烟稻轮作区有机肥运筹对烟草生长发育和土壤养分的影响

卢红玲 李云霞 罗经仁 鲁耀雄 官迪 龙世平 彭福元

摘 要：为了探讨东南丘陵区烟稻轮作制度下有机肥运筹对烟草生长发育、经济性状及土壤养分的影响，为减少该区化肥施用量提供依据，在郴州市桂阳县和安仁县同时设置大田试验，采用裂区设计研究了烟稻轮作区有机肥运筹对烟草生长发育和土壤养分的影响。结果表明：T2处理（稻季施用有机肥1500 kg/hm2替代150 kg/hm2复合肥和75 kg/hm2尿素，植烟季常规施肥），周年减少氮肥，可提高烟叶净光合速率和叶片SPAD值，增加株高、茎围、叶长和叶宽，提高中上部烟叶比例和烤烟产值;在土壤有机质含量低的桂阳，周年减施氮肥23.6%，烤烟产值增加6.15%，而在土壤有机质含量高的安仁，周年减施氮肥27.7%，产量增加2.23%，产值增加3.43%，且烟叶品质好;T2处理与水稻季、植烟季均采取常规施肥的对照相比，土壤的碱解氮和速效钾含量降低，烟叶收获后，土壤pH值和有机质含量均有所增加。

关键词：烟稻轮作;化肥减施;有机肥运筹;烟草生长;经济性状

中图分类号：S146文献标识码：A文章编号：1006-060X（2020）08-0021-05

Abstract：To explore the effects of organic fertilizer management on tobacco growth and economic traits， and soil nutrients under the tobacco-rice rotation system in the hilly region of Southeast China， and to provide a basis for the reduction of large-scale chemical fertilizer application in this area， field trials were conducted using split-plot  design in Guiyang County and Anren County， Chenzhou， Hunan. The results showed that compared with CK （conventional fertilization both in rice and tobacco seasons）， T2 （ rice season： 1 500 kg/hm2  organic fertilizer substitute for 150 kg/hm2 compound fertilizer + 75 kg/hm2 urea， tobacco season： conventional fertilization） reduced the yearly use of nitrogen fertilizer， promoted net photosynthetic rate and SPAD value， increased plant height， stem girth， leaf length and leaf width， increased the proportion of middle and upper-position tobacco leaves and the output value. In Guiyang where soil organic matter content was low， T2 reduced the annual application of nitrogen fertilizer by 23.6%， and increased the output value of flue-cured tobacco by 6.15%; while in Anren with a high content of soil organic matter， T2 reduced the annual application of nitrogen fertilizer by 27.7%， increased the yield by 2.23%， increased the output value by 3.43%， and the quality of tobacco leaves was good; but the contents of soil alkaline hydrolyzable nitrogen and available potassium in T2 decreased， and its soil pH value and organic matter content increased somewhat after the tobacco leaves were harvested.

Key words： rice-tobacco rotation; chemical fertilizer reduction; organic fertilizer management; tobacco growth; economic traits

湖南種植烟草有超过400 a的历史。2000年以来，湖南的烟叶种植面积均在8.5万hm2以上，占全国烟草种植面积的比例从2000年的6.19%上升到2018年的8.19%。郴州烟区是我国浓香型烟叶的主产区，采用烟稻轮作制度，常年种烟2.7 万 hm2。氮是影响烟叶产量和品质的最重要元素[1]，据调查，郴州烟稻轮作区周年氮用量为240～270 kg/hm2 [2-3]，其中烟草季的氮常规用量是120～165 kg/hm2，远高于其他烟区。雷虹[4]根据肥料效应模型得出郴州市桂阳县烟稻轮作地的周年经济施肥量为N 300.25 kg/hm2、P2O5 242.65 kg/hm2、K2O 527.34 kg/hm2，其中烟草季的最佳经济施肥量为N 195.35 kg/hm2、P2O5192.0 kg/hm2、K2O 425.5 kg/hm2。郴州烟稻轮作区施肥以化肥为主，有机肥比例较低，占施肥总养分量不足10%。长年重施化肥而轻视有机肥，导致郴州植烟土壤生态环境恶化，肥料利用率低，不利于烟草产业的可持续发展。有机肥与化肥配施是实现作物增产的重要途径[5]，是解决长期大量使用化肥导致农业面源污染、土壤酸化板结及肥料利用率低等问题，实现绿色发展，促进农业生产过程减量化、再利用、资源化以及建设美丽乡村的重要举措。有研究报道，秸秆还田可提高植烟土壤有机碳含量和腐殖化程度，具有较好的固碳减排效果[6];菜籽饼肥氮替代30%化肥氮是改善土壤肥力，提高烤烟生长和氮素利用的适宜施肥方式[7];有机肥替代化肥应用于烟草种植，能促进烟草生长，增加干物质积累，改善烟叶品质[8-12]。轮作和施用有机肥可改善土壤的生态环境，有益于作物高产优质，维持土壤肥力[13-14]。但目前湖南烟区有机肥施用主要是在现有基础上增施[15-16]，并未减少化肥用量，且湖南烟稻轮作区因茬口衔接紧，植烟时施用非饼肥有机肥，容易导致烟叶贪青晚熟、后期落黄困难[10，12]。因此，如何合理运筹有机肥，减少周年化肥用量，保证烟叶产量和产值，提高烟农主动施用有机肥的积极性，是湖南烟稻轮作区生产上面临的难题。为此，笔者开展了晚稻季施用有机肥替代化肥、植烟季常规施肥的大田试验，研究有机肥前移对烟草生长、烟叶氮利用率及烤烟经济性状的影响，以期为烟稻轮作区有机肥科学施用和化肥合理减施提供参考。

