Application of Two Soil Conditioners in Alluvial Sandy Soil of Meizhou Tobacco-growing Area

LI Jiqin; YANG Shaohai; HUANG Zhenrui; LU Yusheng; GU Wenjie; LI Shuling

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.013

Chinese Journal of Tropical Crops >

2020 , Vol. 41 >Issue 8: 1596 - 1601

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.013

Application of Two Soil Conditioners in Alluvial Sandy Soil of Meizhou Tobacco-growing Area

LI Jiqin ¹ ,
YANG Shaohai ¹ ,
HUANG Zhenrui ^,¹^,^* ,
LU Yusheng ² ,
GU Wenjie ² ,
LI Shuling ¹

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1. Crops Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Genetic Improvement of Guangdong Province / Guangdong Provincial Engineering & Technology Research Center for Tobacco Breeding and Comprehensive Utilization, Guangzhou, Guangdong 510640, China
2. Agricultural Resources and Environment Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou, Guangdong 510640

Received date: 2019-10-16

Request revised date: 2019-12-06

Online published: 2020-09-17

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Abstract

The field application effect of tobacco yield, quality and physical and chemical properties of soil conditioners in the alluvial sandy soil in Meizhou tobacco area was studied. Both conditioner I and conditioner II significantly increased yield, output value, ratio of high quality tobacco and average price. The yield and output value of conditioner I was 30.42% and 57.56% higher than that of the control, and conditioner I significantly reduced the incidence of tobacco bacterial wilt and tobacco mosaic virus. Conditioner I increased soil pH by 1.42 compared with the control, and the content of available potassium, exchangeable magnesium and exchangeable calcium in conditioner I treatment was 13.21%, 63.21% and 4.9 times higher than that of the control. Both conditioners increased the number of bacteria and actinomycetes in the soil. Conditioner I significantly increased the activity of soil invertase, phosphatase, urease and dehydrogenase.

Key words： soil conditioner; flue-cured tobacco; alluvial sandy soil; physical and chemical properties; yield and quality

Cite this article

LI Jiqin , YANG Shaohai , HUANG Zhenrui , LU Yusheng , GU Wenjie , LI Shuling . Application of Two Soil Conditioners in Alluvial Sandy Soil of Meizhou Tobacco-growing Area[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020 , 41(8) : 1596 -1601 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.08.013

烟草是梅州地区（粤东）重要的经济作物之一,该烟区植烟土壤以花岗岩发育形成的麻沙泥田为主,土壤偏酸性,生产出的烟叶易吸潮变色,烟叶外观质量不稳定,烟叶感官质量稍差^[1,2],而土壤环境与烟叶质量密切相关^[3],因此,如何通过外源措施调节和改善当地的植烟土壤根际微生态来提高烟叶质量成为当下的研究热点之一。为了解决上述难题,学者们在优良烤烟品种筛选^[4]、移栽方式的改变^[5]、施肥模式的改进等^[6]方面做了大量研究,而关于施用土壤调理剂改良梅州植烟土壤提升烟叶质量的研究鲜见报道。一般来讲,土壤调理剂主要作用包括改良土壤物理结构、改善土壤的养分供应状况、平衡土壤酸碱度、提高土壤保水蓄水能力、修复土壤重金属污染等^[7,8]。据廉晓娟等^[9]报道,在种植"芹菜-番茄"两茬蔬菜作物的土壤上施用土壤调理剂,能改善土壤结构,增加土壤养分含量,提高土壤保水保肥能力和提高蔬菜品质、产量。张玉树等^[10]研究结果表明,施用土壤调理剂显著提高了烤烟根系周围土壤pH,烟叶产量和产值分别提高4.0%~9.0%和6.0%~ 14.7%。柳开楼等^[11]研究了特贝钙土壤调理剂对红壤旱地花生产量和阻控土壤酸化的影响,结果表明,施用调理剂后,土壤中的碱解氮、有效磷和速效钾分别提高了21.7%~118.1%、28.2%~ 74.1%和22.6%~47.0%,土壤pH和交换性钙分别提高0.18~0.33个单位和12.9%~18.8%。本研究拟通过比较和分析2种不同来源和原料的土壤调理剂对烟叶经济性状、烟叶化学成分、烟草病害、土壤理化性质和酶活性、以及微生物群落差异等方面的影响,初步探讨了二者在植烟麻沙泥田上的应用效果,从而筛选出适合改良麻沙泥田的土壤调理剂,以期为梅州烟区土壤改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况试验地位于梅州市大埔县西河镇,前茬为水稻,植烟土壤类型为麻沙泥田,试验田方正平整,灌溉排水方便,肥力水平中上,土壤基础养分状况为pH 5.29,有机质含量25.20 g/kg,碱解氮含量136.41 mg/kg,速效磷含量171.72 mg/kg,速效钾含量291.00 mg/kg,全氮1.74 g/kg,全磷1.04 g/kg,全钾23.4 g/kg。

