耕作模式對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)和煙葉鉀、氯含量的影響

毛家偉，馬 聰，唐培培，張 翔，徐 敏，何 雷，李 亮，司賢宗，索炎炎，吳俊林

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002; 2.河南省煙草公司，河南 鄭州 450046； 3.駐馬店市煙草公司，河南 駐馬店 463000)

烤煙是以質(zhì)量為主、兼顧產(chǎn)量的特殊經(jīng)濟(jì)作物[1]。煙草根系發(fā)育的好壞，將直接影響煙株的長(zhǎng)勢(shì)，進(jìn)而影響煙草的產(chǎn)量與品質(zhì)。在烤煙生產(chǎn)上，培育發(fā)達(dá)根系是提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的重要措施之一[2]。豫南煙區(qū)近年來(lái)由于生產(chǎn)上耕作深度偏淺，造成煙株根系發(fā)育不良，進(jìn)而影響煙葉的產(chǎn)量與品質(zhì)[3]。研究表明，采取適宜的土壤耕作措施，能夠改變土壤的物理性狀，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境條件，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收[4]。靳慧霞等[5]研究表明，不同耕作模式下，土壤有機(jī)質(zhì)含量、鹽分濃度、硝態(tài)氮含量等有很大不同。羅付香等[6]研究表明，翻耕處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值較免耕處理均有顯著提高。近年來(lái)，河南煙葉氯含量偏高且鉀含量偏低的問(wèn)題一直未得到很好的解決，已經(jīng)成為影響煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵因子之一[7]。針對(duì)豫南煙區(qū)土壤及煙葉存在的問(wèn)題，研究了耕作模式對(duì)土壤物理性狀、烤煙根系生長(zhǎng)和煙葉鉀、氯含量的影響，旨在為針對(duì)性地調(diào)整耕作管理措施以及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年在河南省泌陽(yáng)縣高邑鄉(xiāng)進(jìn)行?；A(chǔ)土樣理化性質(zhì)：pH值6.7，有機(jī)質(zhì)含量11.8 g/kg、速效氮含量72.7 mg/kg、速效磷含量8.1 mg/kg、速效鉀含量125.4 mg/kg、氯含量24.5 mg/kg。試驗(yàn)地肥力均勻一致，地勢(shì)平坦，排灌方便。試驗(yàn)前茬均為煙草，烤煙品種為云煙87。供試肥料種類：煙草專用復(fù)合肥(N 10%、P2O512%、K2O 18%)、餅肥(N 5%)、硫酸鉀(K2O 50%)、過(guò)磷酸鈣(P2O512%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)耕作模式處理，分別為T(mén)1(常規(guī)耕作，耕作深度25 cm)、T2(原位不動(dòng)土層耕作，耕作深度45 cm)、T3(起壟帶下原位條狀深耕，耕作深度45 cm)。試驗(yàn)采取大區(qū)對(duì)比設(shè)計(jì)，不設(shè)重復(fù)，小區(qū)面積1 667 m2。煙株行距1.2 m，株距0.5 m。3個(gè)處理施肥一致，氮磷鉀肥比例1∶1.5∶3.5，氮、磷、鉀用量分別為 N 67.5 kg/hm2、P2O5101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2，其中，煙草專用復(fù)合肥80%條施、20%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥30%條施、20%穴施、50%追施。常規(guī)耕作利用大拖拉機(jī)帶動(dòng)鏵式犁進(jìn)行翻耕，原位不動(dòng)土層耕作利用立式旋耕機(jī)進(jìn)行耕作，起壟帶下原位條狀深耕利用立式旋耕機(jī)僅對(duì)煙壟下方進(jìn)行耕作。3月5日耕作，4月26日移栽，8月23日采烤結(jié)束。其他各項(xiàng)田間生產(chǎn)管理統(tǒng)一按當(dāng)?shù)匾?guī)范化措施進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 土壤容重、含水率 在采收結(jié)束后，利用鋁盒和環(huán)刀測(cè)定0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層土壤含水率和容重。

1.3.2 煙株根系生長(zhǎng)情況 每個(gè)處理選取有代表性的煙株5株，在移栽后35、75 d挖出其完整根系，用清水洗凈后，將根系分為一級(jí)側(cè)根、不定根，并用剪刀剪開(kāi)，調(diào)查根數(shù)。利用排水法測(cè)量根系體積，最后烘干，稱質(zhì)量。

