鄧永晟 張敏 李偉 劉勇軍 彭曙光 田峰 張仲文 章程 江智敏 陳金 粟戈璇 鄧小華

摘要：為明確垂直深旋耕改良植煙±壤和促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)的應(yīng)用效果，以傳統(tǒng)耕作方式為對(duì)照，研究了垂直深旋耕對(duì)植煙土壤理化性狀、烤煙根系和地上部分生長(zhǎng)、干物質(zhì)積累、經(jīng)濟(jì)性狀和煙葉化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，①垂直深旋耕可提高0-40cm耕層土壤pH0.140.16，有利于提高石灰改良酸性土壤效果垂直深旋耕可降低土壤容重0.11-0.12g/cm3，提高土壤孔隙度4.66681百分點(diǎn)，增加土壤有機(jī)質(zhì)1.5-1.93gkg，提高烤煙大田中后期土壤氮、鉀的有效性③垂直深旋耕可促進(jìn)烤煙根系發(fā)育，有利大田中后期烤煙地上部分生長(zhǎng);④垂直深旋耕有利于煙葉的干物質(zhì)、氮、磷、鉀的積累，傳統(tǒng)耕作方式有利于煙莖的干物質(zhì)、氮、磷、鉀的積累和煙葉煙堿的積累：⑤垂直深旋耕可提高煙葉產(chǎn)量14.42%和產(chǎn)值12.42及煙葉鉀含量。垂直深旋耕可加深士壤耕層，改善土壤理化特性，增加改良劑施用效果，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，提高烤煙種植效益。

關(guān)鍵詞：耕作方式;垂直深旋耕;植煙土壤烤煙生長(zhǎng)烤煙產(chǎn)質(zhì)量

目前的酸性土壤改良沒(méi)有實(shí)現(xiàn)表層與表下層土壤酸度的同步改良，效果不甚理想。山區(qū)烤煙種植多采用刀輥轉(zhuǎn)軸與被耕地面平行的臥式旋耕機(jī)實(shí)現(xiàn)翻耕，導(dǎo)致植煙壤出現(xiàn)耕層變淺、犁底層升高、板結(jié)與蓄水保肥能力下降等問(wèn)題，制約烤煙生產(chǎn)。因此，植煙土壤酸化、耕作層淺已成為山區(qū)烤煙種植迫切需要解決的問(wèn)題。垂直深旋耕作為種新型的耕作方式，采用轉(zhuǎn)軸垂直于被耕地面的立式螺旋形鈷頭實(shí)現(xiàn)深耕、深松、碎土等深旋耕作業(yè)叫，既具有犁翻耕的深松作用，同時(shí)具有旋耕后土壤疏松、土粒粉碎均勻的特點(diǎn)，能夠提高土壤中的速效養(yǎng)分含量，增加赤紅壤的中團(tuán)聚體含量，有效改善小麥生育中后期田間微環(huán)境，降低巖溶區(qū)甘蔗地士壤優(yōu)先流的發(fā)生，提高土壤的保肥蓄水能力。已在多種作物増產(chǎn)提質(zhì)上得到應(yīng)用，而在烤煙生產(chǎn)上少有報(bào)道。為研究該耕作方式在土壤改良和烤煙增產(chǎn)提質(zhì)方面的效果，本研究探討了垂直深旋耕對(duì)山區(qū)煙稻輪作田土壤理化特性、烤煙生長(zhǎng)、煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和化學(xué)成分的影響，以期為山區(qū)植煙土壤保育技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供理論支撐。

1材料與方法

試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)于2019年在湖南省花垣縣科技示范園（28.53°N，109.45E，屬亞熱帶季風(fēng)山地濕潤(rùn)氣候區(qū)，海拔530m年均氣溫15.0℃，年降雨量1364mm，無(wú)霜期279d，年日照時(shí)數(shù)1219h）進(jìn)行。試驗(yàn)地實(shí)行一年一季的煙稻輪作，前茬為水稻，土壤為黃壤發(fā)育的水稻土，020cm基礎(chǔ)土壤數(shù)據(jù)為pH52，有機(jī)質(zhì)17.01gkg，堿解氮83.75mgkg，有效磷1606mgkg，速效鉀10646mgkg?？緹熎贩N為云煙87。

