不同生物質(zhì)炭施用量及類型對漢中烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)量?產(chǎn)值的影響

牛玉德　杜鴻波　李金峰　韓治建　楊宏星　王國良　梅運鵬　李先鋒　湯建華　葉協(xié)鋒　劉紅恩

摘要 [目的]為了研究不同生物質(zhì)炭施用量及類型對漢中烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響。[方法]于2013年5月～9月，在陜西省漢中市南鄭縣小南海鎮(zhèn)布置田間小區(qū)試驗，對不同生物質(zhì)炭施用量及類型下的各個生育時期煙葉農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和產(chǎn)值進(jìn)行比較分析。[結(jié)果]施用生物質(zhì)炭可明顯增加煙葉生育中前期株高、莖圍和葉片大小，增加煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例。隨著生物質(zhì)炭施用量的增加，煙葉各生育時期農(nóng)藝性狀均顯著改善，產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例明顯增加，且在施用量為900 kg/hm2時達(dá)到最高。稻殼炭和麥稈炭對改善煙葉農(nóng)藝性狀明顯優(yōu)于花生殼炭，稻殼炭更有利于旺長期葉片及現(xiàn)蕾期莖稈的發(fā)育，而麥稈炭有利于提高旺長期株高和有效葉數(shù)以及現(xiàn)蕾期葉片的發(fā)育，且施用稻殼炭提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的效果最好。[結(jié)論]施用生物質(zhì)炭是漢中煙區(qū)改良植煙土壤、促進(jìn)煙葉生長發(fā)育的有效措施，生物質(zhì)炭施用量宜控制在穴施600～900 kg/hm2左右，可優(yōu)先選擇稻殼炭作為土壤改良的材料。

關(guān)鍵詞 烤煙；生物質(zhì)炭；農(nóng)藝性狀；產(chǎn)量產(chǎn)值

中圖分類號 S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 0517-6611（2015）11-035-04

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物之一。煙草生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益主要取決于煙葉的品質(zhì)、產(chǎn)量和生產(chǎn)成本[1]。生物質(zhì)炭是生物質(zhì)在無氧或微氧條件下低溫?zé)徂D(zhuǎn)化后的固體副產(chǎn)物，是一種有機(jī)碳含量高、多孔性、堿性、吸附能力強(qiáng)、多用途的生物質(zhì)材料[2]。研究表明，生物質(zhì)炭中含有Na、K、Mg、Ca等礦質(zhì)元素，可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和植物生長[3]，施加生物質(zhì)炭可以明顯改善土壤質(zhì)量、提高作物產(chǎn)量[4-11]。目前，有關(guān)生物質(zhì)炭對黑麥草、菠菜、大豆、水稻、玉米等作物生長影響的研究較多[12-15]，而有關(guān)生物質(zhì)炭對烤煙生長發(fā)育、品質(zhì)及土壤理化性狀影響的研究則較少。因此，筆者在陜西省漢中市南鄭縣小南海鎮(zhèn)布置田間小區(qū)試驗，研究不同生物質(zhì)炭施用量及類型對烤煙各時期農(nóng)藝性狀、發(fā)病率以及產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響，以期獲得漢中煙區(qū)最佳的生物質(zhì)炭施用類型和用量，為漢中煙區(qū)土壤修復(fù)改良、煙葉品質(zhì)改善提供一定的技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況 試驗于2013年5月～9月在陜西省漢中市南鄭縣小南海鎮(zhèn)老龍池村進(jìn)行。漢中市海拔1 000～1 500 m，屬于亞熱帶氣候區(qū)，北有秦嶺屏障，寒流不易侵入，氣候溫和濕潤。漢中地區(qū)地處北半球中緯度，來自西南、東南的暖濕氣流受巴山、秦嶺阻隔，使得區(qū)內(nèi)雨量充沛。土壤為山地黃棕壤，質(zhì)地壤土，基本理化性狀：有機(jī)質(zhì)9.49 g/kg， pH 6.73，速效磷 49.98 mg/kg，速效鉀331.73 mg/kg，堿解氮72.32 mg/kg。

1.2 試驗材料 試驗用煙草品種為云煙97。

1.3 試驗設(shè)計試驗共設(shè)置6個處理，分別為T0（常規(guī)施肥）、T1（常規(guī)施肥+300 kg/hm2花生殼炭）、T2（常規(guī)施肥+600 kg/hm2花生殼炭）、T3（常規(guī)施肥+900 kg/hm2花生殼炭）、T4（常規(guī)施肥+600 kg/hm2稻殼炭）、T5（常規(guī)施肥+600 kg/hm2麥稈炭）。每個處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，共18個小區(qū)，小區(qū)面積50 m2。生物質(zhì)炭采用穴施方式，在移栽前施入。

