衡陽煙區(qū)植煙土壤保育技術研究與應用

單雪華++向鵬華++郭維

摘要 針對衡陽煙區(qū)“煙—稻復種”長期連作導致植煙土壤出現(xiàn)僵硬板結、容重偏大，酸化、微生物活動減弱，保肥、保水能力降低，土壤養(yǎng)分特別是微量元素的分解釋放受阻等土壤退化現(xiàn)象，對煙區(qū)土樣及不同種煙年限土樣進行分析，探明了衡陽區(qū)域內植煙土壤肥力狀況及土壤養(yǎng)分方面存在的障礙因子及不同年限煙稻連作土壤的土壤結構與養(yǎng)分變化規(guī)律及障礙因子，并在此基礎上采取測土配方施肥、營養(yǎng)調控、中微量營養(yǎng)元素配比及綠肥種植、使用稻殼生物炭等土壤保育技術，改善了植煙土壤理化性狀、協(xié)調了土壤養(yǎng)分、提升了衡陽植煙土壤質量，同時可增加煙葉產量，改善煙葉質量。

關鍵詞 植煙土壤；土壤肥力；土壤保育；湖南衡陽

中圖分類號 S158 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）20-0154-03

土壤是作物生長的基礎，是農作物生產所需養(yǎng)分的根本來源，土壤肥力是衡量土壤作為農業(yè)生產基地，進行農作物生產能力的重要指標，肥沃的耕地土壤是農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的物質基礎[1]。自20世紀80年代以來，衡陽煙區(qū)推廣“煙—稻復種”連作至今已逾30年，目前在局部區(qū)域出現(xiàn)土壤僵硬板結，容重偏大；碳、氮比例失調，腐殖質減少，土壤酸化、微生物活動減弱；土壤保肥、保水能力降低，肥料的利用率下降；土壤養(yǎng)分分解釋放能力下降，致使養(yǎng)分特別是微量元素的分解釋放受阻等土壤退化現(xiàn)象，影響了根際周圍營養(yǎng)元素的有效供給和根系的發(fā)育，限制了煙葉產量和質量的保持與提高。為確保植煙土壤質量，達到種養(yǎng)結合的目的，進行植煙土壤保育研究，探明衡陽區(qū)域內植煙土壤肥力狀況及土壤養(yǎng)分方面存在的障礙因子、不同年限煙稻連作土壤的土壤結構與養(yǎng)分變化規(guī)律及障礙因子，在此基礎上采取測土配方施肥、營養(yǎng)調控、中微量營養(yǎng)元素配比及綠肥種植、使用稻殼生物炭等土壤保育技術[2-4]，以改善植煙土壤理化性狀、協(xié)調土壤養(yǎng)分、提升衡陽植煙土壤質量，確保衡陽煙葉生產可持續(xù)發(fā)展。

1 衡陽煙區(qū)煙葉生產基本情況

1.1 衡陽煙區(qū)近年煙葉種植規(guī)模

自2008年起衡陽市種植烤煙穩(wěn)定在7 333.33 hm2，收購煙葉1.5萬t左右；種煙區(qū)域主要分布在常寧、衡南、耒陽、衡陽、祁東5個縣（市）的49個鄉(xiāng)鎮(zhèn)385個村。

1.2 衡陽市植煙區(qū)土壤肥力現(xiàn)狀

2008年對全市5個縣（市）的301個植煙土壤進行取樣化驗分析，結果表明：pH值平均為6.48，適宜占48.2%，偏高占31.8%，偏低占20.1%；有機質平均為35.16 g/kg，適宜占47.2%，偏高占40.8%，偏低占12.0%；堿解氮平均為184.2 mg/kg，適宜占50.8%，偏高占47.5%，偏低占1.7%；有效磷平均為21.39 mg/kg，適宜占34.4%，偏高占49.2%，偏低占16.4%；速效鉀平均為103.9 mg/kg，適宜占9.7%，偏高占1.0%，偏低占89.7%。有機質、堿解氮、有效磷等養(yǎng)分平均含量都較高，而速效鉀平均含量較低。2014年再次進行化驗，所得結果稍有變化。

