2019, Vol. 51
2. 广西中烟工业有限责任公司，南宁 530001;
3. 湖南省烟草公司郴州市公司，湖南郴州 423000
根区施肥是将肥料施到植物活性根系分布区域，使肥料养分扩散的动态范围与根系伸展的动态范围达到最佳匹配，力争施入的肥料养分方便、高效地被植物根系吸收，提高肥料当季利用率[1]。生物有机肥集微生物和有机肥、化肥的优点于一体，不仅含有大量有机质和促生物质，同时含有较多的功能菌[2]，可活化土壤养分[3-4]，改善土壤微环境[5-6]，协调作物营养的均衡供应[7-8]，促进作物生长及根系建成[8-9]，增强作物抗逆抗病性能[2,5-6,10]，提高作物产量和品质[11-13]。在烟草生产上生物有机肥施用方法是全田撒施[14]或开沟条施[12,15]，由于烟草是稀植作物，施于垄间和烟株间的生物有机肥较少被直接利用，加之南方雨水较多，撒施或条施肥料流失严重。湘南稻作烟区为弥补土块大、低温阴雨的缺陷，常施用安蔸灰(主要是火土灰)后再移栽烤烟，以密封营养土团与大块水稻土之间的缝隙，促进烤烟早生快发。如果将湘南稻作烟区施用的安蔸灰与生物有机肥混匀后作为移栽肥施于烤烟根区，使根、土、肥充分接触，不仅可提高生物有机肥利用率，也更有利于烤烟早生快发。在烟草上施用生物有机肥的研究较多[16-18]，但生物有机肥与安蔸灰结合作为移栽肥施于烤烟根区的研究还是空白。鉴此，研究稻作烟区烤烟根区施用生物有机肥的效应，以明确湘南稻作烟区根区施用生物有机肥的可行性，为南方稻作烟区烤烟早生快发寻求新途径提供参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验于2015-2016年在湖南省桂阳县欧阳海基地单元进行。试验地处于26.02°N，112.45°E，属于亚热带季风气候，年平均气温17.43 ℃，年平均降水量1 452.10 mm，年平均日照时数1 494 ~ 1 704 h。试验田为烤烟-晚稻轮作烟田，土壤为当地代表性水稻土，灌排方便；土壤pH为7.18，有机质为42.34 g/kg，碱解氮为224.86 mg/kg，有效磷为30.68 mg/kg，速效钾为107.22 mg/kg。品种为K326。三饼合一生物有机肥的有机物≥70%，N、P2O5、K2O含量分别为50、15、15g/kg，有效活菌数≥0.5亿/g；烟草专用基肥的N、P2O5、K2O含量分别为80、100、110 g/kg；提苗肥的N、P2O5含量分别为200、90 g/kg；专用追肥的N、P2O5、K2O含量分别为100、50、290 g/kg；硫酸钾的钾含量为510 g/kg。
1.2 试验设计试验设3个处理：T1为根区施用三饼合一生物有机肥；T2为条施三饼合一生物有机肥；CK为条施烟草专用基肥，不施生物有机肥。每个处理3次重复，共9个小区。小区面积48 m2。控制施纯氮120 kg/hm2。T1和T2施化肥氮99 kg/hm2(烟草专用基肥300 kg/hm2、提苗肥150 kg/hm2、专用追肥450 kg/hm2)，生物有机肥氮21 kg/hm2(三饼合一生物有机肥420 kg/hm2)；CK施化肥氮120 kg/hm2(烟草专用基肥562.5 kg/hm2、提苗肥150 kg/hm2、专用追肥450 kg/hm2)。生物有机肥根区施用方法是在移栽时，将生物有机肥与安蔸灰(约500 g/蔸)混匀后施于移栽穴内；条施方法是在垄上开沟，将生物有机肥或烟草专用基肥撒施在条施沟内，覆土后再开穴、移栽。3月中下旬移栽；移栽时、移栽后7 d和14 d分3次施提苗肥；移栽后30 d施烟草专用追肥；移栽后45 d施硫酸钾肥150 kg/hm2。移栽密度16 680株/hm2(120 cm × 50 cm)。初花期打顶，留叶数18 ~ 20片。其他栽培管理措施与桂阳县烤烟标准化栽培一致。
1.3 检测项目及方法 1.3.1 植株农艺性状分别在烤烟团棵期、打顶期(打顶后1 d)每个小区取有代表性烟株10株，按《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T142-2010)测定株高、茎围、有效叶片数、最大叶长与宽等。最大叶面积 = 叶长×叶宽×0.634 5。
1.3.2 叶绿素分别在烤烟打顶期、第1次采烤期，每个小区选择10株，用SPAD-502便携式叶绿素仪测量从上至下数第1 ~ 6片烟叶的相对叶绿素含量。每片烟叶在主脉两侧对称选择6个点测量，以SPAD的平均值表示。