2.3 不同处理烤烟的品质

从表3可知，2个试验点烟叶氮含量表现出一定差异，在桂阳点，各处理的氮含量都是上部叶>中部叶>下部叶;而在安仁点，各处理的氮含量则是中部叶最低，下部叶与上部叶接近。不同处理各部位烟叶烟碱含量顺序均为上部叶>中部叶>下部叶。对比常规施肥（CK）和有机肥前移处理（T2），2个试验点的烟叶氮含量均表现为CK>T2;桂阳点的烟碱含量是CK>T2，而安仁点的烟碱含量则为T2>CK。对比2个试验点发现，安仁点的烟叶氮含量和烟碱含量均高于桂阳点的相应处理（上部叶氮含量除外），尤其是施用有机肥处理的烟碱含量差别大，在T2处理中，桂阳点上、中、下部叶的烟碱含量分别仅为安仁点的40.6%、40.0%和50.0%。在安仁点，上、中、下部叶的氮碱比呈增加趋势，上部叶和中部叶的氮碱比均<1，而下部叶的氮碱比>1;其中T2处理的氮碱比均低于CK。在桂阳点，CK的烟叶氮碱比变化趋势与安仁点一致，但施用有机肥处理的上、中、下部叶的氮碱比均大于1。

除桂阳点的T1处理中部叶外，其他烟叶两糖比（还原糖/总糖）均超过0.9，烟叶成熟度适宜。桂阳点的烟叶总糖和还原糖含量大多超过30%，而烟碱含量低，故糖碱比远高于一般适宜值（10），具体原因有待进一步研究;而安仁点的烟叶还原糖、总糖和烟碱含量均在适宜范围内，故糖碱比适宜（表3）。

2.4 不同处理烟叶的经济性状与烟叶氮吸收利用

从表4可知，烟叶吸氮量表现为CK>T2>T3>T1，CK显著高于其他处理，T2和T3之间没有显著差异，但显著高于T1。安仁点的烟叶吸氮量均高于桂阳点的相应处理（T2除外）。根据公式：烟叶氮吸收利用率=（施氮处理烟叶吸氮量-不施氮处理烟叶吸氮量）/施氮量，计算可知，CK的烟叶氮吸收利用率明显高于有机肥前移的T2和T3处理，且T3高于T2处理。

在桂阳点，T2与CK处理烟叶产量接近，并显著高于T3处理，T1处理显著低于其他处理;在安仁点，T2处理烟叶产量最高，T2与CK没有显著差异，但显著高于T3和T1处理。桂阳和安仁2点烤烟的产值都以T2处理最高，桂阳点T2处理产值比CK高6.15%，差异不显著，但显著高于T3;安仁点T2处理的产值比CK高3.43%，但T2、T3和CK之间差异不显著。

2.5 不同处理烟草生育期的土壤理化性状

从表5可知，桂阳点土壤的速效养分含量从旺长期、打顶期到采烤期呈先增加后降低的趋势;而安仁点土壤的速效养分含量以旺长期最高，有效磷和速效钾含量在打顶期最低，采烤期又稍增加，碱解氮含量在打顶期和采烤期变化不大。桂阳和安仁两点不同处理间速效养分含量均以常规施肥处理最高或接近最高，表明化肥对土壤速效养分库的保持很重要。