1.3 衡陽市植煙區(qū)施肥現(xiàn)狀

對衡陽市幾個主要種煙區(qū)近4年農民習慣施肥量調查統(tǒng)計，平均施肥量為專用基肥1 050～1 200 kg/hm2、專用追肥285～375 kg/hm2、硝酸鉀180～300 kg/hm2、硫酸鉀300～450 kg/hm2、提苗肥75 kg/hm2、過磷酸鈣300～525 kg/hm2；折純量平均為純N 170.7 kg/hm2、P2O5 146.4 kg/hm2、K2O 440.55 kg/hm2；衡陽煙區(qū)烤煙施肥處于一個化肥用量較大、有機肥施用量偏少的狀況。

1.4 煙葉質量狀況

衡陽市烤煙生產中長期大量施用化學肥料，不僅使肥料的利用率下降，還導致植煙土壤的理化性狀惡化，煙葉營養(yǎng)比例失調，煙葉的產量、品質在不同年度、地域產生波動。具體表現(xiàn)是：上部葉淀粉含量高于5%比例偏大；氯在0.3%～0.7%適宜范圍比例偏小，偏高的比例為20%，偏低的比例為30%；鉀含量中、上部葉在1.5%～3.5%適宜范圍偏低比例分別為60%和10%以上；煙堿含量上部煙高于3.5%的比例偏大；總糖、還原糖、糖堿比有待進一步優(yōu)化。

2 衡陽煙區(qū)植煙土壤土壤肥力狀況及主要障礙因子

對衡陽煙稻輪作區(qū)土壤每13.33 hm2采1個樣，系統(tǒng)檢測土壤有機質、pH值、有效氮、速效磷、交換性鉀、交換性鎂等常規(guī)指標[5]。結果表明：①衡陽植煙土壤中pH<5.0的強酸性土壤比例較大，特別是第四紀紅土母質發(fā)育的土壤pH值大多在5.0以下，部分土壤甚至在4.0以下，已成為烤煙生產的第一障礙因子。②植煙土壤有機質含量整體較豐富，但不同土壤有機質總含量差異很大。③植煙土壤堿解氮含量比較豐富，而速效磷含量明顯偏低，有48.3%的土壤速效磷含量小于5 mg/kg，95%以上的土壤速效鉀含量處于缺乏或嚴重缺乏狀態(tài)，制約烤煙生產。④植煙土壤鈣、硫含量適宜，但絕大部分地區(qū)土壤缺鎂，有88.8%的土壤鎂含量低于烤煙正常生長的需求范圍，且有49.0%的土壤鎂含量低于0.5 cmol/kg。⑤植煙土壤有效銅和有效鐵供應較充足；有效錳和有效鋁含量比較適中；部分土壤有效鋅含量偏低，50%以上的土壤施用鋅肥有明顯效果；土壤中有效硼的含量低，有49.1%的土壤有效硼的含量小于0.1 mg/kg；土壤有效氯含量很低，有效氯含量大于25 mg/kg的土壤僅占6.0%，有94.0%的土壤有效氯含量小于25 mg/kg。

2.1 不同年限煙稻復種連作土壤的障礙因子

2014年1月至2015年7月通過對衡南、常寧、耒陽煙區(qū)勘查及調查采樣，探明了項目區(qū)煙田的地形地貌、成土母質、土壤類型與土地利用類型、種植制度、農業(yè)生產情況等信息。在此基礎上，按照時空替代法，采用GPS定位技術，根據(jù)地形特點及田塊形狀，按照土壤環(huán)境一致的原則，對研究區(qū)不同種植年限土壤進行了典型采樣，探明了不同連作年限對土壤物理性狀、化學性狀及微生物性狀的影響。研究結果表明：影響連作植煙土壤質量的障礙因子表現(xiàn)出多因素綜合性，涵蓋物理、化學及生物指標；不同類型植煙土壤障礙因子表現(xiàn)不同，同一類型植煙土壤障礙因子表現(xiàn)為多因素協(xié)同作用。

