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生物质炭基肥是一种以生物质炭为基质,根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理,添加有机质或无机质配制而成的生态环保型肥料。生物质炭具有微观孔隙结构、较大的比表面积和高吸附性等特点,这使得生物质炭基肥在优化土壤理化性质和调节土壤微生物群落及数量等方面效果显著[1]。研究表明:施用生物质炭基肥可以显著改善土壤的物理性状[2],降低土壤容重[3],增加田间持水量和透气性[4],提高土壤pH和养分有效性[5]。在生产实践中,施用生物质炭基肥可实现化肥减施,提高当地烟农收益的目的[6−7]。根据不同用途,研究人员相继开发出多种生物质炭基肥类型,并已在北方壤土、砂土麦田和南方烟田进行应用[8]。
尽管生物质炭基肥在烤烟Nicotiana tabacum种植中已经得到一定的推广,但相关研究多集中在施用生物质炭基肥对烤烟地上部生长及养分积累方面[9−10],而对烤烟根系发育及其与烤后烟化学品质关系的研究鲜有报道。重庆植烟区烟叶品质和地方性香韵特色突出,是中国烟叶的重要产区。近年来,随着有机肥的使用比例过少和土壤连作效应的增加,重庆植烟区土壤有效养分严重失衡,土壤酸化、黏化、贫瘠以及微生物群落结构恶化已经成为丞待解决的问题[11]。研究显示:重庆植烟土壤在2005年已经出现了严重的酸化现象[12],有一半以上的土壤严重酸化,其中黔江县、丰都县的酸化土壤面积均达65%以上[13],酸碱度适宜的土壤不到35%。因此,在生产中应采取增施生物质炭基肥、种植绿肥等措施加强对酸化土壤的治理,为优质烟叶的生产提供保障。本研究选用‘云烟116’N. tabacum ‘Yunyan 116’为材料,在重庆彭水县设置常规施肥、生物质炭基有机肥和生物质炭基复混肥大田试验,研究生物质炭基肥对烤烟根系发育、产量产值和化学品质的影响,以期为指导当地烤烟生产和提高烟农收益提供理论依据和技术支持。
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由图1可知:随着烟株移栽时间的延长,3个处理的根系活力均呈先上升后下降的抛物线式变化,以移栽后60 d时最高,移栽后120 d时最低。在移栽后30 d时,3个处理的烟株根系活力无显著差异。在移栽后60 d时,T2处理的根系活力较T1处理显著提高(P<0.05)。在移栽后90 d时,T2与T3处理的根系活力无显著差异,但较T1处理分别显著提高了46.8%和34.4%(P<0.05)。在移栽后120 d时,T2处理的根系活力与T3和T1处理差异显著(P<0.05)。生物质炭基肥可以提高烟株根系活力,总体上以T2处理效果最好。
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如表1所示:烟株的侧根条数在移栽后的30 d时,3个处理间无显著性差异。在移栽后60 d时,T2和T3处理的侧根条数显著高于T1处理(P<0.05)。在移栽后90 d时,3个处理侧根条数从大到小依次为T3、T2、T1,T3处理相比T1处理增加了17.5% (P<0.05)。在移栽后120 d时,T2和T3处理比T1处理提高14.7%和26.4% (P<0.05)。
移栽后时间/d 处理 侧根/条 不定根/条 30 T1 13.8±4.1 a 62.4±1.3 b T2 14.3±1.2 a 74.9±2.6 a T3 15.4±0.8 a 76.6±3.1 a 60 T1 17.5±1.4 b 89.2±1.5 c T2 22.7±2.9 a 117.2±1.9 b T3 24.7±1.6 a 136.6±2.0 a 90 T1 25.7±3.8 b 59.0±4.8 c T2 26.3±1.0 ab 68.6±0.5 b T3 30.2±2.4 a 75.0±3.3 a 120 T1 23.1±1.3 b 44.8±0.8 b T2 26.5±1.6 a 54.7±1.5 a T3 29.2±1.7 a 53.3±1.9 a 说明:不同字母表示同时间不同处理间差异显著(P<0.05)。 Table 1. Change of root number of flue-cured tobacco under different biochar-based fertilizers after transplantation
移栽后30 d时,T2和T3处理烟株的不定根条数均高于T1处理,且与T1处理呈显著差异(P<0.05)。移栽后60和90 d时,3个处理的不定根条数从大到小依次为T3、T2、T1,且3个处理间均存在显著差异(P<0.05)。移栽后120 d时,以T2处理的不定根条数最多,其次为T3处理,最后为T1处理,且T2、T3与T1处理差异达显著水平(P<0.05)。总体上,烟株的侧根条数和不定根条数以T3处理最多。
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由图2可以看出:3个处理根系钾质量分数随烟株的生长呈逐渐下降趋势。移栽后30和60 d时,T2和T3处理的烟株根系钾质量分数均高于T1处理,其中T3处理显著高于T1处理(P<0.05)。移栽后90和120 d时,3个处理的烟株根系钾质量分数无显著差异。
