连作调理剂对贵阳植烟土壤和烤烟云烟85品质的影响

邓兆权，林松，饶陈，祖庆学，祖万斌，程传策*

(1.贵州省烟草公司贵阳市公司，贵州 贵阳 550001； 2.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

在烟叶大田生产过程中，由于化学肥料的不合理使用[1]，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏而导致土壤pH值下降，致使土壤酸化严重，酸性环境也利于病原菌的生长，加上设施内的土壤缺乏、雨水淋溶所引起的土壤盐分积累，导致土壤次生盐渍化严重[2]，除了抑制烟草生长发育外，还会导致其产量和品种的下降。调理剂是一种以腐殖酸和微量元素为主的土壤改良材料[3]，具有疏松土壤，调节土壤pH，提高肥料利用效率的功效。腐植酸是土壤有机质的主要成分，与作物产量和品质有直接关系。有研究表明，腐植酸能够调节植物对逆境的响应[4]，增强根系吸收营养物质的能力。郭云平等[5]认为，腐植酸能够有效缓解西瓜幼苗的盐胁迫。

调理剂对于克服连作障碍[6]、提高土地利用率、提升作物生产产量及实现农业可持续发展具有重要意义。调理剂可有效预防土传病害，并具有抗重茬效果[7]。现已证明，连作调理剂对柑橘、西瓜和草莓具有明显增产功能[8]，但对烤烟产量和品质的影响鲜见报道。本试验以连作调理剂为主要改良手段，研究其对烤烟产量和品质的影响，旨在提出基于连作调理剂的烤烟增产提质技术。

1 材料与方法

1.1 材料

供试烤烟品种为云烟85，为开阳县当地主栽品种。于2017年在贵州省开阳县进行试验，试验地土壤为当地代表性土壤，肥力中等，地势平坦，灌排方便。

1.2 方法

以667 m2为施肥单位，本试验设4个处理。对照(CK)即按当地常规施肥方式；T1，按当地常规施肥方式+连作调理剂(40 kg)；T2，微量元素肥料(40 kg)+钾肥(20 kg)+连作调理剂(40 kg)；T3，微量元素肥料(40 kg)+钾肥(20 kg)。其中微量元素、钾肥和连作调理剂均采用传统方式施入土壤。除施肥方法外，其他田间管理技术措施按照当地优质烟叶生产技术操作。采用随机区组设计，重复3次，试验设12个小区，每小区66.7 m2，共需试验面积800.4 m2。

各小区于采烤前1 d选择有代表性的10株烟草调查单株有效叶片数、株高、茎围和节距，分别于移栽前和团棵期、打顶期、采烤后等对每处理植烟根际土壤5 mm范围进行取样，共5次。取样时采集耕作层土样1.5 kg，混合均匀后，用四分法取1 kg土样送检。

土壤测定指标包括三方面：化学指标、生物指标和土壤相关酶指标。化学指标包括测定土壤有机碳氮、速效氮、速效磷、速效钾等[9-10]；生物指标包括测定土壤微生物(细菌、真菌和放线菌)及微生物量碳和微生物量氮等[11]；土壤相关酶指标包括测定过氧化氢酶[12]、土壤蔗糖酶[13]、土壤脲酶[14]和土壤磷酸酶[15]等。

采烤结束后分小区按照GB 2635—92分级[16]、计产，并按照当地烤烟收购价格计算产值，以小区为单位单独采收烘烤、分级计产。开烤前调查实收株数，对各小区标记烟株标记下部叶(4～7叶位)、中部叶(9～12叶位)、上部叶(14～17叶位)。各小区标记烟叶分部位采收后统计采收叶数、称取鲜重，计算单叶鲜重，再挂牌烘烤。分级时，称量各小区各部位标记叶重量和统计出烤叶数，计算单叶干重。烘烤结束后，按小区进行分级，再统计烟叶产量、产值、上等烟比例、上中等烟比例。以处理为单位留取各小区标记叶，分别取各处理的C3F等级初烤烟叶样品2 kg，抽除烟梗，40 ℃干燥2 h，粉碎，过0.425 mm孔径筛，取烟末装入密闭袋中。在河南农业大学烟草学院实验室检测烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯等化学成分[17]；物理特性包括厚度、拉力、填充值、叶质重、含梗率和平衡含水率等；烟叶次生代谢化学成分指标，即多酚[18](绿原酸、芸香苷、莨菪亭)和色素[19](叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素)等。

