有机肥配施生物炭对烤烟生长发育的影响

摘要  ［目的］探究云南省大理烤烟生产中有机肥配施生物炭的实际意义，从土壤养分转化、烟株的生长发育、烟株内部的碳氮代谢及烟叶的产质量4个方面展开研究。［方法］采用大田试验，设置只施加有机肥（Y）、只施加生物炭（S）和有机肥配施生物炭（Y+S）3个处理。各处理间C、N、P、K元素投入量保持一致。［结果］Y+S和Y处理较S处理更有利于烟株株高、茎围和叶面积的形成；植株中氮代谢相关酶活性与碳代谢相关酶活性均为Y+S最佳，且烟株生物量最大，上部烤后烟叶Y+S处理较Y和S处理增加水溶性糖、还原糖分别为830～8.95、4.90～6.09百分点，糖碱比和氮碱比分别为6.29～6.97和0.22～0.27，较S处理显著降低烟碱含量0.82百分点；中部烤后烟叶，Y+S处理较Y处理显著降低烟碱含量0.38百分点，增加了中上等烟比例，增加幅度分别为0.09和0.24；增加烤后烟叶产量分别为18615和510.9 kg/hm2，显著增加烤后烟叶产值分别为20 391.45和27 688.8元/hm2。［结论］有机肥配施生物炭的处理农艺性状和相关酶活性、土壤中有机质含量、全氮等养分都高于其他处理，显著增加了产量和产值。有机肥配施生物炭有利于进一步提高大理湾桥植烟区烟叶质量。

关键词  有机肥；生物炭；烤烟；生长发育；烟叶质量

中图分类号  S572   文献标识码  A   文章编号  0517-6611（2024）07-0163-06

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.07.039

Effect of Organic Fertilizer Combined with Biochar on Growth and Development of Flue-cured Tobacco

JIANG Tao， ZHANG  Tao， LI  Xiu-xian et al

（Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan   650000）

Abstract  ［Objective］ To explore the practical significance of organic fertilizer combined with biochar in the production of fluecured tobacco in Dali， Yunnan Province， the study was carried out from four aspects： the transformation of soil nutrients， the growth and development of tobacco plants， the carbon and nitrogen metabolism in tobacco plants and the yield and quality of tobacco leaves. ［Method］ The field experiment was conducted， and three treatments were set up： applying only organic fertilizer （Y）， applying only biochar （S） and applying organic fertilizer with biochar （Y+S）. The input amount of C， N， P and K elements in each treatment room was consistent. ［Result］ Y+S and Y treatments were more beneficial to the formation of plant height， stem circumference and leaf area than S treatments;the activities of nitrogen metabolismrelated enzymes and carbon metabolismrelated enzymes in the plant were the best in Y+S， and the biomass of the tobacco plant was the largest.  Compared with Y and S treatments， the water soluble sugar and reducing sugar in the upper fluecured tobacco leaves were increased by 8.30-8.95 and 4.90-6.09 percentage points， respectively， and the ratio of sugar to alkali and potassium to chlorine was 6.29-697 and 022-0.27， significantly reducing the nicotine content by 0.82%; Compared with Y treatment， Y+S treatment significantly reduced the nicotine content by 0.38 percentage points and increased the proportion of equal tobacco， with an increase of 0.09 and 0.24 respectively;the output of fluecured tobacco increased by 186.15  and 510.9 kg/hm2 respectively， and the output value of fluecured tobacco increased significantly by 20 391.45 and 27 688.8 yuan/hm2 respectively. ［Conclusion］ The treatment of organic fertilizer combined with biochar is higher than other treatments in agronomic traits and related enzyme activities， organic matter content in soil， total nitrogen and other nutrients， significantly increasing the yield and output value. The application of organic fertilizer combined with biochar is beneficial to further improve the quality of tobacco leaves in Dali Bay Bridge tobacco planting area.

Key words  Organic fertilizer;Biochar;Flue-cured tobacco;Growth and development;Tobacco quality

烟草是我国最重要的经济作物之一。烟株良好的生长发育基础及其烤后烟的产质量均依赖于优质的植烟土壤［1］。然而，我国大部分植烟土壤，由于长期过量施用化肥，忽略了有机碳的添加，土壤酸化、板结、营养失衡、土壤活性降低、有机质减少的问题非常突出，导致土壤肥力下降现象严重［2-4］。增强植烟土壤健康、提高土壤肥力、恢复土壤生产力对烤烟的绿色长效发展极其重要。为土壤添加补充有机碳是恢复土壤肥力的重要手段，最简便、快捷的方法就是向土壤中投入有机肥和生物炭。有机肥因含有较丰富的矿质养分和有机碳，能够提高土壤肥力，改善土壤理化性状和土壤结构，还可以增强植株及土壤酶活性［5-8］。生物炭本身含有大量的碳，其自身又拥有较高孔隙度，巨大的比表面积，较高的化学 稳定性和吸附性［9-10］，可以改善土壤理化性状，提升烤烟品质［11-13］。

