不同施肥方式對植煙土壤有效氮、煙株氮累積量和速率的影響

袁家富，徐祥玉，趙書軍*，秦興成，熊又升，彭成林，佀國涵

（1.湖北省農業科學院植保土肥所，武漢 430064；2.湖北省煙草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000）

我國是最大的煙草生產國，產量占全世界產量的44%[1]。由于各地自然、經濟、社會條件和種煙歷史的差異，我國在煙草生產方面存在明顯的區域特征[2]，煙草作為一種重要的經濟作物[3]，它的關鍵栽培技術之一就是施肥[4]。氮素是植物生長必需的礦質養分，對煙草的生長發育過程起著很重要的作用[5]。氮素供應適當時，對煙草農藝性狀、生育期、產量、產值、均價、上等煙比例、外觀質量等都有較好的影響。因此，氮肥的正確施用對煙葉的優質高產非常重要。目前，許多煙區由于連年施肥或施肥過多造成煙葉在后期不能正常落黃，且存在著上部葉煙堿含量高、可用性低的問題[6]。恩施州煙區（鄂西南）是我國十大煙區之一，通過探究此煙區煙草大田生育期土壤有效氮、供氮高峰和煙草吸氮規律，擬對合理、準確施肥提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于 2009年安排在恩施州宣恩縣椒園鎮涼風村。該煙區光熱資源豐富，屬中亞熱帶季風濕潤型山地氣候，且隨海拔高度的變化呈明顯的垂直差異，具有無霜期長（203～294 d)、大于 10℃積溫高（2 600～5 000 ℃）、日均氣溫大于20 ℃的時間長（130 d）等特點。土壤耕層（0～20 cm）基本理化性狀為：pH為6.1，有機質21.76 g/kg，堿解氮120.79 mg/kg，速效磷 15.4mg/kg，速效鉀 192.50 mg/kg，全氮0.1618%。

1.2 試驗材料及設計

以云煙87為供試材料。試驗設9個處理：（A）不施肥不栽煙；（B）施化肥不栽煙；（C）有機無機配合施肥不栽煙；（D）施化肥、全生育期覆膜栽煙；（E）施化肥、前期蓋膜后期揭膜培土栽煙；（F）有機無機配合施肥、前期蓋膜后期培土栽煙；（G）有機無機配施，全生育期覆膜；（H）有機無機配施，移栽前 25 d起壟施用基肥，前期覆膜后期揭膜培土；（I）全施化肥，移栽前25 d起壟施用基肥，前期蓋膜后期培土栽煙。其中有機無機配合處理（C、F、G、H）有機氮占總施氮量的30%。

施氮量為 90 kg/hm2，氮磷鉀比例為 1:1.2:3。化肥選用煙草專用復合肥[總養分含量 40%，m(N):m(P2O5):m(K2O)=10:10:20]，有機肥肥源選用餅肥[m(N):m(P2O5):m(K2O)＝5:2.5:1.4]。70%氮和70%鉀以及全部磷作為基肥施入，剩余 30%氮和30%鉀作為追肥施入，其中有機無機配合施用處理中全部餅肥（占總氮量30%）作為基肥施入并施入部分復合肥（占總氮量 40%）。計算復合肥以及餅肥中帶入的磷和鉀，磷肥和鉀肥不足部分分別用過磷酸鈣（P2O5，12%）和硫酸鉀（K2O，50%）補充。追肥氮源選用硝銨（N，30%），鉀肥選用硫酸鉀。

A、B、C三個處理由于不栽煙，不設重復，D、E、F、G、H、I六個處理各設3次重復，共21個小區。隨機排列，每個小區長6 m，寬4.4 m，行距1.2 m，株距0.55 m，每小區栽煙40株。H處理和I處理于4月10日施肥起壟，其余處理5月3日施肥起壟，5月3日移栽，5月12日追氮肥，6月3號追鉀肥。其他管理措施同一般大田。

1.3 樣品采集與分析

從移栽起每周取樣一次，共計約 14次。沿煙株周圍18～20 cm的半徑打孔取土，每次取5個點，取混合土樣。取樣深度分別為0～20 cm和20～40 cm（即每處理每次分層取兩個土樣）。

