戴華鑫 楊軍杰 劉文濤 彭仁杰 汪強(qiáng) 馮磊 陳彥春 張艷玲 奚家勤

摘 要：近年來，烤煙豆?jié){（傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕）灌根技術(shù)成為河南三門峽煙區(qū)的一項(xiàng)常規(guī)農(nóng)藝措施。為揭示豆?jié){灌根對(duì)煙葉質(zhì)量的影響及相關(guān)原因，采用盆栽和大田試驗(yàn)，分析了豆?jié){灌根對(duì)烤煙質(zhì)量、煙株農(nóng)藝性狀、根系生長(zhǎng)和土壤生物化學(xué)（酶活性、活性有機(jī)碳和土壤蛋白）指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照相比，豆?jié){灌根對(duì)烤煙物理特性、化學(xué)成分、外觀質(zhì)量和感官品質(zhì)等方面均有提升作用；豆?jié){灌根提高了中部葉長(zhǎng)度和上部葉寬度，根表面積、根體積和根干重增加；豆?jié){灌根后土壤酶活性變化不大，土壤活性有機(jī)碳含量在灌根初期上升明顯，土壤蛋白含量在灌根后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高水平。因此，豆?jié){灌根后土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量上升可能是烤煙根系干物質(zhì)積累增加和煙葉品質(zhì)提升的主要原因之一。

關(guān)鍵詞：烤煙；豆?jié){灌根；煙葉質(zhì)量；土壤蛋白；活性有機(jī)碳

中圖分類號(hào)：S572.062 文章編號(hào)：1007-5119（2018）05-0064-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.05.009

Abstract： In recent years， soymilk （traditional soymilk and fermented soymeal） root irrigation has become a routine agricultural technical measure in Sanmenxia tobacco-planting areas of Henan Province. To unravel the effects of soymilk root irrigation on the quality of tobacco and related mechanisms， pot and field experiments were conducted to analyze the effects of soymilk root irrigation on tobacco root growth， agronomic traits and soil biochemical characteristics （enzyme activity， active carbon and soil protein index）. The results showed that soymilk root irrigations improved the quality of tobacco including physical characteristics， chemical composition， appearance and sensory property. Soymilk root application also increased the middle leaf length， upper leaf width， root surface area， root volume and root dry weight. Soil enzyme activities changed little after soymilk irrigation； however， soil active carbon increased significantly at the early stage after irrigation， soil protein index could maintain a high level in a long time after soymilk root irrigation. Therefore， the enhancement of soil protein index and active carbon content after soymilk root irrigation may be one of the main reasons for its promotion of tobacco root growth and tobacco leaf quality.

Keywords： flue-cured tobacco； soymilk root irrigation； tobacco leaf quality； soil protein index； active carbon

