连作调理剂对植烟土壤和烤烟品质的影响

余佳斌，祖庆学，李文渊，饶陈，赵雍平，杨国文，蔡武，黄宁，任春燕，李余江，程传策

(1.贵州省烟草公司贵阳市公司，贵州 贵阳 550001； 2.河南中烟工业有限责任公司，河南 郑州 450016；3.河南农业大学 烟草学院，河南 郑州 450002)

随着现代烟草种植业的不断发展，烟草种植过程中出现了各种问题，土壤连作障碍就是其中之一。为了提高烟草产量、品质，以及经济效益，解决土壤连作障碍的问题迫在眉睫。查宏波等[1]研究发现，种植绿肥并翻压还田处理的烤烟经济性状、原烟外观质量和上部叶化学品质均优于对照。谭慧等[2]研究发现，在连作植烟土壤中添加1 500 kg·hm-2炭化烟草秸秆，有利于改善土壤理化性质和养分状况，改变土壤微生物丰度，进而促进烤烟生长，提高烟叶产量，增加植烟收益。刘世丰等[3]研究发现，施硼肥能提高烤烟上部叶片的净光合速率和水分利用效率。李倩等[4]研究发现，增施微生态制剂，烤烟连作土壤脱氢酶、脲酶和蔗糖酶活性显著升高，土壤微生物量碳和微生物量氮显著提高，土壤呼吸强度显著增强，细菌、放线菌、自生固氮菌、无机磷细菌和钾细菌数量显著增加，真菌数量减少。前人对连作障碍的研究集中在绿肥翻压、秸秆还田、增施微量元素和微生态制剂等方面，而使用连作调理剂的研究较少。连作调理剂是一种以腐殖酸和微量元素为主的土壤改良材料[5]，可有效预防土传病害并具有抗重茬效果。本试验以连作调理剂为主要改良手段，研究其对烟草产量和品质的影响，旨在提出基于连作调理剂的贵阳植烟土壤保育技术。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2018年3—9月在贵阳市开阳县进行，供试品种为云烟87。试验地土壤用当地代表性土壤，中等肥力，地势相对平坦，方便灌溉排水。

连作调理剂：连作调理剂1号，主要成分为枯草芽孢杆菌，每g有效活菌数≥2.0亿；连作调理剂2号，主要成分为进口重茬剂原粉、土传病害抑制剂、解毒因子、土壤改良剂、土壤激活剂，每g生物活性菌原种≥2.0亿；连作调理剂3号，主要成分为木霉菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌，每g总有效活菌数≥50亿；连作调理剂4号，主要成分为透明质酸≥35%，脂肪酸≥5%，Zn+Fe+B+Ca+Mg≥10%；连作调理剂5号，主要成分为绿原酸、壳寡糖、蚯蚓蛋白酶、双氧化物歧化酶，Ca+Mg≥10%。

1.2 处理设计

本试验设6个处理：对照(CK)，即当地常规施肥；T1，当地常规施肥+连作调理剂1号(每667 m2施1 kg)；T2，当地常规施肥+连作调理剂2号(每667 m2施1 kg)；T3，当地常规施肥+连作调理剂3号(每667 m2施1 kg)；T4：当地常规施肥+连作调理剂4号(每667 m2施5 kg)；T5：当地常规施肥+连作调理剂5号(每667 m2施5 kg)。连作调理剂与化肥、复合肥、有机肥混施作基肥，起垄时全部条施于烟地内，连作调理剂随用随配，施用时土壤保持湿润状态。试验设18个小区，每小区66.7 m2，随机区组排列。

1.3 测定项目

1.3.1 土壤指标

移栽后30、60、90、120 d，试验地各小区按五点取样法采集耕层土壤，以烟株为圆心，半径5 cm、深度10～20 cm处采集土样，每个小区取1份。部分鲜土保存于4 ℃冰箱用于测量土壤微生物量碳和水溶性碳，剩余土样风干后过筛用于测土壤养分。土壤水溶性碳氮采用水提取过滤，用TOC仪测定浸提液浓度[6]。土壤微生物量碳氮采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法，熏蒸和未熏蒸的样品分别用0.5 mol·L-1的K2SO4浸提30 min，用TOC仪测定浸提液浓度[7]。土壤有机质采用重铬酸钾氧化法[6]；碱解氮采用碱解扩散法[6]；速效磷采用钒钼蓝比色法[6]；速效钾采用火焰光度计法[6]。土壤脲酶采用比色法[8]；蔗糖酶采用3,5-二硝基水杨酸比色法[8]。

1.3.2 烤烟指标

在烟苗移栽后30、45、60、75、90 d，每个小区选取10棵长势一致的烟株，测定株高、叶长、叶宽、茎围、有效叶数，叶面积=叶长×叶宽×0.634 5[9]。烟叶成熟后(移栽后90 d)选择生长均匀一致的烟株按部位全部采收。烟叶由当地初烤后，各小区取1 kg中部(C3F)等级烟叶，寄回河南农业大学烟草学院进行烟样化学成分和香气组成分析。采用AAⅢ型连续流动化学分析仪测定总氮、还原糖、烟碱、钾、氯。中性致香物测定：各处理烟叶45 ℃烘干，磨碎过60目筛(孔径0.25 mm)，采用内标法测定，内标为硝基苯，通过HP5890-5972气质联用仪进行定性和定量分析。

