CN109328957B - 一种高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，涉及烤烟种植技术领域，其具体步骤如下：(一)、植烟田准备：⑴、烟田选择；⑵、有机质还田；⑶、还田时间；⑷、还田方式；(二)、植前施肥；(三)、烟苗定植；(四)、植后施肥；(五)、植后管理。具有能增强土壤生物活性、调控土壤氮矿化能力、提高烟叶品质等特点，适用于稻‑烟轮作区的高有机质烟田种植烤烟。

Description

一种高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法

技术领域

本发明涉及烤烟种植技术领域，特别是一种用于高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法。

背景技术

土壤是优质烟生产的基础，是影响烤烟品质的首要环境因素。土壤有机质主要是指土壤中包含的各种动、植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。对于烤烟而言，由于其“少富老贫”的需氮规律，如果土壤有机质含量过高，烟草生长后期氮素释放过高，上部烟叶不易正常落黄，甚至出现黑暴，烘烤后烟叶化学成分不协调，吃味辛辣，可用性差，对烟草品质提升极为不利。

在稻-烟轮作区，稻田土壤有机质含量普遍较高。据2015年湖南烟草公司实施的烟田土壤质量普查及2016-2017年间典型田块调查数据，湘南烟田土壤有机质含量平均达到46g/kg，大于45g/kg的土壤占比达到50％；土壤中的氮磷等养分含量也普遍较高，碱解氮含量平均达179mg/kg，速效磷含量平均为65mg/kg。在烟草生长后期，由于土壤温度的升高，微生物活性增强，土壤矿化能力增强，造成烟草成熟期脱氮困难。对此，针对高肥力的植烟土壤，需要实施土壤供氮过高的阻控技术，以便改善烟草品质。

现有研究表明，土壤有机质的矿化能力可通过施用一定类型的外源有机物料、协调土壤供氮能力的影响来实现。一般认为，土壤氮矿化与外源有机物料的C/N比成负相关，即：高C/N比外源有机物料的矿化速率较低，土壤矿化出的氮素将被微生物迅速固持。因此，目前针对稻草还田应用后，通常采用配(增)施氮肥，消除稻草还田腐解过程中微生物“争氮”作用，保持和提高稻草还田应用效果(何虎等，2014，植物营养与肥料学报：稻草全量还田下氮肥运筹对双季晚稻产量及其氮素吸收利用的影响)。同时，稻草还田时通常添加微生物腐解剂，加速稻草快速腐烂，提高氮素利用率(魏赛金等，2012，核农学报：稻草还田配施化肥与腐秆菌剂下的土壤微生物及有机碳组分特征)。然而，植烟土壤上采用稻草还田的传统技术措施(如，配施氮肥，添加腐解剂等)会使效果适得其反，恶化烤烟品质。因此，稻草还田如何长时间(例如，覆盖烟草整个生育期)控制土壤矿化，特别是烤烟生长后期土壤大量矿化、并减少氮素供应，是植烟区高有机质土壤面临的主要技术难题。

中国专利(专利申请号为201810008719.8)公开的“一种水稻与烟草交替种植的方法”，公开的步骤如下：步骤1)水稻种植：选种，育秧，秧苗移栽及移栽后的田间管理，待水稻成熟后收获；步骤2)水稻田管理：水稻收获后，将收割的秸秆全量覆盖还田；步骤3)烟草种植：施肥后移栽种植烟草；步骤4)烟草管理：除草、除虫、灌溉、施肥；步骤5)烟草收获：烟草成熟后采收；该方法大大减少了烟草种植过程中化肥的使用，改良了土壤性状，提高了烟叶的产量，并大大提升烟叶里香气物质的含量，提升烟叶的品质。烟草与大豆或小麦进行套种，最大程度地充分利用种植空间和资源，防止元素的流失，保证元素的重复利用，以及生态系统的循环与平衡，利于保护环境。