从图3可见:在移栽后的30~90 d,T3和T1处理的烟株根系氮质量分数均高于T2处理。其中在移栽后30 d时,T3与T2处理烟株根系氮质量分数差异显著(P<0.05),在移栽后60 d时,3个处理之间的根系氮质量分数差异不显著。在移栽后90 d时,T1和T3处理根系氮质量分数均显著高于T2处理(P<0.05),而在移栽后120 d时,T2处理根系氮质量分数最高,且与T1处理差异显著(P<0.05)。
图4表明:3个处理的烟碱质量分数均在移栽后90 d时达最高值。移栽后30 d时,3个处理的根系烟碱质量分数无显著差异。移栽后60 d时,以T3处理烟株根系的烟碱质量分数最高,且显著高于T1与T2处理(P<0.05)。移栽后90 d时,仍以T3处理最高,且与T2处理间差异显著(P<0.05)。移栽后120 d时,T1和T3处理降幅较大,以T2处理烟碱质量分数最高,且与T1处理间差异显著(P<0.05)。
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从表2可见:T2处理的烟叶产量最高,比T1处理高16.9% (P<0.05)。T3与T1处理差异不显著,但比T1处理增加了11.4%。3个处理的产值与产量从大到小依次为T2、T3、T1。3个处理间的均价差异不显著(P>0.05),其中T2和T3处理的均价高于T1处理。各处理间的上中等烟比例差异显著(P<0.05),其中以T2处理最高,其次为T3处理,最后为T1处理。总体上,与T1处理相比,T2和T3处理的产量、产值、均价和中上等烟比例均呈增加趋势,整体以T2处理效果最佳,说明施用生物质炭基肥对烤后烟的产量产值及上中等烟比例均有明显的促进作用。
处理 产量/
(kg·hm−2)产值/
(万元·hm−2)均价/
(元·kg−1)上中等烟
比例/%T1 1 933 b 5.3 b 27.4 a 83.1 c T2 2 260 a 6.5 a 28.5 a 86.0 a T3 2 153 ab 6.0 ab 28.0 a 84.6 b 说明:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。 Table 2. Comparison of economic traits of different biochar-based fertilizer treatments
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烟叶内在化学成分及其协调性是衡量烤烟品质的重要指标[17]。由表3可知:T2处理烤后烟上部叶中的氯离子、还原糖、烟碱质量分数最高,且糖碱比高于其他2个处理。但T3处理的烤后烟叶的钾和总氮质量分数较为突出,在3个处理中钾氯比和氮碱比最高。T1处理的总糖质量分数占比最高,与T2、T3处理差异显著(P<0.05)。T2处理烤后烟中部叶的氯离子、还原糖、总糖和烟碱质量分数仍然最高,其中,3个处理的上部叶和中部叶的氯离子质量分数均差异显著(P<0.05),且T2和T3处理的还原糖质量分数均差异显著(P<0.05)。T3处理的钾和总氮质量分数最高,与T1处理差异显著(P<0.05),T3处理的钾氯比和氮碱比最高,与其他2个处理差异显著(P<0.05),糖碱比则以T1处理最高。烤后烟下部叶中3个处理的氯离子、烟碱和总氮质量分数及钾氯比差别不显著,但钾、还原糖和总糖质量分数均以T2处理最高,且与T1或T3处理差异显著(P<0.05),氮碱比则以T1处理最高。
等级 处理 氯/% 钾/% 钾氯比 还原糖/% 总糖/% 烟碱/% 糖碱比 总氮/% 氮碱比 上部叶 T1 0.24 c 1.51 b 6.43 b 19.82 ab 27.35 a 2.44 a 8.12 a 2.73 a 1.07 a T2 0.28 a 1.51 b 5.41 c 20.73 a 25.61 b 2.55 a 8.13 a 2.57 b 0.97 b T3 0.26 b 1.90 a 7.32 a 17.74 b 23.17 c 2.61 a 6.80 b 2.89 a 1.11 a 中部叶 T1 0.35 c 1.65 b 4.75 b 21.84 a 28.01 a 2.18 b 10.02 a 2.31 b 0.93 b T2 0.40 a 1.70 b 4.23 b 22.39 a 28.64 a 2.56 a 8.75 b 2.46 ab 0.96 b T3 0.37 b 2.09 a 5.63 a 20.58 b 27.66 a 2.17 b 9.48 ab 2.74 a 1.11 a 下部叶 T1 0.31 a 1.91 b 6.12 a 20.87 b 31.21 ab 1.86 a 11.22 b 2.15 a 0.92 a T2 0.33 a 2.53 a 7.57 a 24.66 a 32.43 a 1.89 a 13.05 a 2.02 a 0.87 b T3 0.34 a 2.18 b 6.53 a 21.39 b 28.89 b 1.93 a 11.08 b 2.10 a 0.87 b 说明:不同字母表示同等级不同处理间差异显著(P<0.05);氯、钾、还原糖、总糖、烟碱、总氮均为质量分数。 Table 3. Comparison of chemical composition of flue-cured tobacco