1.3.3 煙葉鉀、氯含量 分別在移栽后35、75 d取各處理煙株的中部葉，在105 ℃下殺青30 min，然后70 ℃下烘干至恒質(zhì)量，粉碎后過(guò)0.425 mm篩，按文獻(xiàn)[8]測(cè)定全鉀和氯的含量。

1.3.4 經(jīng)濟(jì)性狀 各小區(qū)單獨(dú)計(jì)產(chǎn)、分級(jí)，計(jì)算產(chǎn)量和產(chǎn)值。

1.3.5 烤后煙葉鉀、氯含量 煙葉烘烤后，各處理取中部葉(C3F)和上部葉(B2F)按照參考文獻(xiàn)[9]測(cè)定鉀和氯的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2016和DPS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同耕作模式對(duì)植煙土壤容重和含水率的影響

由表1可見(jiàn)，3個(gè)處理0～20 cm土層土壤容重差異較小，20～40 cm和40～60 cm土層土壤容重表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，但差異均不顯著。從含水率比較，3個(gè)處理間0～20 cm土層土壤含水率差異不顯著，20～40 cm和40～60 cm土層土壤含水率表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，且T1處理顯著高于其他2個(gè)處理，說(shuō)明T2、T3處理可以顯著降低烤煙采收結(jié)束 20～60 cm土壤含水量。

表1 不同耕作模式對(duì)各土層土壤容重和含水率的影響Tab.1 Effects of different tillage patterns on soil bulk density and soil water content of different soil layers

注：同列不同字母表示各處理在0.05水平上差異顯著，下同。

Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% level.The same below.

2.2 不同耕作模式對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)的影響

2.2.1 根系體積及干物質(zhì)積累 由圖1A可知，移栽后35 d，烤煙根系體積表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，T3處理根系體積達(dá)10.4 cm3，顯著高于T1處理；移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理根系體積顯著增加，以T3處理最大，但與T2處理差異不顯著。從煙株干物質(zhì)積累(圖1B)比較，移栽后35 d，T3處理根干質(zhì)量較T1、T2處理顯著提高；移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理根干質(zhì)量均顯著增加，且以T2處理最高，達(dá)91.1 g/株。

圖1 不同耕作模式對(duì)烤煙根系體積及干物質(zhì)積累的影響Fig.1 Effects of different tillage patterns on root volume and dry matter accumulation

2.2.2 根系生長(zhǎng) 從表2可以看出，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，烤煙一級(jí)側(cè)根和不定根均明顯增加。移栽后35 d，3個(gè)處理相比，一級(jí)側(cè)根數(shù)量以T3處理最多，達(dá)28.5條，顯著高于T1處理；不定根數(shù)量則以T1處理最多，達(dá)29.2條，3個(gè)處理間差異不顯著。移栽后75 d，一級(jí)側(cè)根數(shù)量表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，T2、T3處理差異不顯著，但均顯著高于T1處理；不定根數(shù)量表現(xiàn)為T(mén)3、T2處理顯著高于T1處理。

表2 不同耕作模式下烤煙根系生長(zhǎng)情況Tab.2 Effects of different tillage patterns on root growth

2.3 不同耕作模式對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表3可見(jiàn)，不同處理烤煙產(chǎn)量表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T1，3個(gè)處理間差異不顯著；不同處理產(chǎn)值表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，T2、T3處理分別較T1處理顯著增加9.8%、10.6%；均價(jià)和上等煙比例均以T3處理最高，分別為23.6元/kg和46.7%，其中上等煙比例分別較T1、T2處理增加10.6、4.2個(gè)百分點(diǎn)。

2.4 不同耕作模式對(duì)煙株鉀、氯含量的影響

2.4.1 鉀、氯含量 由表4可見(jiàn)，移栽后35 d，與T1處理相比，T2、T3處理均顯著提高了根莖和葉中的鉀含量。移栽后75 d，3個(gè)處理根、莖、葉中鉀含量均表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T1，從葉中鉀含量看，T2、T3處理差異不顯著，但均顯著高于T1處理。

由表5可見(jiàn)，移栽后35 d，根莖中氯含量以T1處理最低，為0.68%，而葉中氯含量則表現(xiàn)為T(mén)1處理顯著高于其他處理。移栽后75 d，莖和葉中氯含量均以T1處理顯著高于其他2個(gè)處理，其中T1處理葉中氯含量達(dá)1.28%，T2、T3處理間氯含量差異不顯著。