另一中国专利(专利申请号为201810136284.5)公开的“一种烟草与水稻水旱轮作及矿质营养原地修复的方法”，过程如下：烟草种植：施肥后移栽种植烟草；烟草管理：除草、除虫、灌溉、施肥；烟草收获：烟草成熟后采收；烟田管理：烟草收获后，将收割的烟草秸秆进行无害化处理后全量覆盖还田实现矿质营养原地修复；水稻种植：秧苗移栽及移栽后的田间管理，待水稻成熟后收获；水稻田管理：水稻收获后，将收割的水稻秸秆全量覆盖还田实现矿质营养原地修复。该方法将水稻的秧、壳作为肥料，全部用于烟草种植，或将烟草的秸秆作为肥料，全部用于水稻种植；能有效防止了元素的流失，保证了元素的重复利用，以及生态系统的循环与平衡，利于保护环境，也可以减少化学肥料的施加。

另一中国专利(专利申请号为2017102051069)公开的“一种烟区土壤改良方法”，包括以下步骤：收割水稻、将稻草切段；将稻草均匀铺撒在烟田；蓄水；翻耕使稻草压入土中，并保持稻草一定湿度，然后自然落干。种植烟草，一次性施肥，地膜覆盖栽培烟草。减少了土传病害的发生，促进烟株正常健壮地生长，对烟株生产的产量和质量均有提高作用。

另一中国专利(专利申请号为2017101356017)公开的“烟稻轮作一体化施肥方法”，包括以下步骤：(1)烟草季施肥：整地后，施入N:K₂O比例为1:4～5的基肥；(2)烟杆还田：烟草采收后，烟杆用旋耕机进行还田；(3)水稻季施肥：施入尿素。该发明突破了烟稻轮作模式下的传统施肥方式，在全年总施氮量和施钾量相当的情况下，通过在烟草季施入氮:钾比例为1:4～5的基肥，配合秸秆还田，同时水稻季不施用钾肥，改施尿素，更好地利用了烟稻两种作物在养分吸收上的互补作用，不仅提高了烟叶的含钾量，提升了烟叶的品质，同时能兼顾烟草和水稻两季轮作作物的生长，保证水稻产量，实现了钾肥的高效利用。

发明内容

本发明的目的是针对现有高有机质植烟土壤烤烟生长后期供氮能力过强，导致烟株生长后期脱氮难的问题，提供一种能增强土壤生物活性、调控土壤氮矿化能力、提高烟叶品质的方法。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是发明一种高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其具体步骤如下：

(一)、植烟田准备：

⑴、烟田选择：选择有机质含量高于45g/kg的稻田作为植烟田；

⑵、有机质还田：选择C/N比为45-55的稻草秸秆，切碎成5～10cm的碎段，作为还田的有机质物料；

⑶、还田时间：在烟草秧苗定植前10-15d；

⑷、还田方式：按照4500-5000kg/hm2的施用量，将有机质物料均匀抛撒在植烟田面上，软化后翻耕入土，翻耕深度20-25cm；

(二)、植前施肥：

在烟草秧苗定植前1-2d，按照900-1000kg/hm2的施用量，将N∶P2O5∶K2O＝8∶10∶11的专用基肥施入到植烟田里，其中穴施肥占20-40％、腰肥为60-80％；

(三)、烟苗定植：

将在苗床培育好的烟草秧苗放入植烟田中的定植穴中，填土、浇透定根水，然后用地膜覆盖烟草种植垄，并将地膜边缘用土压实；

(四)、植后施肥：

定植后20d、35d分别追施烟草专用追肥225kg/hm2，硫酸钾150kg/hm2；

(五)、植后管理：

一是保持垄间排水畅通，严禁烟田积水，注重雨后排水，做到雨停沟干；

二是适时灌溉，维持烟垄土壤含水量在田间持水量的60-70％，避免有机物料腐解过快；

其它未涉及的管理措施，按照烤烟的常规种植技术实施。

步骤(一)中所述机质物料的施用量为4800kg/hm2。

步骤(一)中所述的还田时间是在烟草秧苗定植前12d。

步骤(二)中所述的植前施肥是在烟草秧苗定植前1d，并按照950kg/hm2的施用量施用。

步骤(二)中所述的穴施肥占30％、腰肥为70％。

本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，与现有同类技术相比，具有以下优势：

一是与烟田传统施肥方法相比，基础氮肥可以减施100kg/hm2，其中：穴施肥占基肥施用的30％，可有效弥补有机物料还田后与烟苗争肥现象；

二是与传统稻草还田方法相比，有机物料(即：稻草秸秆，下同)撒施田面后，不施用氮磷肥、不添加腐熟剂，适当控制烟田水分措施，即可延缓有机物料的快速腐解时间，由传统的30-60d延长为90-120d，避免了稻草秸秆腐解过程中有害气体积累造成的毒害效应；同时，有机物料的还田时间由传统的移栽前30-60d缩短为10-15d；

