劉久羽，王 政，王柱石，李發(fā)平，闞宏偉，李 智，鄧 泳，徐茂華

（1廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧 530001；2云南瑞升煙草技術(shù)（集團）有限公司，昆明 650106；3云南省煙草公司保山市公司昌寧分公司，云南昌寧 678100）

0 引言

云南省保山市昌寧縣地勢高差較懸殊，立體氣候明顯，年總降雨的時空分布極不均勻，季節(jié)性干旱問題較嚴(yán)重[1]。在烤煙生長的前期昌寧植煙區(qū)降水少，中后期多，加之當(dāng)?shù)毓喔葪l件不佳，嚴(yán)重影響了烤煙生長發(fā)育，造成煙葉產(chǎn)量減少、品質(zhì)降低，煙農(nóng)經(jīng)濟損失大，制約了當(dāng)?shù)乜緹煹陌l(fā)展。充分利用有限的土壤水分是干旱條件下作物增產(chǎn)增效的主要途徑。而土壤水的深層滲漏和水分蒸發(fā)是土壤水分損失的主要原因，如何減少水分無效的滲漏與蒸發(fā)從而提高水分的利用率一直是大田農(nóng)業(yè)抗旱研究的重點。有研究表明，作物覆蓋栽培可以改善土壤環(huán)境，提高作物對土壤養(yǎng)分的吸收和水分的利用[2]；秸稈覆蓋和地膜覆蓋可以緩沖降雨對土壤表層的沖擊，保護土壤團粒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，抑制水分蒸發(fā)，提高作物的水分利用率[3]，改善土壤環(huán)境和農(nóng)田小氣候[4-5]；農(nóng)用保水劑作為一種功能高分子材料，具有保水保肥、改善土壤團粒結(jié)構(gòu)、增加土壤通透性及土壤持水性能等作用[6-8]，對緩解作物因季節(jié)性干旱影響及提高水資源的高效利用具有較廣闊的前景。目前，對農(nóng)用保水劑的應(yīng)用研究多集中在不同保水劑的單獨施用對作物的生長的影響，而保水劑在不同覆蓋措施下對植煙土壤及烤煙影響的報道較少。筆者結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及生產(chǎn)技術(shù)條件，研究保水劑在不同覆蓋措施下的使用效果，以期為緩解當(dāng)?shù)匾蚣竟?jié)性干旱對烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)的影響提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020在云南省保山市昌寧縣珠街鄉(xiāng)進行。試驗地土壤類型為黃壤土，土壤肥力中等。供試烤煙品種為當(dāng)?shù)刂髟缘摹t花大金元’；保水劑為甘肅海瑞達生態(tài)環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的保水劑，主要成分為聚丙烯酰胺與凹凸棒石；地膜為當(dāng)?shù)責(zé)煵莨咎峁┑某Ｒ?guī)黑色地膜；秸稈為切成1～2 cm長的小麥秸稈。

1.2 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)5個處理，T1為秸稈覆蓋，T2為地膜覆蓋+保水劑，T3為秸稈覆蓋+保水劑，T4為秸稈地膜雙覆蓋（秸稈覆蓋后再覆地膜）+保水劑，CK（對照）按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進行地膜覆蓋；試驗各處理3次重復(fù)，各小區(qū)面積約50 m2，并設(shè)置保護行。試驗設(shè)計見表1。保水劑施用量為90 kg/hm2，采用穴施法，與窩土混合后栽苗。其他栽培管理措施按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤含水量 在各試驗小區(qū)于烤煙移栽后1、3、5、7、9、11周后采用“五點法”采集正常生長煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，及時進行土壤含水量的測量。土壤水分測定采用烘箱干燥法[9]。

1.3.2 土壤物理性狀檢測 在烤煙采烤結(jié)束后采用“五點法”采集正常生長煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，參考魯如坤《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[10]中的方法進行物理特性測定。

1.3.3 土壤酶活性檢測 在烤煙移栽后45、60、90天采用“五點法”采集正常生長煙株的根際耕作層土壤樣品(5～15 cm)，去除雜質(zhì)、混合均勻后用自封袋密封裝好，參考關(guān)松蔭《土壤酶及其研究方法》[11]中的方法進行土壤酶活性檢測。

1.3.4 烤煙農(nóng)藝性狀調(diào)查 參照中國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》(YC/T 142—2010)定點調(diào)查不同試驗小區(qū)烤煙移栽后45、60、90天的農(nóng)藝性狀。