1.3.3 光合特性指标分别在烤烟打顶期、第1次采烤期，每个小区选择5株，采用LI-6400便携式光合作用测定系统，测量从上至下数第5片烟叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)。在晴天的9:00-11:00进行测定，LED红/蓝光源(6400-02B)，测点环境CO2自动缓冲。
1.3.4 烟叶物理特性评价按照《烤烟》(GB 2635-1992)标准选取上部和中部烟叶具有代表性的B2F、C3F等级，主要测定开片度、含梗率、叶片厚度、单叶重、平衡含水率、叶质重等物理特性指标[19]。参考文献[19-20]的方法，对C3F[19]、B2F[20]等级分别运用效果测度模型将物理性状指标进行无量纲化处理，转换为0 ~ 1标准化数值；采用主成分分析方法计算开片度、含梗率、叶片厚度、单叶重、平衡含水率、叶质重等物理特性评价指标的权重分别为：16.42%、21.80%、19.06%、10.55%、12.84%、19.33%；采用加权指数和法构建烟叶物理特性指数[19-20]用于比较不同处理的烟叶物理性状综合效果，其值越大，物理性状越好。
1.3.5 烟叶化学成分评价采用荷兰SKALAR San++间隔流动分析仪测定B2F、C3F等级烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、氯含量，火焰光度法测定烟叶钾含量。参考文献[21]的方法，运用模糊数学理论中的隶属函数将各化学成分指标的原始数据转换为0 ~ 1的标准化数值；采用主成分分析方法计算总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯的权重分别为14.4%、15.9%、27.8%、10.4%、24.6%、6.9%；采用加权指数和法构建化学成分可用性指数[21]用于比较不同处理主要化学成分综合效果，其值越大，化学成分综合表现越好。
1.3.6 烟叶感官评吸主要评定B2F、C3F等级感官质量。采用如表 1的评吸指标及标度值，由广西中烟工业有限责任公司技术中心组织7名感官评吸专家进行打分。赋予香气质、香气量、杂气、刺激性、透发性、柔细度、甜度、余味、浓度、劲头等指标的权重分别15%、15%、10%、10%、10%、10%、10%、10%、5%、5%，采用加权法计算感官评吸总分。
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表 1 感官评吸指标及标度值 Table 1 Classification of indexes of tobacco smoking quality |
每个处理单采、单烤，分级后考查上等烟比例、均价、产量、产值等烟叶经济性状[22]。净收益 = 烟叶产值-生产成本；其中，生产成本 = 劳动力成本+物化成本(化肥、农药、烟苗、机械等投入)。氮肥偏生产力 = 烟叶产量/施入氮量[23]；氮肥偏生产效率 = 烟叶产值/施入氮量。
1.4 统计方法所有数据为2年试验平均值。采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0进行数据处理和统计分析。采用Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析 2.1 施用生物有机肥对烤烟农艺性状的影响由表 2可知，在烤烟的团棵期，不同处理的株高、茎围、叶片数差异不显著，但T1最大叶面积显著高于T2、CK；T1最大叶面积较T2大24.58%。在烤烟打顶期，不同处理的株高、叶片数差异不显著，但茎围、最大叶面积差异显著，主要是T1显著高于T2、CK；T1茎围、最大叶面积较T2分别大4.72%、19.29%。表明根区施用生物有机肥有利烤烟营养生长。
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表 2 不同生育时期的植株农艺性状 Table 2 Agronomic traits of tobacco at different growth stages |
由表 3可知，在烤烟打顶期，从倒1 ~倒6叶位，T1的SPAD值均高于T2、CK；其中，倒1叶的SPAD值差异达显著水平；T1的SPAD值较T2平均高14.78%。在第1次采烤期，从倒1 ~倒6叶位，T1的SPAD值均高于T2、CK；其中，从倒1 ~倒5叶位的SPAD值差异达显著水平；T1的SPAD值较T2平均高15.64%。表明根区施用生物有机肥有利于提高烤烟叶绿素含量和烟叶耐熟性。
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表 3 不同生育时期的烟叶SPAD值 Table 3 SPAD values of flue-cured tobacco leaves at different growth stages |
