向德明，張明發(fā)，彭曙光，黃遠(yuǎn)斌，田 峰，羅建新，劉國(guó)順，蔡云帆，田明慧，張黎明，呂啟松

（1湖南湘西州煙草公司生產(chǎn)技術(shù)中心，湖南吉首416000；2湖南省煙草公司，長(zhǎng)沙410004；3湖南湘西州煙草公司花垣分公司，湖南花垣416500；4湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙410128；5河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，鄭州450002）

0 引言

前人研究證明農(nóng)作物能夠吸收利用氨基酸[1-5]，且與施用量有很大關(guān)系[6]。作物的產(chǎn)量和品質(zhì)受遺傳與環(huán)境的雙重影響[7]。施肥是烤煙生產(chǎn)關(guān)鍵栽培技術(shù)之一。湘西煙區(qū)長(zhǎng)期的土壤連作與化肥大量使用，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞，有機(jī)質(zhì)下降和土壤酸化，土壤退化嚴(yán)重，煙葉香氣不足，化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，不能滿(mǎn)足工業(yè)需求[8]。綠色、有機(jī)、生態(tài)、安全農(nóng)業(yè)發(fā)展是大勢(shì)所趨。可前人多研究不同有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥的配比對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響[9-10]，施用生物有機(jī)肥對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響也有部分報(bào)道[11-13]；雖相對(duì)于無(wú)機(jī)氮，土壤中氨基酸態(tài)氮含量很低，但關(guān)于氨基酸有機(jī)肥的研究鮮見(jiàn)報(bào)道[14-15]。本研究采取田間試驗(yàn)的方法探討不同氨基酸有機(jī)肥種類(lèi)與施用量對(duì)烤煙生長(zhǎng)及產(chǎn)質(zhì)量影響的作用與機(jī)理，以期為湘西煙區(qū)科學(xué)施用氨基酸有機(jī)肥提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014—2016年在湖南省花垣縣花垣鎮(zhèn)湘西生態(tài)金葉科技園（109.30°E，28.01°N，海拔452 m）進(jìn)行定位試驗(yàn)，供試土壤為石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的旱地黃灰土，土壤pH 6.23，有機(jī)質(zhì)為10.46 g/kg，堿解氮為38.20mg/kg，速效磷為9.75mg/kg，速效鉀為108.76mg/kg。烤煙生產(chǎn)主要依靠天然降水和土壤自身蓄水。種植制度為一年一熟（烤煙）。供試烤煙品種為‘云煙87’。供試新型氨基酸有機(jī)肥由長(zhǎng)沙新源氨基酸肥料有限公司生產(chǎn)，氨基酸有機(jī)肥A型（N:P2O5:K2O=8:2:2，有機(jī)質(zhì)70%～80%，總氨基酸35%，游離氨基酸7%），氨基酸有機(jī)肥B型（N:P2O5:K2O=6:2:2，有機(jī)質(zhì)70%～80%，總氨基酸25%，游離氨基酸5%）。常規(guī)煙草專(zhuān)用基肥(N:P2O5:K2O=8:15:7)、生物有機(jī)肥(N:P2O5:K2O=4:1:1)為基肥，提苗肥(N:P2O5:K2O=20:9:0)、煙草專(zhuān)用追肥(N:P2O5:K2O=10:5:29)、硫酸鉀(N:P2O5:K2O=0:0:50)為追肥，均由湖南眾望金葉科技股份有限責(zé)任公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為單因素5水平隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的定位試驗(yàn)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為58.8 m2。各處理設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。施純氮114.3 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1:1.52:2.63，以追肥（提苗肥、煙草專(zhuān)用追肥、硫酸鉀）用量調(diào)節(jié)總施氮量及氮磷鉀比例。生物有機(jī)肥、煙草專(zhuān)用基肥、氨基酸有機(jī)肥全部作基肥，起壟前開(kāi)溝條施；其余化學(xué)肥料50%作基肥，50%在培土?xí)r作追肥施入。行距1.2 m，株距0.5 m，試驗(yàn)地設(shè)2行保護(hù)行，2016年4月26日移栽烤煙。田間管理按標(biāo)準(zhǔn)化煙葉生產(chǎn)措施進(jìn)行。

