有机种植模式对洱海流域植烟土壤养分与烤烟质量的影响

孙军伟， 范志勇， 户艳霞， 张建斌， 王 斌， 盘文政， 张志红， 杜洪兵， 肖勇飞， 王林涛， 尚海丽*

(1.云南省烟草公司 大理州公司， 云南 大理 671000； 2.云南省微生物发酵工程研究中心有限公司， 云南 昆明 650217)

0 引言

【研究意义】洱海是云贵高原的第二大淡水湖，具有供水、农灌、发电、调节气候、渔业、航运和旅游七大主要功能[1]。随着洱海流域周边人口增加和各产业迅速发展，污染负荷入湖量不断增加，导致水质急剧下降；同时，在农作物种植、牲畜饲养过程中化肥的大量使用和未经处理的粪便造成水域中氮和磷过量，水体富营养化，严重影响生态环境[2-4]。烟草作为洱海流域的主要经济作物之一，采用有机种植，对降低农业面源污染和改善洱海流域生态环境显得尤为重要[5-6]。因此，研究有机种植模式对洱海流域植烟土壤养分及烤烟质量的影响具有重要意义。【前人研究进展】关于烟叶高效种植与土壤养分的关系前人做了大量研究。杨德海等[7]研究发现，有机肥能明显减少氮、磷的径流和渗透，提高烟叶产质量，提出生产中应重视有机肥的合理施用；姚金玲等[8]研究认为，种植烤烟施肥量偏高，易造成土壤径流，氮磷流失严重，而施用烤烟专用BB肥能有效降低土壤径流和氮磷流失；张皓华[9]研究不同比例有机肥和化肥配施对烟叶产质量的影响表明，合理配施有机肥能提高烟叶产质量；欧阳铖人等[10]研究发现，施用有机肥能提高烟草对土壤氮磷吸收，降低农业面源污染的风险。【研究切入点】目前，有关洱海流域烤烟种植的研究主要集中于不同施肥品种、施肥方式对农田土壤氮磷径流损失的影响[7-9]，鲜有不同有机肥施用模式对洱海流域土壤养分及烤烟质量影响的相关报道。【拟解决的关键问题】以红花大金元为材料，通过测定植烟土壤养分、烤烟农艺性状、经济性状和烟叶品质指标，研究不同有机种植模式对植烟土壤养分及烤烟质量的影响，筛选适宜洱海流域烟区的有机种植模式，以期为有机种植模式在烤烟生产上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在大理州洱源县三营镇乐善村进行，土壤pH 8.14、有机质123.7 g/kg、有效氮364.5 mg/kg、有效磷86.6 mg/kg、有效钾447.3 mg/kg，属高肥力土壤。

1.2 试验材料

1.2.1 烤烟 供试烤烟品种为红花大金元，由云南省烟草公司大理州公司提供。

1.2.2 肥料 商品有机肥(N≥2%、P2O5≥4%、K2O≥4%)、液态有机肥(N≥6%、P2O5≥2%、K2O≥12%)，由云南顺丰洱海环保科技股份有限公司提供；生物有机肥(含钾长石、磷矿粉、固氮、溶磷、解钾和促生长的微生物菌群，有效活菌数≥0.2亿个/g，N≥4.5%、P2O5≥3%、K2O≥6%)，由云南省微生物发酵工程研究中心有限公司提供。

1.3 试验设计

采用随机区组试验设计，设置3个处理：T1(CK)，不施肥；T2，移栽前一次性施生物有机肥750 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次对水浇施液态有机肥750 kg/hm2；T3，移栽前一次性施商品有机肥1 500 kg/hm2，移栽后10～25 d分2次对水浇施液态有机肥750 kg/hm2。每处理3次重复，移栽规格为行距1.1 m、株距0.55 m，每小区种植60株烤烟，小区四周设置保护行，田间管理均按当地规范化要求进行，不同施肥处理养分投入见表1。

表1 不同施肥处理的养分投入量

1.4 指标测定

1.4.1 土壤养分调查 移栽前取1个基础土样，采烤后各处理取1个混合土样，共4个土样，测定其pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷和有效钾。