2.1.1 影響紅黃泥田質量指標的障礙因子。①物理指標。團聚體平均重量、直徑（>0.25 mm、5～7 mm、3～5 mm及2～3 mm）、容重、總孔隙度。②化學指標。有機質、交換性鈣、有效鐵、有效鋅、有效硼、全磷、堿解氮、速效磷、有效錳、全鉀、有效硫、有效鉬含量。

2.1.2 影響河潮泥質量指標的障礙因子。①物理指標。>10 mm、7～10 mm、3～5 mm、0.5～1.0 mm水穩(wěn)性團聚體百分含量，團聚體平均重量、直徑、容重、總孔隙度。②化學指標。pH值、交換性鈣、交換性鎂、有效鐵、全磷、速效鉀、有效錳、有機質、有效鋅含量。

2.1.3 影響紫泥田質量指標的障礙因子。①物理指標。5～7 mm、3～5 mm、2～3 mm、0.5～1.0 mm、0.25～0.50 mm、>0.25 mm水穩(wěn)性團聚體百分含量，毛管孔隙度、團聚體平均重量、直徑、容重和總孔隙度。②化學指標。全磷、速效磷、交換性鎂、有效硼含量、有機質、全氮含量、有效鐵、有效銅含量。③生物指標。硫化細菌、真菌、細菌數(shù)量。

2.2 不同年限煙稻復種連作土壤的土壤結構與養(yǎng)分變化

選取具有代表性的不同連作年限煙稻復種連作區(qū)域土壤進行跟蹤研究，比較不同年限煙稻連作土壤的土壤結構與養(yǎng)分變化規(guī)律，結果表明：①煙田土壤pH值與土壤養(yǎng)分有顯著相關，pH值在5.5～6.5之間時土壤養(yǎng)分形態(tài)有利于烤煙吸收利用，最適宜烤煙的優(yōu)質生產；隨著連作年限的延長土壤pH值先升后降，當連作年限超過7年，土壤酸化，pH值逐漸降低，不宜植煙。②適宜烤煙生產的土壤有機質含量一般在10～35 g/kg之間，煙稻復種連作年限在7年以內時，土壤有機質含量變化不明顯，維持在30.0 g/kg左右；連作達到7年時因土壤的微生物礦化速效下降，有機質含量增加導致植煙土壤逐漸退化。③對植煙土壤速效養(yǎng)分跟蹤發(fā)現(xiàn)，隨著煙稻連作年限的延長，土壤堿解氮含量的變化趨勢是先降后升，其中連作7年土壤堿解氮含量達到最低，為145.6 mg/kg；當連作超過7年后，堿解氮含量逐漸升高，而速效磷的含量則較為穩(wěn)定，平均11.18 mg/kg，土壤速效鉀含量則隨連作年限的延長逐漸升高，這與每年煙田施鉀肥量較多相關。④各連作年限的土壤有效硫、交換性鈣和水溶性氯含量均以連作7年時相對較低，不利于均衡供應烤煙所需礦質營養(yǎng)。⑤連作達7年時，土壤中的鋅、銅、錳、鐵的有效含量相對最低，固定較多，不利于烤煙吸收利用。

從煙稻復種不同連作年限土壤養(yǎng)分分析結果看，衡陽煙區(qū)煙稻復種連作年限達7年以上，土壤出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，pH值下降，有機質含量增加，植煙土壤可利用的中、微元素含量降低，其中土壤交換性鈣、鎂含量降低較快，土壤質量出現(xiàn)退化現(xiàn)象，煙葉的產量質量也開始下降。研究結果認為，衡陽市所屬各縣烤煙連作年限應在7年以內，煙稻復種連作年限超過7年的煙田應采取輪作、休耕等措施培肥地力，改善土壤質量，以保證烤煙生產質量的持續(xù)提升。

