多功能调理剂在福建植烟土壤上的应用效果

张玉树，王英男,2，郑祥洲，王亚萨,2，唐莉娜，张 晶，丁 洪*

（1.福建省农业科学院土壤肥料研究所，福州350013；2.福建农林大学资源与环境学院，福州 350002；3.福建省烟草与农业科学研究所，福州350003）

多功能调理剂在福建植烟土壤上的应用效果

张玉树1，王英男1,2，郑祥洲1，王亚萨1,2，唐莉娜3，张 晶1，丁 洪1*

（1.福建省农业科学院土壤肥料研究所，福州350013；2.福建农林大学资源与环境学院，福州 350002；3.福建省烟草与农业科学研究所，福州350003）

为了考察多功能土壤调理剂（ST和MT）对酸性植烟土壤的调理效果，在田间试验条件下，以不施调理剂和当地调理措施（白云石粉）为对照，对比研究了不同调理剂对土壤pH和烤烟产质量的影响。结果表明，与不施调理剂处理相比，施用调理剂处理烤烟根系周围土壤pH提高0.5～1.5；烤烟产量和上等烟叶比例随土壤pH（4.9～6.6）的提高而增加，烟叶产量和产值分别增加4.0%～9.0%和6.0%～14.7%，上等烟叶比例提高1.5%～12.9%。与白云石粉处理相比，等量施用多功能调理剂MT处理上等烟叶比例提高11.2%，经济效益增加1 485.7元/hm2；减半施用多功能调理剂处理（白云石粉用量的50%）仍可以达到与白云石粉相当的调理效果。可见，多功能土壤调理剂具有较好的调理效果。

土壤调理剂；烤烟；产量；品质；pH

福建省是我国烤烟种植的主要省份之一，常年种植面积保持在7万hm2左右[1]。虽然烤烟生长对土壤pH适应范围较广，在pH 4.5～8.5均能正常生长和发育[2]，但一般认为我国优质烤烟生产适宜的土壤pH为5.5～6.5[3]。然而有研究表明福建省烟区86.6%的土壤pH小于5.5[4]。较低的pH影响土壤微生物分布与活性、养分有效性，导致土壤中钾、钙、镁、钼、硼等营养元素流失，进而影响烤烟生长和烟叶品质[5-7]。施用酸性土壤调理剂是改善土壤理化性状和土壤微生态环境的有效方法之一，有研究表明酸性土壤调理剂可以提高土壤pH，显著提高烟叶产量和品质[8-9]。石灰、白云石粉、氢氧化镁等是最常用的酸性土壤调理剂，但长期大量施用石灰和白云石粉不仅会引起土壤板结而形成“石灰板结田”，而且容易引起土壤钙、钾、镁等元素的平衡失调而导致作物减产[10]；长期大量施用氢氧化镁所带入的镁素与钾素存在拮抗作用，影响土壤钾素有效性[11]。也有学者采用氰氨化钙作为酸性土壤调理剂[12]。虽然氰氨化钙调酸效果较好，而且施入土壤后产生的氰胺类物质可以抑制土传病菌生长，但大量的氰胺类物质可能会影响作物根系生长。可见，大量、单独施用上述调理剂均容易对土壤或烟株造成“二次伤害”，而在单位面积施用总量相同条件下，复合施用不同调理剂可能带来的副作用小于单独施用。此外，复合施用还可以同时提供氮、磷、镁等营养，可能具有更为显著的调理效果。为了验证该推论，选择氢氧化镁、钙镁磷、氰氨化钙、氧化钙、碳酸氢钙、风化煤等材料作为主要原料或辅料；通过合理复配，研制出多功能土壤调理剂[13]，并在田间条件下研究多功能调理剂对土壤性质和烤烟生长的影响，旨在为酸性土壤改良及该多功能调理剂的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地点位于福建省邵武市沿山镇，地处中亚热带季风气候区，年平均降水量1770 mm，年平均气温17.7 ℃，无霜期264 d。土壤为酸性花岗岩母质发育的水稻土（水耕人为土），土壤质地为砂质粘壤土，有机质42.3 g/kg、全氮1.6 g/kg、碱解氮127.2 mg/kg、有效磷19.3 mg/kg、有效钾263.0 mg/kg和pH 4.9。

