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烟草是云南、贵州、重庆等地的重要经济作物,其品质优劣直接影响烟草产业的经济效益与市场竞争力[1]。近年来,重庆石柱烟区在大规模推广使用化肥后,不利现象逐渐显现。大量施用化肥加剧了土壤板结和酸化情况,显著降低了土壤微生物活性,养分利用率也随之下降[2-5]。这些变化对烟叶的产量和品质产生了负面影响,阻碍了烟草产业的可持续发展[6-7]。与此同时,消费者对烤烟及其制品的质量和安全要求日益提高,这使得减少烟田化肥施用、探寻绿色高效的施肥方式成为烟草种植领域的重要课题[8-9]。
有机肥富含营养成分与有机质,能改善土壤理化性质,增强土壤保肥保水能力,持续为烟草生长提供所需养分,因而在烟草种植领域备受关注[10-11]。研究表明,有机肥不仅能改善土壤微生物环境、增加土壤肥力、提高养分利用率,还能增强作物抗病能力,减少病虫害发生几率,对提升烟叶品质、改善烟叶香气有积极的促进作用[12-13]。然而,目前针对不同用量有机肥处理对烟草生长、病害抵御及品质形成的综合影响,相关研究还不够系统深入。在不同生态环境和土壤条件下[8],有机肥施用量与烟草各方面表现之间的相关性仍需进一步探究。本研究以“云烟87”为材料,设置不同用量的有机肥处理组,综合分析烟草生长、病害及品质指标,以优化重庆市石柱烟区的最佳有机肥施用量,提高当地烟草的品质和安全性,为推动烟草产业绿色高效发展提供科学依据。
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试验地点位于重庆市石柱土家族自治县龙潭乡,试验地土壤为黄壤土。供试烟草品种选用在烟草种植中具有代表性的“云烟87”,由中国烟草公司重庆市公司石柱分公司培养并移栽至大田。有机肥购买于标优美生态工程盐城有限公司,烟草专用复合肥购买于湖北香青肥料科技有限公司,其主要养分含量为氮、磷、钾,比例为8∶12∶25。
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试验于2024年3—10月进行,采用严谨的随机区组设计方案,设置5个不同施用水平的有机肥处理组,分别为60、90、120、150和180 g/m2,同时设立不施有机肥的常规化肥处理作为空白对照(CK)。每个处理重复3次,确保试验数据的可靠性与稳定性,并采用随机区组排列方式,有效减少环境因素对试验结果的干扰。
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烟株农艺性状调查参照《烟草农艺性状调查方法》(YC/T 142-2010),现蕾期,在各小区内采用5点法挂牌标记50株烟株,用卷尺准确测量株高,从地面至烟株顶端生长点获取精确数据;同时测量茎围,确保测量部位为茎基部直径;通过直接计数的方式统计叶片数;依据权威的长宽系数法(叶面积= 0.6345×叶长×叶宽)精确计算叶面积,全方位获取烟草生长态势信息[13]。
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在烟草生长的同一时期,严格按照《烟草病虫害分级及调查方法》(GB/23222 -2008)[14],针对靶斑病、病毒病、野火病等主要病害展开详细调查。每个处理调查3块田,每个田块代表该区域典型的小气候环境,每块田设置5个调查点,每个点调查50株烟草,计算病情指数,准确掌握病害发生状况。
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在烟草收获后,运用成熟的常规化学分析方法,对烟叶的化学成分指标进行测定,即采用《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》(YC/T159-2002)、《烟草及烟草制品总氮的测定克达尔法》(YC/T33-1996)、《烟草及烟草制品总植物碱的测定连续流动法》(YC/T160-2002)、《烟草及烟草制品钾的测定火焰光度法》(YC/T173-2003)、《烟草及烟草制品氯的测定火焰光度法》(YC/T162-2002)分别测定烟叶中水溶性糖、总氮、烟碱、钾、氯的含量。
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由专业人员依据统一的评价指标体系进行评吸测定,对烟叶的感官品质进行全面评价,包括香型风格程度、浓度、劲头、香气质、香气量、杂气、刺激性、干燥感以及余味等核心指标,各指标由专家评吸打分,以满分9分作为量化指标综合评估烟叶品质。
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所有田间调查数据采用Excel 2021进行整理,并且采用SPSS 27.0及Graphpad Prism 9软件对整理后的各项数据进行统计分析。
1.1. 试验地点及材料
1.2. 试验设计
1.3. 测定项目与方法
1.3.1. 农艺性状
1.3.2. 病害调查
1.3.3. 化学成分分析
1.3.4. 感官评价
1.4. 数据处理
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有机肥不同施用量对烟草农艺性状的影响如表 1所示,在现蕾期,有机肥施用量为180 g/m2时,烟株的株高、茎围、节距、单叶面积等农艺性状最优,各项指标数值分别为株高115.72 cm、茎围9.04 cm、节距8.10 cm、单叶面积1 391.44 cm2。但各处理间差异不显著,表明在一定范围内增加有机肥用量,对烟草现蕾期的农艺性状有提升效果,但未达到显著性水平,施用量的变化对株高、茎围、节距和单叶面积的影响有限。