烤煙豆?jié){灌根是起源于河南三門峽煙區(qū)的一項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)措施，常年推廣面積占本地?zé)熑~種植總面積的90%以上。傳統(tǒng)豆?jié){灌根主要包括豆?jié){制作和田間施用兩部分，煙農(nóng)將大豆浸泡后打碎，密封保存一周，灌根前兌水混勻，澆灌于煙株根系旁邊的穴中[1]。由于豆?jié){中含有多種有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，傳統(tǒng)豆?jié){灌根的實(shí)質(zhì)是有機(jī)肥結(jié)合定量澆水補(bǔ)肥（鉀）的一體施用技術(shù)，是植煙土壤保育的地方特色實(shí)踐。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)豆?jié){灌根可提高煙葉物理特性和化學(xué)成分指標(biāo)[2]，優(yōu)化中部和上部煙葉的香氣物質(zhì)總量和質(zhì)量[3]。有機(jī)酸配合傳統(tǒng)豆?jié){灌根能促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育，提高株高、莖圍、葉長(zhǎng)、葉寬和生長(zhǎng)勢(shì)[4]。傳統(tǒng)豆?jié){配施腐熟牛糞和芝麻餅肥可顯著促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育，提高煙株的抗病性和烤煙感官品質(zhì)[5]。目前，與傳統(tǒng)豆?jié){制作及施用時(shí)多依靠煙農(nóng)經(jīng)驗(yàn)、缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)相比，通過工廠自動(dòng)化加工后的酵解豆粕質(zhì)量穩(wěn)定，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，已經(jīng)逐步應(yīng)用于煙葉生產(chǎn)，但其在提高煙葉質(zhì)量方面的研究相對(duì)較少。此外，前人關(guān)于傳統(tǒng)豆?jié){灌根對(duì)煙葉質(zhì)量影響的研究多集中于某一方面，缺乏物理、化學(xué)、外觀和感官質(zhì)量的全方位報(bào)道，對(duì)于豆?jié){（傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕）施入后促進(jìn)煙株生長(zhǎng)的機(jī)理研究較為匱乏。因此，本研究通過大田和盆栽豆?jié){灌根試驗(yàn)，分析煙葉質(zhì)量、煙株農(nóng)藝性狀和根系生長(zhǎng)指標(biāo)變化，明確其對(duì)土壤酶活性、活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量的影響，以揭示豆?jié){施入后促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)和品質(zhì)提升的機(jī)理，為豫西優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 大田試驗(yàn) 2016年選擇河南省三門峽盧氏縣杜關(guān)鎮(zhèn)的平整煙田地塊，開展豆?jié){灌根試驗(yàn)，烤煙品種K326。土壤肥力中等水平。5月5日移栽，移栽密度1100株/667m2，行距115 cm，株距55 cm。田間管理按照當(dāng)?shù)胤N植操作規(guī)范進(jìn)行，各處理間管理措施保持一致，并防止雜草及病蟲害發(fā)生。煙苗移栽25 d后進(jìn)行豆?jié){灌根，設(shè)置3個(gè)處理：分別為對(duì)照（CK）、傳統(tǒng)豆?jié){（T1）和酵解豆粕（T2）；傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕灌根量為5 kg/666.7 m2，為消除豆?jié){中氮素施入因素影響，按照大豆全氮含量7%換算，對(duì)照處理中加入2.26 kg/666.7 m2的硝酸銨鈣，兌水混勻后施入煙株根部，田間具體施用方法參考馬京民等[1]。酵解豆粕的營(yíng)養(yǎng)成分見表1。豆?jié){灌根后0、5、20、35、55、75和95 d采集大田土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，用于土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量檢測(cè)。煙株打頂前測(cè)定株高、莖圍、葉數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬等農(nóng)藝性狀，每處理6個(gè)重復(fù)；采收后煙葉統(tǒng)一裝于烤房中部，按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)烘烤工藝烘烤。挑選烤后X3F、C3F和B2F等級(jí)煙葉，用于煙葉物理、化學(xué)、外觀和評(píng)吸質(zhì)量等指標(biāo)的測(cè)定。

1.1.2 盆栽試驗(yàn) 采集當(dāng)?shù)赝寥莱浞只靹蜻^篩，去除石子等雜質(zhì)后裝入塑料盆（40 L）中。選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的烤煙品種K326煙苗，于5月5日前完成移栽，每盆1株，每處理10個(gè)重復(fù)，移栽25 d后進(jìn)行處理，具體設(shè)置同大田試驗(yàn)。豆?jié){灌根處理后每5天采集土樣一次，至豆?jié){施入后第30天結(jié)束。采集土壤樣品分為兩部分，一部分裝入無菌瓶中，冷藏帶回實(shí)驗(yàn)室保存于?4 ℃冰箱中，用于土壤酶活性的測(cè)定；另一部分裝于布袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，過2 mm篩后用于土壤活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量指標(biāo)檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)束后，用自來水沖洗植株根部，利用WinRHIZO PRO根系掃描系統(tǒng)測(cè)定煙草根系生長(zhǎng)指標(biāo)，之后用吸水紙吸干表面水分，置于55 ℃烘箱中烘干后稱其質(zhì)量。