1.2試驗(yàn)材料

石灰為市售熟石灰，施用量為2250kghm21垂直深旋耕起壟機(jī)由湖南田野現(xiàn)代智能裝備有限公司生產(chǎn)，普通旋耕機(jī)、微型起壟機(jī)由合作社提供。

3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)垂直深旋耕和起壟1次性作業(yè)方式（T，簡(jiǎn)稱垂直深旋耕），旋耕和起壟2次作業(yè)方式（CK，簡(jiǎn)稱傳統(tǒng)耕作）兩個(gè)處理。T，垂直深旋耕方式，選用可實(shí)現(xiàn)垂直深旋耕和起壟的一體機(jī)，該機(jī)采用4根垂直軸旋切粉碎土壤，土壤翻耕和起壟一次性作業(yè)完成，壟幅120cm，垂直旋耕深度40cm，壟高30cm，松土層50cm。CK，傳統(tǒng)耕作方式，采用小型拖拉機(jī)帶旋耕機(jī)旋耕作業(yè)，土壤翻耕和起壟分2次作業(yè)完成，壟幅120cm，翻耕深度20cm左右，壟高30cm，松層30cm。設(shè)3個(gè)重復(fù)，小區(qū)面積300m2。土壤翻耕前均勻施熟石灰，烤煙移栽前10d完成土壤翻耕和起壟?？緹熓┑?09.50kg/hm2，m（N）：m（P2Os）：m（K2O）=1：1.27：2.73。煙草專用餅肥、專用基肥等條施，分3次施用追肥?？緹煼N植行株距為1.2mx0.5m，4月下旬移栽，7月上旬打頂，留葉16～18片，其他栽培管理措施同湘西自治州優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程。

1.4取樣及測(cè)定方法

1.4.1土壤理化特性測(cè)定于煙田翻耕前及烤煙移栽后25、5080、120d，每處理選擇5個(gè)點(diǎn)采用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重和孔隙度;采集020cm壟體層土壤，制成混合土樣。土壤pH采用電位法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀分別采用重鉻酸鉀容量法、堿解擴(kuò)散法、碳酸鈉浸提鉬銻抗比色法、醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定川。在移栽后25d，每個(gè)處理采用土壤原位取樣器鉆取3個(gè)50cm深的土柱，分切成0～-10、10～20、20～30、30-40、40-50cm的土柱用于測(cè)定土壤pH。

1.4.2根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定每個(gè)處理于烤煙移栽后25、50、80、120d選擇5株代表性煙株。25d，小心挖取全株根系，用水沖洗干浄：50d，采用植物根系取樣器（直徑10cm，高度20cm）在離煙株5cm的壟脊和壟側(cè)各取1個(gè)土柱;80d，采用植物根系取樣器在離煙株8cm的壟脊和壟側(cè)各取1個(gè)土柱120d，采用植物根系取樣器在離煙株10cm的壟脊和壟側(cè)各取1個(gè)土柱。用水泡土柱，使根土分離并沖洗干凈，用網(wǎng)篩承接根系，盡量保持根系完整。采用LA-2400多參數(shù)根系分析系統(tǒng)測(cè)定根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根直徑及根尖數(shù)。120d的根系形態(tài)數(shù)據(jù)是壟脊和壟側(cè)的平均值。

1.4.3烤煙生長(zhǎng)指標(biāo)調(diào)查每個(gè)處理標(biāo)記5株煙進(jìn)行觀察，于移栽后25、50、80d，按照標(biāo)準(zhǔn)YCT1422010測(cè)定株高、莖圍、葉片數(shù)、葉長(zhǎng)、葉寬等。葉面積=葉長(zhǎng)x葉寬x0.6345。20d測(cè)定最大葉：50d測(cè)定下部、中部、上部煙葉，分別為從下往上數(shù)第2～4葉、第6-9葉、第11～13葉：80d測(cè)定中部和上部煙葉，分別為從上往下數(shù)第2～4葉、第89葉。