1.3.3 烤后烟叶经济性状分析

对烤后样品进行分级，各个级别单独称样、记产。依据当地烟叶收购价格计算产值。

1.4 数据处理

使用DPS7.05软件，采用Duncan新复极差法比较不同处理间各种指标之间的差异，使用OriginPro 8.5进行相关数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 对植烟土壤主要养分动态变化的影响

2.1.1 碱解氮

如图1所示，土壤碱解氮含量随烟草生育期的推进逐渐降低，移栽后30 d碱解氮含量最高。移栽后30 d，T5处理的碱解氮含量显著高于其他处理，达到86.57 mg·kg-1。移栽后60～120 d，处理间差异增大，移栽后60 d T1处理的碱解氮含量显著高于其他处理，达到81.97 mg·kg-1。移栽后90 d，T2处理的碱解氮含量显著高于其他处理，为56.91 mg·kg-1。移栽后120 d，T5处理的碱解氮含量显著高于其他处理，为58.12 mg·kg-1。总体来说，与其他处理相比，T5处理提升土壤碱解氮含量的效果更好。

同移栽后天数无相同小写字母表示组间差异显著(P<0.05)。图2～8同。图1 不同处理不同移栽天数后土壤碱解氮含量

2.1.2 速效磷

如图2所示，土壤速效磷含量随烟草生长呈先降低后升高再降低的趋势，移栽后30 d和90 d速效磷含量最高。移栽后30 d，T2处理的速效磷含量显著高于其他处理，达到64.13 mg·kg-1。移栽后60 d，各处理速效磷含量均降低，T3处理显著高于其他处理，为24.39 mg·kg-1。移栽后90 d，T1处理显著高于其他处理，为59.91 mg·kg-1。移栽后120 d，各处理速效磷含量降低，且处理间差异缩小，但是T3和T5处理显著高于其他处理，分别为26.68、27.07 mg·kg-1。总体来说，T3处理相对其他处理更有利于提升土壤速效磷含量。

图2 不同处理不同移栽天数后土壤速效磷含量

2.1.3 速效钾

如图3所示，除T2处理外，其他处理土壤速效钾含量随烟草生长呈先上升后下降的趋势，在移栽后60 d速效钾含量最高。移栽后30 d，T2处理的速效钾含量显著高于其他处理，达到854.67 mg·kg-1。移栽后60 d，除T2处理外，其他处理速效钾含量相对30 d时均升高，其中T2处理显著高于其他处理，为523.41 mg·kg-1。移栽后90～120 d，各处理的速效钾含量变化不明显，90 d，T2处理显著高于其他处理，为477.24 mg·kg-1；120 d，T3处理显著高于其他处理，为457.40 mg·kg-1。总体来说，T2处理相对其他处理更有利于提升土壤速效钾含量。

图3 不同处理不同移栽天数后土壤速效钾含量

2.1.4 有机质

如图4所示，除T5处理外，其他处理土壤有机质含量随烟草生长没有明显变化，有机质含量为29～36 g·kg-1。总体来说，除T5处理外，不同处理在短期内对土壤有机质含量影响不明显。

图4 不同处理不同移栽天数后土壤有机质含量

2.2 对植烟土壤可溶性碳氮动态变化的影响

2.2.1 可溶性碳

如图5所示，除T2处理外，其他处理土壤可溶性碳含量随烟草生长呈先下降后上升的趋势，移栽后30 d可溶性碳含量最高。移栽后的各个时期，T3处理的可溶性碳含量均显著高于其他处理，移栽后30、60、90、120 d分别为110.56、70.43、96.66、97.56 mg·kg-1。总体来说，T3处理相对其他处理更有利于提升土壤可溶性碳含量。

图5 不同处理不同移栽天数后土壤可溶性碳含量

2.2.2 可溶性氮

如图6所示，各处理土壤可溶性氮含量随烟草生长呈先下降后上升的趋势，在移栽后120 d可溶性氮含量最高。移栽后30 d，T3处理的可溶性氮含量显著高于其他处理，达到78.46 mg·kg-1。移栽后60 d，T1处理的可溶性氮含量显著高于其他处理，为59.70 mg·kg-1。90 d，T1和T2处理的可溶性氮含量显著高于其他处理，分别为51.83、52.06 mg·kg-1。120 d，T3处理的可溶性氮含量显著高于其他处理，为82.93 mg·kg-1。总体来说，T3处理相对其他处理更有利于提升土壤可溶性氮含量。