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 烤煙煙葉質(zhì)量指標(biāo)評(píng)價(jià) 參考文獻(xiàn)[6]評(píng)分體系考察烤煙各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.2 土壤酶活性、土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量測(cè)定 參照關(guān)松蔭[7]的方法：分別采用NH4+釋放量法、磷酸苯二鈉比色法、KMnO4滴定法和3，5–二硝基水楊酸比色法測(cè)定脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性。

參照康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)方法測(cè)定土壤蛋白和活性有機(jī)碳含量[8]。具體方法：稱取3.0 g土樣于50 mL玻璃離心管中，加入24 mL檸檬酸鈉（20 mmol，pH 7.0），震蕩5 min，高溫高壓處理（121 ℃， 103.4 kPa 30 min，冷卻至室溫，抽取2 mL泥漿渾濁液，10 000×g離心5 min后取上清液，利用BCA蛋白試劑盒檢測(cè)土壤蛋白含量。稱取1.5 g土樣于50 mL塑料離心管中，加入25 mL的KMnO4（20 mmol），室溫振蕩1 h，2000 r/min離心5 min，取上清液用去離子水按1∶50稀釋，紫外分光光度計(jì)565 nm吸光度比色皿檢測(cè)活性有機(jī)碳含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013和SPSS 19.0進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，單因素法方差分析和Duncan's新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié) 果

2.1 豆?jié){灌根對(duì)烤煙質(zhì)量的影響

2.1.1 豆?jié){灌根對(duì)烤煙物理特性的影響 由表2看出，各處理間同一等級(jí)煙葉厚度差別不大；下部葉中，對(duì)照煙葉密度偏低，豆?jié){灌根后的煙葉密度較為合適；上部葉中，對(duì)照煙葉密度相對(duì)偏高。酵解豆粕處理后中部葉和上部葉單葉重高于對(duì)照；各處理的平衡含水率均表現(xiàn)較好，高于13%；與酵解豆粕處理相比，對(duì)照的下部葉拉力偏大；豆?jié){灌根后中部和上部煙葉伸長(zhǎng)率相對(duì)較高。從煙葉物理特性總分來看，豆?jié){灌根對(duì)烤煙上部葉的物理質(zhì)量提升作用較為明顯，對(duì)中部葉物理質(zhì)量影響不大。

2.1.2 豆?jié){灌根對(duì)烤煙常規(guī)化學(xué)成分的影響 由表3看出，與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){處理后下部葉總植物堿含量升高，下部葉和中部葉的還原糖和總糖含量顯著下降，中部葉鉀含量相對(duì)較高；酵解豆粕處理后中部葉總植物堿含量顯著升高。豆?jié){灌根后的中部葉和上部葉淀粉含量均低于對(duì)照，氯含量在同一部位不同處理間無顯著差別。從常規(guī)化學(xué)成分總分來看，豆?jié){灌根顯著提高了各部位煙葉質(zhì)量，且與酵解豆粕相比，傳統(tǒng)豆?jié){對(duì)下部葉的提升作用更為顯著。

2.1.3 豆?jié){灌根對(duì)烤煙外觀質(zhì)量的影響 由表4可知，與對(duì)照相比，豆?jié){灌根后下部葉和中部葉的顏色、葉片結(jié)構(gòu)和身份等指標(biāo)得分均有顯著增加，下部葉和上部葉的油分增幅明顯；酵解豆粕處理后，下部葉和中部葉的成熟度顯著提高，上部葉身份得分也明顯增加。從總分來看，豆?jié){灌根顯著提高了各部位外觀質(zhì)量，且與傳統(tǒng)豆?jié){相比，酵解豆粕對(duì)下部葉的提升作用較為顯著。

2.1.4 豆?jié){灌根對(duì)烤煙感官質(zhì)量的影響 從感官質(zhì)量總分來看（表5），豆?jié){灌根對(duì)中部葉和上部葉感官質(zhì)量提升作用明顯。與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕施入后，中部葉分別提升了1.68分和1.64分，上部葉分別提升了1.45分和1.39分。從具體指標(biāo)來看，傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕施用后中部葉香氣質(zhì)和香氣量明顯改善，上部葉的香氣量和余味分值增加。此外，豆?jié){灌根顯著提高了下部葉香氣量得分，但對(duì)其他指標(biāo)無顯著影響。