试验设6个处理，重复4次，采用完全随机排列。各处理分别为：（1）不施调理剂（CK）；（2）施用白云石粉（当地推荐调理措施，1500 kg/hm2，用CT表示)；（3）减半施用多功能调理剂ST（施用量为白云石粉的50%，即750 kg/hm2，以ST1表示）；（4）等量施用多功能调理剂ST（施用量与白云石粉相同，即1500 kg/hm2，以ST2表示）；（5）减半施用多功能调理剂MT（750 kg/hm2，以MT1表示）；（6）等量施用多功能调理剂MT（1500 kg/hm2，以MT2表示）。多功能调理剂ST和MT由氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、钙镁磷、风化煤和/或氰氨化钙等组成，纯度均为农用级，各组分比例见表1。

除土壤调理剂外，其余管理措施与当地习惯一致。所施肥料分别为牛粪[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O) = 0.3∶0.3∶1.0]，菜籽饼[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O) =4.5∶2.5∶1.4]，烟草专用肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=12.5∶8∶22.5]，钙镁磷，硫酸钾，硝酸钾，施用量分别为1500、450、900、300、250和150 kg/hm2。其中牛粪和菜籽饼全部作为基肥施用，化学肥料中氮肥67.8%作为基肥、32.2%作为追肥，磷肥88.5%作为基肥、11.5%作为追肥，钾肥41.3%作为基肥、57.3%作为追肥。基肥和调理剂于烟苗移栽前15 d在畦面中间开沟（宽10～15 cm，深10～15 cm）施用，施后覆土并盖膜。追肥为浇施，分别于烟苗移栽后第12、35和55天施用。小区面积为57.6 m2，种植密度为1.2 m×0.5 m。供试烤烟品种为K326，2016年3月12日移栽，5月27日开始采收，7月20日采收结束。

1.2 测定项目及方法

每小区消除边际效应后随机选定点5株，分别于团棵期和打顶后调查烟株株高、茎围、有效叶片数、最大叶长、最大叶宽；并于旺长期采集烟株根系周围土壤样品，测定土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量及pH。土壤取样方法为，用内径2.0 cm的土钻在每个小区烤烟根系周围（调理剂和肥料施用区域）随机采集20个深度为0～20 cm土柱，混合均匀后作为一个样品。土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量及pH值分别采用重铬酸钾容量法、凯氏定氮法、碱解扩散吸收法、Olsen法、火焰光度计法（Model 2655-00，Cole-Parmer Instrument Company）和pH计法（S210 Seven Compact, Mettler Toledo）测定[14]。烟叶采收结束后采集并分析烤烟根、茎秆和叶的养分含量。烟叶化学成分分析根据总糖和还原糖（YC/T 159—2002）、烟碱（YC/T 160—2002）、总氮（YC/T 161—2002）、氯（YC/T 162—2002）和钾（YC/T 274—2008）烟草行业标准，由中国烟草总公司郑州烟草研究院分析测定。烟株全氮、全磷和全钾含量分别采用浓硫酸-混合加速剂-蒸溜法、钒钼黄比色法和火焰光度计法测定[15]。

表1 多功能调理剂ST和MT组分比例Table 1 Constituents of multi-function soil conditioners ST and MT %

1.3 数据处理与分析

试验数据采用IBM Statistics SPSS 18.0、Microsoft Excel 2003和Origin 9.0进行分析处理，ANOVA进行多重比较。