1.1.2 试验材料参试烟草品种为‘云烟87’,供试土壤调理剂为调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ,2种调理剂均为酸性土壤改良剂,但主要原料不一样。其中调理剂Ⅰ是以白云石、硅矿、有机物料为主要原料的有机-无机酸性土壤调理剂,主要成分为K₂O≥24.0%,CaO≥20.0%,SiO₂≥12.0%,有机质≥5.0%,pH 10.0~12.0;调理剂Ⅱ主要是以钼尾矿、白云石为主要原料的矿物质酸性土壤调理剂,主要成分为CaO≥20.0%,MgO≥12.0%,SiO₂≥5.0%,pH 10.0~12.0。

1.2 方法

1.2.1 试验设计试验设3个处理,分别为T1：对照处理（CK）;T2：调理剂Ⅰ,用量750 kg/hm²;T3：调理剂Ⅱ,用量750 kg/hm²。调理剂于起垄前按照规定用量均匀撒施在地表,然后再旋耕起垄。按随机区组设计,每个处理3次重复,共计9个小区,烟株株行距为0.50 m×1.20 m,每个小区40株,2行,每行20株,于2018年2月2日同一时间移栽,每个小区选取20株,于每株从下往上数8~13叶位挂牌取样,作为烟叶质量评价样本,小区的肥料用量一致,其它栽培管理措施按当地优质烟叶生产标准执行。

1.2.2 测试指标及方法烟株：烟叶烘烤后,按照GB 2635-1992《烤烟》标准进行初烤烟叶的分级和外观评价^[12];每个小区取烤后烟中部叶（C3F）和上部叶（B2F）各1 kg,用于化学成分分析,总糖、总氮、还原糖、蛋白质、总烟碱、钾、氯含量等指标测定方法参照文献[13]进行。

烟草青枯病和普通花叶病调查方法^[14]：在烟田普通花叶病发病高峰期（4月12日）和青枯病发病高峰期（5月5日）分别进行发病率的调查,方法按照烟草病害分级及调查方法（YC/T 39— 1996）进行。相关计算公式为：发病率=发病植株/调查植株总数×100%;病情指数=∑(病情级数×此级病株数)/(最高级数×总株数)×100。

土壤：在植烟前和烟叶采收结束后,分别在每个处理每个小区,按五点法在5~20 cm垂直土层进行采集土样,并将每处理每个小区土样混合均匀,自然风干后分成两半,一份过1 mm筛孔后作土壤酶活性检测备用,另一份作土壤理化性质检测备用。

土壤理化性质指标及相应测定方法^[15]：土壤pH采用酸度计电位法;有机质含量采用重铬酸钾法;碱解氮采用碱解扩散法;速效钾采用醋酸铵浸提-火焰分光光度法;有效磷采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法;全氮采用凯氏定氮法;全磷采用高氯酸-硫酸-钼锑抗比色法;全钾采用高氯酸-硫酸-火焰光度计法;交换性钙和交换性镁含量测定采用醋酸铵交换-原子吸收光度法。

土壤酶活性指标及相应测定方法^[16,17]：土壤转化酶采用3, 5-二硝基水杨酸比色法;土壤脱氢酶采用氯化三苯基四氮唑比色法（TTC法）;土壤磷酸酶采用2, 6-双溴苯醌氯酰亚胺比色法;土壤脲酶采用靛酚蓝比色法。

