不同耕作方式對(duì)土壤及烤煙的影響

孫敬國(guó)，王昌軍，陳振國(guó)，黎根,孫光偉，李進(jìn)平，余君，覃光炯(.湖北省煙草科學(xué)研究院煙草栽培調(diào)制研究中心，湖北 武漢，430030;.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北 武漢，430040)

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不同耕作方式對(duì)土壤及烤煙的影響

孫敬國(guó)1，王昌軍1，陳振國(guó)1，黎根2,孫光偉1，李進(jìn)平1，余君1，覃光炯1
(1.湖北省煙草科學(xué)研究院煙草栽培調(diào)制研究中心，湖北 武漢，430030;2.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北 武漢，430040)

為探討植煙土壤適宜的耕作方式，采用云煙87為研究材料，設(shè)置了免耕、淺耕(旋耕20 cm)、淺耕(犁耕20 cm)和深耕(犁耕40 cm)4種耕作方式，研究耕作方式對(duì)土壤和煙葉的影響.結(jié)果表明：在1月—3月間，土壤耕層15 cm溫度表現(xiàn)為：犁耕(40 cm)>犁耕(20 cm)>旋耕(20 cm)>免耕，深耕后土壤溫度分別比免耕和淺耕平均高0.75 ℃，0.71 ℃和0.52 ℃；土壤酶活性、微生物量和微生物活性均表現(xiàn)為深耕(犁耕40 cm)高于其他處理，而免耕表現(xiàn)最差，其中深耕(犁耕40 cm)細(xì)菌總量是免耕的3倍多；煙葉產(chǎn)量，產(chǎn)值和上等煙率均表現(xiàn)為深耕(犁耕40 cm)最高，與免耕相比，煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙率分別提高了383.81 kg/hm2、12 415.19元/hm2和8個(gè)百分點(diǎn).綜上，在該試驗(yàn)條件下，采用犁耕(40 cm)的方式，有助于提升土壤溫度，改善土壤微環(huán)境，提升煙葉根系活力和提高煙葉產(chǎn)量，可以作為我省煙葉產(chǎn)區(qū)植煙土壤適宜的耕作方式.關(guān)鍵詞：耕作方式；土壤；烤煙

0 引言

烤煙是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位.種植烤煙是我國(guó)邊遠(yuǎn)山區(qū)農(nóng)民收入的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源.烤煙的產(chǎn)量及品質(zhì)不僅關(guān)系卷煙制品的生產(chǎn)，同時(shí)也與煙農(nóng)的收入緊密相關(guān).由于我國(guó)人多地少，糧煙爭(zhēng)地局勢(shì)嚴(yán)峻，煙草輪作的條件越來(lái)越受限制[1].由于常年連作，施肥措施單一，耕層淺薄，造成土壤理化性狀惡化，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年由于煙草連作帶來(lái)的直接及間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 40 億元，這已經(jīng)嚴(yán)重威脅到我國(guó)煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[2].

當(dāng)前，旋耕是煙區(qū)生產(chǎn)的常規(guī)耕作方式，連年旋耕導(dǎo)致了植煙土壤耕層變薄，通透性變差，煙葉產(chǎn)量及質(zhì)量變差.旋耕處理盡管可以使表層土壤容重降低，但也導(dǎo)致土壤犁底層變淺[3].深耕則可以打破犁底層，降低深層土壤容重[4-5].深耕能夠保持土壤疏松和水分適宜，有益土壤的熟化，增強(qiáng)肥力，加速土壤升溫，改善土壤微生物群落的活動(dòng)，加速有機(jī)物的利用和分解，緩解自毒物質(zhì)及病原微生物對(duì)植物的傷害[6].

多年來(lái)，前人對(duì)耕作方式的研究雖然較多，但研究側(cè)重點(diǎn)各有不同，而針對(duì)烤煙生產(chǎn)方面耕作方式的研究則鮮有報(bào)道，本試驗(yàn)通過(guò)不同耕作方式下土壤溫度、土壤酶活性、土壤微生物以及煙葉農(nóng)藝性狀、根系活力和煙葉產(chǎn)值進(jìn)行研究，探討耕作方式對(duì)土壤和煙葉的影響，旨在為推動(dòng)我國(guó)煙草栽培發(fā)展、消減連作障礙和優(yōu)質(zhì)煙葉開(kāi)發(fā)提供理論和實(shí)踐指導(dǎo).

1 材料與方法

1.1 供試材料 云煙87(NicotianatabacumYunyan 87).

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn) 湖北省恩施州利川市柏楊鎮(zhèn)湖北省煙草科學(xué)研究院烤煙試驗(yàn)基地，海拔1 080 m.

1.3 試驗(yàn)處理 T1：免耕；T2：淺耕(旋耕20 cm)；T3：淺耕(犁耕20 cm)；T4：深耕(犁耕40 cm).