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烟株病情指数调查统计分析结果如表 2所示,由表 2可知,在靶斑病的防控中,有机肥施用量为60 g/m2时,病情指数为10.22,显著高于其他处理组;随着有机肥用量的增加,病情指数逐渐降低,其中,有机肥施用量为120 g/m2及以上时,病情指数较低,抑制效果明显。在病毒病防控方面,当有机肥施用量为120 g/m2时,病情指数为1.01,显著高于其他处理组,低施用量(60、90 g/m2)处理组病情指数较低。在野火病防控方面,有机肥施用量为180 g/m2时,病情指数最高,达到5.18,有机肥施用量为120 g/m2时,病情指数最低,为0.89。综上所述,有机肥不同施用量对不同病害影响不同。低施用量(60 g/m2)会加重靶斑病,中高施用量对靶斑病有抑制作用。有机肥施用量为120 g/m2时,会加重病毒病,低施用量则会降低其病情指数。高施用量(180 g/m2)加重野火病,中等施用量(120 g/m2)降低其病情指数。综合各项评价指标来看,120 g/m2的有机肥施用量表现较好,在实际生产中需根据不同病害类型合理选择有机肥用量,以获得最佳的防治效果和经济效益。
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如表 3所示,在总糖含量方面,各处理组差异不显著,有机肥施用量为60 g/m2时,总糖含量略高,为33.87%。还原糖含量在有机肥施用量为60 g/m2时为27.18%,显著高于其他处理组。烟碱含量在150 g/m2和180 g/m2处理时较高,分别为4.00%和4.03%;60 g/m2处理时较低,为3.43%。在钾含量方面,60 g/m2处理组最高,为0.27%。此外,150 g/m2和180 g/m2处理组的氯、总氮以及水含量均显著增加。低有机肥施用量(60 g/m2)有利于提高还原糖和钾含量,但会降低烟碱含量,中高施用量(150、180 g/m2)能增加烟碱、氯、总氮和水含量,这说明不同有机肥施用量对烟叶化学成分影响不同,可能影响烟叶内在品质。
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由表 4可知,不同处理组烟叶感官质量差异显著。中低施用量处理时,烟叶在劲头、香气质、香气量、余味等指标评分较高。根据图 1(横坐标为有机肥不同施用量,纵坐标为评吸分数)。60 g/m2与180 g/m2有机肥处理组之间评吸总分存在显著差异,其余各处理间无显著差异。施用量为60 g/m2时,烟叶在劲头、香气质、香气量、余味[6]等感官品质方面表现突出。对于“云烟87”,有机肥施用量控制在60~120 g/m2时,烟叶感官质量更好。说明在此施用量范围内,有机肥对烟叶的香气、口感等感官特性有积极影响,超出该范围可能降低烟叶感官品质。
2.1. 不同施用量有机肥处理对烟草农艺性状的影响
2.2. 不同施用量有机肥处理对烟草病害的影响
2.3. 不同施用量有机肥处理对烟草品质的影响
2.3.1. 化学成分
2.3.2. 感官品质评价
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本研究系统比较了有机肥不同施用量对烟草生长、病害及品质的影响,中等施用量(120 g/m2) 处理在多个方面表现出显著优势,为石柱烟区有机肥科学施用提供了实践依据。
从烟草生长角度来看,中等施用量有机肥处理显著改善了烟草的农艺性状。有机肥富含多种营养成分与有机质,施入土壤后,能缓慢且持续地释放养分,精准满足烟草不同生长阶段的需求[15-18]。在现蕾期,有机肥施用量为120 g/m2时,烟株在株高、茎围、节距和单叶面积等指标上表现良好,为植株后期的生长发育奠定了坚实基础。低施用量有机肥处理在提升烟株农艺性状方面效果不显著。
在病害防控方面,中等施用量(120 g/m2)有机肥处理降低了部分病害的病情指数,这可能是因为有机肥的施用激活了烟草自身的免疫防御系统,使烟草植株对病原菌的抵抗力增强[19-20]。在面对靶斑病和野火病时,中等施用量(120 g/m2)的有机肥处理能够显著降低病情指数。然而,低用量有机肥处理(60 g/m2)在病害防控上表现不佳,甚至会加重靶斑病病情,这可能是因养分供应不足,导致烟草植株自身抵抗力下降,从而更易发生病害。高用量有机肥处理会加重烟草野火病的发生。
在品质提升层面,适宜的有机肥施用量能促使烟叶化学成分协调平衡。研究结果显示,中等施用量(120 g/m2)处理下的烟叶在总糖、还原糖、烟碱、钾等化学成分上表现较为合理。专业评吸测定表明,在该用量处理下,烟叶的香气、余味、刺激性等核心感官指标得到较好的平衡,实现了烟草品质与口感的有机统一。低用量有机肥处理(60 g/m2)虽有利于提高还原糖和钾含量,但会降低烟碱含量,导致烟叶化学成分失衡,影响烟叶的整体品质;施用量超出120 g/m2时,可能降低烟叶的香气、口感等感官特性,过高用量的有机肥处理(180 g/m2)可能引发养分供应失衡,而过量的养分可能导致烟草生长代谢紊乱,打破其生长的稳态[6]。此外,过高施用量处理下的烟叶还原糖含量显著降低,影响了烟叶的整体品质。这表明在烟草施肥管理中,合理控制有机肥用量至关重要。
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综合本次试验各项数据与分析结果可知,有机肥不同施用量对烟草农艺性状、病害发生及品质表现出不同的影响。低施用量和高施用量有机肥处理在石柱烟草生长、品质等方面都表现出一定的局限性,而中等施用量有机肥处理(120 g/m2)在促进烟草生长发育、降低病害发生率、提升烟叶品质方面效果显著,可供生产上参考应用。