1.3 数据处理

使用DPS 7.05软件，采用Duncan’s新复极差法比较不同处理间各种指标之间的差异；使用Origin Pro 8.5进行相关数据统计分析和制图。

2 结果与分析

2.1 烤烟农艺性状变化

从表1可以看出，相比对照，移栽90 d后，T1、T2虽然株高和茎围均无显著差异，但其叶片数和叶面积均显著高于对照，表明使用连作调理剂可有效提高叶片数量，增加叶面积，因此认为连作调理剂在一定程度上可以缓解烤烟连作障碍，获得更好的农艺性状。T3并未改善任何一个农艺性状指标，表明钾肥处理并不能缓解烤烟连作障碍。

表1 不同处理烤烟的农艺性状

注：同列无相同小写字母表示处理间差异显著。

2.2 烟叶化学组成变化

从表2来看，3个处理的总糖、还原糖和钾含量均高于对照，总糖、烟碱和钾含量以T1处理最高，还原糖以T2处理最高，氯含量以T1最低。这些结果表明，连作调理剂和施钾措施均有利于增加总糖、还原糖和钾含量，而T1处理能有效降低氯含量。

2.3 烤烟经济性状变化

由表3可知，从产量上看，不同连作调理剂处理均不同程度地提高了烤烟的产量、均价、产值、上等烟比例和中上等烟比例。其中，T1对产量的提升作用最大，达8.3%；而T3对均价、产值、上等烟比重和中上等烟比重提升作用最大，其中产值提高13.8%。表明连作调理剂可有效提升烤烟产量，而施钾处理可有效改善烤烟品质。

表2 不同处理烤烟的化学组成

表3 不同处理烤烟的经济性状

2.4 烤烟经济效益变化

从表4可以看出，不同连作调理剂处理的产值均高于对照，分别比对照高9.8%、11.4%和13.8%，T2处理的新增经济效益最高，达5 436.90元·hm-2。

表4 不同处理烤烟的经济效益

2.5 烤烟中性致香物质含量的变化

烟叶中类胡萝卜素类香气物质是影响烟叶香气质和香气量的重要组分，且种类繁多，其中以β-大马酮、β-二氢大马酮和法尼基丙酮3种成分含量较高。

表5显示，T1、T3处理中，类胡萝卜素降解产物总量分别高于对照分别相差8.33、6.04 μg·g-1，T2低于对照13.44 μg·g-1，且以T1总含量最高。不同处理中，β-大马酮的变化和β-二氢大马酮的变化差值较为明显，而法尼基丙酮在不同处理中几乎无变化。其中，β-大马酮的含量表现为T3>T1>CK>T2，β-二氢大马酮含量表现T1>T3>CK>T2。由此可知，处理T1、T3能有效增加烟叶中类胡萝卜素降解产物的含量。烟叶中芳香族氨基酸降解产物中主要有苯甲醇、苯甲醛、苯乙醇、苯乙醛，是烟叶中含量较丰富的香味成分。

表5 不同处理烤烟中的性致香物质

由表5可知，不同处理苯丙氨酸类总量表现为T3>CK>T1>T2，说明处理T3能提高烟叶中的苯丙氨酸类的含量，其衍生物是类西柏烷类香气物质的主要成分，不但具有很好的香气特性，且茄醇、茄呢呋喃、降茄二酮等降解转化产物也是烟草中很重要的致香物质。本试验类西柏烷类香气物质只检测了茄酮1种物质，不同处理中茄酮含量的表现为T1>T3>CK>T2，说明T1处理可以提高烟叶中茄酮的含量。

新植二烯在烟草中燃烧时直接进入烟气中，能减轻烟气的刺激性，醇和烟气量的高低不仅直接影响烟叶的香吃味，还能影响其他致香成分的形成。烤烟中性致香物质中新植二烯含量最高，处理T1、T2、T3新植二烯的含量均高于CK，从高到低为T1>T2>T3>CK。不同处理下，烟叶的中性致香物质总量差异明显，T1处理含量最高，为1 180.66 μg·g-1；CK处理含量最低，显著低于其他3组处理。由此说明，仅使用连作调理剂有助于提高烤后烟叶中性致香物质的总含量，提高烟叶品质。