1.4 試驗(yàn)方法及數(shù)據(jù)分析 土壤溫度采用HBN-DTW智能土壤溫濕度記錄儀進(jìn)行，采集耕層15 cm處溫度，攝氏溫度表示(℃)；土壤蔗糖酶活性用3.5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，其活性以24 h后，1 g土壤葡萄糖的毫克(mg)數(shù)表示.土壤脲酶用苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定，其活性以反應(yīng)24 h后1 g土壤中釋放的NH3-N的質(zhì)量(mg)來(lái)表示.土壤過(guò)氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定，其活性以土壤消耗的0.02 mol/L KMnO4的體積(mL)表示.煙葉根系活力采用氮藍(lán)四唑法進(jìn)行測(cè)定，其活性以1 g根系在培養(yǎng)2 h后，氮藍(lán)四唑的還原量(μg)來(lái)表示；

試驗(yàn)測(cè)定數(shù)據(jù)采用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析，根據(jù)相關(guān)性(P<0.05和P<0.01)的顯著性進(jìn)行比較.圖表采用Sigma Plot 10.0 制圖軟件繪制.

圖1 不同處理下土壤溫度變化

2 結(jié)果分析

2.1 耕作方式對(duì)土壤溫度的影響 由圖可知：在1月第4候到3月第4候間，土壤溫度呈現(xiàn)“w”型變化，其中在2月第1候到2月第3候和3月第1候和第2候處于谷底.

不同處理后土壤溫度大小順序?yàn)椋篢4>T3>T2>T1，其中溫度最低值為2.39 ℃，最大值為7.47 ℃，極差為5.08 ℃.

2.2 耕作方式對(duì)土壤酶的影響 由表1可知：不同耕作方式下，土壤酶活性表現(xiàn)一致，其大小均表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1，其中蔗糖酶活性最大值為5.52 mg/g，最小值為3.02 mg/g；脲酶活性最大值和最小值分別為29.20，18.31 mg/g；過(guò)氧化氫酶的活性最大值與最小值分別為1.96 mL/g，1.13 mL/g.不同耕作方式下，土壤酶活性差異顯著，犁耕(40 cm)與其他3種耕作方式差異極顯著，但旋耕(20 cm)和犁耕(20 cm)僅表現(xiàn)為數(shù)量大小差別，方差分析差異不顯著；所有耕作處理與免耕相比，酶活性(除過(guò)氧化氫酶)差異極顯著.

表1 耕作方式對(duì)土壤酶活性影響

每列數(shù)值后面的小寫(xiě)字母表示在P<0.05上有顯著差異；大寫(xiě)字母表示在P<0.01上有顯著差異.全文同.

2.3 耕作方式對(duì)土壤微生物的影響 由表2可知：不同耕作方式下，土壤細(xì)菌總量表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1，其中T4 處理細(xì)菌總量是T1處理的3倍多；芽孢桿菌和固氮菌則表現(xiàn)為：T4>T2>T3>T1；而霉菌數(shù)量與細(xì)菌則相反，表現(xiàn)為T(mén)4處理最小，T1處理最大.

表2 耕作方式對(duì)土壤微生物主要種群數(shù)量影響 cfu/g

表3 耕作方式對(duì)土壤微生物AWCD變化

不同耕作方式下，T4處理與其他處理，細(xì)菌、芽孢桿菌、霉菌、放線菌和固氮菌差異極顯著.放線菌T2與T3相比，差異不顯著.

由表3可知，耕作方式對(duì)微生物活性有較大影響，在前期(24 h之前)，土壤微生物AWCD表現(xiàn)為T(mén)1活性最大，而T4活性最小.24 h之后，則表現(xiàn)為T(mén)4 >T2>T3 >T1，其中T4處理活性是T1處理的近2倍.不同耕作方式下，在96 h之后，T4處理與其他處理土壤微生物AWCD活性差異極顯著，T2、T3與T1相比差異極顯著，而T2與T3之間，差異不顯著.

2.4 耕作方式對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀影響 由表4可知，不同耕作方式下，在團(tuán)棵和打頂前兩個(gè)生育期，烤煙植株株高均表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1，在團(tuán)棵期，株高最大值為47.1 cm，最小值為42.8 cm，差值為4.3 cm；打頂前，株高最大值為114.9 cm，最小值為103.3 cm，差值為11.6 cm；不同處理株高方差分析顯示：T4，T3與T2、T1差異極顯著，而T4和T3，T2和T1相互之間差異不顯著.

不同時(shí)期，烤煙葉長(zhǎng)、葉寬均表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1.