1.4.2 主要生育期调查 记录各处理50%烟株进入团棵期、旺长期、现蕾期、封顶期、第1次采烤和最后一次(末次)采烤的时间。

1.4.3 农艺性状调查 在团棵期、旺长期和现蕾期，每小区选取15株具有代表性的烟株参照《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T 142—2010)[11]测定株高、茎围、有效叶片数、最大叶长和最大叶宽等。

1.4.4 病害发生情况调查 按照《烟草病虫害分级及调查方法》(GB/T 23222—2008)[12]调查常见病害，并统计各病害的发病率。

1.4.5 经济性状调查 烤后烟叶根据《烤烟》(GB 2635-1992)[13]分级标准国家烟叶收购价格进行初烤烟叶分级、计产，并统计烟叶产量、产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例。

1.4.6 烟叶品质分析 各处理分别选取15株具有代表性的烟株定位挂牌标记，采烤后收集整理，各处理留取2 kg的中部烟叶进行外观质量和常规化学成分测定。

1.4.7 经济效益分析 对各处理肥料投入成本、人工成本和烤烟产值进行统计，分析不同处理的经济效益。

1.5 数据统计与分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0对试验数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理的土壤养分

从表2可看出不同施肥处理的土壤养分情况。与移栽前比，烤后各处理土壤pH均有所增加，但差异不明显；除T2外，T1和T3有机质含量均降低，以T3降幅最大；土壤有效氮、有效磷和有效钾含量均有不同程度降低，其中，有效氮降幅依次为T1>T2>T3，有效磷降幅依次为T2>T1>T3，有效钾降幅依次为T2>T3>T1。与T3比，T2在纯养分减少48.75 kg/hm2情况下，土壤全氮含量上升，有效氮、磷、钾含量均下降，表明T2施肥模式有利于氮素营养的固化，同时能促进烟株对有效氮、磷、钾的吸收，从而降低养分流失风险。

表2 不同施肥处理的土壤养分含量

2.2 不同施肥处理烤烟的主要生育期

从表3看出，T2和T3的生育期一致，较T1分别提前11 d、12 d、12 d和16 d进入团棵期、旺长期、现蕾期和打顶期；T1前中期的生育期延迟，最后一次采烤时间较T2和T3提前4 d。表明，由于T1缺乏养分，导致烟株前中期生长发育缓慢，成熟期烟叶不耐养。

表3 不同施肥处理烤烟的主要生育期

2.3 不同施肥处理烤烟的农艺性状

由表4可知，3个处理各时期烤烟的农艺性状存在差异。团棵期：烤烟株高、节距、最大叶长均表现为T2>T3>T1，茎围、有效叶片数、最大叶宽均表现为T3>T2>T1；除T2与T1茎围、T2和T3与T1有效叶片数差异不显著外，T2和T3其余指标均与T1呈显著性差异。旺长期：株高、最大叶宽表现为T2>T3>T1，有效叶片数、最大叶长表现为T3>T2>T1，节距表现为T2>T1>T3，茎围表现为T2=T3>T1；除节距和有效叶片数外，T2和T3的其余指标均与T1差异显著。现蕾期：株高、茎围、节距、最大叶长、最大叶宽均表现为T3>T2>T1，有效叶片数依次为T2>T3>T1；除节距外，T2和T3的其余指标均与T1差异显著。整体看，T2、T3的田间农艺性状较好，株高中等，有效叶数多，具有高产性能。

表4 不同施肥处理烤烟的农艺性状

2.4 不同施肥处理烤烟的病害发生情况

从表5看出，试验烤烟主要发生的病害有黑胫病、青枯病、气候性斑点病和赤星病。其中，黑胫病、青枯病和气候性斑点病发病率以T1最高，分别为3.78%、2.67%和5.35%；T2最低，分别为1.57%、1.15%和3.15%。赤星病的发病率以T1最高，为3.47%；T3最低，为2.30%。表明，T2和T3有利于提高烟株对主要病害的抗病性，从而减少病害发生。

表5 不同施肥处理烤烟的主要病害发病率

2.5 不同施肥处理烤烟的经济性状

由表6可知，产量和产值分别为1 779.0～3 427.5 kg/hm2和47 143.5～103 510.5元/hm2，均表现为T2>T3>T1。均价以T3最高，为30.4元/kg；T1最低，为26.5元/kg。上等烟比例和中上等烟比例分别为38.7%～64.6%和50.8%～91.5%，均以T2最大，分别达64.6%和91.5%。