土壤微生物群落指标及相应测定方法^[18]：包括细菌、真菌、放线菌等,测定方法采用平板稀释法。

1.3 数据处理

采用Excel和DPS等软件进行试验数据分析与处理。

2 结果与分析

2.1 调理剂对烤烟经济性状的影响

如表1所示,调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ处理的产量、产值、上中等烟比例、上等烟比例和均价均高于对照,其中以调理剂Ⅰ处理表现最好,其产量和产值较对照高30.42%和57.58%,差异均达到显著水平,其上等烟比例和均价较对照高32.27%和20.78%,差异均达到显著水平;其次为调理剂Ⅱ处理,其产量产值分别较对照高8.05%和22.68%,差异均达到显著水平,其上等烟比例和均价较对照高30.63%和13.50%,差异均达到显著水平;调理剂Ⅰ处理的产量和产值显著高于调理剂Ⅱ。可见,在植烟麻沙泥田中,施用酸性土壤调理剂可以改善烟叶的质量,增加烟叶的产量和产值,且有机-无机调理剂处理优于矿物质调理剂。

表1 不同调理剂处理的烤烟经济性状比较

Tab. 1 Comparison of different soil conditioner on economic characters of flue-cured tobacco

处理 Treatment	产量 Yield/(kg•hm^-2)	产值 Output/(yuan•hm^-2)	上中等烟比例 Ratio of middle and hing quality tobacco/%	上等烟比例 Ratio of high quality tobacco/%	均价 Average price /(yuan•kg^-1)
CK	2501.25^c	55 594.50^c	87.51^a	46.29^b	22.23^b
调理剂Ⅰ	3262.05^a	87 604.20^a	93.96^a	61.23^a	26.85^a
调理剂Ⅱ	2702.70^b	68 204.85^b	87.52^a	60.47^a	25.23^a

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

2.2 调理剂对烤烟化学成分的影响

烟叶的化学成分协调性可以反映烟叶的内在质量,一般认为,优质烟的总糖含量要求达到18%~22%,还原糖含量16%~18%,总氮含量1.5%~3.5%,烟碱含量1.5%~3.5%,钾含量2%以上,氯含量1%以下,蛋白质含量8%~10%,还原糖/烟碱为8~12,总氮/烟碱以1或小于1为宜^[3]。如表2所示,中部叶（C3F）：3个处理的总糖和还原糖含量均超过30%和24%,均高于适宜值,但三者间差异不显著;3个处理的总烟碱含量（3.01%~3.33%）、总氮含量（1.49%~1.66%）、钾含量（3.25%~3.88%）的差异不显著,但均在适宜范围内;2个调理剂处理的氯含量显著低于对照,但3个处理均在适宜范围内;蛋白质含量在6.23%~6.77%,三者间差异不显著;2个调理剂处理的糖碱比均显著高于对照,且在适宜范围内;氮碱比均低于1%,差异不显著,但均在适宜范围内。上部叶（B2F）：3个处理间的总糖含量（19.9%~22.1%）、总氮含量（2.18%~2.42%）、氯含量（0.35%~0.45%）、钾含量（2.18%~2.66%）、蛋白质含量（8.41%~9.96%）和氮碱比（0.45~0.51）差异不显著;3个处理间的还原糖含量（14.7%~ 16.0%）、糖碱比（4.18~4.51）低于适宜值,总烟碱含量（4.82%~4.90%）高于适宜值。总的来看,与对照相比,2种调理剂均能降低中部叶的氯含量,提高中部叶的糖碱比。

表2 不同调理剂处理烤后烟叶化学成分比较

Tab. 2 Comparison of different soil conditioner on chemical constituents of flue-cured tobacco leaves %

处理 Treatment	部位 Position	总糖 Total sugar	还原糖 Reducing sugar	烟碱 Nicotine	总氮 Total N	氯 Cl	钾 K	蛋白质 Protein	糖碱比 Total sugar/Nicotine	氮碱比 Total N/Nicotine
CK	C3F	30.8^a	24.9^a	3.33^a	1.66^a	0.45^a	3.88^a	6.77^a	9.24^b	0.50^a
调理剂Ⅰ		34.6^a	26.5^a	2.85^a	1.49^a	0.21^b	3.25^a	6.23^a	12.14^a	0.52^a
调理剂Ⅱ		33.9^a	26.2^a	3.01^a	1.53^a	0.18^b	3.52^a	6.32^a	11.27^a	0.51^a
CK	B2F	22.1^a	16.0^a	4.90^a	2.41^a	0.41^a	2.66^a	9.81^a	4.51^a	0.49^a
调理剂Ⅰ		20.2^a	15.5^a	4.82^a	2.18^a	0.45^a	2.18^a	8.41^a	4.19^a	0.45^a
调理剂Ⅱ		19.9^a	14.7^a	4.76^a	2.42^a	0.35^a	2.29^a	9.96^a	4.18^a	0.51^a