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相关分析(表4)可知:移栽后30 d时,根系钾与烟叶氯离子呈显著正相关(P<0.05);移栽后60 d时,烟叶钾与根系活力呈显著正相关(P<0.05),与氮碱比呈显著负相关(P<0.05),根系氮与烟叶总氮呈显著正相关(P<0.05),但与烟叶钾呈显著负相关(P<0.05);移栽后90 d时,根系烟碱与烟叶总氮呈显著负相关(P<0.05),与烟叶钾氯比呈显著正相关(P<0.05),而根系氮与烟叶还原糖呈显著负相关(P<0.05);移栽后120 d时,根系烟碱与烟叶钾呈显著正相关(P<0.05)。根系钾与烟叶总糖呈显著正相关(P<0.05),根系氮与烟叶钾氯比呈极显著正相关(P<0.01)。
移栽后时间/d 根系性状 烟叶化学成分 还原糖 总糖 总氮 钾 烟碱 糖碱比 氮碱比 钾氯比 氯离子 30 根系活力 0.395 −0.410 −0.621 0.665 0.936 0.213 0.970 0.528 0.996 烟碱 −0.835 −0.970 0.663 −0.618 0.512 −0.924 0.068 −0.743 0.262 钾 0.252 −0.543 −0.496 0.545 0.978 0.064 −0.923 0.394 0.998* 氮 −0.899 −0.930 0.754 −0.714 0.397 0.966 0.196 −0.823 0.135 60 根系活力 0.919 0.332 −0.99 0.997* 0.434 0.828 −0.870 0.968 0.660 烟碱 −0.075 −0.785 −0.188 0.245 0.993 −0.263 −0.748 0.076 0.924 钾 0.573 −0.216 −0.767 0.803 0.844 0.407 −0.999* 0.690 0.957 氮 −0.955 −0.428 0.999* −0.999* 0.339 −0.882 0.814 −0.989 −0.579 90 根系活力 0.789 0.081 −0.922 0.943 0.649 0.658 −0.967 0.872 0.830 烟碱 0.976 0.499 −0.999* 0.995 0.262 0.917 −0.765 0.998* 0.512 钾 −0.858 −0.201 0.962 −0.976 −0.552 −0.745 0.929 −0.925 −0.756 氮 −0.999* −0.698 0.957 −0.939 −0.015 −0.987 0.582 −0.984 −0.284 120 根系活力 0.958 0.860 −0.849 0.817 −0.245 0.995 −0.350 0.903 0.024 烟碱 0.922 0.339 −0.991 0.997* 0.427 0.832 −0.866 0.970 0.655 钾 0.616 0.997* −0.389 0.335 −0.759 0.754 0.254 0.491 −0.556 氮 0.989 0.562 −0.993 0.984 0.189 0.944 −0.715 0.999** 0.446 说明:*表示P<0.05;**表示P<0.01。 Table 4. Correlation analysis of flue-cured tobacco root traits and chemical properties
综合来看,根系性状与化学品质之间在移栽后存在不同的相关关系,且在移栽后60、90和120 d时更为突出,根系钾和氮与烤后烟的化学品质指标相关性均达到显著水平(P<0.05)。在移栽后90和120 d时,根系烟碱与化学品质指标相关性同样也达到显著水平(P<0.05)。
Effect of biochar-based fertilizer on root development, yield and quality of flue-cured tobacco in Chongqing tobacco growing area
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230161
- Received Date: 2023-02-19
- Accepted Date: 2023-05-15
- Rev Recd Date: 2023-05-06
- Available Online: 2023-11-23
- Publish Date: 2023-11-23
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Key words:
- biochar-based fertilizer /
- flue-cured tobacco /
- root system /
- yield /
- quality
Abstract:
Citation: | SONG Peng, LI Hui, JIANG Houlong, ZHAO Pengyu, LI Lixiang, ZHAO Biao, ZHANG Jun. Effect of biochar-based fertilizer on root development, yield and quality of flue-cured tobacco in Chongqing tobacco growing area[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(6): 1232-1240. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20230161 |