2.3 不同年限煙稻復種連作土壤的烤煙產量、質量情況

選取具有代表性的煙稻復種連作區(qū)域，確定煙稻復種連作年限分別為1、4、7、10、13年共5個烤煙田塊為取樣點，按照五點法取樣，對烤煙產量、質量進行研究。結果表明：①連作年限第10年、13年的煙葉產量較第1年分別減少了160.8、258.3 kg/hm2，產值分別減少了6 728.10、10 801.35元/hm2，均價減少了1.04、1.74元/kg，其中，連作第13年的煙葉產量和產值與均價均顯著低于連作1、4、7年，而與連作10年無顯著性差異。各連作年限上中等煙葉比例指標無顯著性差異，上中等煙比例則以連作4年最高，其次是連作7年，而連作1年最小。②不同連作年限對中部煙葉常規(guī)化學成分的影響研究表明，各連作年限煙田所產煙葉鉀含量都較適宜，氮、煙堿偏高，總糖和還原糖總體較適中，淀粉含量偏高，氯含量偏低。糖堿比以連作1、4年較好，介于6～10之間，鉀氯比以連作前7年相對較好，都高于10，可保證煙葉有較好的燃燒性。

綜合各指標來看，連作年限7年內能獲得較好質量的煙葉，當連作年限超過7年時，則隨著種煙年限的增加，煙葉質量隨之降低。

3 衡陽煙區(qū)植煙土壤保育培肥技術

3.1 綠肥種植技術的研究與應用

3.1.1 篩選了適合衡陽煙區(qū)冬季播種綠肥最佳品種。2013—2014年對冬季不同綠肥品種還田研究結果表明：紫云英、毛葉苕子、箭舌豌豆及混播，在烤煙移栽前的2月底翻壓還田，幾個品種能產生綠肥生物量7 920～16 080 kg/hm2，折合干物質1 141.5～3 088.5 kg/hm2。通過分析綠肥干物質中養(yǎng)分含量，相當于純N 37.5～117.0 kg/hm2、K2O 10.05～96.00 kg/hm2、P2O5 3.75～9.75 kg/hm2。幾個綠肥品種中以紫云英生物量、N、P、K含量都比較高，改善土壤理化性狀效果好，固鉀作用明顯。紫云英適宜播種以10月底至11月上、中旬烤煙種植壟后播種較好，有利于綠肥出苗，早生快發(fā)，翻壓以4月上、中旬烤煙中耕培土時進行為宜。

3.1.2 冬季播種綠肥能有效培肥植煙土壤。研究結果表明：冬閑煙田種植綠肥翻壓還田，能利用生物的生長富集效應加速土壤物質的生物轉化，促進土壤物質和養(yǎng)分的循環(huán)，增加對土壤的物質和養(yǎng)分投入，實現(xiàn)土壤的改良。翻壓還田后能使土壤有機質含量提高，有效改善土壤的物理性狀，表現(xiàn)為土壤容重降低、總孔隙度增加、持水能力增強、陽離子交換量明顯提高。在烤煙移栽前翻壓還田，種植紫云英能產生綠肥生物量16 080 kg/hm2，折合有干物質3 088.5 kg/hm2，相當于純N 117 kg/hm2、K2O 96 kg/hm2；與不播種綠肥相比，綠肥翻壓還田后，紫云英處理的土壤有機質含量提高了5.67%，pH值提高0.5，土壤容重降低0.038 g/cm3，土壤最大田間持水量增加2.0%。綠肥翻壓還田能使土壤微生物獲得充足的碳源和能源，刺激土壤微生物的繁殖和活動，提高土壤的生物肥力。綠肥翻壓還田后，土壤微生物總量增加了20.4%～52.6%，放線菌的數(shù)量增加了72.3%～129.7%，真菌增加了38.9%～111.9%，紫云英處理表現(xiàn)效果最好。

3.1.3 種植綠肥能提高烤煙中上等煙比例和產量。冬季播種綠肥，種植烤煙的產量和中上等煙比例均得到提高，中上等煙比例比不種植綠肥提高0.68%～0.87%。

3.2 衡陽煙區(qū)連作植煙土壤修復技術

3.2.1 稻殼生物質炭修復技術。在烤煙起壟后移栽前7 d穴施或條施10.5～12.0 t/hm2，并與專用基肥充分拌勻，烤煙收獲后測定土壤堿解氮、速效鉀、最大田間持水量，分別增加17.42%、36.29%、6.50%，土壤容重降低0.033 g/cm3，土壤的pH值有上升的趨勢。烤煙產量提高16.05～35.40 kg/hm2；中、上等煙比例為96.96%～97.05%，比對照提高0.67%～0.76%；產值增加325.20～1 044.75元/hm2。