图6 不同处理不同移栽天数后土壤可溶性氮含量

2.3 对植烟土壤脲酶活性和蔗糖酶活性动态变化的影响

2.3.1 脲酶

如图7所示，土壤脲酶活性随烟草生长呈先下降后上升再下降的趋势，各处理基本在移栽后30 d脲酶活性最高。移栽后30、60、90 d，T4处理的脲酶活性显著高于其他处理，分别达到21.01、10.40、14.46 U·mg-1。120 d时，则以T2处理脲酶活性最高，为8.00 U·mg-1。总体来说，T4处理相对其他处理更有利于提升土壤脲酶活性。

图7 不同处理不同移栽天数后土壤脲酶活性

2.3.2 蔗糖酶

如图8所示，T1、T2、T3处理的土壤蔗糖酶活性随烟草生长呈先下降后上升再下降的趋势，T4、T5处理的土壤蔗糖酶活性随烟草生长呈先下降后上升的趋势，各处理基本在移栽后90～120 d蔗糖酶活性最高。移栽后30 d，T4处理的蔗糖酶活性显著高于其他处理，达到30.14 U·mg-1。移栽后60 d，各处理蔗糖酶活性下降到最低，其中以T3处理最高，为11.01 U·mg-1。移栽后90 d，各处理蔗糖酶活性上升，T3处理仍高于其他处理，为36.65 U·mg-1。120 d时，T2、T3和CK处理蔗糖酶活性下降，其他处理上升，T4处理蔗糖酶活性显著高于其他处理，达40.59 U·mg-1。总体来说，T4处理相对其他处理更有利于提升土壤蔗糖酶活性。

图8 不同处理不同移栽天数后土壤蔗糖酶活性

2.4 对烟株农艺性状的影响

2.4.1 株高

表1显示，各处理烟草株高随移栽后天数的增加而升高，移栽后45 d时，T4处理的株高最高；移栽后60 d和75 d，T3处理的株高最高；移栽后90 d，CK的株高高于其他处理。总体上，T3处理有利于烟草株高生长。

表1 不同移栽天数后的烟草株高与茎围

2.4.2 茎围

表1显示，各处理烟草茎围随移栽天数增加逐渐增大。移栽后45 d，T3和T4处理的茎围最高，为6.8 cm；移栽60～90 d后，T3处理的茎围最大。总体上，T3处理有利于烟草茎围生长。

2.4.3 叶片数

表2显示，各处理烟草叶片数随移栽天数的增加而增加，各处理的叶片数总体差异不明显，说明各处理对叶片影响不大。

2.4.4 最大叶面积

表2显示，各处理烟草最大叶面积随移栽天数增加而增大。移栽后不同时期，均以T3处理的最大叶面积最大，分别为527.4、828.6、1 138.5、1 183.7、1 233.7 cm2。总体上T3处理有利于提高烟草叶面积生长。

表2 不同移栽天数后的烟草叶片数与最大叶面积

2.5 对烤后烟常规化学成分的影响

表3显示，T3烤后烟叶的总糖、还原糖、钾和氯含量最高，分别为25.98%、23.96%、1.96%和0.17%。总氮和烟碱含量则以T1处理最高，达2.35%和2.51%。T3处理的两糖比和糖碱比最高，分别为0.92和11.61。T1处理的氮碱比最高，为0.94。钾氯比则以CK处理最高。总体上，T3处理有利于协调烤后烟叶的化学组成。

表3 不同处理烤后烟叶的化学组成

2.6 对烤后烟中性致香物质的影响

表4显示，类胡萝卜素含量呈现为T3>T5>T4>CK>T2>T1，T3的类胡萝卜素含量为78.11 μg·g-1。苯丙氨酸类为T4>CK>T2>T5>T3>T1，其中，T4的苯丙氨酸类含量为11.44 μg·g-1。T3处理的类西柏烷基类含量最高，为12.04 μg·g-1。棕色化反应产物含量以T4处理最高，达到14.96 μg·g-1。新植二烯类、其他类和致香物质总量则以T3处理最高，分别为1 116.90、2.44、1 227.82 μg·g-1。总体来说，T3处理有利于提高烤后烟叶致香物质的含量。

表4 不同处理烤烟的中性香气成分含量 单位：μg·g-1

2.7 对烤烟经济性状的影响

表5显示，T3处理的产量、产值和中上等烟比例均高于其他处理，分别为1 724 kg·hm-2、42 220.76元·hm-2和95%。而均价和上等烟比例则以T4处理最高，达到25.42 元·kg-1和54.6%。总体来看，T3处理的经济效益优于其他处理。

表5 不同处理烟草的经济性状

3 小结

不同处理在试验期内对土壤有机质含量影响不显著。T5处理有利于提升土壤碱解氮含量，T2处理有利于提升土壤速效钾含量，T3处理有利于提升土壤速效磷、可溶性碳、可溶性氮含量，T4处理有利于提升土壤脲酶活性和蔗糖酶活性。T3处理有利于烟草生长，株高、茎围、叶面积均大于其他处理。同时，T3处理有利于协调烤后烟叶化学组成、致香物质组成，T3处理的经济效益也优于其他处理。