試驗地前茬煙草，產(chǎn)量2 490 kg/hm2，施用烤煙專用肥900 kg/hm2+硝酸鉀75 kg/hm2+硫酸鉀262.5 kg/hm2+高鈣磷150 kg/hm2+生物肥150 kg/hm2+油渣300 kg/hm2+磷酸二銨75 kg/hm2。常規(guī)施肥處理施肥量：煙草專用肥（12∶15∶18）1 050 kg/hm2、高鈣磷（44%）150 kg/hm2、 硫酸鉀（>51%）262.5 kg/hm2、生物肥150 kg/hm2、有機(jī)肥300 kg/hm2，整體起壟后，條施。移栽后15 d左右，追肥硝酸鉀（9∶0∶35）75 kg/hm2。

植煙行距、株距分別為110、55 cm。試驗田塊起壟、施肥后，于5月11日進(jìn)行打孔、穴施、移栽，各小區(qū)的大田管理參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。在煙草各生育期分別記錄農(nóng)藝性狀及發(fā)病率，成熟后各小區(qū)單獨采收和掛桿烘烤，記錄其產(chǎn)量、等級和產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)性狀，并采集X2F、C3F和B2F樣品各0.5 kg，粉碎過篩后測定其常規(guī)化學(xué)成分。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 煙株農(nóng)藝性狀與發(fā)病率。在煙草團(tuán)棵期、旺長期、現(xiàn)蕾期和成熟期分別記錄株高、莖圍、有效葉數(shù)、最大葉長和最大葉寬等農(nóng)藝性狀，并按照漢中市煙草公司的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對煙草花葉病的發(fā)病率進(jìn)行分級統(tǒng)計。

1.4.2 經(jīng)濟(jì)性狀。按照國標(biāo)GB 2635-1992《烤煙》分級方法對煙葉進(jìn)行分級，調(diào)查各小區(qū)烤后煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、中上等煙比例、下等煙比例等經(jīng)濟(jì)性狀。

1.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2003軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對煙草各生育時期農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對煙葉團(tuán)棵期生長發(fā)育的影響。

由表1可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用生物質(zhì)炭后（處理T1～T5）均增加了團(tuán)棵期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)團(tuán)棵期煙葉早發(fā)快長。其中，隨著花生殼炭施用量（處理T1～T3）的增加，株高、莖圍、最大葉長、最大葉寬、最大葉面積等指標(biāo)也逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時（處理T3）達(dá)到最大。

對于生物質(zhì)炭類型來說，團(tuán)棵期株高表現(xiàn)為處理T5>處理T2>處理T4，莖圍表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，最大葉長表現(xiàn)為處理T4>處理T5>處理T2，最大葉寬表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2 ，最大葉面積表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，說明不同類型生物質(zhì)炭對團(tuán)棵期煙葉生長發(fā)育的影響并沒有明顯的差異。

2.1.2 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對煙葉旺長期生長發(fā)育的影響。

由表2可知，煙草在旺長期時，各處理的株高和最大葉面積開始表現(xiàn)出明顯的差異。與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物質(zhì)炭后（處理T2～T5）均增加了旺長期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)旺長期煙葉的快速生長。其中，隨著花生殼炭施用量（處理T1～T3）的增加，莖圍、最大葉長、最大葉寬、最大葉面積等指標(biāo)也逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時（處理T3）達(dá)到最大值。而對于株高和有效葉數(shù)來說，隨著花生殼炭施用量（處理T1～T3）的增加，則表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，在施用600 kg/hm2花生殼時（處理T2）達(dá)到最大值。說明在旺長期施用600～900 kg/hm2花生殼炭能夠有效促進(jìn)煙株的生長發(fā)育。

對于生物質(zhì)炭類型來說，旺長期株高表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，莖圍表現(xiàn)為處理T4>處理T5>處理T2，最大葉長、最大葉寬和最大葉面積均表現(xiàn)為處理T4>處理T5>處理T2，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)旺長期煙葉葉片的發(fā)育，而麥稈炭更有利于提高株高和增加有效葉數(shù)。

2.1.3 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對煙葉現(xiàn)蕾期生長發(fā)育的影響。

由表3可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物炭（處理T3～T5）均增加了現(xiàn)蕾期煙葉的株高、莖圍和最大葉面積，有效促進(jìn)了現(xiàn)蕾期煙葉生長發(fā)育。其中，隨著花生殼炭施用量（處理T1～T3）的增加，現(xiàn)蕾期煙葉的株高、有效葉數(shù)均逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時（處理T3）達(dá)到最大值，且除了株高、有效葉數(shù)和莖圍外，施用300～600 kg/hm2花生殼炭時（處理T1～T2）的最大葉長、最大葉寬及最大葉面積則均小于常規(guī)施肥處理T0。說明施用花生殼炭時應(yīng)保持足夠的數(shù)量，施用900 kg/hm2以上更有利于促進(jìn)現(xiàn)蕾期煙株的生長發(fā)育。