表3 不同耕作模式對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響Tab.3 Effects of different tillage patterns on economic characters

表4 不同耕作模式煙株的鉀含量 Tab.4 Effects of different tillage patterns on potassium absorption %

表5 不同耕作模式煙株的氯含量 Tab.5 Effects of different tillage patterns on chlorine absorption %

2.4.2 烤后煙葉鉀、氯含量 我國(guó)煙葉鉀含量低于國(guó)際優(yōu)質(zhì)煙水平(2.5%鉀含量)，提高煙葉鉀含量是提高煙葉品質(zhì)的重要途徑之一[10]。由圖2A可見(jiàn)，與T1處理相比，T2、T3 處理均提高了中部葉(C3F)和上部葉(B2F)的鉀含量，其中中部葉提高0.26～0.35個(gè)百分點(diǎn)，上部葉提高0.06～0.28個(gè)百分點(diǎn)，中部葉以T2處理最高，達(dá)1.87%，上部葉以T3處理最高，達(dá)1.96%。

氯是影響煙葉質(zhì)量的主要指標(biāo)，煙葉氯含量超過(guò)1.0%，煙葉燃燒性變差，質(zhì)量下降[11]。河南煙區(qū)部分煙葉氯含量相對(duì)較高，影響了煙葉質(zhì)量，需要采取措施降低煙葉氯含量[12]。從圖2B可以看出，烤煙中部葉和上部葉的氯含量由高到低的順序均表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，T3處理中部葉和上部葉的氯含量分別為0.38%和0.36%，T2、T3處理上部葉氯含量均較T1處理顯著下降。

圖2 不同處理對(duì)烤后煙葉鉀氯含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on potassium and chlorine contents of cured tobacco leaf

3 結(jié)論與討論

土地的耕作模式是影響土壤物理、化學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵因素[13]，土地耕作方式變化可改變土壤結(jié)構(gòu)并影響諸多土壤生態(tài)因子[14]。張?jiān)苽15]研究表明，土壤容重影響土壤化學(xué)性質(zhì)，并且影響煙株根系的縱向生長(zhǎng)和須根根系生長(zhǎng)。研究表明，施用有機(jī)肥[16]、腐植酸[17]、生物炭[18]和小麥秸稈[19]以及翻壓綠肥[20]均可在一定程度上降低土壤容重。從本研究結(jié)果看，在20～40 cm和40～60 cm土層，土壤容重表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3，但三者間差異不顯著；從土壤含水率比較，與T1處理相比，T2、T3處理可顯著降低烤煙采收結(jié)束時(shí)20～60 cm土層土壤含水量。

作物根系大小及其空間分布構(gòu)型與作物對(duì)土壤水分和礦質(zhì)元素的吸收能力密切相關(guān)[21]。現(xiàn)代耕作模式可打破犁底層障礙，為作物根系生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造一個(gè)水、肥、氣、熱相協(xié)調(diào)的耕層結(jié)構(gòu)[22]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，移栽后75 d，與T1處理相比，T2、T3處理烤煙根系體積、根干質(zhì)量、一級(jí)側(cè)根和不定根數(shù)量均顯著增加，T2與T3處理差異不顯著。賴洪敏等[23]研究表明，與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作能夠促進(jìn)煙株根系的生長(zhǎng)，增加干物質(zhì)積累量，提高煙株抗病性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，3個(gè)處理間產(chǎn)量差異不顯著，與T1處理相比， T2、T3處理均顯著提高了煙葉產(chǎn)值，均價(jià)和上等煙比例均以T3處理最高。

近年來(lái)，煙葉鉀含量偏低、氯含量偏高的問(wèn)題是河南煙區(qū)煙葉品質(zhì)提高的主要限制因子[24-25]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，從煙株中鉀、氯含量看，移栽后75 d，T2、T3處理葉中鉀含量差異不顯著，但均顯著高于T1處理；T2、T3處理莖和葉中氯含量均顯著低于T1處理。從烤后煙葉鉀、氯含量看，與T1處理相比，T2、T3處理均提高了中部葉(C3F)和上部葉(B2F)的鉀含量，使氯含量明顯降低。

綜上所述，在豫南煙區(qū)，采用起壟帶下原位條狀深耕耕作模式能夠降低20～60 cm土層土壤容重，促進(jìn)根系發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值，增加烤后煙中部葉和上部葉的鉀含量，降低氯含量。