1.3 烤煙生長(zhǎng)發(fā)育、經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查及分析測(cè)定

烤煙農(nóng)藝性狀于成熟期分葉位測(cè)定，每小區(qū)用紅線(xiàn)定點(diǎn)測(cè)量10株煙的株高、莖圍、葉長(zhǎng)寬、葉面積和有效葉片數(shù)[16]；栽后35、40、50、60、70、80天測(cè)定葉面積系數(shù)，計(jì)算如式(1)。

表1 田間試驗(yàn)各處理設(shè)計(jì)

按GD2635分級(jí)、國(guó)家統(tǒng)一價(jià)格交售，計(jì)量小等級(jí)產(chǎn)量、產(chǎn)值[17]，整齊度分析計(jì)算如式(2)。式中rd為整齊度，xˉ為樣本平均值，s為標(biāo)準(zhǔn)差[18]。成熟期每小區(qū)隨機(jī)抽取具代表性的60株煙株標(biāo)記葉位（7～11與12～16葉位）取烤后煙樣B2F、C3F各3 kg。對(duì)抽取的上、中煙葉樣品進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定與評(píng)吸。還原糖、總糖、煙堿、總氮、氯用305D流動(dòng)分析儀測(cè)定，鉀用火焰光度法測(cè)定，并由農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)進(jìn)行感官評(píng)吸。

1.4 根系干重測(cè)定

于移栽后30天開(kāi)始，每小區(qū)每隔15天選取具有代表性的煙株5株測(cè)定煙株根干重。取樣方法為以主莖基部為原點(diǎn)，水平橫向距離主莖基部0～10 cm區(qū)域和深度縱向距離主莖基部0～10、10～20、20～30、30～40 cm區(qū)域切出剖面，取出根系，沖凈泥土，測(cè)定每個(gè)采樣區(qū)的根系干重。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel整理數(shù)據(jù)，DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氨基酸有機(jī)肥對(duì)大田烤煙農(nóng)藝性狀及整齊度的影響

由表2～3可知，中部葉長(zhǎng)、中部葉葉面積順序均為T(mén)3＞T2＞T5＞T1＞T4，A型氨基酸有機(jī)肥300 kg/hm2處理中部葉葉長(zhǎng)與中部葉葉面積最高分別為74.89 cm、891.23 cm2，均與對(duì)照和B型氨基酸有機(jī)肥150 kg/hm2處理有顯著性差異。施用氨基酸有機(jī)肥都有增加株高、葉數(shù)與中部葉寬的趨勢(shì)，但均未達(dá)到顯著水平。其他處理間無(wú)顯著性差異。

葉面積指數(shù)(LAI)與整齊度的大小均是評(píng)價(jià)烤煙群體煙株光合性能及生長(zhǎng)的重要指標(biāo)。為進(jìn)一步了解各處理烤煙的群體長(zhǎng)勢(shì)，特進(jìn)行整齊度與葉面積系數(shù)分析。各處理株高、莖圍、中部葉長(zhǎng)度、上部葉寬度整齊度以T3處理最高，分別較對(duì)照T1處理高0.81、1.29、5.11、0.91個(gè)百分點(diǎn)，其中中部葉長(zhǎng)度整齊度、株高整齊度與T1處理有顯著性差異；中部葉寬度、中部葉面積整齊度以T4處理最高，分別較對(duì)照T1處理高6.00、9.61個(gè)百分點(diǎn)，其中中部葉面積整齊度與對(duì)照T1處理有顯著性差異，但其葉面積系數(shù)與莖圍最?。▓D1）；上部葉長(zhǎng)度、上部葉面積整齊度以T2處理最高，分別較T4處理高5.3、2.08個(gè)百分點(diǎn)，其中T2處理上部葉長(zhǎng)度整齊度顯著高于T4處理，其他處理之間無(wú)顯著差異。

