改良剂对酸性土壤理化特性及烤烟生长和品质的影响

邓小华 张龙辉 陈金 周米良 田峰 张明发 李源环 张瑶

摘 要：为筛选适合湘西烟区的酸性土壤改良剂，采用大田试验研究了不同改良剂对植烟土壤理化特性和酸度特征，以及烤烟生长、经济性状和品质的影响。结果表明，施用酸性土壤改良剂可提高土壤碱解氮和速效磷含量，但降低了土壤速效钾含量；可提高植烟土壤pH至适宜水平，增加土壤交换性盐基和阳离子交换量，降低水解性酸和潜性酸、交换性铝含量；虽减缓了烤烟前期生长，但可提高上等烟比例18.67%～26.58%、烟叶产量3.70%～7.51%、烟叶产值0.63%～6.29%，改善烟叶物理特性和化学成分，增加烟叶评吸总分2.83%～7.08%。对湘西烟区强酸性植烟土壤的改良以施用石灰效果较好。

关键词：土壤改良剂；土壤理化性状；烤烟生长；品质

中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2018）06-0014-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.06.003

土壤既是优质烟叶种植载体，又是烟叶养分重要来源。但日趋严重的土壤酸化[1-3]所引起的土壤理化性质恶化[4-6]、铝离子和重金属活度提高[6-8]、土壤微生物活性降低[8]等问题，影响烤烟生长发育及烤烟品质[8]，严重制约着烤烟生产可持续发展。酸性植烟土壤改良一直是国内外关注的热点[8]，姜超强等[6]研究认为石灰是烟区酸性土壤改良、提高烟叶产量和安全性的有效技术措施，邢世和等[9]研究认为“石灰+菌棒+常规化肥”组合改良酸性土壤的效果最好，陈世军等[10]研究认为，石灰可显著降低酸性土壤交换性H+、交换性Al3+含量，于宁等[11]采用施石灰调节北方连作烟田土壤酸度及恢复酶活性，朱克亚等[12]用农林废弃物制成的改良剂明显改善了烟田土壤物理性状。对武陵山地的湘西烟区酸性土壤的改良效果的研究报道较少。鉴于此，本研究针对湘西山地植烟土壤酸化严重的特点，采用丰收延土壤调理剂、金叶土壤调理剂和石灰处理酸性土壤，探讨不同改良剂对酸性植烟土壤理化性状以及烤烟生长和品质的影响，旨在筛选出适合的酸性土壤改良剂，为武陵山地酸性土壤改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2017年在湖南省湘西州花垣县（28°31′35″ N，109°27′4″ E）进行。该地平均海拔530.0 m，年平均气温15.0 ℃，年降雨量1 363.8 mm，無霜期279.0 d，全年日照时数1 219.2 h，属亚热带季风山地湿润气候[13]。试验地土壤前3年内没有进行过土壤酸性改良，土壤类型为黄红壤，土壤pH为5.11，有机质为23.43 g/kg，碱解氮为79.95 mg/kg，有效磷为6.53 mg/kg，速效钾为118.64 mg/kg。前作为玉米，烤烟品种为云烟87；熟石灰为当地市售；“丰收延”土壤调理剂主要成分为CaO、MgO、SiO2，由碱性钙渣与菱镁矿经特殊工艺制成；“金叶”土壤调理剂主要成分为CaO、MgO，其中CaO≥45%、MgO≥5%。

1.2 试验设计

试验设4个处理，T1：“丰收延”土壤调理剂，用量为1125 kg/hm2；T2：“金叶”土壤调理剂，用量为1125 kg/hm2；T3：熟石灰，用量为2250 kg/hm2；CK：常规栽培，不施改良剂。3次重复，小区面积33 m2，随机区组排列。改良剂于整地起垄前按面积用量均匀撒施。烤烟施氮量109.5 kg/hm2，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.27∶2.73；烟草专用基肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=8∶15∶7] 750 kg/hm2、烟草专用肥[m（N） ∶m（P2O5）∶m（K2O）=10∶5∶29] 300 kg/hm2、硫酸钾[m（N）∶m（P2O5） ∶m（K2O）=0∶0∶50] 300 kg/hm2、发酵饼肥[m（N）+m（P2O5）+m（K2O）≥8%] 225 kg/hm2，在起垄时条施；烟草专用提苗肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=20∶9∶0] 75 kg/hm2在烤烟移栽后7、15 d分2次追施。烤烟种植密度为1100株/667m2（1.20 m×0.5 m）。其他栽培管理措施同湘西优质烤烟生产技术规程。