由表 4可知，在烤烟打顶期，不同处理的气孔导度、蒸腾速率差异显著，主要是T1显著高于T2、CK；T1的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率较T2分别高7.30%、22.64%、5.63%、32.14%。在烤烟第1次采烤期，不同处理的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率差异显著，主要是T1显著高于T2、CK；T1的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率较T2分别高23.82%、30.00%、8.31%、15.56%。表明根区施用生物有机肥有利于提高烟叶光合能力。
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表 4 不同生育时期的烤烟光合特性参数 Table 4 Photosynthetic parameter values of flue-cured tobacco leaves at different growth stages |
由表 5可知，从B2F等级看，不同处理的叶片厚度和叶质重处理间差异不显著；T1开片率显著高于T2、CK，含梗率显著低于T2、CK，单叶重和平衡含水率显著高于T2、CK；不同处理的物理特性指数差异显著，T1的物理特性指数较T2高5.03%。从C3F等级看，不同处理间叶片厚度、单叶重、平衡含水率和叶质重差异不显著；T1开片率显著高于T2、CK，含梗率显著低于T2、CK；不同处理的物理特性指数差异显著，T1的物理特性指数较T2高6.49%。表明根区施用生物有机肥可提高烟叶物理特性指数。
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表 5 不同处理的烟叶物理性状 Table 5 Physical parameter values of flue-cured tobacco under different treatments |
由表 6可知，从B2F等级看，不同处理间烟叶总氮和氯含量处理间差异不显著；不同处理间烟叶总糖、还原糖、烟碱、钾含量差异显著，T1总糖、还原糖和钾含量显著高于T2、CK，烟碱含量显著低于T2、CK；化学成分指数，T1显著高于T2、CK，T1的化学成分指数较T2高24.39%。从C3F等级看，不同处理间烟叶总氮和氯含量处理间差异不显著；不同处理间烟叶总糖、还原糖、烟碱、钾含量差异显著，T1总糖和还原糖含量显著高于T2、CK，烟碱含量显著低于CK，钾含量显著高于CK；从化学成分指数看，T1显著高于T2、CK，T1的化学成分指数较T2高12.53%。表明根区施用生物有机肥可提高化学成分可用性指数，特别是对上部烟叶效果更佳。
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表 6 不同处理的烤烟化学成分 Table 6 Chemical components of flue-cured tobacco leaves under different treatments |
由表 7可知，就B2F等级来看，不同处理间感官评吸总分排序为：T1 > T2 > CK，差异显著，主要体现T1在香气质、香气量、透发性、甜度等指标方面较优；T1的感官评吸总分较T2高5.75%，较CK高9.74%。就C3F等级来看，不同处理间感官评吸总分排序为：T1 > T2 > CK，差异显著，主要体现T1在香气质、香气量、杂气、甜度、余味等指标方面较优；T1的感官评吸总分较T2高5.11%，较CK高9.92%。表明根区施用生物有机肥可提高烟叶感官评吸质量。
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表 7 不同处理的烤烟感官评吸质量 Table 7 Smoking qualities of flue-cured tobacco under different treatments |
由表 8可知，不同处理间上等烟比例、均价、产量、产值等经济性状指标差异显著，主要表现为T1上等烟比例、均价、产量、产值显著高于T2、CK，T2和CK的均价、产量、产值差异不显著。T1与T2比较，T1的上等烟比例、均价、产量、产值分别高5.96%、4.65%、12.39%、17.51%；T1与CK比较，T1的上等烟比例、均价、产量、产值分别高21.13%、9.15%、8.65%、18.49%。可见，根区施用生物有机肥可提高烟叶经济性状。