三是有机物料在土壤缓慢腐解过程中，通过氮素固持效应，将高有机质土壤氮素矿化能力平均降低50％以上，进而控制了烟草中后期对土壤氮素的吸收，协调了烟草需(氮)肥特征；

四是显著提升了烟草根际生物活性，在烟叶品质提升方面效果明显，烤烟品质明显提升，上等烟比例提升10％左右，产值增加20％以上，产生了显著的社会效益和经济效益，促进了烟草产业的可持续发展。

附图说明

图1是本发明的实验一的水稻秸秆添加土壤中以后硝态氮和无机氮的动态变化曲线；

图2是本发明的实验一的水稻秸秆添加土壤中以后在培养过程中第31d对土壤微生物功能活性进行测定而得出的有机物料对土壤微生物活性的影响图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是以例举的方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例：

本实施例的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其具体步骤如下：

(一)、植烟田准备：

⑴、烟田选择：选择有机质含量高于45g/kg的稻田作为植烟田；

⑵、有机质还田：选择C/N比为54的稻草秸秆，切碎成5～10cm的碎段，作为还田的有机质物料；

⑶、还田时间：在烟草秧苗定植前12d；

⑷、还田方式：按照4800kg/hm2的施用量，将有机质物料均匀抛撒在植烟田面上，软化后翻耕入土，翻耕深度22cm；

(二)、植前施肥：

在烟草秧苗定植前1d，按照950kg/hm2的施用量，将N∶P2O5∶K2O＝8∶10∶11的专用基肥施入到植烟田里，其中穴施肥占30％、腰肥为70％；

(三)、烟苗定植：

将在苗床培育好的烟草秧苗放入植烟田中的定植穴中，填土、浇透定根水，然后用地膜覆盖烟草种植垄，并将地膜边缘用土压实；

(四)、植后施肥：

定植后20d、35d分别追施烟草专用追肥225kg/hm²，硫酸钾150kg/hm²；

(五)、植后管理：

一是保持垄间排水畅通，严禁烟田积水，注重雨后排水，做到雨停沟干；

二是适时灌溉，维持烟垄土壤含水量在田间持水量的65％，避免有机物料腐解过快；

其它未涉及的管理措施，按照烤烟的常规种植技术实施。

本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，曾做过以下实验：

实验一：

本实验是针对本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法应用后，土壤的供氮能力状况分析：

1、室内培养试验选取高有机质含量的土壤，具体理化性质见表1。

表1 供试土壤基本理化性质

2、采用水稻秸秆的具体性质为：含碳量41％，全氮0.8％，C/N为53.7。

3、水稻秸秆的加入量按纯N 100mg/kg土壤进行折算，具体步骤：称取50g过2mm筛的风干土若干份，然后与0.625g稻草秸秆充分混匀，置于150ml三角瓶中；不添加水稻秸秆土壤处理为对照；然后用去离子水调节水分达到土壤含水量的40％；三角瓶口用封口膜封口，放入25℃条件下的恒温培养箱中培养，每隔2-3d用重量差减法及时补充三角瓶中的水分使其土壤含水量保持在40％左右。

4、于培养的第7、14、21、31、60、120d，从培养箱中取出三角瓶，测定土壤的无机氮；采用Biolog法测定土壤微生物群落功能多样性。

5、图1是本实验的水稻秸秆添加土壤中以后硝态氮和无机氮的动态变化曲线，由图1可以看出，随着培养时间的延长，对照土壤中无机氮含量逐渐上升，稻草秸秆处理的土壤无机氮含量呈先缓慢下降又快速上升的趋势。在整个培养期间，水稻秸秆添加处理土壤中的无机氮含量都显著低于对照处理，降低幅度达66％。结果表明水稻秸秆的施入可以有效控制高有机质土壤氮素的释放。

