化肥配施炭醋材料对烟草生长和产量与品质的影响

李珊珊， 蔡志远， 邹 阳， 陈 林， 海梅荣， 达布希拉图

(1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；2.云南威鑫农业科技股份有限公司， 云南 昆明 650201;3.云南省烟草公司楚雄州分公司，云南 楚雄 675000;4.云南省德宏州 环境保护局, 云南 德宏 678400;5.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

化肥配施炭醋材料对烟草生长和产量与品质的影响

李珊珊1， 蔡志远2， 邹 阳3， 陈 林4， 海梅荣5， 达布希拉图1

(1.云南农业大学资源与环境学院，云南 昆明 650201；2.云南威鑫农业科技股份有限公司， 云南 昆明 650201;3.云南省烟草公司楚雄州分公司，云南 楚雄 675000;4.云南省德宏州 环境保护局, 云南 德宏 678400;5.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

以烟草K 326为试验材料，通过一年两点试验研究了化肥配施炭醋材料对烟草生长的影响。结果表明，在常规化肥基础上减量施肥，不利于烟草生长，产量、品质有下降趋势。在相同化肥施用量基础上配施炭醋材料，提升了烟叶的农艺性状、经济性状和品质。减量化肥配施炭醋材料较常规施肥烟叶的产量、产值、上等烟比率分别提高了7.28%～26.29%,15.11%～49.61%,5.90%～42.70%。化肥减量20%配施炭醋材料较常规施肥已有增产提质的效果。

烟草；生物炭；木醋液；减量化肥；农艺性状；产量；品质

烟草生产中过量、单纯施用化肥，可导致烟叶产质量下降、土壤板结、环境污染、生态破坏[1]。生物炭作为土壤改良剂，是在高温缺氧条件下裂解而成的高度芳香化难溶性固态物质，有较高的孔隙度和较大的比表面积，使其有极大的阳离子交换量[2]和保水性[3]。生物炭施入土壤中，可提高养分的吸收和缓释能力，从而提高养分利用率[4]。木醋液是生物炭生产的副产品，富含小分子活性因子，具有土壤消毒杀菌、防虫防腐、促进作物生长等多种功效[5]。炭醋材料是两者以一定比例的混合物,炭-醋结合可附于生物炭促生作用，并且增强两者单独施用的效果[2,5-9]。目前，人们对单独配施生物炭或者木醋液对作物生长影响的研究较多[6-9]，但是减量化肥配合施用炭醋材料对烟草生长的影响未见报道。为响应农业部提出的2020年主要农作物化肥使用量实现零增长的目标，本试验在常规化肥、化肥结合炭醋材料的基础上减量施肥，探讨其对烟株生长和产质量的影响。本试验中，化肥与炭醋材料结合为一次性施肥，相比常规肥多次追肥，可节省人力成本和时间，以期在保障烟株适产优质的同时，节约资源，提高效益，保护环境，达到“高产、优质、增效”的目的，为减量化肥配合使用炭醋技术在烟草的促生作用上提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1试验地点

2014年4月分别在云南省楚雄州姚安县栋川镇、永仁县维的乡进行田间小区试验。姚安试验点试前土壤基本性质为pH值5.84，含有机质31.90 g·kg-1、水解性氮139.65 mg·kg-1、有效磷10.40 mg·kg-1、速效钾174.59 mg·kg-1。永仁试验点试前土壤基本性质为pH值5.27，含有机质28.08 g·kg-1、水解性氮182.54 mg·kg-1、有效磷74.18 mg·kg-1、速效钾243.17 mg·kg-1。

1.2试验材料

烤烟品种为K 326，常规化肥(当地推荐烟草专用肥, 15-15-18)、生物炭(烟秆在500 ℃下热解获取，pH值为7.6，有机质含量为56.9 g·kg-1)、木醋液(在热解烟秆时产生的蒸气冷凝后，静置6个月去掉上下层焦油后得到的茶色液体，pH值为2.8)。

以上供试材料均由云南威鑫农业科技股份有限公司提供。

1.3试验设计

烟草于4月下旬移栽，苗龄为65 d。每个小区栽烟60株，行距120 cm，株距55 cm。试验采用单因子完全随机区组设计。2个试验点同设6个处理，姚安试验点处理为YATC(常规施肥配合使用炭醋材料)、YATC10(常规施肥减量10%配合使用炭醋材料)、YATC20(常规施肥减量20%配合使用炭醋材料)、YACK(常规施肥)、YACK10(常规施肥减量10%)、YACK20(常规施肥减量20%),3次重复，共18个小区。小区面积为35 m2。永仁试验点处理设计同姚安试验点，记为YRTC，YRTC10，YRTC20，YRCK，YRCK10，YRCK20。