綜上所述，氨基酸有機(jī)肥A型300 kg/hm2的用量能促進(jìn)大田烤煙中部葉的個(gè)體與群體生長(zhǎng)發(fā)育。

表2 不同處理的農(nóng)藝性狀

表3 不同處理農(nóng)藝性狀的整齊度 %

圖1 烤煙葉面積系數(shù)動(dòng)態(tài)變化

2.2 施用不同氨基酸有機(jī)肥對(duì)烤煙根系的影響

由表4可見(jiàn)，烤煙根系主要分布在深0～30 cm處，其中0～10 cm處的根系增長(zhǎng)高峰期在移栽后30～40天間，T4處理在30天，T1、T2、T3、T5處理在40天，且T3＞T2＞T5＞T1＞T4，其中40天時(shí)3處理與對(duì)照和4處理有顯著性差異；10～20 cm的根系增長(zhǎng)高峰期在移栽后30～40、70天間，T2、T4、T5處理在30天，T3處理在40天，T1處理在70天，且T4＞T5 ＞T2＞T3＞T1，其中40天時(shí)10～20 cm的根系4個(gè)處理與T1有顯著性差異；20～30 cm的根系增長(zhǎng)高峰期在80～90天間，T1、T3、T4、T5處理在90天，T2處理在80天,且T3＞T4＞T5＞T2＞T1；30～40 cm處在0～40天間幾乎無(wú)根系，40～90天根系較快增加，高峰期在60～70天；T2、T3、T4、T5處理在70天，T1處理在60天，T4＞T1＞T2＞T5＞T3。其他處理無(wú)顯著性差異。進(jìn)一步分析擬合，0～10 cm與20～30 cm深度根系干重變化呈“S”型曲線(xiàn)，10～20 cm根系呈冪函數(shù)增長(zhǎng)曲線(xiàn)，30～40 cm呈二次函數(shù)曲線(xiàn)。綜上，施用氨基酸有機(jī)肥300 kg/hm2可促進(jìn)煙草根系的發(fā)育。

2.3 施用不同氨基酸有機(jī)肥對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2種水平2種氨基酸有機(jī)肥的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價(jià)與上中等煙葉比例均有不同程度地提高，其中上中等煙葉比例均與對(duì)照有顯著差異，高用量的2種氨基酸有機(jī)肥還與對(duì)照在產(chǎn)量、產(chǎn)值上有顯著差異，A、B型產(chǎn)量增幅分別為8.83%、6.04%，產(chǎn)值增幅分別為8.89%、7.95%（表5）。說(shuō)明300 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥A型與B型與化肥配施能提高煙葉產(chǎn)量與產(chǎn)值，增加煙農(nóng)收入。

表4 不同處理不同深度各層次根系占總根干重的比重分布

表5 不同氨基酸有機(jī)肥對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.4 施用不同氨基酸有機(jī)肥對(duì)烤煙化學(xué)成分的影響

只有各種化學(xué)成分含量適宜且相互協(xié)調(diào)，煙葉才能良好的內(nèi)在質(zhì)量，香氣充足，吃味醇和[19]。研究不同處理的中上部煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性差異，可評(píng)價(jià)煙葉內(nèi)在質(zhì)量，進(jìn)而通過(guò)施肥措施提高中上部煙葉的質(zhì)量[20]。