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

2.3 调理剂对烤烟病害发生的影响

从表3可知,在烟草青枯病方面,调理剂Ⅰ的发病率较对照和调理剂Ⅱ分别降低了57.15%和39.97%,差异达显著水平,但3个处理的发病指数差异不显著;在烟草普通花叶病方面,调理剂Ⅰ的发病率较对照和调理剂Ⅱ分别降低了55.60%和82.63%,差异达显著水平,调理剂Ⅱ的发病指数显著高于调理剂Ⅰ和对照,说明调理剂Ⅱ有加重烟草普通花叶病发生的趋势。总体来看,调理剂Ⅰ显著降低了植烟麻沙泥田的烟草青枯病和普通花叶病的发病率。

表3 不同调理剂处理烤烟病害发生情况比较

Tab. 3 Comparison of different soil conditioner on tobacco diseases

处理Treatment	烟草青枯病 Tobacco bacterial wilt		烟草普通花叶病 Tobacco mosaic virus
处理Treatment	发病率Morbidity/%	发病指数Incidence index	发病率Morbidity/%	发病指数Incidence index
CK	11.67^a	4.17^a	7.50^b	2.71^b
调理剂Ⅰ	5.00^b	3.33^a	3.33^c	1.04^b
调理剂Ⅱ	8.33^a	3.96^a	19.17^a	6.25^a

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

2.4 调理剂对植烟土壤理化性质的影响

如表4所示,调理剂Ⅰ处理较对照显著提高了1.42个pH单位;3个处理间的碱解氮、速效磷、全氮、全磷和全钾含量差异不显著;调理剂Ⅰ处理的速效钾、交换性镁和交换性钙含量与对照差异显著,分别较对照高13.21%、63.21%和4.9倍。可见,调理剂Ⅰ的土壤调酸作用明显,且显著提高了土壤速效钾的含量,增加了土壤中交换性镁和交换性钙含量。

表4 不同调理剂处理间的土壤理化性质

Tab. 4 Physical and chemical properties of soil between different conditioning treatments

处理Treatment	pH	有机质Organic matter/(g•kg^-1)	碱解氮Hydrolytic nitrogen/ (mg•kg^-1)	速效磷 Available phosphorus/ (mg•kg^-1)	速效钾/(mg•kg^-1)	全氮 Total N /(g•kg^-1)	全磷 Total P/ (g•kg^-1)	全钾 Total K/ (g•kg^-1)	交换性镁 Exchangeable Magnesium [cmol (1/2Mg²⁺)•kg^-1]	交换性钙 Exchangeable calcium [cmol (1/2Ca²⁺)•kg^-1]
CK	4.64^b	30.67^a	221.35^a	228.60^a	507.00^b	2.03^a	1.53^a	21.00^a	1.06^b	2.12^b
调理剂Ⅰ	6.06^a	33.06^a	224.04^a	236.12^a	574.00^a	2.07^a	1.76^a	22.00^a	1.73^a	12.51^a
调理剂Ⅱ	4.94^b	33.18^a	193.81^a	196.04^a	538.00^ab	2.02^a	1.48^a	21.88^a	1.52^a	3.75^b

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

2.5 调理剂对植烟土壤微生物群落的影响

对烟叶采收后的土壤中三类主要微生物菌落进行检测分析,如表5所示,调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ处理的细菌数量分别较对照高17.73%和21.84%,与对照差异显著;3个处理间土壤中的真菌数量差异不显著;调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ处理的放线菌数量较对照高38.84%和39.19%,与对照差异显著。由此表明,调理剂施用增加了土壤中的细菌和放线菌数量。

表5 不同调理剂处理间的土壤微生物群落

Tab. 5 Soil microbial community between different conditioning treatments

处理 Treatment	细菌 Bacteria /(×10⁶CFU•g^-1)	真菌 Fungus /(×10⁵CFU•g^-1)	放线菌 Actinomyces /(×10⁶CFU•g^-1)
CK	6.09^b	4.89^a	5.69^b
调理剂Ⅰ	7.17^a	5.04^a	7.90^a
调理剂Ⅱ	7.42^a	4.88^a	7.92^a