烤烟采收后，相对于常规化肥处理，施用有机肥处理的土壤pH值均有增加，其中，桂阳点T1、T2和T3处理的土壤pH值均显著高于CK（表5）。在桂阳点，施用有机肥处理T2和T3的全氮稍低于常规施肥处理CK，有机质含量则稍高于CK;而在安仁点，施用有机肥处理T2和T3的全氮和有机质含量均高于CK。

3 结论与讨论

3.1 结 论

在湖南烟稻轮作区，稻季施用有机肥1 500 kg/hm2替代150 kg/hm2复合肥和75 kg/hm2尿素、植烟季常规施肥的T2处理，周年减少氮肥，可提高烟叶净光合速率和叶片SPAD值，增加株高、茎围、叶长和叶宽，提高中上部烟叶比例和烤烟产值。在土壤有机质含量低的桂阳，周年减施氮肥23.6%，烤烟产值增加6.15%;在土壤有机质含量高的安仁，周年减施氮肥27.7%，产量增加2.23%，产值增加3.43%，且烟叶品质好。与常规施肥（CK）相比，土壤的碱解氮和速效钾含量降低，烟叶收获后，土壤pH值和有机质含量均增加。但结果有待更长时间的试验验证。

3.2 讨 论

该研究在晚稻季用有机肥替代部分化肥，经过水稻和烤烟两季作物后，仍对土壤的pH值有影响，施用有机肥处理的土壤pH值高于常规施用化肥的处理，桂阳点差异达显著水平，表明补充有机肥有助于提高土壤pH值。相较于土壤初始pH值（桂阳点7.69，安仁點5.46），烟稻轮作1 a后，桂阳点各处理的土壤pH值均增加，安仁点各处理的土壤pH值均降低。需要说明的是，两批土样的取样方式不同，初始样pH值为整田混匀后的土样结果，而烟稻轮作后pH值是取距烟株15 cm左右穴旁土样的结果。桂阳点的土壤pH值增加是因为当地有火土灰穴施传统[17]，安仁点的土壤pH值降低则可能由于种烟时穴施大量化肥。这也印证了施用化肥会导致土壤pH值降低、而有机肥的补充可缓解土壤酸化的观点[18-19]。

桂阳点的烟稻轮作地土壤有机质含量低，T2处理的烟株株高、茎围、最大叶长和最大叶宽等农艺性状综合表现更优，烟叶上部叶的SPAD值和净光合速率最大，虽然产量略低于CK，但因其上中部叶比例比CK高8.5个百分点，均价更高，因此产值最高，较CK高6.15%。安仁点的土壤有机质含量高，T2处理烤烟旺长期株高、茎围、最大叶长和最大叶宽等均高于CK，打顶后株高、茎围和净光合速率也高于CK，因此产量和产值分别比CK高2.23%和3.43%。值得一提的是，桂阳点在稻季施用有机肥、植烟季继续减施化肥的T3处理，烟叶产量降低9.52%，产值降低3.81%;而安仁点相应处理的产量降低4.00%，产值增加0.86%。桂阳和安仁2点植烟季减施氮肥均导致显著减产，这表明当地植烟季化学氮肥用量控制在150 kg/hm2左右较为适宜[2-3，20]，减施化肥需要考虑周年施肥总量，通过有机肥运筹实现。

有机肥施用对烟叶氮含量和烟碱含量的影响，不同研究有不同的结果，肖艳松等[15]的研究认为，随有机肥增加，烟叶氮、烟碱和糖含量先增加后降低，与化肥处理比较，增施有机肥的处理烟碱含量均降低，而糖含量增加;靳志丽等[20]的研究则认为，随饼肥用量增加，烟碱含量呈“W”变化趋势，对糖含量影响较小。该试验结果表明，烟稻轮作区减施化肥氮将降低烟叶氮含量，但对烟叶糖含量影响小。桂阳点的T2处理烟叶烟碱含量显著降低，烟叶氮含量降低不显著，导致烟叶氮碱比和糖碱比升高;安仁点的T2处理烟叶氮含量降低，但烟碱含量增加，具体原因有待进一步研究。

与CK相比，T2处理的烟叶吸氮量和氮利用率均降低，而T3处理的氮利用率比T2处理高，有机肥替代主要降低烟叶吸氮量从而导致氮养分利用率降低。桂阳点的土壤有机质含量低，但土壤通透性较好[17]，养分利用率高;而安仁点的土壤有机质含量高，土壤粘重，所以养分利用率低。

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（责任编辑：肖光辉）