2 结 果

2.1 不同调理剂对烤烟主要农艺性状的影响

从表2可以看出，团棵期各处理间的株高、茎 围、有效叶片数、最大叶长和叶宽均没有差异，表明在烟苗移栽前15 d施用多功能土壤调理剂对烤烟前期生长没有不良影响。在烤烟生长后期（打顶后），ST2和MT2处理的株高、茎围和最大叶长略高于CK和CT处理，其中MT2处理的烟株茎围显著高于其他处理（ST2除外）。值得注意的是，多功能调理剂减半施用的条件下（ST1和MT1处理）也能达到CT处理的效果，烤烟生长后期的烟株株高、茎围、有效叶片数、最大叶长和叶宽与CT处理没有差异。

2.2 不同调理剂对烟叶产量、品质及产值的影响

从表3可以看出，与不施调理剂处理（CK）相比，CT、ST1、ST2、MT1和MT2处理烟叶产量和产值分别比CK提高4.0%～9.0%和6.0%～14.7%，除ST1处理烟叶产量略有增加外，其他均达到5%显著水平；上等烟叶比例分别提高1.5%～12.9%，其中MT1和MT2处理达到5%显著水平；经济效益提高2 099.8～4 769.7元/hm2。不同调理剂处理间比较表明，在等量施用条件下，MT2处理上等烟叶比例比CT处理提高11.2%，总产值增加5.0%，均达到显著水平；ST2处理烟叶产量、上等烟叶比例和总产值略高于CT处理，但差异不显著。从经济效益分析结果来看，ST2和MT2处理高于CT处理。减半施用下，多功能调理剂处理仍表现出与CT处理相当的调理效果。ST1处理的烟叶产量、上等烟叶比例和总产值与CT处理没有差异，但MT1处理的上等烟叶比例仍显著高于CT处理。

表2 不同调理剂处理条件下烤烟主要农艺性状差异Table 2 Agronomic characters of tobacco under different treatments

表3 不同调理剂处理条件下烤烟产量及产值Table 3 Yields and output values of tobacco under different treatments

2.3 不同调理剂对烟株养分累积量的影响

图1显示，施用调理剂还可以提高烟株养分累积量。与CK处理相比，氮、磷、钾累积量分别提高9.8%～33.6%、13.4%～47.5%和15.3%～31.9%，均达到5%显著水平。等量施用条件下，ST2处理烟株磷累积量比CT处理提高14.3%，MT2处理烟株氮、磷累积量分别比CT处理提高18.6%和30.0%，均达到5%显著水平。减半施用下，ST1和MT1养分累积量与CT处理没有显著差异。

2.4 不同调理剂对土壤pH及养分含量的影响

从图2可以看出，施用调理剂可以显著提高烤烟根系周围土壤pH，比CK处理提高0.5～1.5，除ST1处理外，其余均达到5%显著水平。与CT处理相比，ST2、MT1和MT2处理土壤pH均略高于CT处理，但差异不显著。图2还显示，施用调理剂ST和MT还可以显著提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量。MT1和MT2处理土壤碱解氮含量显著高于CK和CT处理，ST2和MT2处理速效磷含量显著高于CK和CT处理。图3显示，各处理的土壤pH（4.9～6.6）与烟叶产量及上等烟叶比例极显著线性相关。图4结果表明，土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别与烤烟氮、磷、钾累积量极显著相关。

2.5 不同调理剂对烟叶化学成分的影响

由表4可以看出，与CK处理相比，施用土壤调理剂处理降低了中部位烟叶氯含量和下部位烟叶总烟碱含量，但提高了上部位烟叶总烟碱含量和中、下部位烟叶总氮/总碱比。此外，土壤调理剂处理还具有提高中、下部位烟叶钾含量和中部位烟叶总糖/总碱比的趋势。从表4还看出，不同土壤调理剂处理之间化学成分未呈现规律性的变化，处理之间差异不明显；但使用土壤调理剂后，各处理化学成分均符合优质烟化学成分的适宜范围。

图1 不同调理剂处理条件下烤烟养分累积量Fig. 1 Nutrient accumulation in tobacco under different treatments