2.2 豆?jié){灌根對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

由表6看出，豆?jié){灌根對(duì)烤煙株高、節(jié)距、莖圍、留葉數(shù)、中部葉最大葉寬、上部葉最大葉長(zhǎng)等指標(biāo)無顯著影響。酵解豆粕處理后中部葉最大葉長(zhǎng)為65.8 cm，顯著高于對(duì)照（63.5 cm）。傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后的上部葉最大葉寬均為22.2 cm，顯著高于對(duì)照（20.5 cm）。因此，豆?jié){灌根能促進(jìn)煙葉的生長(zhǎng)，主要表現(xiàn)在中部葉長(zhǎng)度和上部葉寬度。

2.3 豆?jié){灌根對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)的影響

由表7看出，與對(duì)照相比，豆?jié){灌根后的煙株總根長(zhǎng)、根直徑、單位體積根長(zhǎng)無顯著變化。與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕處理后，根表面積分別提高了16.4%和26.8%，根體積分別提高了23.1%和37.2%，根干物質(zhì)量分別提高了13.0%和23.3%。因此，豆?jié){灌根能促進(jìn)烤煙根系的生長(zhǎng)發(fā)育，主要表現(xiàn)在根表面積和根體積。

2.4 豆?jié){灌根對(duì)土壤生物化學(xué)指標(biāo)的影響

2.4.1 豆?jié){灌根對(duì)土壤酶活性的影響 由表8看出，傳統(tǒng)豆?jié){灌根后5 d，土壤蔗糖酶活性高于對(duì)照，之后3種處理之間無顯著差異。酵解豆粕灌根后5 d，土壤磷酸酶活性顯著高于對(duì)照，之后3種處理之間無顯著差異。豆?jié){灌根對(duì)土壤過氧化氫酶活性及脲酶活性無顯著影響?？傮w來看，豆?jié){灌根對(duì)土壤酶活性的影響不明顯。

2.4.2 豆?jié){灌根對(duì)土壤活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量的影響 由表9看出，盆栽條件下，土壤活性有機(jī)碳含量在豆?jié){灌根后5 和10 d顯著高于對(duì)照，灌根后15和20 d，各處理之間無顯著差別，灌根后25 和30 d，豆?jié){處理后活性有機(jī)碳含量高于對(duì)照。除酵解豆粕處理15 d時(shí)與對(duì)照無顯著差異外，在其余4個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，豆?jié){灌根處理的土壤蛋白含量均顯著高于對(duì)照。

大田試驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){處理后5和20 d，土壤活性有機(jī)碳含量較高。豆?jié){灌根后5、20和35 d，土壤蛋白含量顯著高于對(duì)照；灌根后55、75和95 d，不同處理間的土壤蛋白含量無顯著差異。

3 討 論

3.1 豆?jié){灌根提升煙葉質(zhì)量

目前，豆?jié){灌根技術(shù)已成為豫西三門峽地區(qū)烤煙生產(chǎn)的一項(xiàng)常規(guī)農(nóng)藝措施。有報(bào)道指出該技術(shù)具有成本低、易操作、肥效好、生態(tài)環(huán)保等特點(diǎn)，能有效促進(jìn)大田煙株生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)煙株自身營(yíng)養(yǎng)和抗性，提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。適量的豆?jié){灌根能夠顯著改善烤煙各部位葉片的物理特性，優(yōu)化葉片主要化學(xué)成分指標(biāo)，有效提高煙葉的可用性，改善煙葉品質(zhì)，增加種煙經(jīng)濟(jì)效益[2]。與常規(guī)施肥措施相比，增施豆制品處理對(duì)煙葉中葉綠素、類胡蘿卜素含量提高幅度較大；與增施其他有機(jī)物質(zhì)如芝麻、豆參相比，增施豆?jié){發(fā)酵物后煙葉中葉綠素降解產(chǎn)物新植二烯含量和類胡蘿素降解產(chǎn)物總量增幅較高[9]。豆?jié){灌根提高了烤煙中部和下部煙葉香氣物質(zhì)的總量和質(zhì)量，香氣物質(zhì)含量的增加主要來源于棕色化產(chǎn)物類、類西柏烷類和胡蘿卜素類香氣物質(zhì)[3]。本研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，豆?jié){（傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕）灌根提高了中上部煙葉的伸長(zhǎng)率，降低了中上部煙葉的淀粉含量，提升了中部煙葉的顏色、葉片結(jié)構(gòu)、身份、色度等化學(xué)指標(biāo)，改善了煙葉的香氣質(zhì)、香氣量和余味等感官指標(biāo)。綜合來看，豆?jié){灌根從感官、化學(xué)、外觀和物理特性等方面綜合提升了煙葉質(zhì)量。

