煙草殘體腐解特征及其對植煙土壤養(yǎng)分含量的影響

唐春閨++周勇++楊紅武++李帆++向世鵬++劉優(yōu)雄++李立++李強

摘要：烤煙生產(chǎn)過程中和采收后產(chǎn)生大量的煙草殘體。通過人工氣候室控制水分和溫度條件，模擬水田環(huán)境，采用網(wǎng)袋法考察煙葉、煙莖和煙根3種殘體在土壤中的腐解率和腐解速度及其腐解對土壤的影響。結果表明，在100 d的試驗期內(nèi)，煙草3種殘體都能較好的腐解，表現(xiàn)出前期快、后期慢的特點，煙葉、煙莖和煙根的殘體腐解率分別達53.04%、46.48%、36.66%；煙草殘體的腐解增加了土壤有機質(zhì)含量，但未達顯著水平；煙草殘體的腐解對全量的N、P和K的影響較小，但對土壤速效養(yǎng)分含量的影響較大，土壤堿解氮、速效磷和速效鉀分別平均增加24.68、6.97、18.99 mg/kg。

關鍵詞：煙稻輪作；煙草殘體；腐解

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）18-4652-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.009

The Decomposition Characteristics of Tobacco Residues and Impact

on Tobacco Field Soil

合理的耕作制度是實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要保證[1]。中國人多地少，主要通過提高復種指數(shù)、增加土地利用率來彌補土地資源的不足。但煙草具有不耐連作的特點，因此發(fā)展以煙草為主的輪作制度是保證煙區(qū)可持續(xù)發(fā)展必不可少的重要措施[2]。煙稻輪作為水田烤煙的主要種植模式，是中國南方煙區(qū)用地與養(yǎng)地相結合的傳統(tǒng)經(jīng)驗，可改變稻田生態(tài)環(huán)境，避免或減輕病蟲害[3]，提高水稻產(chǎn)量[4]。以往的研究多從前茬作物對烤煙的影響考慮，局限于烤煙當季作物的研究與應用[5-12]，而對烤煙采收后不同煙草殘體在土壤中的腐解及其對煙田的影響還未見報道。本研究通過控制水分溫度條件，模擬南方煙稻輪作模式，探討田間煙草殘體物在土壤中的降解及其對土壤的影響，以期為制定合理的煙葉生產(chǎn)管理措施提供技術支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

試驗在長沙市煙草公司試驗基地和實驗室進行。試驗材料為烤煙品種K326的成熟期底腳葉、煙葉采收后的煙莖及煙根，風干后剪成2 cm左右小段，80 ℃烘干。試驗土樣取自瀏陽煙草種植基地0～20 cm表層土壤，風干后碾碎過60目（0.25 mm）篩。供試土壤肥力狀況見表1。

1.2 試驗設計

試驗采用尼龍網(wǎng)袋法[13]，尼龍網(wǎng)袋規(guī)格為長×寬=10 cm×10 cm，孔徑為0.l5 mm（100目）。分別取烘干后的煙草殘體50 g，裝入尼龍網(wǎng)袋中，加入土壤100 g后混勻扎緊袋口，放入直徑約45 cm的塑料盆中，加入約15 kg供試土壤將樣品全部掩蓋。置于人工氣候箱中，控制溫度在35 ℃左右，保持盆中的土壤含水率在60%～70%之間。試驗設4個處理：①煙葉；②煙莖；③煙根；④以不加入煙草殘體為對照（CK）。每個處理18個網(wǎng)袋，分6次取樣，每次取3個重復，取樣時間分別為開始處理后10、20、40、60、80、100 d。

1.3 樣品收集與相關指標的測定

隨機取出一個網(wǎng)袋，風干后，揀出剩余煙草殘體，仔細清除表面附著的泥沙，小心碾碎，過60目篩，在60 ℃條件下，將煙草殘體烘至恒重，測定剩余煙草殘體的干重并計算腐解率。

累計腐解率=（初始干物重-n天剩余干物重）/初始干物重×100%；

各期平均腐解速度=（n天干物重-m天干物重）/（m-n）。

土壤分析采用文獻[14]方法測定：土壤pH采用pH計（水土比為1∶2.5）測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀濃硫酸法測定；全氮采用半微量凱氏定氮法測定；堿解氮采用H3BO3（pH4.8）指示劑溶液吸收法測定；全磷采用鉬銻抗比色法測定；速效磷采用NaHCO3浸提后鉬銻抗比色法測定；全鉀采用火焰光度法測定；速效鉀采用醋酸浸-火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003及SPSS17.0數(shù)據(jù)分析軟件進行統(tǒng)計分析，采用最小顯著法（LSD）檢驗數(shù)據(jù)的差異顯著性水平。

2 結果與分析

2.1 不同煙草殘體的腐解速率

由表2可知，煙葉殘體在前40 d內(nèi)腐解迅速，達到了0.41～0.46 g/d，后期逐步減慢；煙莖殘體在前20 d內(nèi)腐解迅速，達到0.50 g/d以上；煙根殘體雖然在前40 d內(nèi)腐解迅速，但是速率仍低于煙葉和煙莖殘體。

