土壤深耕與秸稈還田對(duì)土壤物理性狀及煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響

蘆偉龍 董建新 宋文靜 等

摘 ?要：為探明江西典型植煙區(qū)適宜耕作方式，改善煙區(qū)土壤理化性質(zhì)，在稻煙輪作區(qū)開(kāi)展田間試驗(yàn)研究深耕對(duì)土壤物理性狀、烤煙生長(zhǎng)與煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在5～10 cm土層，秸稈還田顯著降低了土壤容重、增加了土壤總孔隙度、毛管孔隙和通氣孔隙;在20～25 cm土層，深耕和秸稈還田均顯著降低了土壤容重，提高了土壤通氣孔隙。深耕顯著降低了土壤的貫穿阻力，秸稈還田通過(guò)增加5～10 cm土層≥2 mm團(tuán)聚體的含量進(jìn)而增加了土壤大團(tuán)聚體的比例。深耕和秸稈還田均能提高煙株根莖葉的干物質(zhì)量、促進(jìn)其對(duì)氮磷鉀的吸收，以深耕處理與深耕+秸稈還田處理效果更顯著。深耕和秸稈還田顯著提高了煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和煙葉評(píng)吸總分。利用圓盤犁深耕土壤結(jié)合水稻秸稈還田是改良植煙土壤、提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的可行技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：烤煙;深耕;秸稈還田;物理性狀;養(yǎng)分吸收;產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號(hào)：S572.06 ?????????文章編號(hào)：1007-5119（2019）01-0025-08 ?????DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2019.01.004

Abstract： In order to find out the suitable tillage methods in Jiangxi typical tobacco-growing areas， and to improve the soil physical and chemical properties in tobacco-producing areas， a field trial was carried out in the rice-tobacco rotation area of Jiangxi Province. The results showed that in the 5-10 cm soil layer， straw returning significantly reduced soil bulk density， increased soil total porosity， capillary porosity and aeration porosity; in the 20-25 cm soil layer， deep tillage and straw returning significantly reduced soil bulk density and significantly increased soil aeration porosity. Deep tillage significantly reduced the penetration resistance of the soil and straw returning to the field increased the proportion of large aggregates of soil by increasing the content of aggregates ≥2 mm in 5-10 cm soil layer. Deep tillage and straw returning increased the dry matter content of tobacco root， stem and leaf， and promoted the absorption of nitrogen， phosphorus and potassium. The effects of deep tillage and deep tillage combined with straw returning were more significant than the other treatments. Deep tillage and straw returning significantly increased tobacco yield， output value and total tobacco smoking score. In Jiangxi Province， it is a feasible technical measure to improve tobacco planting soil and tobacco yield and quality by deep ploughing soil with disk plow combined with rice straw returning.

Keywords： tobacco; deep tillage; straw returning; physical properties; nutrient absorption; yield and quality

江西省系全國(guó)煙草種植區(qū)劃中最適宜與適宜區(qū)之一[1]，烤煙種植模式主要為煙稻輪作，長(zhǎng)期單一的淺耕模式使該地區(qū)煙田土壤耕層明顯變淺，土壤板結(jié)與犁底層變厚等耕層問(wèn)題日益嚴(yán)重[2]。耕層土壤結(jié)構(gòu)失調(diào)會(huì)影響土壤中的水、肥、氣、熱，阻礙和影響烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育，從而降低烤煙產(chǎn)質(zhì)量。因此，土層深耕和培肥植煙土壤已成為提高煙葉質(zhì)量的根本出路。