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

2.6 调理剂对植烟土壤酶活性的影响

从表6可知,土壤转化酶活性以调理剂Ⅰ处理最高,较对照显著增加104.42%,调理剂Ⅱ与对照接近,差异不显著;3个处理间磷酸酶活性差异不显著;脲酶活性以调理剂Ⅰ处理最高,较对照显著增加129.06%,调理剂Ⅱ与对照接近,差异不显著;脱氢酶以调理剂Ⅰ处理最高,调理剂Ⅱ次之,二者分别较对照显著提高了2.55倍和1.13倍。由此可见,调理剂Ⅰ施用提升了土壤转化酶、脲酶和脱氢酶的活性,调理剂Ⅱ施用提升了土壤脱氢酶的活性。

表6 不同调理剂处理间的土壤酶活性

Tab. 6 Soil enzyme activities between different conditioning treatments

处理 Treatment	转化酶 Invertase/ (mg•g^-1)	磷酸酶 Phosphatase/ [mg•(100 g)^-1]	脲酶 Urease/ [mg•(100 g)^-1]	脱氢酶 Dehydrogenase/ (μg•g^-1•h^-1)
CK	9.04^b	182.79^a	13.56^b	3.87^c
调理剂Ⅰ	18.48^a	202.46^a	31.06^a	13.75^a
调理剂Ⅱ	9.59^b	188.30^a	15.59^b	8.25^b

	注：同列数据后不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the table indicate a significant level of 5% between different treatments.

3 讨论

土壤是烟草生长的重要物质基础,土壤的健康状况影响烟草的产量和质量。大量研究表明,土壤调理剂能有效改善土壤理化性状和土壤养分状况,并对土壤微生物和土壤酶活性产生积极的影响^[19]。由于在南方烟区酸性土壤偏多,近年来,关于土壤调理剂改良植烟土壤提升烟叶质量的研究在云南、广西、福建、湖南等烟区得到了广泛开展。Liu等^[20]研究结果表明,纳米亚微米矿物基土壤调理剂能提高土壤pH,增加土壤中健康养分的含量。Bai等^[21]的研究结果表明,以粪便污泥热解制备的饱和生物炭为主要原料的土壤改良剂能提高土壤阳离子交换容量和pH。郑祥洲等^[22]、张玉树等^[10]研究结果表明,施用调理剂可以显著提高烤烟土壤pH、上等烟叶比例、烟叶产量和产值,这与本研究结果一致。周杰文等^[23]对云南保山烟区酸化土壤进行改良研究结果表明,矿物钾型调理剂显著增加了土壤速效钾、缓效钾和烟叶钾含量;倪志强等^[24]研究结果显示,当供磷型土壤调理剂施用量在4~8 g/kg时,能有效增加土壤交换性钙、镁和有效磷含量,说明调理剂能改善土壤的理化性质,特别是对提升土壤中的钾含量、交换性镁和钙含量具有较好的促进作用,这与本研究的结果较为一致。邓小华等^[25]研究结果表明,在调理剂施用120 d后,土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性较对照分别提高28.89%~33.39%、8.27%~32.74%、9.61%~18.03%和9.14%~16.17%;邢世和等^[26]报道,在烟区土壤施用"石灰+菌棒+常规化肥"改良剂后,土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性分别比对照提高1倍以上,土壤细菌和放线菌数量分别比对照提高252.54%和125.00%。淡俊豪等^[27]研究结果也表明,施用土壤调理剂可显著提高植烟土壤微生物碳代谢强度、群落功能多样性,可见,土壤调理剂能提高土壤的酶活性和微生物群落数量,这与本研究的结果也较为一致。胡亚杰等^[28]、张玉树等^[29]研究发现,施用土壤调理剂较对照降低了烟草黑胫病、青枯病、花叶病的发病率和发病指数,这与本研究结果也较为一致,可能原因与调理剂提升土壤pH,抑制了青枯病菌繁殖有关。

4 结论

（1）调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ均能显著提高烟叶的产量、产值、上等烟比例和均价,从而提高了烟叶的经济价值;（2）调理剂Ⅰ和调理剂Ⅱ均能降低烟株中部叶的氯含量,提高中部叶的糖碱比;（3）调理剂Ⅰ显著降低了植烟麻沙泥田的烟草青枯病和普通花叶病发病率;（4）调理剂Ⅰ提高了土壤pH和速效钾含量,显著增加了土壤中交换性镁和交换性钙含量,提升了土壤转化酶、脲酶和脱氢酶的活性,丰富了土壤中的细菌和放线菌数量。

综上所述,调理剂Ⅰ在提高烟叶产质量和改善植烟土壤理化性质等方面效果显著,有助于植烟麻沙泥田土壤的改良。

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