图2 不同调理剂处理对土壤pH、碱解氮、速效磷和速效钾含量的影响Fig. 2 Effects of different treatments on soil pH and available nutrient contents in soil

图3 土壤pH与烟叶产量、上等烟叶比例的关系Fig. 3 Correlation between soil pH and tobacco yield and the ratios of high quality tobacco

图4 土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量与烤烟氮、磷、钾累积量的关系Fig. 4 Correlation between soil available N, P, K contents and tobacco accumulated N, P, K contents

表4 不同调理剂对烟叶的化学成分的影响Table 4 Chemical composition of tobacco leaves under different treatments %

3 讨 论

本试验结果显示，土壤pH（4.9～6.6）与烤烟产量和上等烟叶比例呈极显著正相关，说明土壤pH是烤烟产量和品质主要限制因子。酸化不但破坏土壤微生态环境，影响土壤养分供应能力，而且还是烤烟根系活力主要限制因子[16-18]，影响烤烟的养分吸收和生长，从而影响烤烟产量与品质。施用酸性土壤调理剂可以提高土壤pH，降低酸性土壤交换性铝含量，提高土壤有机质和速效养分含量[19]。有文献报道，在酸性植烟土壤上施用调理剂可以提高烟叶产量、改善烟叶品质，从而提高烟叶产值[20-21]，这与本文研究结果一致，同时也从另一侧面验证了土壤酸化是烤烟产量和品质提高的主要限制因子。除了改善土壤酸性外，土壤调理剂提高烤烟烟叶产量和品质的原因可能还与提高土壤养分有效性有关。有研究结果表明，土壤pH（4.1～8.2）与全氮、水解氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效锌的含量呈极显著正相关[22-23]。土壤养分有效性的提高促进烤烟的养分吸收，提高烟株养分累积量。祖艳群等[24]研究表明，烟叶养分含量（氮、钾）与土壤速效养分含量（碱解氮、速效钾）呈正相关。本试验结果也表明，烟株养分累积量与土壤有效养分含量呈极显著正相关。然而，本研究中多功能调理剂处理土壤有效养分含量的提高除了与土壤pH改善有关外，可能还与调理剂自身含有氮、磷营养成分有关。

虽然多功能调理剂成本高于白云石粉，但多功能土壤调理剂表现出较好的调理效果，可以显著提高烟叶外观品质、增加烟叶产值，经济效益明显高于白云石粉，而且在减半施用条件下仍可以提高上等烟比例，达到与白云石粉相当的调理效果。该结果验证了本文的推论。这与多功能调理剂除了调节土壤酸性外，还具有提供养分的功能有关。首先，多功能调理剂具有较好的调酸效果（pH显著高于不施调理剂处理），其次多功能调理剂含有钙镁磷、氢氧化镁、氰氨化钙等营养成分。其中，钙镁磷和氢氧化镁既可以提高土壤pH，又可提供磷素和镁素营养，有效地弥补烟区土壤镁含量较低的不足[25]。氰氨化钙是一种强碱性化合物，具有显著的调节酸度效果，还可以提供氮素营养[12]，施入土壤后遇水分解生成的氰胺类物可以显著降低土壤真菌数量，提高细菌和放线菌数量[26]，改善土壤微生态环境。因此，多功能调理剂MT对烤烟的生长及烟叶品质的影响可能是养分供给、pH调节和土壤微生态环境改善共同作用的效果，而不同功能对烤烟生长促进效应的贡献率有待进一步研究。

虽然多功能调理剂MT提高了烟株氮累积量，但烟叶化学成分均符合优质烟化学成分的适宜范围。此外，多功能调理剂主要成分（氢氧化镁、氢氧化钙、碳酸钙、钙镁磷、风化煤和/或氰氨化钙等）均已分别作为肥料或调理剂被广泛应用于各类农田土壤[8,12,26-27]，并未见不良副作用报道。虽然氰氨化钙在土壤中分解产生的氰胺类物质可能也会影响烟苗根系生长，从而影响作物生长；但从本试验施用效果来看，氰氨化钙作为调理剂在移栽前15 d施用是安全的，不会对烟株前期生长造成不良影响，在后期还具有促进烟株生长的功能。此外，多功能调理剂钙含量明显低于石灰（或以石灰为主要原料）调理剂，长期施用造成土壤板结的风险较低。综上所述，多功能调理剂可以进一步推广应用。