1.3.5 煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測與感官評價 從各小區(qū)中隨機挑選C3F、B2F等級煙葉，每個等級2.0 kg，進行煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測和感官評價。煙葉主要化學(xué)成分測定參照 YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 173—2003、YC/T 161—2002以及 YC/T 162—2002等標(biāo)準(zhǔn)進行測定?？緹熁瘜W(xué)成分的綜合評價指標(biāo)參考《中國煙草種植區(qū)劃》[12]，評價參照李曉婷等[13]的方法進行。煙葉感官質(zhì)量評價由云南瑞升煙草技術(shù)（集團）有限公司5位評吸專家按《卷煙感官技術(shù)要求》(GB/T 5606.4—2005)進行，計算各處理烤后煙葉感官質(zhì)量平均得分。

1.3.6 經(jīng)濟性狀調(diào)查 各處理嚴(yán)格掛牌采烤，確保采煙、編煙、揀煙分級樣品對應(yīng)精確，烘烤后按烤煙國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2635—1992)對標(biāo)記煙葉分級和測產(chǎn)，計算各處理煙葉平均產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 21.0對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析，運用Duncan法檢驗不同處理之間差異的顯著性(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤含水量的影響

烤煙不同生長時期植煙土壤含水量見表2。除T1處理外，其他處理不同時期土壤含水量均顯著高于CK；在烤煙移栽后的1～9周，T1處理土壤含水量和CK無明顯差異，而在移栽后的11周，T1處理土壤含水量顯著高于CK；在移栽后的1～7周，T4處理土壤含水量顯著高于其他處理及CK；在移栽后的1、3、7周T2處理土壤含水量略高于T3處理，而在移栽后的9、11周T3處理土壤含水量略高于T2處理。綜合來看，T2、T3和T4處理有利于提高烤煙生育期土壤含水量，且T4處理效果最好；T1處理有利于提高烤煙生長后期土壤含水量，而對烤煙生長前中期土壤含水量的影響較小。

表2 不同處理土壤含水量 %

2.2 不同處理對土壤物理性狀的影響

各處理土壤物理性狀詳見表3。煙葉采烤后植煙土壤胡敏酸和富里酸總碳含量T1處理和CK顯著高于其他處理，其中胡敏酸碳含量CK最高、富里酸碳含量T1處理最高；土壤容重各處理均低于CK，其中T2、T3和T4處理顯著低于CK；土壤比重和總孔隙度各處理與CK間無顯著性差異；2～5、0.5～1、＞0.25 mm土壤水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)所占比例T2、T4顯著高于CK與T1處理。綜合來看，不同覆蓋下施用保水劑降低了植煙土壤胡敏酸和富里酸總碳含量與土壤容重，提高土壤中＞0.25 mm大團粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級水穩(wěn)性團聚體比例，其中T4處理表現(xiàn)最明顯，其次為T2處理。

表3 不同處理土壤物理性狀

2.3 不同處理對土壤酶活性的影響

烤煙生長關(guān)鍵時期（移栽45、60、90天）各處理的土壤酶活性見表4。烤煙移栽45、60天后，酸性磷酸酶和過氧化氫酶活性各處理間無明顯差異；蔗糖酶活性各處理間差異較大，移栽45天后蔗糖酶活性CK顯著低于T2、T3和T4處理，而移栽60天后蔗糖酶活性T1處理較低、T4處理較高；脲酶活性在烤煙移栽45、60天后除CK明顯偏低外，其他處理間無明顯差異，其中T2、T4處理顯著高于CK。移栽90天后，酸性磷酸酶和脲酶活性各處理間無明顯差異；蔗糖酶活性T4處理顯著高于CK，T1、T2和T3處理相比CK無明顯差異；過氧化氫酶活性T3、T4處理顯著高于T1和CK。綜合來看，試驗不同處理對蔗糖酶、脲酶活性的影響較大、對磷酸酶的影響相對較小，對烤煙生育后期的土壤過氧化氫酶活性也有一定的影響。