相關(guān)研究指出深耕能夠保持土壤疏松，有益土壤的熟化，增強(qiáng)肥力[3]。ZHANG等[4]研究表明，深耕能加大活土層，便于根系伸展，擴(kuò)大作物吸收營(yíng)養(yǎng)的范圍，使緊實(shí)土層變松碎，土壤容重減小。冀保毅等[5]研究表明，深耕能增加耕層有效土壤深度和土壤孔隙度，降低土壤容重，改善耕層土壤的物理性狀。秸稈作為常見(jiàn)的有機(jī)物料，合理還田能夠起到提高土壤養(yǎng)分含量，改善土壤理化性狀的作用[6-7]。前人對(duì)深耕及秸稈還田的研究雖然較多，但針對(duì)烤煙方面的研究則鮮有報(bào)道。本研究基于田間試驗(yàn)，研究深耕結(jié)合秸稈還田對(duì)煙田土壤理化性狀、烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉產(chǎn)量質(zhì)量的影響，以期通過(guò)耕作方式改良煙田土壤質(zhì)量，促進(jìn)煙株發(fā)育，為當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)煙葉提供參考依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年3月在江西省吉安市安?？h嚴(yán)田鎮(zhèn)山背村（27°22′27″N，114°22′19″E）進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)實(shí)行烤煙-水稻輪作種植制度，供試烤煙品種為云煙87，起壟種植。供試土壤為水稻土，試驗(yàn)開(kāi)始前土壤養(yǎng)分狀況：pH 4.79，有機(jī)質(zhì)20.47 g/kg，全氮1.52 g/kg，全磷0.33 g/kg，全鉀11.45 g/kg，堿解氮92.07 mg/kg，有效磷19.25 mg/kg，速效鉀 67.04 mg/kg，氯離子0.20 mg/kg。試驗(yàn)秸稈為前茬的水稻秸稈，主要礦質(zhì)養(yǎng)分含量：全氮8.41 g/kg，全磷1.40 g/kg，全鉀1.45 g/kg，全鈣3.65 g/kg，全鎂2.70 g/kg。耕層土壤質(zhì)地為中壤土。

1.2 ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)4種處理方式。旋耕（CT）：水稻收獲后秸稈全部移出田間，植煙前旋耕機(jī)作業(yè)2遍，耕深約15 cm;旋耕+秸稈還田（CTS）：水稻收獲后秸稈粉碎全量還田，植煙前旋耕機(jī)作業(yè)2遍，耕深約15 cm;深耕（DT）：水稻收獲后秸稈全部移出田間，植煙前圓盤犁作業(yè)1遍，旋耕機(jī)作業(yè)2遍，耕深25～30 cm;深耕+秸稈還田（DTS）：水稻收獲后秸稈粉碎全量還田，植煙前圓盤犁作業(yè)1遍，旋耕機(jī)作業(yè)2遍，耕深25～30 cm。每個(gè)處理分別設(shè)3次重復(fù)，各小區(qū)面積均為55 m2，株距50 cm，行距120 cm。3月8日移栽，N、P2O5和K2O施用量分別為7.5、6.75、22.5 kg/hm2。

1.3 ?樣品采集及測(cè)定

烤煙收獲后分別測(cè)定各小區(qū)土壤的基本物理性狀。用土壤緊實(shí)度儀（SC900）測(cè)定0～45 cm土層土壤穿透阻力。用環(huán)刀采集5～10 cm、20～25 cm、40～45 cm土壤樣品測(cè)定土壤容重、土壤孔隙度等[8]，采用濕篩法測(cè)定團(tuán)聚體[9]，取樣位置如圖1。

烤煙達(dá)到平頂期后，每個(gè)小區(qū)取3株煙株，分根、莖、葉在105 ℃下殺青30 min，然后70 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱其質(zhì)量記錄。經(jīng)H2SO4-H2O2法消煮后，凱氏定氮法測(cè)定氮含量，釩鉬黃分光光度計(jì)法測(cè)定磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀含量[10]。

各小區(qū)煙葉單采單收，初烤后進(jìn)行計(jì)產(chǎn)計(jì)值。采集C3F等級(jí)初烤煙葉，送農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心測(cè)定還原糖[11]、總糖[11]、總植物堿[12]、總氮[13]、鉀[14]及氯[15]含量，進(jìn)行烤煙感官質(zhì)量評(píng)吸。