常规施肥量 N，P2O5，K2O分别为120，120，240 kg·hm-2,m(基)∶m(追)为6∶4，追肥兑水浇施，移栽后1个月内分3次追完。配施炭醋材料处理为一次性施肥，理墒前中线条施70%常规化肥与生物炭750 kg·hm-2，理墒移栽后环施30%常规化肥。木醋液用量为75 kg·hm-2，兑水100倍分3次浇施，时间与对照追肥时间相同，用水量调节为各处理相同。其他大田管理按当地优质烟叶生产技术方案进行。

1.4测定指标和测定方法

1.4.1 农艺性状检测 在旺长期、打顶前1 d和下部叶采烤前1 d，每个处理选有代表性的烟株5株，测定其株高、叶片数、单株叶面积，并计算田间叶面积指数[10]。

1.4.2 病情调查 移栽后,根据标准方法[11]在烟草生长期,观察烟叶黑胫病、青枯病、花叶病的发病情况，并计算发病率。

发病率=(染病株数/移栽总株数)×100%

1.4.3 烤后烟叶经济性状分析 以小区为单位，烟叶烘烤后按国标分级，计算各处理烟叶产量、产值、均价及上等烟比例、上中等烟比例。

1.4.4 烟叶化学品质测定 每个小区选取5株烟，编竿、烘烤、碾碎后测定总糖、还原糖、烟碱、钾含量，计算还原性糖与烟碱的比值。各指标采用王瑞新等[12]的方法测定。

1.4.5 数据分析方法 除数据统计差异显著性(P<0.05水平的one-way ANOVA单因素检验分析)和相关性(P<0.05水平的person分析)采用SPSS 19.0软件，其他均采用EXCEL 2010软件分析。

2 结果与分析

2.1化肥配施炭醋材料对烟草田间农艺性状的影响

由图1可知，以姚安试验点为例，施常规肥处理随施肥量的减少，农艺性状水平呈明显下降趋势，而配施炭醋材料处理保持得相对稳定。配施炭醋材料各处理株高、单株叶面积、叶面积指数均高于对照。减量化肥配施炭醋材料处理的株高均高于常规肥全量处理，尤其YATC10的株高与YACK呈显著差异。化肥配施炭醋材料能有效促进烟草的农艺性状改善，YATC，YATC10的效果最好。永仁试验点结果趋势相同。

处理 Treatment图1 化肥配施炭醋材料对采烤前烟草主要田间农艺性状的影响(姚安)Fig.1 Effect of chemical fertiizer mixing with biochar and pyroligneous on agronomic traits of tobacco before picking (Yaoan)

注：图中不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) among different treatments. The same as below.

2.2化肥配施炭醋材料对田间病害发病率的影响

由表1可知，除YRTC20外，两个试验点配施炭醋材料处理的黑胫病发病率明显低于对照，且减量化肥配施炭醋材料处理黑胫病发病率低于常规施肥处理，差异性显著。除YATC10,YRTC20青枯病发病率高于对照外，其他配施炭醋材料处理均低于对照，但无显著差异。姚安试验点配施炭醋材料处理的花叶病发病率均低于对照，其中YATC10与其他处理差异显著。永仁试验点YRCK的花叶病发病率最高，其他各处理无明显差异。综合来看，化肥配施炭醋材料能抑制烟草田间病害的发生率。

表1 化肥配施炭醋材料对烟草旺长期田间病害发病率的影响Table 1 Effect of chemical fertiizer mixing with biochar and pyroligneous on plant diseases of tobacco in fast growing period

注：列中标明不同字母的数字表示在0.05水平上差异显著。下同。

Note:Value in each column followed by different letters are significantly different at 0.05. The same as below.