6、图2是在培养过程中第31d对土壤微生物功能活性进行测定而得出的有机物料对土壤微生物活性的影响图，从图2中可以看出，稻草秸秆添加显著提高土壤微生物碳源利用能力，是对照土壤中微生物活性的2.8倍。说明稻草秸秆的添加显著提高微生物碳转化能力，有效提升了氮素同化作用，这应是稻草处理下土壤中无机氮浓度显著低于对照的原因。

实验二：

本实验是本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法的田间试验：

1、试验地点：

试验位于永州市蓝山县三广村。试验田排灌方便、土质、肥力具有代表性的烟稻轮作烟田(25°31′29.3″N，112°13′42″E)，土壤肥力较高，有机质含量为68g/kg。

2、试验设计：

试验设纯化肥(CK)、稻草秸秆还田处理。各处理总氮用量均为147kg/hm²，N∶P₂O₅∶K₂O为1∶0.9∶2.8，烟草专用基肥N∶P₂O₅∶K₂O为8∶10∶11。

各处理具体施肥计划如下：

纯化肥处理：烟草定植前，专用基肥用量1050kg/hm²，过磷酸钙150kg/hm²，钾肥300kg/hm²，其中穴施占30％，腰肥为70％；提苗肥5kg，分移栽时和移栽后7天分两次施用；栽后20天、35天分别追施专用追肥225kg/hm²。

稻草秸秆还田处理：烟苗移栽前15d，将5000kg/hm²干稻草处理为长5-10cm左右的碎段，均匀抛撒田面，待浸泡的稻草软化后，翻耕机翻耕入土，翻耕深度20cm。稻草秸秆的氮含量7g/kg，当季氮矿化率以23％计，保持与CK等氮量则减少专用基肥用量100kg/hm²，用过磷酸钙(75kg/hm²)和钾肥(硫酸钾，30kg/hm²)补足因此减少的磷钾量(不计稻草秸秆中的磷钾量)，追肥施用同CK。

试验采取随机区组设计，3个重复。小区面积为60m2，每小区100株烟草。供试烟草品种为云烟87，烟苗移栽日期为3月17日，田间管理按照当地优质烟生产技术规程实施。

3、根际微生物酶活性监测：

于烟草移栽后37d(4月24日)、68d(5月25日)和113d(7月10日)采集烟草根际土壤样品，测定根际脲酶、过氧化氢酶等指标。与单施化肥对照相比，稻草还田处理的烟草根际脲酶活性在移栽后37、68、113d均表现为显著提升(见表2)，但对根际过氧化氢酶活性无显著影响(见表3)。

表2 稻草秸秆还田在各时期对烟草根际脲酶活性的影响

注：表中同列数据小写字母不同表示处理间差异达到P<0.05显著水平，下同。

表3 稻草秸秆还田在各时期对烟草根际过氧化氢酶活性的影响

4、烤烟品质：

烟叶用普通调制方法烘烤后，粉碎机磨成粉末，测定其总氮、还原糖以及烟碱的含量。烟叶烤制后照国家烟草分级标准GB2635-1992进行分级，各级别烟叶价格参照当地烟叶收购价格，由此计算烟叶的产量、产值、均价、上等烟比例和中上等烟比例。

从烤烟化学指标测定结果来看，与施用纯化肥对照相比，稻草秸秆还田处理可降低烟碱含量，提升还原糖含量、还原糖/烟碱比率，主要化学成分协调性提升(见表4)。

稻草秸秆还田对烤烟产量没有明显影响，明显提高了上等烟和上中等烟的比例，从而提高了烟叶产值(见表5)。与对照(单施化肥)相比，稻草秸秆还田处理烤烟上中等烟比例和产值分别提高了9.2％、29.4％。

表4 不同有机物料对中部烟叶主要化学成分的影响

处理	还原糖(％)	烟碱(％)	总氮(％)	还原糖/烟碱	总氮/烟碱
						CK	25.6	2.4	1.4	10.7	0.6
稻草处理	26.2	2.2	1.4	11.8	0.6