1.4 ?數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和Origin Pro 8.6 進(jìn)行數(shù)據(jù)以及表格處理;采用SAS 9.3進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，顯著性水平設(shè)為α=0.05。

2 ?結(jié) ?果

2.1 ?深耕與秸稈還田對(duì)土壤物理性狀的影響

如圖2所示，深耕與秸稈還田的綜合作用對(duì)土壤容重的影響較為明顯，但是二者的單獨(dú)作用在各土層表現(xiàn)卻不一致。在5～10 cm土層，旋耕和旋耕+秸稈還田處理之間以及深耕和深耕+秸稈還田處理之間差異達(dá)到了顯著水平，表明秸稈還田對(duì)淺層土壤容重的影響較大;在20～25 cm土層，旋耕和深耕處理之間，旋耕+秸稈還田和深耕+秸稈還田處理之間，旋耕和旋耕+秸稈還田處理之間以及深耕和深耕+秸稈還田處理之間差異均達(dá)到了顯著水平，表明深耕和秸稈還田均可顯著降低土壤容重;在40～45 cm土層，各處理之間差異不顯著，但仍表現(xiàn)出深耕處理容重低于旋耕處理。

在5～10 cm土層，旋耕與深耕處理之間土壤總孔隙度的差異達(dá)到顯著水平，而旋耕與旋耕+秸稈還田處理之間土壤的總孔隙度、毛管孔隙、通氣孔隙均達(dá)到顯著水平，說(shuō)明深耕和秸稈還田皆有提高土壤孔隙度的作用;在20～25 cm土層，深耕+秸稈還田較旋耕+秸稈還田處理顯著增加了土壤的總孔隙度以及通氣孔隙，深耕較旋耕處理也有所增加，但未達(dá)到顯著差異水平，表明在此土層深耕對(duì)土壤孔隙度影響更大。在40～45 cm土層，各處理之間土壤總孔隙度與毛管孔隙度差異不顯著，反而深耕與深耕+秸稈還田處理分別較旋耕與旋耕+秸稈還田處理的通氣孔隙顯著降低，這可能是深翻時(shí)采用的圓盤犁機(jī)具作業(yè)時(shí)，由于機(jī)具自身重量對(duì)下層土壤產(chǎn)生的壓實(shí)作用導(dǎo)致的（圖2）。

土壤的貫穿阻力是反映土壤緊實(shí)度的重要參數(shù)，一定程度上反映了植物根系下扎的難易程度。由圖3可見(jiàn)，與旋耕相比，深翻明顯降低了土壤的貫穿阻力。旋耕和旋耕+秸稈還田處理分別在22.5 cm和27.5 cm深處出現(xiàn)堅(jiān)硬土層，緊實(shí)度儀難以繼續(xù)深入。在12.5 cm以上土層，深耕處理的貫穿阻力均大于深耕+秸稈還田處理，旋耕和旋耕+秸稈還田之間無(wú)明顯規(guī)律。在12.5 cm以下土層中，大多數(shù)情況下貫穿阻力表現(xiàn)為深耕<深耕+秸稈還田<旋耕+秸稈還田<旋耕。深耕打破了犁底層上層部分，減少了犁底層的厚度，增加了疏松土層的厚度，為根系的生長(zhǎng)提供了良好的條件。

一般將>0.25 mm的土壤團(tuán)聚體劃分為大團(tuán)聚體，反之為微團(tuán)聚體。表1示出，在5～10 cm土層，深耕+秸稈還田和旋耕+秸稈還田2個(gè)秸稈

圖3 ?深耕和秸稈還田對(duì)土壤穿透阻力的影響

Fig. 3 ?Effects of deep tillage and straw returning on soil penetration resistance