表4 不同處理土壤酶活性 mg/kg

2.4 不同處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

測定移栽45、60、90天的烤煙農(nóng)藝性狀如表5。在移栽45天后，T1和T3處理烤煙農(nóng)藝性狀與CK無明顯差異，T2和T4處理烤煙農(nóng)藝性狀整體表現(xiàn)優(yōu)于CK；其中T4處理有效葉數(shù)、株高、最大葉長和最大葉寬顯著高于CK，農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好。在移栽60天后，T1和T3處理烤煙農(nóng)藝性狀略好于CK但無明顯差異，T2和T4處理烤煙農(nóng)藝性狀仍顯著優(yōu)于CK，其中T4處理最好。在移栽90天后，試驗各處理烤煙株高顯著高于CK；T4處理有效葉數(shù)、最大葉長、莖圍顯著優(yōu)于CK，T1、T2和T3處理最大葉長、最大葉寬、莖圍大于CK但無明顯差異。綜合來看，T4處理有利于烤煙的生長，在不同生育期其農(nóng)藝性狀顯著優(yōu)于CK，其次為T2處理；T1和T3處理對烤煙大田中后期的生長有一定的促進作用，烤煙農(nóng)藝性狀略優(yōu)于CK。

表5 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀

2.5 不同處理對烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響

從烤后煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測結(jié)果（表6）看，不同處理對上部煙葉常規(guī)化學(xué)成分無明顯影響，對中部煙葉總糖、鉀離子、氯離子有一定的影響，對中部煙葉還原糖、總氮及總植物堿無明顯影響。中部煙葉總糖含量CK處理最低、T2最高，鉀離子含量T4處理顯著高于CK和T2處理，氯離子含量T4處理顯著高于其他處理。各處理中部煙葉及上部煙葉常規(guī)化學(xué)成分綜合得分高于或與CK相當(dāng)，但均無明顯差異。

表6 不同處理烤后煙葉化學(xué)成分

2.6 不同處理對烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

試驗各處理烤后中部煙葉、上部煙葉感官評吸平均得分見表7。除T3外其他處理中部煙葉感官質(zhì)量指數(shù)和得分略高于CK；指數(shù)和得分依次為T2＞T4＞T1＞CK＞T3；其中T2處理感官質(zhì)量表現(xiàn)相對最好，表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好，香氣量較足，清甜突出，濃度較濃，略有刺激和雜氣，余味尚凈。上部煙葉各處理感官質(zhì)量指數(shù)和得分高于CK，指數(shù)和得分依次為T1＞T2＞T4＞T3＞CK；其中T1處理感官質(zhì)量表現(xiàn)相對最好，表現(xiàn)為香氣質(zhì)較好，香氣量充足，濃度較濃，勁頭較大，有刺激和雜氣。綜合來看，T2處理烤后煙葉感官質(zhì)量整體較好，T1和T4處理次之，而T3處理烤后煙葉感官質(zhì)量略弱于CK。

表7 不同處理烤后煙葉感官質(zhì)量評吸結(jié)果

2.7 不同處理對烤煙經(jīng)濟性狀的影響

各處理煙葉平均產(chǎn)量、產(chǎn)值及中上等煙比例見表8。試驗不同處理的烤后煙葉產(chǎn)量以T4處理最高，達到2507.76 kg/hm2，其次為T3處理，CK最低；產(chǎn)值以T4處理最高，為68411.69元/hm2，T2處理次之，CK最低。T2、T4處理烤后上等煙比例相對較高，均超過50%；中上等煙比例以T4處理最高，T1處理最低；各處理中上等煙比例T4＞T3＞T2＞CK＞T1。與對照CK相比，T4處理中上等煙比例提高3.13%，產(chǎn)量提高10.34%。

表8 不同處理的烤煙經(jīng)濟性狀

3 結(jié)論

與CK相比，不同覆蓋下施用保水劑均可提高土壤含水量，降低土壤容重，增加土壤中＞0.25 mm大團粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級水穩(wěn)性團聚體比例，提高土壤蔗糖酶和脲酶活性，烤煙農(nóng)藝性狀較好，烤后煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值較高，煙葉品質(zhì)略有提升。但不同覆蓋下施用保水劑對烤煙抗旱能力的影響有差異。綜合來看，T2（地膜覆蓋+保水劑）和T4（秸稈地膜雙覆蓋+保水劑）的處理整體表現(xiàn)優(yōu)于T3（秸稈覆蓋+保水劑）處理，其中T4處理經(jīng)濟性狀最好，T2處理烤后煙葉感官質(zhì)量相對更好。