1.4.4烤煙干物質(zhì)及全氮、全磷、全鉀、煙堿含量測(cè)定于移栽后70d，每個(gè)處理選擇5株代表性煙株，分切為根、莖、葉片，在105℃殺青30min，80℃C烘千至恒重后測(cè)定干物質(zhì)量。植株用H2SO4-H1O2消煮，采用凱氏定氮法測(cè)定全氮，鉬抗比色法定全磷，火焰光度法測(cè)定全鉀，煙堿含量采用荷蘭SKALARSan++流動(dòng)分析儀測(cè)定。氮（磷、鉀、煙堿）積累量（mg株）移栽后70d單株干物重（g）X單株含氮（磷、鉀、煙堿）量（）×10。干物質(zhì)（氮、磷、鉀、煙堿）分配率（%）=某器官干物質(zhì)（氮、磷、鉀、煙堿）量植株干物質(zhì)（氮、磷鉀、煙堿）總量×100。

1.4.5烤煙經(jīng)濟(jì)性狀考查每個(gè)處理單采、單烤，由分級(jí)專家分級(jí)后，考查上等煙比例、中等煙比例、均價(jià)、產(chǎn)量、產(chǎn)值等煙葉經(jīng)濟(jì)性狀。

1.4.6煙葉化學(xué)成分測(cè)定各處理選取具有代表性的B2F、C3F等級(jí)煙葉，采用荷蘭SKALARSAN++間隔流動(dòng)分析儀測(cè)定總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯含量，火焰光度法測(cè)定煙葉鉀含量。糖堿比為總糖與煙堿的比值，氮堿比為總氮與煙堿的比值，鉀氯比為鉀與氯的比值。

1.5統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Microsoft Excel2003和SPSS17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用Duncan法檢驗(yàn)顯著性。

2結(jié)果

2.1對(duì)植煙土壤pH的影響

由圖1A可知，烤煙移栽后25、50、80、120d，T處理和CK耕作層土壤pH差異不顯著處理移栽后25、50、80、120d土壤pH的變異系數(shù)較CK分別低了1.83、127、1.95、2.14百分點(diǎn)表明垂直深耕方式較傳統(tǒng)耕作方式耕作層土壤pH的均勻度好。由圖1B可知，T處理10～20、20-30、30～40、40-50cm壤pH均高于CK，其中10-20、2030、30-40cm差異顯著。T處理和CK不同土層土壤pH極差分別為0.50、0.59，變異系數(shù)分別為3.81%、

4.38%，表明垂直深旋耕方式可減小土壤pH的垂直差異，顯著提高10-40cm土壤pH，主要原因是傳統(tǒng)耕作方式的土壤攪動(dòng)深度一般小于30cm，而垂直深耕方式的土壤攪動(dòng)達(dá)到了50cm，既有利于石灰在表土層混勻，又能使部分石灰混入深層土壤與表下層土混勻，實(shí)現(xiàn)表土與表下層土壤的酸度同步改良，提高石灰改良土壤的效果。

2.2對(duì)植煙土壤理化特性的影響

由表1可知，烤煙移栽后25、50、80、120d的壤容重均表現(xiàn)為T顯著低于CK;土壤孔隙度均為T處理顯著高于CK?？緹熞圃院?5、50、80dT處理土壤有機(jī)質(zhì)顯著高于CK?？緹熞圃院?5d的土壤堿解氮是T處理顯著低于CK;移栽后50、80d的土壤堿解氮是T處理顯著高于CK?？緹熞圃院?5、50、80、120d，T處理土壤有效磷顯著低于CK?？緹熞圃院?5、50d的土壤速效鉀是T顯著低于CK;移栽后80d的土壤速效鉀是T顯著高于CK。