還田的處理>0.25 mm的大團(tuán)聚體含量顯著高于旋耕和深耕處理，其中主要是增加了≥2 mm團(tuán)聚體的含量，而<0.25 mm的微團(tuán)聚體含量則反之，說(shuō)明秸稈還田可以提高表層土壤的大團(tuán)聚體含量。各處理對(duì)20～25 cm土層的團(tuán)聚體無(wú)顯著影響。在40～45 cm土層，旋耕處理>0.25 mm的大團(tuán)聚體含量最高，但是其≥2 mm團(tuán)聚體的含量卻最低，主要是增加了0.5～1.0 mm和0.25～0.5 mm團(tuán)聚體的含量;深耕處理>0.25 mm的大團(tuán)聚體含量最低，但是≥2 mm團(tuán)聚體的含量卻最高;旋耕+秸稈還田和深耕+秸稈還田處于上述兩個(gè)處理之間，且二者之間無(wú)顯著差異。

2.2 ?深耕與秸稈還田對(duì)煙株干物質(zhì)量的影響

由圖4可知，烤煙平頂期，與旋耕相比，深耕處理烤煙的根、莖、葉以及整株的干物質(zhì)積累量均顯著增加，增幅分別為78.95%、28.54%、31.77%、24.53%;與旋耕+秸稈還田相比，深耕+秸稈還田處理烤煙的根、莖的干物質(zhì)積累量顯著增加，增幅分別達(dá)到了39.36%、16.66%。旋耕與旋耕+秸稈還田處理、深耕與深耕+秸稈還田處理之間，烤煙葉片及總干物質(zhì)積累量達(dá)到顯著差異，但根、莖的干物質(zhì)積累量無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，深耕和秸稈還田處理均能促進(jìn)烤煙干物質(zhì)積累，較秸稈還田處理，深耕對(duì)烤煙干物質(zhì)積累的影響在根、莖、葉以及總量上均表現(xiàn)更明顯。

2.3 ?深耕與秸稈還田對(duì)煙株養(yǎng)分吸收的影響

由圖5A可知，與旋耕處理相比，深耕處理的烤煙根、莖、葉以及整株的氮素積累量顯著升高，增幅達(dá)到了66.71%、25.49%、29.10%、21.71%;與旋耕+秸稈還田處理相比，深耕+秸稈還田處理的烤煙莖中氮素積累量顯著升高，增幅為44.04%，根、葉中氮素積累量差異未達(dá)到顯著水平。由圖5B可知，與旋耕處理相比，深耕處理的烤煙根、莖、葉及整株磷元素積累量顯著升高，增幅達(dá)到了79.19%、29.53%、35.71%、42.68%;與旋耕+秸稈還田處理相比，深耕+秸稈還田處理的烤煙根、莖及整株磷元素積累量顯著升高，增幅為53.62%、43.78%、31.72%，葉中磷元素積累量未達(dá)到顯著水平。由圖5C可知，與旋耕處理相比，深耕處理的烤煙根、葉及整株的鉀元素積累量顯著升高，增幅達(dá)到了78.48%、45.73%、46.44%，葉中鉀積累量也有所增加但未達(dá)到顯著水平;與旋耕+秸稈還田處理相比，深耕+秸稈還田處理的烤煙根、莖及整株鉀元素積累量顯著升高，增幅為41.98%、29.28%、22.12%，葉中鉀元素積累量差異不顯著。

2.4 ?深耕與秸稈還田對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

2.4.1 ?深耕與秸稈還田對(duì)烤煙產(chǎn)量的影響 ?由表

2可知，深耕處理顯著增加了烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值，對(duì)烤煙均價(jià)影響不明顯;其中，深耕處理較旋耕處理產(chǎn)量產(chǎn)值增幅分別為23.53%、21.76%;深耕+秸稈還田處理較旋耕+秸稈還田處理烤煙產(chǎn)量產(chǎn)值增幅分別為25.76%、25.55%。而秸稈還田處理下烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值及均價(jià)均顯著提高。

2.4.2 ?深耕與秸稈還田對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響 ?由表3可知，與旋耕處理相比，深耕處理的還原糖顯著增加，總糖、總植物堿、總氮、鉀、氯含量無(wú)顯著差異。與旋耕+秸稈還田處理相比，深耕+秸稈還田處理還原糖、總糖、總植物堿、總氮、鉀、氯含量無(wú)顯著差異。旋耕+秸稈還田處理和旋耕處理相比較，總植物堿含量顯著降低，其余5