表5 不同有机物料对烤烟经济性状的影响

处理	产量(公斤/ha)	产值(元/ha)	上等烟(％)	上中等烟(％)
					CK	1914±44a	36944±1586a	56.1±1.9b	86.5±3.1b
稻草处理	2007±56a	47822±1818b	61.2±3.2a	94.5±4.9a

实验三：

本实验是本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法的田间应用效果试验：

1、技术措施：

试验应用于江华白芒营镇烟-稻植烟区，稻草秸秆还田主要技术措施同实例二。设2个处理：

⑴、无稻草还田(对照)；

⑵、稻草翻压还田(5000kg/hm2)。

开展烤烟生长发育、经济性状和常规化学成分的调查。

2、烟株生长及农艺性状：

与对照烟田相比，稻草秸秆还田对烟草农艺性状表现有明显改善作用，烟草株高、叶片数及最大叶片数比对照提高4.3％-7.4％(见表6)。

表6 各处理烟株主要农艺性状

3、烤烟内在化学成分：

从化学成分分析结果来看，稻草秸秆还田处理和对照相比，烤后烟叶糖和烟碱含量适宜，糖碱比较协调(见表7)，内在品质明显提升。

表7 各处理烟叶常规化学成分

4、烤烟经济性状：

从表8来看，稻草秸秆还田处理的经济性状综合表现较好，各项指标与对照的差异达到了显著水平。经烘烤阶段的观察和烟农的普遍反映，稻草秸秆还田处理烟叶烘烤特性好，上部叶片挂灰较少，叶面干净，从相对较高的上等烟率可以印证这一点。

表8 各处理的主要经济性状

处理	产量(kg/667m<sup>2</sup>)	产值(元/667m<sup>2</sup>)	上等烟(％)	上中等烟(％)
					CK	139.4b	1257.4b	29.9b	77.9a
稻草还田	150.5a	1376.2a	35.1a	79.9a

本发明的高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，适用于稻-烟轮作区的高有机质烟田种植烤烟。

Claims (5)

1.一种高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(一)、植烟田准备：

⑴、烟田选择：选择有机质含量高于45g/kg的稻田作为植烟田；

⑵、有机质还田：选择C/N比为45-55的稻草秸秆，切碎成5～10cm的碎段，作为还田的有机质物料；

⑶、还田时间：在烟草秧苗定植前10-15d；

⑷、还田方式：按照4500-5000kg/hm²的施用量，将有机质物料均匀抛撒在植烟田面上，软化后翻耕入土，翻耕深度20-25cm；

(二)、植前施肥：

在烟草秧苗定植前1-2d，按照900-1000kg/hm²的施用量，将N∶P₂O₅∶K₂O＝8∶10∶11的专用基肥施入到植烟田里，其中穴施肥占20-40％、腰肥为60-80％；

(三)、烟苗定植：

将在苗床培育好的烟草秧苗放入植烟田中的定植穴中，填土、浇透定根水，然后用地膜覆盖烟草种植垄，并将地膜边缘用土压实；

(四)、植后施肥：

定植后20d、35d分别追施烟草专用追肥225kg/hm²，硫酸钾150kg/hm²；

(五)、植后管理：

一是保持垄间排水畅通，严禁烟田积水，注重雨后排水，做到雨停沟干；

二是适时灌溉，维持烟垄土壤含水量在田间持水量的60-70％，避免有机物料腐解过快；

其它未涉及的管理措施，按照烤烟的常规种植技术实施。

2.根据权利要求1所述高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其特征在于：步骤(一)中所述机质物料的施用量为4800kg/hm²。

3.根据权利要求1或2所述高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其特征在于：步骤(一)中所述的还田时间是在烟草秧苗定植前12d。

4.根据权利要求3所述高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其特征在于：步骤(二)中所述的植前施肥是在烟草秧苗定植前1d，并按照950kg/hm²的施用量施用。

5.根据权利要求4所述高有机质烟田土壤烤烟控氮增质的方法，其特征在于：步骤(二)中所述的穴施肥占30％、腰肥为70％。

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