1.3 检测指标及方法

1.3.1 土壤理化性状检测 在每个小区分别采用5点取样方法，于烟叶采收完毕后在烟垄两烟株的中间土钻法采集0～20 cm耕作层土壤，制成混合土样，登记编号，风干、粉碎、过筛保存备用。环刀法[14]测定土壤容重（Soil Bulk Density， SBD）和孔隙度（Soil porosity， SP）；碱解扩散法[14]测定碱解氮（Alkali-hydrolyzable N， AN）；碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法[14]测定速效磷（Available phosphorus， AP）；醋酸铵浸提-火焰光度法[14]测定速效钾（Available potassium， AK）。采用电位法测定土壤pH（水土比为1：1）[14]，NaAC浸提-NaOH滴定法[14]测定水解性酸（Hydrolytic acidity， HA），氯化钾-中和滴定法[14]测定交换性酸（Exchangeable acid， EA）、交换性氢（Exchangeable hydrogen， EH+）、交换性铝（Exchangeable aluminium， EAl3+）；醋酸铵法[14]测定土壤阳离子交换量（Cation exchange capacity， CEC）、交换性盐基总量（Total exchangeable base cations， EB）并计算盐基饱和度（Base saturation， BS）[BS（%）=EB/CEC×100）]。

1.3.2 烤烟农艺性状调查 每个小区标记5株烟进行观察。于烤烟移栽后30、60 d，按照标准YC/T142—2010测定株高、茎围、节距、叶片数、最大叶长与宽。计算最大叶面积=叶长×叶宽×0.6345。

1.3.3 烤烟经济性状 每个小区单采、单烤，分级后称重、计算上等烟比例、中等烟比例、均价、产量、产值。

1.3.4 烟叶物理特性检测 按照GB 2635—1992烤烟标准选取各小区的中部烟叶具有代表性的C3F等级，测定含梗率、平衡含水率、叶片厚度、单叶重、叶质重（单位面积烟叶质量）等物理特性指

标[15-16]。

1.3.5 烟叶化学成分检测 采用荷兰SKALAR San++间隔流动分析仪测定各小区具有代表性的C3F等级烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯含量，火焰光度法测定烟叶钾含量。

1.3.6 烟叶感官评吸 采用文献[17]感官评吸指标，由广西中烟工业有限责任公司技术中心组织5名感官评吸专家进行赋分。采用加权法计算感官评吸总分，分别将香气质、香气量、杂气、刺激性、透发性、柔细度、甜度、余味、浓度、劲头等指标赋予15%、15%、10%、10%、10%、10%、10%、10%、5%、5%的权重。

1.4 数据处理

采用Excel 2010及SPSS 20.0等软件进行统计分析。新复极差法进行多重比较。

2 结 果

2.1 不同改良剂对土壤理化特性的影响

由表1可知，虽然T1、T2和T3的土壤容重低于CK、孔隙度高于CK，但差异不显著，表明土壤改良剂对土壤物理特性没有明显影响。但不同处理的土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量差异显著；其中，T1、T2和T3的土壤碱解氮和有效磷显著高于CK，土壤速效钾显著低于CK。从不同土壤改良剂的效果看，T1的土壤有效磷显著高于T2和T3，T1和T2的土壤速效钾显著高于T3。可见，施用酸性土壤改良剂提高了土壤碱解氮和速效磷含量，但降低了土壤速效钾的有效性。

2.2 不同改良剂对土壤酸度特性指标的影响

由表2可知，施用土壤改良剂，可将T1、T2和T3的土壤pH分别提高至5.53、5.83和6.57；T1、T2和T3的土壤pH、交换性盐基总量和阳离子交换量显著高于CK，水解性酸、交换性酸、交换性氢和交换性铝显著低于CK，但不同处理的盐基饱和度差异不显著。说明施用土壤改良剂可提高土壤pH至适宜水平，降低土壤水解性酸和潜性酸，提高土壤交换性盐基总量和阳离子交换量。从3种土壤改良剂看，T3的土壤pH显著高于T1、T2，且T3的土壤水解性酸、交换性酸和交换性铝显著低于T1、T2。可见，不同酸性土壤改良剂对土壤pH、水解性酸和潜性酸的影响存在差异，以石灰（T3）改良酸性植烟土壤的效果相对较好。