對于生物質(zhì)炭類型來說，現(xiàn)蕾期株高、有效葉數(shù)、莖圍表現(xiàn)為處理T4>處理T5>處理T2，最大葉長、最大葉寬和最大葉面積均表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)現(xiàn)蕾期煙葉莖稈的發(fā)育，而麥稈炭更有利于現(xiàn)蕾期煙葉葉片的發(fā)育。

2.1.4 不同生物質(zhì)炭類型及施用量對煙葉成熟期生長發(fā)育的影響。

由表4可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用一定數(shù)量的生物質(zhì)炭（處理T1～T5）均增加了成熟期煙葉的株高和有效葉數(shù)，對莖圍、最大葉長、最大葉寬及最大葉面積則影響不大。其中，隨著花生殼炭施用量的增加（處理T1～T3），成熟期煙葉的株高、有效葉數(shù)等均逐漸增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時（處理T3）達(dá)到最大值。與常規(guī)施肥處理T0相比，除了施用300 kg/hm2花生殼炭（處理T1）的最大葉長、最大葉寬和最大葉面積有所增加外，施用600～900 kg/hm2花生殼炭處理均無明顯增加。說明施用花生殼炭后，對成熟期煙葉莖稈的縱向發(fā)育（株高）和有效葉數(shù)的增加仍然具有一定的作用，而對于煙葉莖稈的橫向發(fā)育（莖圍）以及葉片的發(fā)育則作用減弱。

對于生物質(zhì)炭類型來說，成熟期株高、有效葉數(shù)表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，莖圍表現(xiàn)為處理T5>處理T4=處理T2，最大葉長表現(xiàn)為處理T2>處理T5>處理T4，最大葉寬表現(xiàn)為處理T2=處理T4>處理T5，最大葉面積表現(xiàn)為處理T2>處理T5>處理T4，但是，花生殼炭、稻殼炭和麥稈炭3種生物質(zhì)炭對成熟期煙株生長發(fā)育的影響差異并不大。

2.2 不同生物質(zhì)炭類型及施用量下烤煙經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀分析由表5可知，與常規(guī)施肥處理T0相比，施用生物質(zhì)炭（處理T1～T5）均增加了煙葉單葉重、產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例。其中，隨著花生殼炭施用量（處理T1～T3）的增加，煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例均明顯增加，并在施用900 kg/hm2花生殼時（處理T3）達(dá)到最大值。就單葉重來說，施用花生殼炭的處理表現(xiàn)為處理T1>處理T3>處理T2，且施用600 kg/hm2花生殼炭處理的單葉重較常規(guī)施肥處理T0甚至有所下降，說明施用花生殼炭能夠提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙葉比例，但在提高煙葉單葉重及促進(jìn)葉片發(fā)育方面，其具體的施用量有待進(jìn)一步探討。

對于生物質(zhì)炭類型來說，產(chǎn)量表現(xiàn)為處理T4>處理T5>處理T2，產(chǎn)值則表現(xiàn)處理T4>處理T2>處理T5，單葉重表現(xiàn)為處理T5>處理T4>處理T2，但3種生物質(zhì)炭類型對提高中上等煙葉比例方面則差異不大。說明，漢中煙區(qū)施用稻殼炭提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值的效果最好，而麥稈炭和花生殼炭則差異不大；施用3種類型的生物質(zhì)炭均可以提高中上等煙比例，但三者之間的差異不大；施用麥稈炭對增加煙葉單葉重的效果更好，而施用稻殼炭和麥稈炭則差異不大。

3 結(jié)論與討論

生物質(zhì)炭具有疏松多孔、吸附能力強(qiáng)的特點[16]，其施入土壤后可以對肥料和養(yǎng)分起到吸附和緩釋的作用，可提高肥料利用率，促進(jìn)煙葉生長發(fā)育，提高烤煙產(chǎn)量。該試驗獲得了較為相同的結(jié)果。試驗結(jié)果表明，施用生物質(zhì)炭可以明顯增加煙葉生育中前期的株高、莖圍和葉片大小，有效促進(jìn)了煙葉的早發(fā)快長，并增加了煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例，增加了植煙經(jīng)濟(jì)效益。漢中煙區(qū)由于地形和氣候因素，降雨量較大，肥料流失嚴(yán)重，肥料利用率低，煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量下降。建議漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭來進(jìn)行土壤改良，以提高肥料利用率，增加煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。