樣品帶回實驗室測定土壤有效氮，方法為堿解擴散法。

2 結 果

2.1 煙株氮累積及氮累積速率動態

2.1.1 全生育期覆膜方式下煙株氮累積及累積速率動態 由圖1看出，移栽后20 d內煙株吸氮量很低，D只占最高氮累積（6.025 g/株）的2.2%，G占最高氮累積（6.519 g/株）的3.6%。G在移栽后20～56 d是第1個吸氮高峰期，吸氮總量占最高氮累積量的70.8%，63～77 d是第2個吸氮高峰期，吸氮量占最高吸氮量的23.98%。D在移栽后35～63 d是第1個吸氮高峰期，吸氮總量占最高氮累積量的63.4%，70～77d是第2個吸氮高峰期，吸氮量占最高氮累積量的28.58%。G和D氮累積速率最大值分別是移栽后45 d和52 d左右。有機無機肥配合使用可以使煙株氮累積速率曲線前移大約一周，并且最高氮累積量比化肥處理提高8.2%。

圖1 全生育期覆膜煙株氮累積及累積速率動態Fig.1 Dynamic of tobacco plant N accumulation and accumulative rate in all stage of tobacco plant growth

2.1.2 前期覆膜團棵揭膜方式下土壤有效氮及煙株氮累積動態 前期覆膜處理煙株團棵（移栽后30 d）揭膜方式下，煙株氮累積及其累積速率動態見圖2。與全生育期覆膜相同，0～20 d煙株氮累積很少，E和F只占最高氮累積量（E，5.642 g/株）的2.8%和（F，6.077 g/株）4.2%。煙株氮累積變化在移栽20 d后呈現出慢-快-極慢-快-緩的趨勢（圖2a），E和F在移栽后21～35 d的2周是第1個氮累積高峰期（慢），氮累積量分別占最高氮累積的 15.9%和20.4%，35～42 d的是第2個氮累積高峰期（快），氮累積量分別占最高氮累積的22.14%和30.48%，42～49 d的7 d是氮素極緩慢累積期，氮累積量分別占最高氮累積的 4.33%和 6.23%，E和 F分別在49～63和49～56 d出現第2個氮快速累積期，氮累積量分別占最高氮累積的53.8%和25.7%，之后兩個處理煙株氮累積均出現緩慢增長直至采烤結束氮累積量分別占最高氮累積的1%和12.9%。可以看出，F處理氮累積高峰比E處理提前1周到達。就氮素累積速率看，移栽后60 d內F氮累積速率曲線高于E，60 d之后則F低于E。以上分析表明，此覆蓋方式下有機無機配合使用是煙株兩個快速氮累積時期的氮累積量均衡化，且第2個快速累積其實提前，有機無機配合提高前期氮累積速率。

圖2 前期覆膜團棵揭膜煙株氮累積及累積速率動態Fig.2 Dynamic of N accumulation tobacco plant and accumulative rate after removing film at bird nest stage

2.1.3 提前施肥方式下土壤有效氮及煙株氮累積動態 圖3顯示，提前起壟施肥方式下煙株氮累積及氮累積速率動態。在移栽20 d后氮累積出現快-慢-快-降趨勢，H處理第1個氮快速累積期是移栽后20～49 d，氮累積量為4.961 g/株，占最高氮累積量（7.802 g/株）的63.58%，I處理第一個氮快速累積期是移栽后20～63 d，氮累積量為4.548 g/株，占最高氮累積量（5.681 g/株）的80.1%，可見此施肥方式下有機無機處理不但能使氮累積高峰提前 15 d，而且能提高煙株對氮的吸收累積，明顯提高氮累積總量。49～70 d、63～70 d分別是H處理和I處理氮累積緩慢期，氮累積量分別占最高氮累積的7.5%和0.5%，70～84 d的和70～77 d分別是H和I的第2個氮快速累積期，累積量分別占最高累積量的26%和 16.33%，之后兩個處理氮累積均出現不同程度的降低，其機理有待進一步研究。從圖3b看出，H處理氮累積速率明顯高于I處理。