2.3 不同改良剂对烤烟农艺性状的影响

由表3可知，移栽后30 d，T3的株高和节距显著低于其他处理，T1、T2和T3的叶片数显著低于CK，T1和T3的最大叶面积显著高于T2和CK。移栽后60 d，T1、T2和T3的株高显著高于CK。可见，施用土壤改良剂，特别是石灰，会减缓烤烟前期生长。

2.4 不同改良剂对烤烟经济性状的影响

由表4可知，T1、T2和T3的上等烟比例较CK分别提高18.67%、26.58%和23.18%，产量较CK分别提高7.51%、5.91%和3.70%，产值较CK分别高4.52%、0.63%、6.29%。可见，施用酸性土壤改良剂可提高上等烟比例和烟叶产量，提高烤烟产值。从不同改良剂看，T1、T2和T3上等烟比例差异不显著，T1的产量高于T3，T1和T3的产值高于T2和CK，且T3的产值最高。

2.5 不同改良剂对烟叶物理特性的影响

由表5可知，4个处理之间的平衡含水率差异显著；T1单叶重显著高于T2、T3和CK；T1和T3的叶质重显著高于T2和CK。不同处理的烟叶

含梗率和叶片厚度差异不显著。可见，施用酸性土壤改良剂主要影响烟叶的平衡含水率、单叶重和叶质重。

2.6 不同改良剂对烟叶化学成分的影响

由表6可知，除氯外，不同处理化学成分存在显著差异；T1和T2的糖含量显著高于其他两个处理，其总糖含量偏高；T2和T3的总氮和烟碱含量显著高于其他两个处理；T2、T3和CK的钾含量显著高于T1处理。可见，施用酸性土壤改良剂主要影响烟叶糖、烟碱、总氮和钾含量，施用酸性土壤改良剂可提高烟叶糖含量，但施用石灰的处理烟叶烟碱、总氮和钾含量相对较小。

2.7 不同改良剂对烟叶评吸质量的影响

由表7可知，T1、T2和T3的评吸总分分别较CK提高2.83%、4.78%和7.08%，这种差异主要体现在T1、T2和T3的香气质、香气量、杂氣、透发性和余味等评吸指标要优于CK。可见，施用酸性土壤改良剂可提高烟叶评吸质量，以T3的评吸总分最高。

3 讨 论

大多数土壤养分有效性会随pH发生变化，施用土壤改良剂可调节植烟土壤pH至适宜范围（5.5～7.0）[18]，提高了氮和磷的有效性[19-21]；施用土壤改良剂亦可提高土壤交换性钙含量，造成土壤溶液中K/Ca比例失调，增加土壤对钾的固定，导致土壤有效钾降低[22-23]。但这部分被固定的钾属缓效性钾，在一定条件下是可供植物吸收利用的[22-23]。本研究中，施用“丰收延”土壤调理剂导致中部烟叶钾含量显著降低，但施用“金叶”土壤调理剂和石灰的中部烟叶钾含量与对照差异不显著，这可能与不同改良剂的组分不同有关。施用改良剂降低了土壤有效钾含量后，是否会降低上部烟叶钾含量，还有待进一步研究。

酸性土壤施用改良剂提高烤烟产量和质量主要是通过提高土壤pH[8-11]，改善土壤酸度[5，9-10]，降低交换性铝浓度[5，9-10]来实现的，从而促进烤烟生长发育[5，9]，这与本研究结果一致。本研究结果证实了施用酸性土壤改良剂，不仅可提高土壤pH，而且能够降低土壤水解性酸、交换性酸和交换性铝的浓度，提高土壤交换性盐基浓度和阳离子交换量，从而有效防治土壤酸化危害。本研究结果还进一步证明酸性土壤pH提高后，可提高烟叶上等烟比例和增加烟叶产量、产值，改善烟叶物理特性和化学成分，提高烟叶评吸总分。

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