2.3對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響

2.3.1對(duì)烤煙地下部根系生長(zhǎng)的影響由表2可知，在烤煙移栽后25d，T處理根系長(zhǎng)度、表面積、體積、根尖數(shù)均顯著大于CK，較CK的根系發(fā)育更好。在烤煙移栽后50d，壟脊根系長(zhǎng)度、表面積、體積、根尖數(shù)均表現(xiàn)為T處理顯著大于CK，壟側(cè)根系長(zhǎng)度、表面積、體積、根尖數(shù)為T處理顯著小于CK;在烤煙移栽后80d，壟脊根系長(zhǎng)度、表面積、根尖數(shù)均為T處理顯著大于CK，壟脊根系體積、平均直徑為T處理顯著小于CK，壟側(cè)根系長(zhǎng)度、表面積、體積為T處理顯著大于CK?？緹熞圃院?20d，T處理根系長(zhǎng)度、表面積、體積、平均直徑、根尖數(shù)與CK差異不顯著。

2.3.2對(duì)烤煙地上部生長(zhǎng)的影響由表3可知，在移栽后25d，T處理株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉面積均顯著大于CK。移栽后50d，T處理株高、莖圍、中部煙葉面積均顯著大于CK，葉片數(shù)、下部煙葉和上部煙葉面積差異不顯著。在烤煙移栽后80d，T處理株高、中部煙葉面積、上部煙葉面積均顯著大于CK，表明T處理地上部分生長(zhǎng)發(fā)育較CK好?？梢?jiàn)，傳統(tǒng)耕作在旺長(zhǎng)前期烤煙生長(zhǎng)要優(yōu)于垂直深旋耕方式;但垂直深旋耕有利于烤煙后期生長(zhǎng)。

2.4對(duì)烤煙物質(zhì)積累與分配的影響

由表4可知，烤煙積累的干物質(zhì)、氮、磷、鉀、煙堿主要分配給煙葉，T較CK分配給煙葉的相對(duì)較多，CK較T分配給煙莖的相對(duì)較多。從烤煙干物質(zhì)積累量看，T千物質(zhì)積累量大于CK，主要表現(xiàn)為煙根、煙葉的干物質(zhì)積累量較多，但CK的煙莖干物質(zhì)積累量要大于TT氮積累量大于CK，主要表現(xiàn)為煙葉的氮積累量較多，但CK的煙莖氮積累量要大于TT磷積累量大于CK，主要表現(xiàn)為煙根、煙葉的磷積累量較多煙株鉀積累量大于CK，主要表現(xiàn)為煙根、煙葉的鉀積累量較多，但CK的煙莖鉀積累量要大于T：從煙堿積累量看，兩種耕作方式差異不顯著，但T煙根煙堿積累量大于CK，煙葉煙堿積累量小于CK。垂直深旋耕的烤煙長(zhǎng)勢(shì)旺，有利于煙葉干物質(zhì)、氮、磷、鉀的積累，傳統(tǒng)耕作方式有利于煙莖干物質(zhì)、氮、磷、鉀積累和煙葉煙堿積累。2.5對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表5可知，兩種耕作方式的上等煙比例、中等煙比例和均價(jià)差異不顯著，但垂直深旋耕的烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值均顯著高于傳統(tǒng)耕作。可見(jiàn)，垂直深旋耕可提高煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值。

2.6對(duì)烤后煙葉化學(xué)成分的影響

由表6可知，從B2F、C3F等級(jí)看，垂直深旋耕的煙葉總糖和還原糖含量低于傳統(tǒng)耕作方式（在適宜范圍內(nèi)），煙葉鉀含量相對(duì)較高。

