差异大于C3F等级。从C3F等级看,各处理的感官质量指数从高到低的顺序为T2>T1=T3>CK>T4,T2,T2的余味分值相对较优。从B2F等级看,各处理的感官质量指数从高到低的顺序为T2>T1>T3=CK>T4,T2的香气质、杂气、余味等感官评吸质量指标分值相对较优。以上表明,绿肥翻压还田适当减施氮肥有利于提高烟叶感官质量。
表6 不同处理的烤烟化学成分Tab. 6 Chemical component of tobacco for different treats
表7 不同处理的烤烟感官质量Tab. 7 Smoking quality of tobacco for different treats
本研究结果表明,黑麦草翻压还田,烟苗在团棵期长势稍弱,可能是绿肥翻压入土后的腐解与烟苗生长存在“氮”竞争现象。由于提早翻压,加之烟苗前期只需少量氮供应即可满足其生长,对烟苗生长的影响不大,但对打顶期的农艺性状、生物量和光合特性具有明显的促进作用。翻压绿肥后,绿肥本身提供养分和改良土壤的效果,有利烤烟旺长期生长,提高了叶面积指数,改善了光合特性,为烤烟优质适产打下了良好基础,因而能提高烤烟上等烟比例,增加烤烟产量和产值。
绿肥本身含有较高氮素,翻压黑麦草后种植烤烟不减施氮素,不利于烤烟正常成熟落黄,造成上部烟叶的烟碱含量提高、糖碱比降低,影响上部烟叶的化学成分可用性,导致上部烟叶评吸质量低于减氮10%的处理。但翻压黑麦草作绿肥后减施氮量过大(20% ~30%),致使烤烟营养失调,影响烤烟叶片生长,降低烤烟产量和产值,造成上部烟叶开片度差、叶片厚、单叶较轻、叶片结构紧密,其化学成分协调性差,评吸质量也差。翻压黑麦草后减氮10%处理的农艺性状、生物量、叶面积指数、光合特性和产量与不减氮处理差异不显著,但其上等烟比例、产值、烟叶物理特性、化学成分协调性和评吸质量显著优于不减氮处理。因此,烤烟生产中,在翻压黑麦草作绿肥还田的同时,应适量减少化肥氮的施用,才能提高经济效益。但减施化肥氮量有一定的限度,如果减量过多,可能引起减产、减收和降低烟叶质量。
不同产区翻压不同绿肥的减氮量不同。郭云周等[16]在云南省曲靖市富源县,研究翻压光叶紫花苕子作绿肥后,烤烟生产适宜减氮量以15%为最佳。刘胜良等[17]在云南省昆明市石林县,研究翻压光叶紫花苕子作绿肥后,烤烟生产化肥氮施用量以当地习惯推荐量的60%(减氮40%)为宜。袁家富等[18]在湖北省清江流域,研究翻压紫花苕子和小麦作绿肥后,烤烟生产施氮量减少22.5 kg/hm2,有利于改善烟叶内在质量。石楠等[15]在湖南省湘西州的凤凰县,研究翻压箭舌豌豆作绿肥后,烤烟生产适宜减氮量为10% ~ 20%。本研究认为翻压黑麦草作绿肥后,烤烟生产以减氮10%为宜。这可能与黑麦草是禾本科绿肥,本身含氮量要低于豆科绿肥有关[10]。因此,不同烟区,不同的绿肥种类、翻压量、翻压时间,减氮量会有所不同,需要针对本地的生态条件开展研究。
翻压黑麦作绿肥可促进烤烟的叶片生长,增加烟株的生物量,改善烤烟农艺性状和光合特性,提高烤烟产量和产值。翻压黑麦草作绿肥后的烤烟生产适量减施氮肥10%,烤烟农艺性状、干物质累积、叶面积指数和光合特性优于对照,其上等烟比例、产值高于对照和不减氮处理,其烟叶物理特性、化学成分协调性和评吸质量优于对照和不减氮处理。翻压绿肥还田应根据绿肥种类和土壤肥力状况适当减少烤烟施氮量;湘西烟地翻压黑麦草作绿肥以减少施氮量10%为宜。翻压绿肥不仅可以培肥植烟土壤,还可以更好满足当季作物营养需求。但如何协调其培肥土壤和当季利用率的关系,有待今后进一步探索。
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:DENG Xiaohua,YANG Lili, LU Zhongshan, et al. Research on reduction of nitrogen fertilizer application in flue-cured tobacco production cultivation caused by ploughing back ryegrass [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2016, 22(6)
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湘西烟区翻压不同绿肥品种的生态和烤烟效应
【作者】 田峰,陆中山,邓小华,赵炯平,江智敏,陈前锋,菅攀锋,张明发
中国烟草学报,2015年第4期
摘要:为探讨不同绿肥作物改良土壤和提高肥力的作用,研究了5个绿肥品种翻压的生态效应及烤烟生长、经济性状、烟叶品质效应。结果表明:(1)绿肥当季干草产量为2.28 t/hm2~ 4.07t/hm2,全部翻压入土能提供944.51 kg/hm2~ 1613.76 kg/hm2有机碳、93.59 kg/hm2~201.31 kg/hm2氮、11.86 kg/hm2~ 22.41 kg/hm2磷、80.99 kg/hm2~ 118.19 kg/hm2钾;连续3年绿肥翻压后植烟土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量可分别提高1.82 g/kg ~ 3.62g/kg、0.04 g/kg ~ 0.10g/kg、0.04 g/kg ~ 0.12g/kg、0.34 g/kg ~ 1.14g/kg、28.00 mg/kg ~47.00mg/kg、4.40 mg/kg ~ 43.10mg/kg、31.00 mg/kg ~ 353.00mg/kg,具有良好的生态效应和明显的土壤改良培肥效果。(2)翻压豆科绿肥能改善烤烟农艺性状,提高烤烟根系覆盖范围和增加主、侧根重量。(3)绿肥翻压可提高烤烟产量227.10 kg/hm2~ 727.80 kg/hm2,增加烤烟产值3912.00元/hm2~ 14470.65元/hm2。(4)绿肥翻压主要影响上部烟叶化学成分和评吸质量,适宜的翻压量可提高烟叶化学成分协调性和烟叶评吸质量。湘西烟区应推广箭舌豌豆作为冬种绿肥较好。