2.3化肥配施炭醋材料对主要经济性状的影响

从表2可以可看出，未配施炭醋材料处理中，随着常规化肥施用量的减少，经济性状水平明显下降，而配施炭醋材料处理的下降趋势较小，而且永仁试验点的烟叶均价、上等烟比率和上中等烟比率有增加的趋势，并且产值、产量、均价与对照差异显著。表3为在2个不同试验点相等化肥施用量下配施炭醋材料与未施炭醋材料的经济性状差值。从表3可知，除YATC20与YACK20均价差、上等烟比率差和YRTC与YRCK上中等烟比率差为负值外，其他经济性状的差值均为正值。在2个试验点化肥配施炭醋材料均表现出提高经济效益的趋势。此外，减量化肥配施炭醋材料处理的经济性状水平均高于常规施肥处理(表3)。其中差异最显著的为YRTC10的产量、YRTC20的产值、YRTC20的均价分别比YRCK增加26.29%,49.61%,26.21%，YATC20的上等烟比率比YACK增加42.70%。总体而言，常规施肥减量不利于烟草的经济效益，配施炭醋材料对提高烟草的经济效益作用明显，化肥减量20%配施炭醋材料较常规施肥已有增产提效的作用。

表2 化肥配施炭醋材料对烤烟主要经济性状的影响Table 2 Effect of chemical fertiizer mixing with biochar and pyroligneous on economic properties of tobacco

表3 化肥配施炭醋材料与未施炭醋材料的经济性状差值Table 3 Difference of economic properties between chemical fertilizer with biochar and pyroligneous and without treatment

2.4化肥配施炭醋材料对烤烟化学品质的影响

优质烟叶标准为总糖含量在20%左右，还原糖含量在17%左右，还原糖与烟碱之比在10左右，钾含量>2%。由图2可知，将优质烟叶的标准值设为雷达图的原点，将2个试验点各处理的端点为各指标与优质烟叶相应的标准值之差。2个试验点均表现出配施炭醋材料处理的总糖、还原糖含量、还原糖与烟碱之比低于常规施肥处理，更接近原点，配施炭醋材料处理钾含量高于常规施肥处理，更远离原点，并呈显著性差异。说明配施炭醋材料处理更接近优质烟叶标准，更利于协调烟叶的内在化学品质。化肥减量20%配施炭醋材料较常规施肥已有提高烤烟品质的效果，化肥全量配合使用炭醋材料效果最佳。

3 结论与讨论

在本试验中，化肥减量不利于烟草生长，减量20%后配合使用炭醋材料，较常规施肥，提高了烟草的农艺性状水平，对烟草有增产提质的效果。其中原因，与炭醋材料的特性密不可分。本试验配施的材料为生物炭和木醋液的混合物，炭醋混合施用的前例较少，在烟草上的应用未见报道。然而，单独配施生物炭或木醋液的研究报道较多。曾婕等[6]的研究表明，应用木醋液可增加有机烟草产量和产值,根施150 kg·hm-2,木醋液使产量、产值分别增加32%，52%。同样，胡春花等[7]研究表明，在常规施肥的基础上施用木醋液12 mL·m-2，设施蔬菜增产13.4%～21.7%。关于生物炭单独施用后，盆栽试验的结果证实，生物炭与氮肥减量配施烤烟的株高、叶片数、茎围、根冠比均大于常规施肥[8]。张伟明等[9]通过两年的大田试验发现，在常规施肥量减少15%基础上增施生物炭(150 kg·hm-1) ，可获得最高的大豆产量。本研究在施肥基础上配施炭醋材料，结果表明,化肥减量20%的烟草产质量仍优于常规施肥。说明生物炭和木醋液混合施用在烟草上有应用前景。