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表 8 不同处理的经济效应 Table 8 Economic effects under different treatments |
由表 8可知，T1和T2投入了生物有机肥，物化成本高于CK；T1采用根区施肥，较条施的T2和CK的劳动力成本高。但净收益大小排序为：T1 > T2 > CK，处理间差异显著。T1的净收益较T2、CK分别高14.42%、16.59%。表明根区施用生物有机肥可提高烟叶净收益。
由表 8可知，氮肥偏生产力大小排序为：T1 > CK > T2，T1显著高于T2和CK，分别高12.38%、8.61%；CK的氮肥偏生产力虽然高于T2，但差异不显著。氮肥偏生产效率大小排序为：T1 > T2 > CK，T1显著高于T2和CK，分别高17.51%、18.49%；T2的氮肥偏生产效率虽高于CK，但差异不显著。可见，根区施用生物有机肥可提高氮肥利用效率。
3 讨论促烤烟早生快发是湘南稻作烤烟栽培的关键。制约该烟区烤烟早生快发的主要因素是移栽时低温阴雨、土壤湿度大而通气性差、土块大和黏性重导致烟苗扎根困难。为解决以上问题，烟区农民传统习惯是在烟苗移栽时施用安蔸灰。但在安蔸灰中不敢添加生物有机肥，害怕生物有机肥伤害根系。本研究将三饼合一生物有机肥添加在安蔸灰中作移栽肥根区施用，集中了安蔸灰和生物有机肥的优点，根、土、肥充分接触，更有利于烤烟早生快发，为湘南稻作烟区烤烟早生快发探索了一条新路子。
生物有机肥不同施用方式的促生、增产和提质效果明显不同。罗莉等[24]对集中施入有机肥后土壤微生物数量的空间动态变化研究认为离肥料越近土壤微生物数量越高。谭军利等[25]研究认为穴施比条施生物有机肥更有利于促进西瓜的生长，提高西瓜产量、品质和水分利用效率。本研究将三饼合一生物有机肥添加在安蔸灰中集中施于烟株根际附近(T1与T2比较)，可促进烟株早生快发，明显促进烟株农艺性状和光合能力的改善，提高上等烟比例，增加烟叶产量和产值，提升烟叶物理、化学和感官品质。究其原因，生物有机肥条施后，相当部分肥料养分分布于离根较远的区域，直接制约了烤烟吸收肥料养分；而生物有机肥根区施肥使烤烟根区成为养分供应的核心区域，有利烤烟直接吸收肥料养分。可见，对于根际土壤占农田土壤总体积比例较低的烤烟来说，根系吸收的养分不可能也不必要由所有的耕层土壤来提供，生物有机肥根区施用较条施具有明显的促生、增产和提质效果。
将生物有机肥氮代替部分化肥氮是可行的。本研究用三饼合一生物有机肥代替烟草专用基肥中的21 kg/hm2化肥氮(T2与CK比较)，其营养生长、光合作用与单施烟草专用基肥的处理相当，其烟叶物理性状和化学成分略优于单施烟草专用基肥的处理，其烟叶评吸质量显著优于单施烟草专用基肥的处理。虽然用三饼合一生物有机肥代替部分烟草专用基肥处理的烤烟投入的物化成本有所提高，烟叶产量也略低，但上等烟比例、均价高，其烟叶产值高于单施烟草专用基肥的处理。因此，用生物有机氮代替化肥氮对提高烟叶质量和经济效益具有现实意义。
氮肥偏生产力主要反映了作物所吸收肥料转化为经济产量的能力。对于注重烟叶质量的烤烟生产来说，高产并不一定能获得较高的经济效益。因此，本研究引入一个新概念“氮肥偏生产效率”，用来反映化肥施用量综合效应。从肥料施用方法看，根区施用生物有机肥的氮肥偏生产力和氮肥偏生产效率均高于条施。从肥料种类看，生物有机肥替代部分化肥处理较单施烟草专用基肥处理的氮肥偏生产力略低，但氮肥偏生产效率是生物有机肥替代处理显著高于单施烟草专用基肥处理。可见，采用氮肥偏生产效率来反映烤烟生产化肥施用量综合效应可能更有意义。
4 结论生物有机肥根区施用可改善烟株根系发育和农艺性状，提高烟叶的叶绿素含量和光合能力；生物有机肥根区施用较条施的上等烟比例提高5.96%，产量增加12.39%，产值增加17.51%；生物有机肥根区施用的烟叶物理特性、化学成分可用性和感官评吸质量优于条施，其物理特性指数、化学成分指数和感官评吸总分分别提高了5.76%、18.46%、5.43%；生物有机肥根区施用氮肥偏生产力、氮肥偏生产效益较条施分别提高了12.38%、17.51%。三饼合一生物有机肥代替部分烟草专用基肥可提高烟叶评吸质量、上等烟比例和氮肥偏生产效益，生物有机氮代替化肥氮是可行的。
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3. Chenzhou Tobacco Company of Hunan Province, Chenzhou, Hunan 423000, China