表4 耕作方式對(duì)烤煙植株農(nóng)藝性狀 cm

2.5 耕作方式對(duì)土壤煙葉根系活力的影響 由表5可知：在團(tuán)棵期到打頂前，不同處理烤煙根系活力均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，活力增強(qiáng)，在打頂前根系活力達(dá)到最大；不同耕作方式下，根系活力均表現(xiàn)為T(mén)4> T3>T2> T1.

不同耕作方式下，在團(tuán)棵期，T4處理與其他處理相比，烤煙根系活力差異極顯著，T3， T2與 T1相比，差異也極顯著；在旺長(zhǎng)期和打頂前，T4，T3和T2，T1相比，差異極顯著，但T4和T3之間沒(méi)有差異，T3，T2和T1之間則兩兩差異極顯著.

表5 耕作方式對(duì)烤煙植株根系活力分析

表6 耕作方式對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響

2.6 耕作方式對(duì)土壤煙葉經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響 由表6可知，不同耕作方式下，烤煙煙葉產(chǎn)量，產(chǎn)值均表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1，其中最大值與最低值相比，產(chǎn)量高383.81 kg/hm2，產(chǎn)值高12 415.19元/hm2.上等煙率表現(xiàn)為：T4>T3>T2>T1，其中T4與T1相比，上等煙率提高了8個(gè)百分點(diǎn)，比T3，T2分別提高了2和4個(gè)百分點(diǎn). 不同耕作方式下，煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值各處理相互間差異極顯著.

3 討論

3.1 耕作方式對(duì)土壤的影響 本試驗(yàn)結(jié)果表明，與免耕、旋耕20 cm和犁耕20 cm相比，犁耕40 cm后，土壤溫度比免耕的溫度平均高0.75 ℃、比旋耕20 cm平均高0.71 ℃、比犁耕20 cm的平均高0.52 ℃.土壤是農(nóng)作物賴以生存的基礎(chǔ)，土壤耕層深度對(duì)植煙土壤生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分等物質(zhì)循環(huán)影響較大，影響土壤的水肥氣熱等狀況.農(nóng)業(yè)機(jī)械深耕，可以有效打破犁底層，放寒增溫[7-8].本實(shí)驗(yàn)結(jié)果深耕可以提高土壤溫度，這與周靜，王福軍等人研究結(jié)果一致[9-12].

不同耕作方式對(duì)土壤理化性狀有不同的影響，從而形成不同的土壤環(huán)境，不同的耕作方式會(huì)造成土壤微生物和土壤酶活性的差異[13].土壤深耕有利于厚熟土層，增加孔隙度，改善土壤通透性，同時(shí)將表土層養(yǎng)分翻壓到下層，為微生物的生存、繁殖和活動(dòng)創(chuàng)造了條件，加速了土壤熟化，從而改善了土壤和酶活性.本試驗(yàn)結(jié)果顯示，采用犁耕耕層深度為40 cm，土壤蔗糖酶、脲酶和過(guò)氧化氫酶的活性分別是不冬耕的1.8、1.5和1.7倍.本試驗(yàn)結(jié)果與馬守成等結(jié)論一致，深耕有助于提升土壤酶活性[14].

微生物是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)的直接動(dòng)力[15]，其數(shù)量變化能靈敏反應(yīng)土壤理化性狀變化[16]，耕作通過(guò)改變土壤理化性狀對(duì)土壤微生物產(chǎn)生影響[13]，深耕能夠提高土壤微生物量[17].本試驗(yàn)結(jié)果表明，采用犁耕40 cm，細(xì)菌數(shù)量分別是免耕和淺耕(旋耕20 cm和犁耕20 cm)的3.45和2.60倍.芽孢桿菌、放線菌和固氮菌均表現(xiàn)為深耕要優(yōu)于免耕和淺耕處理.本試驗(yàn)研究結(jié)果與前人研究一致，深耕有助于提高土壤微生物量，改善土壤土壤微環(huán)境[18-19].

Doran和 Bekwe的研究表明，土壤中真菌數(shù)量以及真菌/細(xì)菌比值越低，土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度越高，土壤抑制病害能力越強(qiáng)[20-21].“真菌型”土壤是地力衰竭的標(biāo)志，“細(xì)菌型”土壤則是高土壤肥力的生物指標(biāo).

3.2 耕作方式對(duì)煙葉的影響 煙葉農(nóng)藝性狀是反應(yīng)各種栽培措施的重要指標(biāo)，同時(shí)也是反應(yīng)煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的重要依據(jù).本試驗(yàn)結(jié)果顯示，深耕后無(wú)論是團(tuán)棵期還是打頂期，烤煙植株株高和最大葉長(zhǎng)，葉寬均要高于免耕和淺耕處理.