由表6可見(jiàn)，中上部煙葉總糖含量均以對(duì)照最低，以有機(jī)肥A型300 kg/hm2處理最高；中部煙葉總氮含量以氨基酸有機(jī)肥A 300 kg/hm2最高，大小順序?yàn)門(mén)3＞T5＞T1＞T2＞T4，均與對(duì)照無(wú)顯著差異。上部煙葉總氮含量以對(duì)照處理最高，大小順序?yàn)門(mén)1＞T5＞T3＞T2＞T4，且均與對(duì)照有顯著差異。中上部煙葉鉀氯比均以氨基酸有機(jī)肥A 300 kg/hm2最高，且中部葉與對(duì)照和氨基酸有機(jī)肥A 150 kg/hm2處理有顯著差異，其他無(wú)顯著差異。各處理的煙堿含量均低于對(duì)照，鉀含量與糖堿比均高于對(duì)照，其他指標(biāo)均在適宜范圍內(nèi)，但處理之間無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)各氨基酸處理均一定程度上改善煙葉化學(xué)成分及內(nèi)在品質(zhì)。氨基酸有機(jī)肥與化肥配施能提高中部葉的鉀氯比與上部葉的總糖含量，降低上部葉的總氮含量?？傮w上效果以氨基酸有機(jī)肥A300 kg/hm2較好。

2.5 施用氨基酸有機(jī)肥對(duì)烤煙評(píng)吸質(zhì)量的影響

由表7可看出，各處理評(píng)吸總分、質(zhì)量檔次均高于對(duì)照，其高低順序?yàn)門(mén)2＞T4＞T3＞T5＞T1，說(shuō)明氨基酸有機(jī)肥A、B型能改善中部煙葉的香氣質(zhì)，增加中部煙葉的香氣量，提高中部煙葉的評(píng)吸質(zhì)量。

表6 不同處理煙葉主要化學(xué)成分

3 結(jié)論

（1）150 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥B型能提高中部葉寬度、中部葉面積整齊度，但其葉面積系數(shù)與莖圍有降低的趨勢(shì)；300 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥A型能提高中部葉葉長(zhǎng)與中部葉葉面積，烤煙農(nóng)藝性狀總體上較好，能提高中部葉長(zhǎng)度整齊度與株高整齊度，群體整齊度與葉面積系數(shù)表現(xiàn)較好，能促進(jìn)大田烤煙個(gè)體與群體的中部葉生長(zhǎng)發(fā)育。

（2）烤煙根系主要分布在縱深0～30 cm處，150 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥B型能提高移栽后40天烤煙10～20 cm處的根系根干重的比重分布；300 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥A型能提高移栽后40天烤煙0～10 cm處的根系根干重的比重分布，根系增長(zhǎng)高峰期及根干重的比重分布比較合理，可促進(jìn)煙草根系的發(fā)育。

（3）2種水平2種氨基酸有機(jī)肥均能提高烤煙上中等煙葉比例，300 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥A型B型均能提高煙葉產(chǎn)量與產(chǎn)值。

（4）300 kg/hm2用量的氨基酸有機(jī)肥A型總體較好，對(duì)湘西地區(qū)烤煙生產(chǎn)及肥料配方有重要指導(dǎo)意義。

（5）由于土壤、氣候等生態(tài)條件的差異，上述結(jié)果在其他地區(qū)還需驗(yàn)證，但本研究方法可以借鑒，本研究結(jié)論對(duì)其他農(nóng)作物施肥及生長(zhǎng)有重要參考價(jià)值。

4 討論

關(guān)于有機(jī)酸對(duì)作物的有利影響遠(yuǎn)比毒害研究得少[21-22]。韓錦峰[23]研究指出，餅肥配施化肥能提高烤煙產(chǎn)量、上等煙的比例及煙葉品質(zhì)。武雪萍等[24]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)酸灌根促進(jìn)了煙葉的碳氮代謝過(guò)程，其中蘋(píng)果酸處理和乳酸處理顯著提高了根系活力和根系A(chǔ)TPase活性，促進(jìn)根系的發(fā)育；4種有機(jī)酸處理都可以提高烤后煙葉有機(jī)酸和還原糖的含量。劉國(guó)順等[25]認(rèn)為有機(jī)酸能改善煙葉的質(zhì)量。朱凱[26]研究表明，施用蘋(píng)果酸等有機(jī)酸增加了致香物質(zhì)總量，且以中部葉增加最大。究其原因有三，其一，有機(jī)酸可以為土壤微生物提供碳源，提高根際土壤微生物的活性，有利于土壤中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化；其二，有機(jī)酸可以提高植物養(yǎng)分的有效性，很多有機(jī)酸可與微量元素(Zn、Cu、Fe、Mn)形成水溶性絡(luò)合物或螯合物，從而提高微量元素的有效性；其三，有機(jī)酸改善根際土壤環(huán)境，刺激根系的生長(zhǎng)，提高煙草根系活力，提高煙葉酶活性，加強(qiáng)碳氮代謝，但是由于不同分子量有機(jī)酸所起的作用不同，對(duì)煙株內(nèi)化學(xué)成分的合成表現(xiàn)不同。