圖3 提前施肥處理煙株氮累積及累積速率動態Fig.3 Dynamic of N accumulation tobacco plant and accumulative rate in earlier fertilization

2.2 土壤有效氮動態變化

2.2.1 不栽煙處理土壤有效氮動態變化 不栽煙處理土壤（0～40 cm）有效氮變化見圖4。在栽煙處理移栽后35 d內，B和C表層土壤有效氮高于A，其中28 d內C處理有效氮高出B處理92.8 mg/kg，高幅達33.25%。移栽后28 d之后C土壤有效氮迅速下降，15 d之內下降156.5 mg/kg，降幅達到42%，而B土壤有效氮在移栽后35 d開始大幅度下降，22 d之內下降107 mg/kg，降幅達到33.5%。A和B在栽煙處理移栽后42 d左右，有效氮基本一致且之后的走勢基本一致，而C則提前下降，說明單施化學肥料在施肥42 d之內基本損失完畢，而施用有機肥有可能使這個過程提前。移栽后 63 d 三個處理土壤有效氮趨于一致，而且含量較高，說明后期土壤有機氮礦化量明顯高于有效氮損失量。

2.2.2 全生育期覆膜方式下土壤有效氮動態變化移栽后65 d左右D處理土壤有效氮一直高于G處理且D處理呈現鋸齒狀波動（圖5）。結合圖1a看，在移栽后 20 d內兩個處理有效氮均有所上升，20～56 d內G處理有效氮連續下降并出現最低值，此時煙株氮也快速累積，D處理有效氮出現波動下降同時煙株氮累積也出現波動，且G有效氮降低曲線和煙株氮累積增高曲線之間達顯著負相關（r＝-0.935**），D則達到-0.661。由于覆膜改變了土壤溫度、通透性和土壤水分，加強土壤呼吸，因此促進土壤氮礦化，提高了土壤氮素有效性，因此這兩個處理土壤有效氮含量一直較高，由于覆膜導致煙株根系發育不良，植株吸氮能力減弱，因此導致土壤有效氮累積增加。

圖4 不栽煙處理土壤有效氮變化Fig.4 Dynamic of soil available N in plots without tobacco

圖5 全生育期覆膜方式下土壤有效氮含量Fig.5 Dynamic of soil available N in all stage of tobacco plant growth

2.2.3 前期覆膜團棵揭膜方式下土壤有效氮隨時間分布動態 前期覆膜煙株團棵（移栽后30 d）揭膜方式下土壤有效氮隨時間變化動態見圖6。圖6a顯示，移栽后0～20 d內土壤有效氮略有上升，移栽后60 d內E處理有效氮始終高于F處理，F處理20～28 d內有效氮大幅度下降，降幅達到35.1%，E處理20～56 d內有效氮持續下降，之后兩個處理有效氮含量基本一致且稍有上升。結合圖2看，F處理氮累積及累積速率快于E處理，這和F處理土壤有效氮提前降低相吻合，但土壤有效氮的大幅度下降也有降雨造成的淋溶損失。

圖6 前期覆膜后期揭膜方式下土壤有效氮含量Fig.6 Dynamic of soil available N after removing film at bird nest stage

2.2.4 提前施肥方式下土壤有效氮隨時間分布動態 圖7看出，移栽后0～20 d內土壤有效氮明顯上升且H處理高于I處理，之后兩個處理土壤有效氮均大幅降低直至移栽后56 d達到最低值，降幅分別達到50%（H處理）和 40%（I處理），結合圖3看出，這一時期是煙株氮快速累積時期，兩者相關系數分別達到-0.9706（H處理）和-0.9223（I處理）。之后兩個處理土壤有效氮快速回升，此階段煙株氮累積沒有增加，說明土壤氮有效化程度明顯高于氮素損耗（作物吸收和無效損失之和）。移栽70 d以后煙株氮累積快速提高而土壤有效氮保持不變，說明土壤氮有效化程度和土壤氮損耗相當且土壤后期供氮能力旺盛。在這個過程中兩個處理土壤有效氮含量基本一致，而煙株氮累積則H處理明顯高于I處理，說明H處理能更好的提供土壤有效氮。