長(zhǎng)期連作以及連年旋耕導(dǎo)致土壤緊實(shí)，耕層變淺，犁底層變硬，土壤保水保肥能力下降，養(yǎng)分失衡，嚴(yán)重影響了農(nóng)田可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)效益提高[22-24]，而深耕可以加深耕層，改善耕層結(jié)構(gòu)，從而提高土壤保墑能力[25-27]，本試驗(yàn)結(jié)果顯示，犁耕40 cm，烤煙根系活力高于免耕和淺耕處理，這與周靜等在玉米研究中的采用深耕處理后，玉米呼吸速率增加，根系活力增強(qiáng)的結(jié)論一致[9].

深耕后，煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值均高于免耕和淺耕處理，這與前人關(guān)于不同耕作通過(guò)改變農(nóng)田地表微地形、土壤物理性狀從而影響土壤水熱狀況和養(yǎng)分供應(yīng)，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和光和特性，最終影響作物產(chǎn)量形成的結(jié)論一致[28-30].

4 結(jié)論

實(shí)施不同耕作措施，能夠改善根耕層結(jié)構(gòu)，改善土壤水熱環(huán)境，從而提高土壤蓄水、保墑能力.對(duì)于緩解煙葉長(zhǎng)年連作造成的連作障礙，保證煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)，提高土壤理化指標(biāo)及微環(huán)境具有重要意義.通過(guò)對(duì)土壤溫度、土壤酶和微生物量以及煙葉指標(biāo)的研究，主要得到以下結(jié)論：

4.1 采用深耕(犁耕40 cm)，土壤溫度要高于免耕和淺耕(旋耕20 cm和犁耕20 cm).不同處理后土壤溫度大小順序?yàn)椋豪绺?0 cm>犁耕20 cm>旋耕20 cm>免耕.深耕后土壤溫度分別比免耕和淺耕平均高0.75 ℃，0.71 ℃和0.52 ℃.

4.2 采用深耕(犁耕40 cm)有助于提升土壤酶活性和土壤微生物量.土壤酶活性、微生物量和微生物活性均表現(xiàn)為深耕(犁耕40 cm)高于其他處理，而免耕表現(xiàn)最差.其中深耕(犁耕40 cm)細(xì)菌總量是免耕的3倍多.

4.3 采用深耕有助于提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙率均表現(xiàn)為：犁耕40 cm>犁耕20 cm>旋耕20 cm>免耕，其中深耕(犁耕40 cm)與免耕相比，產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙率分別提高了383.81 kg/hm2、12 415.19元/hm2和8個(gè)百分點(diǎn).

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(責(zé)任編輯 游俊)

The influence of different tillage on soil and flue-cured tobacco

SUN Jingguo1, WANG Changjun1, CHEN Zhenguo1,LI Gen2, SUN Guangwei1，LI Jinping1,YU Jun1, QIN Guangjiong1

(1.The Research Center of Cultivation and Curing of Flue-cured Tobacco，Tobacco Scientific Research Institute of Hubei Province，Wuhan 430070,China；2. China Tobacco Hubei Industrial Limited Corporation，Wuhan 430040，China)

In order to study the suitable tillage for flue-cured tobacco，this test usingNicotianatabacumYunyan 87 as the research materials, set up no-till, rotary tillage(20 cm), tillage(20 cm) and tillage(40 cm) to study the change of soil and tobacco leaf. Results showed that in January to March, the order of temperature about 15 cm soil is tillage(40 cm)>tillage(20 cm)>rotary tillage(20 cm)>no-till. Respectively, the temperature of tillage(40 cm) is higher than no-till and shallow tillage average 0.75 ℃, 0.71 ℃ and 0.52 ℃; The activities of enzyme, microbial biomass and microbial activity are characterized, which by tillage(40 cm) is higher than other processing, and no-till was the worst. The total bacteria about tillage(40 cm) is more than three times of the no-till. The production output and superior rate of the tillage(40 cm) are the highest, compared with no-till, increased 383.81 kg/hm2, 12 415.19 yuan/hm2and 8% respectively. In conclusion, under the condition of the experiment, with the method of the tillage(40 cm), it can help to improve the soil temperature, improve the environment of soil and promote root activity and improve the production of tobacco leaf, can be used as a suitable model for farming on the tobacco leaf production areas in our province.Key words:tillage; soil; flue-cured tobacco

2016-11-03

中國(guó)煙草總公司重點(diǎn)項(xiàng)目(110201502014)和湖北省煙草公司科技項(xiàng)目(027Y2014-009)資助

孫敬國(guó)(1981-)，男，博士，農(nóng)藝師， E-mail：sunjg596@hotmail.com；王昌軍，通信作者，高級(jí)農(nóng)藝師， E-mail：wcj531@126.com

1000-2375(2017)03-0299-06

S341.1；S572

A

10.3969/j.issn.1000-2375.2017.03.015