2.2 不同煙草殘體腐解對土壤有機質(zhì)含量的影響

由表3可知，經(jīng)過100 d的腐解后，煙葉、煙莖和煙根殘體腐解后土壤的有機質(zhì)分別比對照增加了3.27、3.30、3.18 g/kg。可見，在較短的時間內(nèi)3種煙草殘體腐解對土壤有機質(zhì)的影響差異不顯著。

2.3 不同煙草殘體腐解對土壤氮含量的影響

從表4可知，煙草殘體腐解對土壤全氮含量的影響差異不顯著，但隨著時間的延長，煙草殘體的腐解顯著增加了土壤中堿解氮的含量，并且在前20 d內(nèi)，土壤中堿解氮的含量迅速增加，3種煙草殘體腐解對土壤堿解氮含量的影響大小為煙根殘體>煙葉殘體>煙莖殘體，至培養(yǎng)結束時，煙葉、煙莖、煙根殘體處理的土壤堿解氮含量分別比對照高24.94、24.06、25.04 mg/kg。

2.4 不同煙草殘體腐解對土壤中磷含量的影響

從表5中可以看出，短期內(nèi)煙草腐解對土壤中全磷含量的影響不大，但是能夠提高土壤速效磷的含量。培養(yǎng)100 d內(nèi)，加入煙草殘體的土壤中的速效磷的含量均顯著高于對照，并且隨著培養(yǎng)時間的增加，3種煙草殘體腐解后的土壤中速效磷的含量呈前期迅速增加中期減少后期緩慢增加的趨勢，至培養(yǎng)結束時，煙葉、煙莖、煙根殘體處理的土壤速效磷含量分別比對照高7.49、6.78、6.65 mg/kg。

2.5 不同煙草殘體腐解對土壤中鉀含量的影響

從表6中可以看出，短期內(nèi)煙草腐解對土壤中全鉀含量的影響不大，但能顯著提高土壤速效鉀的含量。在培養(yǎng)期間，加入煙草殘體的土壤中速效鉀的含量均顯著高于對照，至培養(yǎng)結束時，煙葉、煙莖、煙根殘體處理的土壤速效鉀含量分別比對照高22.10、20.01、14.86 mg/kg。

3 小結與討論

烤煙生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的殘體或廢棄物，如凋落的底腳葉、打頂后的煙杈以及采收后殘留的煙莖和煙根，這些殘體占到煙草生物總產(chǎn)量的一半以上[15]，尤其當前的田間消化處理不適用于煙葉，反而增加了大量的煙草殘體[16]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些殘體大部分都被殘留在煙田中[15]。煙草殘體中含有大量的有機質(zhì)和氮磷鉀等元素[17]，在腐解的過程中這些營養(yǎng)元素被陸續(xù)釋放出來[18]。

研究表明，在各處理的快速腐解期內(nèi)，各種殘體的腐解量均占到了腐解總量的80%左右。在60 d的腐解過程中，煙葉殘體腐解量逐步減少，煙莖及煙根殘體的腐解率趨于穩(wěn)定。由于后期煙草殘體的易分解物質(zhì)減少，僅剩余難分解的木質(zhì)素類，各部位組織殘體之間腐解速率的差異不顯著。

土壤的有機質(zhì)是衡量土壤肥力水平的一個重要標志，它直接影響著土壤的供肥性、保肥性和保墑性等[19]。煙草殘體腐解后的土壤有機質(zhì)含量均大于對照，但3種殘體間的差異不顯著。

植物殘體腐解對土壤養(yǎng)分含量的影響是一個長期的變化過程[17]，在培養(yǎng)的100 d內(nèi)，煙草殘體腐解對全效的氮磷鉀含量影響較小，而對速效養(yǎng)分含量影響較大，但3種殘體間有差異。煙根殘體對堿解氮含量影響較大而對速效鉀的含量增加影響相對較少，煙莖及煙葉殘體對3種速效養(yǎng)分的含量影響均較大，可能與煙莖和煙葉較易腐解有關。對于氮來講，前20 d迅速增加原因可能是土壤中加入煙草殘體后為土壤微生物的繁殖提供了大量的氮源，土壤的微生物活性和數(shù)量的增加加速了土壤礦化和煙草殘體養(yǎng)分的釋放[20]。前期磷的迅速增加可能是由于加入的煙草殘體本身提供了磷元素，也可能是由于其腐解對土壤中的磷素具有一定的活化作用[21]。與氮素和磷素相比，煙草殘體中鉀素的含量最豐富，且植物殘體中的鉀是水可浸提的，為速效鉀[22]，因此研究煙草殘體降解對土壤鉀素的影響也具有重要意義。

較高的溫度和水分含量條件下，煙草殘體可以得到充分的腐解，腐解過程中不斷釋放出的養(yǎng)分可以培肥土壤，減少農(nóng)田化肥使用量，尤其是鉀素的釋放可以緩解氮磷鉀肥施用比例失調(diào)的矛盾。在南方煙區(qū)煙-稻輪作的制度下，煙草殘體還田這一措施可以進一步研究和推廣。

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