3.2.2 蚯蚓生物修復技術研究。在煙田放養(yǎng)蚯蚓試驗表明：采用蚯蚓原位修復模式在煙稻輪作區(qū)有一定技術難度。在衡陽煙稻輪作區(qū)，由于雨水較多，煙田多為煙稻輪作區(qū)，遇到大雨，排水不暢，極易造成淹水，極大地影響到蚯蚓的生長。另一方面，到了采摘期，隨著下、中部葉采收完成，夏季高溫，加上煙壟上幾乎沒有覆蓋物，導致土溫可以達到43 ℃以上的高溫，也不利于后期蚯蚓生長。但前期氣溫較適宜時，蚯蚓表現(xiàn)出良好的活性、遷移性，能較好地繁殖。蚯蚓糞提高土壤理化性狀。試驗結果表明，施蚯蚓糞能有效提高植煙土壤的有機質水平，改善土壤的物理性狀，表現(xiàn)為土壤容重降低、總孔隙度增加、持水能力增強、陽離子交換量明顯提高。在烤煙起壟后移栽前7 d穴施或條施蚯蚓糞4.5～10.5 t/hm2，并與專用基肥充分拌勻，烤煙收獲后測定結果表明：與對照處理相比，土壤pH值升高0.11～0.54，土壤容重降低0.06～0.09 g/cm3，土壤最大田間持水量增加2.6%～3.5%，土壤微生物總量增加32%～47%，放線菌的數(shù)量增加67.1%～103.2%，真菌增加38.9%～111.9%，細菌增加10.0%～29.8%，土壤有機質含量提高5.7%～10.8%，堿解氮提高7.8%～24.8%，速效鉀含量提高4.1%～7.5%，土壤有機質、堿解氮、速效鉀也隨施用量的加大呈增加趨勢。施用蚯蚓糞產量提高4.05～98.70 kg/hm2，中、上等煙比例提高0.91%～1.65%；產值增收1 180.20～2 762.55元/hm2，研究范圍內，以施10.5 t/hm2最佳。

3.2.3 增施有機肥提質技術研究。試驗結果表明：2種類型餅粕型（多元型餅粕、單一菜枯型餅粕）煙草專用基肥處理煙葉單產量高達2 776.5～2 787.0 kg/hm2，二者均顯著高于單施化肥處理的2 427 kg/hm2，上中等煙葉比例均在88%以上，比單施化肥高10.3%～11.3%。施用餅粕型煙草專用基肥，煙葉內在化學成分更協(xié)調、各組分比例更適宜，能有效改善煙葉的燃燒性，并有利于改善煙葉的刺激性與吸味，以多元型餅粕型煙草專用基肥處理對煙葉化學成分、燃燒性、刺激性和吃味影響效果最好。多元餅粕型煙草專用基肥與單一菜枯餅粕型煙草專用基肥相比能提高煙葉新植二烯5.25%、酶德拉反應產物類6.06%、苯丙氨酸降解產物9.84%，改善煙葉吸食時的煙量感和口感，使煙草的吸味變得醇和，增加煙氣的濃度，提高致香物質6.21%。分別從風格特征、質量評價、煙氣特征等方面綜合評分上看，施多元餅粕型煙草專用基肥的煙葉評吸質量得分為46.2分，單一菜枯餅粕型煙草專用基肥的煙葉煙氣口感得分為45.8分，單施化肥處理其評吸質量得分為45.4分。

3.2.4 植煙土壤調酸技術研究。最適宜烤煙生長的土壤pH值為5.5～6.5。研究證明，施用石灰可以提升土壤的pH值，且pH值高低隨著石灰施用量的增加而增加。施用適量的石灰明顯促進煙株的生長發(fā)育，增加株高和有效葉片數(shù)，擴大葉面積，增加烤煙的鉀含量和B2F煙葉還原糖，降低B2F煙葉煙堿，糖堿比更協(xié)調，顯著增加烤煙產量和產值，提高烤煙中上部煙葉比例。施用石灰量以750 kg/hm2為最適宜。