3.2 豆?jié){灌根促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育

研究表明，土壤酶活性綜合指標(biāo)是土壤生態(tài)因子中僅次于有機(jī)質(zhì)方面的重要指標(biāo)[10]。施用翻壓綠肥[11]、餅肥[12]、混合有機(jī)肥[13]能明顯提高烤煙根系土壤酶活性；但也有報(bào)道指出如草炭、生物碳等有機(jī)物對(duì)土壤酶活性無顯著影響[14]。土壤脲酶和磷酸酶對(duì)烤煙莖的發(fā)育作用明顯，蔗糖酶能有效促進(jìn)葉片發(fā)育[15]。除磷酸酶外，土壤酶活性明顯受烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的影響，在烤煙不同生育階段差異顯著[16]。本研究中，豆?jié){灌根前后土壤過氧化氫酶和脲酶變化不大，這可能與檢測(cè)時(shí)間段均處于烤煙同一生長(zhǎng)期有關(guān)，也可能受豆?jié){是以水溶的施用方式影響；土壤蔗糖酶和磷酸酶在灌根后短時(shí)期內(nèi)有所提高，但整體變化不大，說明豆?jié){灌根通過提高土壤酶活性途徑進(jìn)而促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的作用有限。

活性有機(jī)碳和土壤蛋白是康奈爾土壤健康評(píng)價(jià)體系中必備的土壤生物學(xué)指標(biāo)[8]，與土壤微生物活性和植株根系生長(zhǎng)密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，混合有機(jī)肥、草炭和汽爆玉米秸稈等有機(jī)物料可明顯提高土壤活性有機(jī)碳含量和碳庫活度，改善煙株根際土壤環(huán)境，協(xié)調(diào)根際土壤特性和煙株生長(zhǎng)發(fā)育[13-14]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤活性有機(jī)碳在豆?jié){灌根初期（10 d）上升明顯。土壤活性有機(jī)碳作為土壤中微生物的主要碳源，可促進(jìn)煙株根系附近形成更加健康的土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，這可能是豆?jié){灌根促進(jìn)煙葉根系及地上部葉片生長(zhǎng)的原因之一。

土壤蛋白對(duì)于土壤團(tuán)聚化過程、土壤質(zhì)量改善和評(píng)價(jià)具有非常重要的意義[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，豆?jié){灌根后土壤蛋白含量在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)（30 d）保持較高水平，對(duì)根系土壤健康微生態(tài)環(huán)境的改善作用較大，可促進(jìn)煙草根系較好的生長(zhǎng)發(fā)育，地上部吸收養(yǎng)分更加均衡足量，煙葉農(nóng)藝性狀和煙葉質(zhì)量均有顯著提升。

4 結(jié) 論

與對(duì)照相比，傳統(tǒng)豆?jié){和酵解豆粕灌根后提升了煙葉的物理、化學(xué)、外觀和感官品質(zhì)；豆?jié){灌根后中部葉葉長(zhǎng)和上部葉葉寬增加，煙株根表面積、根體積和根干物質(zhì)量明顯提高；豆?jié){灌根后活性有機(jī)碳和土壤蛋白含量上升可能是其促進(jìn)煙株根系生長(zhǎng)和提升煙葉品質(zhì)的主要原因之一。

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