目前，在烤烟的种植和生产中，有机肥和生物炭的施用，或是有机肥与生物炭混施，越来越被重视。施用不同种类的有机肥可以促进烟草生长发育［14］，改善初烤烟叶化学品质与香气［15-16］，提高烟叶的产量与产值［14，17］。吉贵锋等［18］研究表明，增施适量的生物炭可以促进烟株根系生长和提高烤后烟叶质量。聂天宏等［19］研究了不同类型生物炭对植烟土壤和烤烟烟叶产量及品质的影响，发现添加合适类型的生物炭可改善植烟土壤理化性质和养分状况，提高烤烟烟叶产量和品质。

生物炭在提高土壤有机碳量的同时，也会与有机碳间相互作用，产生土壤有机碳激发效应。土壤有机碳的正激发效应是指生物炭的加入为微生物提供了碳源、能量和营养元素，提高了微生物活性从而加速了土壤本底有机碳的矿化；与此对应的是，负激发效应［20］可能是生物炭中毒性物质抑制酶活性与微生物活性，降低了有机碳的矿化［21-22］。

基于此，笔者在云南省大理州湾桥镇进行田间试验，通过外源添加有机肥和生物炭，研究在该地区土壤环境下，有机肥与生物炭配施对烤烟生长发育、产质量的影响，为今后该地的烤烟生产提供实践基础和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

田间试验于2021年在云南省大理州湾桥镇下湾桥村（100°8′E，25°48′N）开展，该地海拔2 090 m，地处低纬高原，具有独特的高原地方性气候，温差不大， 干湿季分明，属于低纬高原季风气候。土壤为砂壤土，pH  632，试验开始前表层土壤的理化性状：交换钙763.41 mg/kg、交换镁184.64 mg/kg、水溶性氯小于5 mg/kg、速效磷44.21 mg/kg 、有机质37.83 g/kg、全氮2.42 mg/kg、速效钾75.97 mg/kg，试验前该田块为休耕状态。

1.2 试验材料

K326为供试烤烟品种。供试有机肥为大理湾桥当地烟站所发放的弱碱性顺丰烟草专用有机肥（3-3-7.5），其中碳含量为52%，pH为7.8；供试生物炭（8-8-9），碳含量为60%。

1.3 试验设计

试验为单因素随机区组设计。共设计3个处理：①Y处理（单施烟草专用有机肥）；②S处理（单施生物炭）；③Y+S处理（将Y中的烟草专用有机肥含碳减半后配施含碳量减半的S中的生物炭）。施肥方式为移栽前拌塘穴施，基肥为各处理间的生物炭和有机肥，后续追肥根据处理不同，追加烟草复合肥（10-10-25）、硫酸钾和腐殖酸水溶肥（7-0-10），追肥2次。每个处理3次重复，随机区组排列，每个小区约60 m2。各处理间确保C、N、P、K元素的施用量保持一致，均按照大理湾桥地区优质烟叶的管理方式管理。肥料施用情况见表1。

1.4 测定项目与方法

1.4.1    土壤采集与处理。

2021年4月中旬对植烟田块的土壤进行取样，按照常规取样法分别取0～20 cm土层土样，每个小区沿对角线5点取样，然后混合均匀为1个样，挑除根系等杂质后，一部分土样过0.45 mm 筛后迅速放入做好标记的自封袋中，置于液氮中，带回实验室后，用于测定土壤酶活性；另一部分土样进行自然风干，待充分干燥后置于室温妥善保存，以备后续理化性质分析。2021年6月10日、7月30日、9月初，于烤烟旺长期、打顶期、第一次采烤前，采集烟株的根际土用于相关测定（测定指标、方法与之前相同）。

土壤中碳、氮代谢相关酶（S-UE、S-SC等）活性用酶标仪测定；土壤全氮（TN）用半微量凯氏法测定；土壤有机碳（SOC）用重铬酸钾氧化-外加热法测定。

1.4.2    烟叶样品采集与处理。

2021年6月10日、7月30日、9月初，于旺长期、打顶期、第一次采烤前，用卷尺对农艺性状进行测量，并采集烟株的中部烟叶，置于液氮中保存待测。于2021年9月底将采收的烟叶送至农户家中烘烤。

烟叶中的碳、氮代谢相关酶（GS、NR、SS、SPS等）活性用酶标仪测定。烤后烟叶的化学性质送至相关检测公司测定，产质量由湾桥烟站进行测定计算，外观评价由大理州红塔烟厂进行评析。

1.5 统计分析

试验结果统计与分析采用Excel 2013和SPSS 18.0软件进行，所有数据测定结果均以平均值±标准差（Mean±SD）表示。不同处理间采用邓肯（Duncan）新复数极差法进行差异显著性检验（P＜0.05）。相关图示用Origin 2021绘制。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对烟株各时期土壤酶活性和土壤养分转化的影响