項(xiàng)化學(xué)成分均無(wú)顯著差異。

2.4.3 ?深耕與秸稈還田對(duì)烤煙感官評(píng)吸質(zhì)量的影響 ?由表4可知，烤煙感官評(píng)吸質(zhì)量得分為深耕+秸稈還田>旋耕+秸稈還田>深耕>旋耕，說(shuō)明深耕和秸稈還田均能提高烤煙的評(píng)吸質(zhì)量，以深耕+秸稈還田的處理得分最高。

3 ?討 ?論

相關(guān)研究表明[16-19]，在壤土地塊上，深耕顯著降低了土壤的穿透阻力與土壤容重，在土壤耕 層相對(duì)淺、土壤較緊實(shí)田地，深耕可以有效的改 ?善土壤質(zhì)量。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，深耕措施較旋耕 處理顯著降低表層及次表層土的土壤容重，降低 了土壤貫穿阻力，同時(shí)顯著增加土壤孔隙度，增 加土壤的通氣性，改善土壤結(jié)構(gòu)從而改善作物根 系生長(zhǎng)環(huán)境。此外，秸稈還田顯著降低了表層土的土壤容重，增加了土壤孔隙度，但其對(duì)深層土的影響較小，這與前人的研究結(jié)果基本一致[20-22]。田慎重等[23]研究表明，秸稈還田顯著增加了土壤大團(tuán)聚體的含量。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，施加秸稈還田的兩個(gè)處理分別較相應(yīng)不還田處理顯著增加了土壤大團(tuán)聚體的含量，說(shuō)明秸稈還田有利于微團(tuán)聚體團(tuán)聚成更大粒級(jí)的團(tuán)聚體。

深翻能促進(jìn)有機(jī)質(zhì)在耕層土壤中的積累，提高作物對(duì)氮素利用率，提高耕層土壤中的氮、磷和鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的含量[19]。石磊等[24]研究表明，深耕30 cm處理的煙株葉面積較耕作15 cm處理顯著增加。李浩等[25]研究發(fā)現(xiàn)耕層的加深會(huì)提高作物產(chǎn)量和生物量。本研究結(jié)果顯示深耕顯著增加烤煙平頂期時(shí)的生物量，促進(jìn)了植株的生長(zhǎng)發(fā)育，其中，深耕處理顯著促進(jìn)了烤煙根系的生長(zhǎng)，這也為烤煙對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收打下基礎(chǔ)。此外，深耕顯著增加了烤煙對(duì)氮、磷、鉀3種營(yíng)養(yǎng)元素的積累，這也與烤煙的生物量增加基本一致。

作物生長(zhǎng)發(fā)育需要適宜的土壤環(huán)境，作物產(chǎn)

量更與土壤環(huán)境密切相關(guān)?？追怖诘萚26]、周靜等[27]研究表明，不同耕作通過(guò)改變農(nóng)田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)育特性，最終影響作物產(chǎn)量。曹海蓮等[28]

研究顯示秸稈還田可以增加作物產(chǎn)量，改善烤煙的質(zhì)量。本研究結(jié)果顯示，深耕和秸稈還田顯著提高了烤煙的產(chǎn)量與產(chǎn)值，降低了烤后煙葉的植物堿的含量，增加了烤煙的感官評(píng)吸質(zhì)量。

4 ?結(jié) ?論

采用圓盤耙深耕打破了犁底層上層5 cm，減少了犁底層的厚度，增加了疏松土層的厚度;深耕與秸稈還田有效改善了耕層土壤的物理性狀，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增加了土壤大團(tuán)聚體的比重，減小土壤貫穿阻力。土壤環(huán)境的改善有效促進(jìn)了烤煙根系的生長(zhǎng)發(fā)育，增加烤煙的生物量累積，提高了烤煙對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，進(jìn)一步提高了烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和煙葉質(zhì)量。

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