目前，国内外对生物炭的形态、物理特征、化学性质以及对土壤物理性质的改良作用等方面有了较多的研究报道[13-17]。生物炭氧化后表面含有丰富的-COOH, -COH和-OH等含氧官能团，使生物炭表面产生负电荷，提高生物炭阳离子交换量[2]。有研究结果显示，增施炭醋材料后，土壤养分含量高于未施处理[7]。其原因可能是生物炭丰富的孔隙结构和巨大比表面积，提高了土壤阳离子交换量，减少水溶性营养离子迁移、淋失，提高养分供应能力。因此，化肥和炭醋材料配施，即使是在化肥减量施用的情况下，由于养分供应能力的提高，烟草对养分的吸收量增加，使株高仍然高于常规肥全量处理，最大叶面积、田间叶面积指数大于对照，农艺性状的优势促使最终产量的提高。炭醋材料的孔隙结构丰富，使其具有质量轻、密度小的特点，施入土壤后，提高土壤总孔隙度，降低土壤容重[18]，减小水分的渗透速率，增加土壤持水量，提高土壤通气性，利于烟株的生长发育。此外，研究认为，炭醋材料大小不一的孔隙结构提供了土壤微生物生长与繁殖的环境，孔隙中吸持的养分为微生物提供了养分来源[13]。炭醋材料施用也可能通过改变土壤微生物区系间接影响养分转化和吸收。根据胡春花等[19]的研究报道，施用炭醋材料能显著增加土壤细菌、放线菌、自生固氮菌、纤维分解菌和无机磷细菌数量，减少真菌数量。微生物活动的增强为促进烟草根系吸收养分提供了良好的土壤生态环境基础[20]，同时真菌数量的减少可能抑制了烟草发病率，尤其在姚安试验点配施炭材料处理无黑胫病发生。炭醋材料含有的有机小分子活性成分，可能调节烟草的激素比例[21]，使总糖、还原糖、钾含量等品质指标更趋近优质烟叶的标准。这与郭亚芬等[22]将炭醋技术运用在大白菜、空心菜、尖椒、番茄上有增产提质的结果趋势相同。

由于养分的淋失[23]和土壤吸附固定[24]，在常规施肥基础上直接减少肥料投入，养分供应难以满足烟草养分需求，导致产量和品质下降。而炭醋材料可减少养分的损失，维持养分的供应强度，同时改善土壤的生态环境，为烟草的增产提质奠定了重要的基础，具有较好的应用前景。但是炭醋材料长期施入土壤后是否一直保持正向作用，需要做长期定位试验，而且对其作用机制需要做进一步研究。

图2 化肥配施炭醋材料对烟叶内在化学品质的影响(中部叶)Fig.2 Effect of chemical fertiizer mixing with biochar and pyroligneous on quality of tobacco (middle leaves)

常规肥减量对烟草的产量和品质有不利影响，产质量呈下降趋势。总体上，在相同化肥施用量基础上配合使用炭醋材料，烟叶的农艺性状、经济性状都有提高。化肥减量配合使用炭醋材料较常规施肥已有增产增质的效果，化肥减量10%配施炭醋材料烟叶的农艺性状、抗病性、内在化学品质效果较好，化肥减量20%配施炭醋材料烟叶的经济性状效果较好。在烟草生产上，化肥配合使用炭醋技术，由于是一次性施肥，故不仅可以降低时间成本和人工成本，而且可以减少化肥投入，以达到保护生态环境、提高养分资源利用和增加经济效益的目的。

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(责任编辑：常思敏)

Effectofchemicalfertiizermixingwithbiocharandpyroligneousongrowth，yieldandqualityoftobacco

LI Shanshan1， CAI Zhiyuan2， ZOU Yang3， CHEN Lin4， HAI Meirong5， DABU Xilatu1

(1.College of Resources and Environmental Science,Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China; 2.Yunnan Weixin Agricultural Technology Company, Kunming 650201,China; 3.Chuxiong Subsidiary Company, Yunnan Tobacco Company, Chuxiong 675000,China; 4.Environmental Protection Agency, Dehong,678400,China;5.College of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China)

The effect of mixture of biochar and pyroligneous in combination with different concentrations of a chemical fertilizer on the growth was investigated using the Tobacco K326 during a year in two different plot experiments. The results revealed that reducing conventional fertilizer application was bad for growth, yield and quality of tobacco and showed downward trend. But mixture of biochar and pyroligneous coordinating with reduced chemical fertilizer which was one-off application could promote agronomic traits, economic properties and chemical component quality to different extent, with the highest increase of yield, value and ratio of high grade leaves of 26.29%, 49.61%, and 42.70% respectively. Compared with conventional fertilization, as the fertilizer application was reduced by 20% mixing with mixture of biochar and pyroligneous, the yield and quality both increased. Effect of general fertilization and reducing it by 10% mixing with mixture of biochar and pyroligneous were the best. Taken together, our results support the theory of “less fertilizer, but positive effects” for both yield and quality.

tobacco; biochar; pyroligneous; reducing chemical fertilizer; agronomic traits; yield and quality

S 572

：A

2016-12-16

云南省烟草公司科技计划项目[(2013)186]

李珊珊(1993-)，女，四川达州人，硕士研究生，主要研究生物炭的肥料化利用。

达布希拉图(1974-)，男，内蒙古呼和浩特人，副教授，博士。

1000-2340(2017)03-0312-06