施肥措施可以改善土壤理化性狀與養(yǎng)分狀況，是調(diào)控?zé)熑~產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)[27]。朱利翔[28]研究指出，含氨基酸水溶肥料的使用增加了小麥的穗粒數(shù)和千粒重，能顯著提高小麥產(chǎn)量，氨基酸有機(jī)肥A型最好，可能與其總氨基酸及游離氨基酸含量較高有關(guān)，氨基酸態(tài)氮對(duì)植物的氮營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)還應(yīng)當(dāng)適當(dāng)考慮根系分泌與氨基酸吸收之間的平衡[29]。曹小闖等[30]認(rèn)為土壤氨基酸態(tài)氮既供應(yīng)有機(jī)氮源，同時(shí)也為植物提供了有機(jī)氮化合物中的碳與能量，大大降低了碳氮同化成本．。植物的有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)比礦質(zhì)氮營(yíng)養(yǎng)效應(yīng)大得多。氨基酸相對(duì)其他氮源能被植物優(yōu)先吸收，以降低植物在吸收同化氮源時(shí)所消耗的能量[31]。于俊紅等[32]認(rèn)為50～200 mg/kg的組氨酸、甘氨酸和甲硫氨酸噴施能在不同程度上促進(jìn)菜心生長(zhǎng)和增產(chǎn)。上述結(jié)果與本研究結(jié)果基本一致。

氨基酸態(tài)氮半衰期短，分子態(tài)氨基酸可不經(jīng)礦化直接被植物吸收，是植物和微生物的優(yōu)良氮源與碳源。氨基酸關(guān)系蛋白質(zhì)合成，影響蛋白質(zhì)和酶的數(shù)量，影響土壤微生物的動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而影響煙葉內(nèi)在品質(zhì)。合理的施肥種類(lèi)是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一，長(zhǎng)期單一施用同一系列種類(lèi)肥料，雖然對(duì)產(chǎn)量有所貢獻(xiàn)，但影響農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展。本研究得出的結(jié)論“氨基酸有機(jī)肥與化肥配合施用，不僅可以提高煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值，還可以改善煙葉品質(zhì)，提高評(píng)吸質(zhì)量”在前人研究的基礎(chǔ)上具有新穎性與優(yōu)越性，首次結(jié)合農(nóng)藝性狀及整齊度、葉面積系數(shù)與不同時(shí)期不同層次根干重等生長(zhǎng)指標(biāo)明確了烤煙田間生長(zhǎng)規(guī)律，闡明了不同種類(lèi)不同用量氨基酸有機(jī)肥與烤煙經(jīng)濟(jì)性狀、內(nèi)在化學(xué)成分及評(píng)析質(zhì)量的關(guān)系。

推測(cè)氨基酸可能會(huì)促進(jìn)致香前體物質(zhì)的合成與積累，使煙葉成熟期間同化物的降解轉(zhuǎn)化更為協(xié)調(diào)、煙葉化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，但與氣溫、雨水和光照等氣候條件也有一定關(guān)系，這方面還需繼續(xù)研究；氨基酸有機(jī)肥可能增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，或許可提高有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，但橫向根系的分布因有2株煙的交錯(cuò)重復(fù)根系而未研究，需繼續(xù)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)；整齊度與葉面積系數(shù)影響因素（如栽培、品種等）較多，本研究在其他因素盡量一致情況下僅重點(diǎn)研究氨基酸有機(jī)肥的影響。