2.6 土壤基本化学性质变化

从碱解氮含量来看(图1)，整个试验期内呈无规律变化。但总体来说，种植烤烟后，对照的碱解氮含量均有所下降，而处理T1、T2和T3碱解氮含量有所上升。

图1 不同处理的土壤碱解氮含量

从速效磷含量来看(图2)，在整个试验期内，对照T3和处理T4速效磷含量呈逐渐降低的趋势，T1和T2处理均呈先降低后升高，90 d后又降低的趋势。处理2和3提升了土壤种速效磷的后期含量，而处理1并无提升作用，表明施用钾肥有助于提高土壤速效磷含量。

图2 不同处理的土壤速效磷含量

从图3可以看出，各处理速效钾含量均呈无规律的变化，这可能是烤烟根系分泌的有机酸与土壤含钾矿物互作的结果。但至栽培120 d，土壤速效钾含量均比初始值有所降低，这可能是烤烟大量吸收了钾元素，造成土壤速效钾含量降低。值得注意的是，施用连作调理剂有效提高了土壤速效钾的含量，这可能是该条件下烤烟钾含量提升的重要原因。

图3 不同处理的土壤速效钾含量

图4 不同处理的土壤有机质含量

从有机质含量来看(图4)，各处理的有机质含量均随着栽培时间的延长而先增加后减少，其中至移栽120 d，处理1、2、3显著高于对照，而至移栽120 d,有机质含量均有所回落，且处理2与对照无显著差异，表明施用连作调理剂可有效提升土壤有机质含量。

2.7 土壤碳氮转化酶活性变化

从脲酶活性来看(图5)，对照的土壤脲酶含量随着生育期的延长而迅速降低，与之相反，处理T1、T2和T3的脲酶活性均随着生育期的延长而先升高后降低，移栽90 d时达到整个最高值，且均与对照呈显著差异，到120 d时有所回落，表明施用连作调理剂和钾肥可以提升土壤脲酶活性。

图5 不同处理的土壤脲酶活性

蔗糖酶活性与脲酶活性的规律相似(图6)。对照的土壤蔗糖酶含量随着生育期的延长而逐渐降低，与之相反，处理t1、t2的蔗糖酶活性均随着生育期的延长而降低，到移栽90 d时达到整个生育期的最高值，之后逐步降低；处理T3在移栽后30 d时，蔗糖酶活性显著高于对照和其他处理，说明提升了土壤初始的蔗糖酶活性，而处理T2、T3提升了烤烟中后期的土壤蔗糖酶活性，且显著高于对照和处理1，表明施用连作调理剂和钾肥可以提升土壤蔗糖酶活性。

图6 不同处理的土壤蔗糖酶活性

2.8 土壤可溶性碳氮含量变化

从可溶性碳含量来看(图7)，处理T1在整个生育期内均高于对照，且呈显著差异，表明施用连作调理剂可以增加土壤可溶性碳含量。

图7 不同处理的土壤可溶性碳含量

从可溶性氮含量来看(图8)，在移栽后30 d，不同连作调理剂处理的可溶性氮均高于对照，随着烤烟生长发育，处理T1、T2土壤可溶性氮总体升高，表明施用连作调理剂和钾肥均有助于提高土壤可溶性氮，协调土壤碳氮比。

图8 不同处理的土壤可溶性氮含量

3 小结与讨论

连作调理剂能在一定程度上提高烟叶的农艺性状[20]，改善烤烟化学组成，提高烤烟经济效益，连作调理剂可调节土壤酸碱平衡，增加土壤中速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量，增强土壤蔗糖酶和脲酶活性，提高土壤可溶性碳氮含量。

连作调理剂对烤烟的增产作用明显，其中T2处理的新增经济效益最高，达5 436.90元·hm-2；但烤烟品质的改善作用不如施用钾肥，这可能与连作调理剂的施用量和施用方式有关。连作调理剂是一种有潜力的烤烟土壤改良剂[21]，因此下一步应进一步优化连作调理剂的施用工艺，挖掘其对烤烟的积极作用。