當(dāng)然，由于本試驗周期相對較短、年度氣候差異較大，針對本試驗結(jié)果及其影響機理還需要進行長期、多點試驗。

4 討論

隨著氣候變化和經(jīng)濟的發(fā)展，全國農(nóng)業(yè)干旱缺水狀況越發(fā)嚴(yán)重，20世紀(jì)70年代全國農(nóng)田受旱面積平均每年約1100萬hm2，90年代增加至平均每年約2700萬hm2，20年間翻了一番還多，干旱缺水嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，如何高效利用有限的水資源來緩解干旱對作物生長的影響一直是大田生產(chǎn)上的難點。覆蓋栽培能提高土壤養(yǎng)分有效性，影響植株的代謝過程和體內(nèi)物質(zhì)的再分配，促進作物高產(chǎn)，目前農(nóng)業(yè)覆蓋栽培措施主要為地膜覆蓋和秸稈覆蓋。有研究表明，兩者均能夠提高作物的水分利用率，改善土壤環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量。保水劑具有高吸水和高保水的能力，能夠有效吸收灌溉或者降雨時土壤里的有效態(tài)水，對提高土壤含水量有明顯作用，同時對土壤的物理性質(zhì)有一定的改善作用[14-16]。本研究中，不同覆蓋下使用保水劑均可提高烤煙生育期土壤含水量，且在烤煙生長前期秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理土壤含水量更高。這與前人的研究結(jié)論一致[17-18]。可能是由于前期降水少，各處理保水劑吸水相當(dāng)?shù)那闆r下秸稈地膜雙覆蓋水分蒸發(fā)更小；而在后期降水較多的情況下，各處理保水劑吸水基本處理于飽和狀態(tài)，致使各處理間的差異變小。

粒徑＞0.25 mm的土壤團粒所占比例越高，土壤透氣度就越大，土壤涵養(yǎng)水分能力和供應(yīng)植物水分的能力就越強[19]。本研究表明，不同覆蓋下施用保水劑降低了土壤容重，提高土壤中＞0.25 mm大團粒結(jié)構(gòu)比例特別是2～5、0.5～1 mm粒級水穩(wěn)性團聚體比例。這與王琰等[20]、張麗華等[21]學(xué)者的研究結(jié)論一致。土壤酶對土壤肥力的形成有著重要作用，它可以促進有機物質(zhì)的分解、釋放植物有效養(yǎng)分，其活性大小可影響土壤有機碳的含量、表征土壤性質(zhì)的生物活性[22]。多數(shù)研究表明，保水劑可以提高土壤過氧化氫酶、蔗糖酶及磷酸酶活性，但對脲酶活性的影響結(jié)論不一[23-25]。本研究中不同覆蓋下施用保水劑主要影響土壤蔗糖酶、脲酶活性及烤煙生長后期的土壤過氧化氫酶活性，對酸性磷酸酶的影響較小。一方面保水劑在反復(fù)吸水、放水的過程中體積不斷膨脹、縮小，引起土壤中三相比例的改變，降低了土壤容重，改善了土壤理化性狀，為微生物的活動與發(fā)育創(chuàng)造更優(yōu)越的環(huán)境[26-27]；另一方面秸稈中的纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等高分子物質(zhì)經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)形成腐殖酸，并與土壤中的鈣、鎂、鐵等離子結(jié)合，最終使土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，土壤理化性狀改善，更有利于作物的根系活性，刺激根系分泌無機與有機物質(zhì)，增加微生物生長與繁殖所需的營養(yǎng)來源與能量來源[28-29]。另外，受土壤環(huán)境、年度氣候、保水劑類型不同及秸稈互作等影響，本試驗中酶活性的變化與前人研究結(jié)果不完全一致。

煙株的田間長勢反映了其生長發(fā)育及對養(yǎng)分的吸收利用情況，良好的長勢是提高煙葉質(zhì)量和產(chǎn)量的前提。本研究結(jié)果表明，不同覆蓋下施用保水劑對烤煙的生長及經(jīng)濟性狀有較明顯的影響，對煙葉常規(guī)化學(xué)成分的影響相對較小，煙葉吸食品質(zhì)略優(yōu)于對照但無顯著性差異；本試驗中秸稈覆蓋+保水劑的處理在烤煙生長前期其農(nóng)藝性狀不及地膜覆蓋+保水劑、秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理，而秸稈地膜雙覆蓋+保水劑的處理更有利于烤煙的生長，在不同生育期其農(nóng)藝性狀顯著優(yōu)于對照，烤后煙葉產(chǎn)量及產(chǎn)值最高。這可能是在前期降雨較少情況下，秸稈地膜雙覆蓋下施用保水劑更有利于提高土墑，降低耕層土壤晝夜溫差，改善土壤理化性狀，減輕了干旱對煙株生長的影響，從而促進了煙株的生長，烤后煙葉質(zhì)量略有提升。