试验中土壤样品采集点分布于烤烟根际周围，即肥料和调理剂施用区域，导致土壤样品碱解氮、速效磷和速效钾含量测定值较高，测定结果难于反映整个地块的实际状况。但该分析结果较好地体现了土壤中与作物生长关系最为密切的微域环境（根系周围）对调理剂的响应，较好地反映了土壤pH、速效养分含量与烤烟产量、品质和养分累积量的关系，这说明该取样方法可以用于植物营养研究，但该方法的应用及标准操作规程仍需今后进一步研究。

4 结 论

在本试验条件下，烟叶产量和上等烟叶比例与土壤pH极显著正相关，说明土壤pH是影响福建酸性烟田烟叶产量和品质提高的主要因素；与不施调理剂相比，施用土壤调理剂显著提高烤烟根系周围土壤pH，烟叶产量和产值分别提高4.0%～9.0%和6.0%～14.7%；与当地推荐调理措施（白云石粉）相比，在相同施用量条件下，多功能土壤调理剂提高上等烟叶比例和产值；减半施用条件下，多功能土壤调理剂仍可以改善烟叶等级结构，达到预期的调理效果。

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Effects of Different Soil Conditioners on Soil pH and Tobacco Growth in Fujian Province

ZHANG Yushu1, WANG Yingnan1,2, ZHENG Xiangzhou1, WANG Yasa1,2, TANG Lina3, ZHANG Jing1, DING Hong1

(1. Institute of Soil and Fertilizer, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 2.College of Resource and Environment, Fujian Agricultural And Forest University, Fuzhou 350002, China; 3. Tobacco and Agricultural Research Institute, Fujian Municipal Tobacco Company, Fuzhou 350003, China)

Soil acidification is getting worse under long-term fertilization. In this study, a field experiment was conducted to investigate the effects of different soil conditioners on soil pH and tobacco growth in Fujian Province. No conditioner, local countermeasure (dolomite powder) were considered as controls. Multi-functional soil conditioners ST and MT were applied with half and the same amount as dolomite powder. The results showed that compared to the treatment of no conditioner, the conditioners significantly increased rhizosphere soil pH by 0.5-1.5 units, increased the ratio of high quality tobacco leaves by 1.5%-12.9%, and significantly increased the yield and output value by 4.0%-9.0% and by 6.0%-14.7%, respectively. Compared to dolomite powder, under the same applied amount, the treatments of multi-functional soil conditioners MT significantly increased the ratio for high quality tobacco leaves and the economic benefit by 11.2% and by 1485.7 Yuan/ha, respectively. Additionally, multi-functional soil conditioners applied with half amount of dolomite powder showed the equivalent conditioning effects with dolomite powder. These results suggested that the multi-functional soil conditioners have positive effects on soil pH and tobacco growth, thus, could be recommended to be used in tobacco production.

soil conditioner; tobacco; yield; quality; pH

S572.01

1007-5119（2017）04-0044-07

10.13496/j.issn.1007-5119.2017.04.007

福建省烟草专卖局科技项目“多功能烟田土壤调理剂研究与应用”（2013062），“控释烟草专用肥产业化关键技术研究与示范推广”（2012045）；福建省公益科研院所专项“玻璃基质缓释肥料产业化关键技术研究与示范推广应用”（2014R1022-4）；福建省农业科学院科技创新团队PI项目“土壤碳氮循环与环境”（2016PI-30）

张玉树（1980-），博士，副研究员，主要从事植物营养与土壤氮循环研究。E-mail：zys3505@126.com。*通信作者，E-mail：hongding@China.com

2017-02-21

2017-04-19