关键词:绿肥;烤烟;生态效应;经济性状;化学成分;评吸质量
Research on reduction of nitrogen fertilizer application in flue-cured tobacco production cultivation caused by ploughing back ryegrass
DENG Xiaohua1,YANG Lili1, LU Zhongshan2, JIANG Zhi-min3, JIAN Panfeng3,TIAN Feng2,ZHANG Mingfa2,TIAN Minghui2, ZHANG Liming2
1 College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;2 Xiangxi Branch of Hunan Provincial Tobacco Company,Jishou 416000,China;3 China Tobacco Zhejiang Industrial Co. Ltd.,Hangzhou 310009,China
Abstract: In order to find out the reduction rate of nitrogen fertilization after the turnover of ryegrass as green manure in Xiangxi tobacco growing fields, the effects on agronomic characters, photosynthetic characters, economic characters, and tobacco quality were studied at different nitrogen reduction rates, i.e. 0 %, 10%, 20%, 30%, in field experiments. Results showed that nitrogen fertilization rate significantly affected agronomic traits, dry matter accumulation, leaf area index, photosynthetic characters, and economic characters of tobacco plant, as well as physics properties, chemical components, and smoking quality of tobacco leaves. Compared with other reduction rates of nitrogen fertilization, agronomic traits, dry matter accumulation, leaf area index, and photosynthetic characters in the treatment of 10% reduction rate were superior with no difference to normal nitrogen fertilization rate. Fine tobacco ratio and out-put value were higher and physics properties, chemical coordination, and smoking quality were superior. Agronomic characters, economic characters, and leaf quality in the treatment of 20% or 30% reduction rates were relatively poor. It was suggested that nitrogen fertilization amount should be appropriately reduced after the turnover of green manure according to the types of green manure and soil fertility conditions in tobacco growing. 10% reduction rate was proper in Xiangxi tobacco growing areas when applying ryegrass as green manure.
flue-cured tobacco; green manure;ryegrass;reducing the nitrogen quantity; tobacco quality
邓小华,杨丽丽,陆中山,等. 黑麦草绿肥翻压下烤烟减施氮量研究[J]. 中国烟草学报,2016, 22(6)
湖南省烟草专卖局重点项目“湘西州烟区植烟土壤维护和改良研究与示范”(13-14ZDAa03) 和浙江中烟工业有限责任公司项目“绿肥改良植烟土壤示范推广”(ZJZY2013B003)
邓小华(1965—),博士,教授,主要从事烟草科学与工程技术研究,Email:yzdxh@163.com
菅攀锋(1981—),主要从事烟草原料研究,Email: jianpf@zjtobacco.com
2016-07-20