3討論

耕作方式是影響植煙土壤質(zhì)量化及可持續(xù)利用的重要外因3。傳統(tǒng)臥式旋耕機(jī)是水平旋耕，而垂直深旋耕機(jī)械包括垂直深旋耕和起壟機(jī)械兩大部分，可實(shí)現(xiàn)深耕和起壟一次作業(yè)完成。垂直深旋耕機(jī)械的多把旋耕刀切削、撞擊、捶打、擠壓土壤，能把全耕層土壤粉碎成細(xì)小顆粒，降低土壤容重，提高土壤孔隙度，增強(qiáng)土壤肥力，有利于作物根系發(fā)育和下扎2，促進(jìn)作物生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累，提高作物產(chǎn)量。本研究結(jié)果還表明，垂直深旋耕細(xì)碎士壤加了通氣性，可能有利于土壤微生物活動(dòng)和稻秸殘茬分解，故而提高了土壤有機(jī)質(zhì)。垂直深旋耕處理烤煙移栽后25d的土壤堿解氮較CK低，移栽后50、80d較CK高;可能是由于深耕后部分底層土壤翻入表土層，短期內(nèi)稀釋了土壤堿解氮，但垂直深旋耕細(xì)碎土壤有利于肥料吸附，可減少肥料淋溶失，故有利于提高后期土壤堿解氮。垂直深旋耕土壤細(xì)碎和通氣性好，也有利于土壤無(wú)效鉀轉(zhuǎn)化為有效鉀，提高土壤速效鉀含量。

實(shí)現(xiàn)表層與表下層土壤酸度的同步改良可提高酸性士壤改良效果。傳統(tǒng)方法是將酸性土壤改良劑撒施在土壤表層，然后進(jìn)行耕翻，改良劑主要散布在土壤表土層，較難實(shí)現(xiàn)全耕層土壤改良。采用垂直深旋耕機(jī)械，通過(guò)深耕和深松作業(yè)將石灰改良劑與土壤攪拌均勻，使改良劑摻混入0～50cm土壤中，實(shí)現(xiàn)全耕層土壤都分布有石灰，可提高石灰改良酸性土壤的效果。

傳統(tǒng)旋耕機(jī)作業(yè)的耕深一般在12～16cm，長(zhǎng)期旋耕容易在耕作層和心土層之間形成一層堅(jiān)硬的犁型底層，導(dǎo)致耕層淺和地力下降，也使植煙土壤養(yǎng)分出現(xiàn)表聚現(xiàn)象2。垂直深旋耕雖然提高了土壤粉碎程度，可激發(fā)土壤有效養(yǎng)分釋放，但由于打破了稻田犁底層，部分底層土壤翻入表土，烤煙大田前期土壤養(yǎng)分相對(duì)較低，會(huì)導(dǎo)致耕作第1年種植的烤煙生育前期生長(zhǎng)稍慢2。但是，垂直深旋耕的養(yǎng)分激發(fā)效應(yīng)，細(xì)碎土壤對(duì)養(yǎng)分的吸附作用而導(dǎo)致的流失減少，以及深松土壤對(duì)烤煙根系生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，會(huì)導(dǎo)致烤煙中后期生長(zhǎng)發(fā)育加快2。這是烤煙生產(chǎn)應(yīng)用該技術(shù)時(shí)需注意的地方。

4結(jié)論

在山區(qū)煙稻輪作田，垂直深旋耕方式通過(guò)深耕、深松、碎土打破了犁底層，有利于石灰改良酸性士壤提高全耕作層土壤pH，可降低土壤容重，提高土壤孔隙度，加土壤有機(jī)質(zhì)，提高烤煙大田中后期土壤氮鉀的有效性。垂直深旋耕可促進(jìn)烤煙根系發(fā)育和下扎，有利大田中后期烤煙地上部分生長(zhǎng)。垂直深旋耕有利于煙葉的干物質(zhì)及氮磷鉀的積累傳統(tǒng)耕作方式有利于煙莖的干物質(zhì)、氮磷鉀和煙葉煙堿的積累。垂直深旋耕可提高煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值及煙葉鉀含量，提高烤煙種植效益。但是本研究只是垂直深旋耕在第1年的試驗(yàn)結(jié)論，有關(guān)垂直深旋耕改良土壤的持續(xù)效應(yīng)還有待繼續(xù)研究。

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