3.2.5 測土配方施肥技術。以衡陽植煙土壤普查數(shù)據(jù)為基礎，進行測土配方施肥研究，在衡陽市煙草主產區(qū)耒陽、常寧、衡南進行“3415”正交試驗及校正試驗24個，結果表明：煙草對氮素利用率最高達到41.8%，其次是鉀素利用率為20.27%，最低的是磷素利用率只有10.13%；匯總衡陽市12個“3415”試驗結果，分別以堿解氮、有效磷、速效鉀為自變量X，以土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)為依變量Y，建立最佳數(shù)學模型為：YN=0.059 337+18.395 4/XN（F=3.104*）、YP=0.057 270+6.539 5/XP（F=104.3**）、YK=0.053 701+34.481 2/XK（F=56.1**），制定了土壤有效養(yǎng)分提供量的檢索表，為制定準確的施肥量提供依據(jù)。

3.2.6 植煙土壤中微量營養(yǎng)元素保育技術研究。針對衡陽市植煙土壤中微量營養(yǎng)元素含量及其施用效果進行研究，從2002—2015年取土樣666個，分析結果表明：隨著種煙年限的推后，硫平均含量呈逐年遞增趨勢，到了2015年全市硫平均含量高達143.5 mg/kg，已遠大于適宜值（10～20 mg/kg），全市平均有97.24%的植煙土壤硫超標，因此在生產施肥過程中應注意控施硫肥，以避免烤煙過多吸收硫而降低煙葉品質。植煙土壤鎂肥試驗表明，衡陽煙區(qū)僅有10.6%的植煙土壤鎂含量適中，89.4%的植煙土壤鎂含量偏低，增施MgSO4對烤煙生長有一定的促進作用，以225 kg/hm2處理的表現(xiàn)最好，能顯著或極顯著促進煙葉增產，提高煙葉產值和均價，增加上中等煙比例。植煙土壤氯肥試驗表明：植煙土壤土壤水溶性氯平均含量為11.5 mg/kg，47.4%土壤水溶性氯含量處于偏低水平，14%土壤水溶性氯含量偏高，對氯含量偏低的植煙土壤增施氯肥75～150 kg/hm2可提高煙葉中氯離子含量，調節(jié)糖堿比，提高煙葉的可燃性，改善煙葉的吸食質量。

4 衡陽煙區(qū)連作植煙土壤保育技術集成與應用

衡陽煙區(qū)采用邊研究邊示范、邊推廣的辦法，依據(jù)不同種煙區(qū)域的土壤檢測結果，調整相應的煙草專用基肥與追肥肥料配方，制定相應的施肥方案，實行套餐制供肥和精準施肥。同時根據(jù)試驗結果，組裝了綠肥+稻殼生物質炭+蚯蚓糞+配方套餐肥、綠肥+稻殼生物質炭+餅肥+配方套餐肥2種土壤保育模式并進行了推廣應用，2013—2015年3年累計推廣應用7 504.67 hm2。其中綠肥+稻殼生物炭+蚯蚓糞+配方套餐推廣應用3 336.67 hm2，平均產量2 274 kg/hm2，比對照增產81 kg/hm2，上等煙葉比例59.27%，比對照提高5.74%；綠肥+稻殼生物炭+餅肥+配方套餐模塊推廣應用4 168 hm2，平均產量2 277 kg/hm2，比對照增產87 kg/hm2，上等煙葉比例60.46%，比對照提高6.08%。

5 結語

衡陽煙區(qū)通過土壤培肥修復技術，使土壤物理性狀、化學成分及微生物群落得到改善，分別使土壤pH值升高0.10～0.50，土壤容重降低0.05～0.08 g/cm3，土壤最大田間持水量增加2.0%～3.0%，土壤微生物總量增加30%～40%，放線菌的數(shù)量增加60%～100%，真菌增加35%～100%，細菌增加10%～25%，土壤有機質含量提高5%～10%，堿解氮提高了5%～20%，速效鉀含量提高4%～7%。植煙土壤區(qū)域所產煙葉質量穩(wěn)定，達到可持續(xù)發(fā)展要求，取得了良好的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

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