表6 不同施肥处理烤烟的经济性状

2.6 不同施肥处理烟叶的品质特征

2.6.1 外观质量 由表7可知，各处理生产的烟叶外观质量存在差异，其中，烟叶颜色、叶片结构、成熟度、长度和残伤得分均为6分、14分、13分、5分和2分；油分和色度得分分别为9～12分和9～14分，均以T2最高(12分和14分)；身份得分为9～13分，以T2和T3最高(13分)。综合得分为67～79分，以T2最高，表明T2中部烟叶的油份更足、色度更强，外观质量更好。

表7 不同施肥处理中部烟叶的外观质量

2.6.2 化学成分 一般认为优质烤烟总糖含量为19%～28%，还原糖含量为16%～25%，总氮含量为1.5%～2.5%，钾含量高于1.5%以上，氯含量低于0.6%，中部烟叶烟碱在2.1%～2.9%，糖碱比在8～10，氮碱比在1附近，钾氯比应大于4[14]。由表8可知，除总氮、烟碱和糖碱比外，T1中部烟叶的总糖、还原糖、氧化钾、氯离子和氮碱比含量均在优质烤烟适宜范围；除总糖、糖碱比外，T2中部烟叶的还原糖、总氮、氧化钾、氯离子、烟碱和氮碱比含量均在优质烤烟适宜范围；除总糖、还原糖和糖碱比外，T3中部烟叶的总氮、氧化钾、氯离子、烟碱和氮碱比含量均在优质烤烟适宜范围。综合看，3个施肥处理生产的烟叶总糖含量和糖碱比偏高，T2的化学成分协调性较T1和T3更好。

表8 不同施肥处理中部烟叶的常规化学成分

2.7 经济效益

由表9可知，不同施肥处理烤烟的经济效益存在差异。T1的投入总成本为30 000元/hm2，产值为47 143.5 元/hm2；T2的投入总成本为33 150元/hm2，产值为103 510.5元/hm2；T3的投入总成本为33 750元/hm2，产值为100 137.6元/hm2。商品有机肥按1 000元/t、液态有机肥3 000元/t、生物有机肥1 200元/t，人工成本按30 000元/hm2计，不同施肥技术下，投入产出比依次为T2>T3>T1。

表9 不同施肥处理烤烟的经济效益

3 讨论

有机种植模式是当前发展较迅速的农业模式之一[15]。有机肥的施用可增加土壤有机质含量，改善土壤生态环境，提高耕地质量[16]。试验通过比较不同有机肥配施模式对植烟土壤养分及烟叶生长发育的影响发现，施用生物有机肥+液态有机肥可促进烟株对氮磷钾的有效吸收，降低养分流失风险，与原政等[17]的研究结果一致。有机种植模式不仅能减少烟田土壤养分流失，还可降低菜地稻田土壤氮、磷淋失的风险[18-19]。一方面是由于有机肥的养分释放速率小于化肥，使养分流失量减少[20-21]；另一方面是施用有机肥能够改善土壤微生物群落结构比，增加放线菌数量，而放线菌能转化土壤中氮、磷等元素，从而提高土壤肥力[22]。原政等[17]研究表明，腐熟牛粪和有机液态肥配施可减少烟田地表和地下水中氮磷的流失。邢诒彰等[23]研究发现，施用生物有机肥+液态有机肥，香草兰的果荚数量、产量及土壤元素含量和微生物数量显著增加。可见，生物有机肥+液态有机肥这一有机种植模式可适用于不同植物生产，但针对不同地区不同作物，应综合考虑当地地力情况、用肥情况及有机肥原料等开展大量试验，筛选适宜当地的有机种植模式，为实际生产应用提供技术支撑。

4 结论

不同有机种植模式对洱海流域植烟土壤养分与烤烟质量的影响存在差异。综合烤烟农艺性状、烟叶外观品质和化学成分等方面看，施用生物有机肥+液态有机肥有利于氮素营养的固化，促进烟株对有效氮、磷、钾的吸收，降低养分流失风险；对烤烟生长具有较优促进效果，提高烟株对黑胫病、青枯病等主要病害的抗病性；改善烤烟的化学成分协调性和外观品质特征；提高产量、产值、上等烟、中上等烟比例和投入产出比，是烟草配施经济有效的有机种植模式。