試驗中，隨著花生殼炭施用量的增加，各個生育時期的農(nóng)藝性狀均顯著提高，產(chǎn)量、產(chǎn)值和中上等煙葉比例葉明顯增加，且在900 kg/hm2的施用量水平下達(dá)到最高。建議漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭時控制好用量，以600～900 kg/hm2為宜。

在生物質(zhì)炭的施用類型方面，綜合各個時期煙葉的農(nóng)藝性狀指標(biāo)，稻殼炭和麥稈炭處理明顯優(yōu)于花生殼炭處理，且稻殼炭處理更有利于促進(jìn)旺長期煙葉葉片的發(fā)育和現(xiàn)蕾期煙葉莖稈的發(fā)育，而麥稈炭更有利于提高旺長期的株高和有效葉數(shù)以及現(xiàn)蕾期煙葉葉片的發(fā)育。而且，施用稻殼炭在提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值的效果最好，而麥稈炭和花生殼炭則差異不大；施用3種類型的生物質(zhì)炭均可以提高中上等煙比例，但三者之間的差異不大；施用麥稈炭對增加煙葉單葉重的效果更好，而施用稻殼炭和麥稈炭則差異不大。因此，漢中煙區(qū)選擇稻殼炭作為土壤改良的材料之一效果較好。

綜上所述，漢中煙區(qū)施用生物質(zhì)炭是一項土壤改良、促進(jìn)煙葉生長發(fā)育的良好措施，生物質(zhì)炭施用量宜控制在穴施600～900 kg/hm2左右，在生物質(zhì)炭的種類上可選擇稻殼炭作為土壤改良材料。

參考文獻(xiàn)

[1]黃新杰.植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對烤煙煙堿及主要品質(zhì)性狀的調(diào)控研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007：1-2.

[2] 何緒生，張樹清，余雕.生物質(zhì)炭對土壤肥料的作用及未來研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（15）：16-25.

[3] KHAN M A，KIM K W，WANG M Z，et al.Nutrient-impregnated charcoal：An environmentally friendly slowrelease fertilizer[J].Environmentalist，2008，28（3）：231-236.

[4] 趙曉丹，史宏志，錢華.不同類型煙草常規(guī)化學(xué)成分與中性致香物質(zhì)含量分析[J].華北農(nóng)學(xué)報，2012，27（3）：234-238

[5] 花莉，張成，馬宏瑞，等.秸稈生物質(zhì)炭土地利用的環(huán)境效益研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2010，19（10）：2489-2492.

[6] RONDON M，RAMIREZ J A，LEHMANN J.Charcoal additions reduce net emissions of greenhouse gases to the atmosphere[C]//Proceedings of the 3rd USDA symposium on greenhouse gases and carbon sequestration in agriculture and forestry.Baltimore：University of Delaware，2005：21-24.

[7] 劉玉學(xué)，劉微，吳偉祥，等.土壤生物質(zhì)炭環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（4）：977-982.

[8] 郭偉，陳紅霞，張慶忠，等.華北高產(chǎn)農(nóng)田施用生物質(zhì)炭對耕層土壤總氮和堿解氮含量的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2011，20（3）：425-428.

[9] 黃超，劉麗君，章明奎.生物質(zhì)炭對紅壤性質(zhì)和黑麥草生長的影響 [J].浙江大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2011，37（4）：439-445.

[10] HOSHI T，KANEKO T.A practical study on bamboo charcoal use to tea trees[R].Report on Research by Project，2001，13：1-47.

[11] BRODOWSKI S，RODIONOV A，HAUMAIER L，et al.Revised black carbon assessment using benzene polycarboxylic acids[J].Organic Geochemistry，2005，36（9）：1299-1310.

[12] 曲晶晶，鄭金偉，鄭聚鋒，等.小麥秸稈生物質(zhì)炭對水稻產(chǎn)量及晚稻氮素利用率的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2012，28（3）：288-293.

[13] 張萬杰，李志芳，張慶忠，等.生物質(zhì)炭和氮肥配施對菠菜產(chǎn)量和硝酸鹽含量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30（10）：1946-1952.

[14] STEINER C，TEIXEIRA W G，LEHMANN J，et al.Long term effects of manure，charcoal and mineral fertilization on crop production and fertility on a highly weathered Central Amazonian upland soil[J].Plant and Soil，2007，291（1/2）：275-290.

[15] MAJOR J，RONDON M，MOLINA D，et al.Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol[J].Plant and Soil，2010，333（1/2）：117-128.

[16] 劉玉學(xué)，劉微，吳偉祥，等.土壤生物質(zhì)炭環(huán)境行為與環(huán)境效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2009，20（4）：977-982.