圖7 提前施肥起壟方式下土壤有效氮含量Fig.7 Dynamic of soil available N in earlier fertilization

3 討 論

3.1 肥料配比對煙株氮累積及氮累積速率的影響

氮素是影響煙株生長和發育以及煙葉質量的最重要的元素[7]，氮素吸收的動態過程對煙葉產量品質影響極大，不僅是吸收的總量與產量品質關系極大，而且前、中、后期吸收的狀況不同，對產量品質也有顯著影響[8]。

秦艷青等[9]研究表明，在團棵期，整株氮素累積量占全生育期累積總量在 5%～35%之間，栽后60 d，整株氮素累積占全生育期氮素累積總量的76.2%～86.8%。本試驗研究表明，煙株氮累積及累積速率的變化規律和其研究結果基本一致，最大累積期在移栽后20～77 d左右，累積高峰在移栽后45～52 d，這和前人研究基本一致[8,10]。本研究還表明，不論覆膜方式與肥料處理如何，煙草氮累積有兩次快速累積時期，全生育期覆膜、前期覆膜團棵揭膜以及提前施肥處理3種方式下，有機無機肥料處理和化學肥料處理煙株第2次快速累積時63～77 d 和 70～77 d、49～56 d和 49～63 d、70～77 d 和 70～84 d。結合前人看出，在本試驗供試的 9個處理中，前期覆膜團棵揭膜處理氮累積曲線最理想，提前施肥處理第2次快速累積為何明顯延遲尚未見相關報道，有待于進一步研究。

3.2 肥料配比對土壤有效氮動態變化影響

關于土壤氮動態變化方面的研究已經相當深入，但大部分研究以小麥[11～13]、玉米[14～16]、水稻[17]等糧食作物為研究對象，側重于土壤剖面硝態氮隨水分下滲的深層動態變化[18]，就土層較薄的植煙地區土壤有效氮的隨時間動態變化研究尚未見報道。

從本試驗看出，移栽后20 d土壤有效氮略有增加，說明由于此階段氣溫較低，有機氮（包括土壤氮和有機肥料氮）礦化很少，煙株吸氮很少，因此土壤有效氮基本不變。不論施肥方式如何，移栽20～50 d左右土壤有效氮開始大幅度下降，且有機無機配合使用處理下降幅度大于化肥處理，而此時是煙株氮快速累積時期。有研究表明[10]，打頂（移栽60 d左右）后土壤氮對煙株氮素吸收累積的貢獻比例超過50%，而肥料氮的貢獻率降低。本試驗也得出相同的結論，且移栽60 d后土壤有機氮礦化加速，提高了土壤有效氮含量，同時弱化不同肥料處理之間有效氮的差異。比較圖5、6、7看，全生育期覆膜下兩個處理土壤有效氮明顯高于其他處理，由于地膜覆蓋后，土壤水分和溫度條件改善，土壤呼吸加強，必然導致土壤中有機氮礦化速率的增加、活性有機氮庫（如土壤微生物體氮）的下降[19]和礦質氮（在旱地土壤中主要是硝態氮）的大量累積。前期覆膜團棵揭膜方式下移栽后42 d內E處理有效氮高于F處理，這反證了添加有機肥能有效促進煙株對氮的吸收。提前施肥起壟方式下則兩個處理土壤有效氮變化基本一致，說明提前施肥可以減弱不同肥料配比對前期土壤有效氮影響的差異。

[1]國家煙草專賣局.2004年煙草行業經濟運行繼續保持良好發展態勢[EB/OL].2005-01-21.

[2]朱忠玉，王現軍.中國烤煙布局的特點和發展趨勢[J].農業信息探索，1996（1）：9-13.

[3]招啟柏，黃年生，徐卯林.中國煙草丸粒化包衣技術的研究與發展方向[J].中國煙草科學，2002，23（1）：25-27.

[4]韓錦峰，史宏志，官春云.不同施氮水平和氮素來源煙葉碳氮比及其與碳氮代謝的關系[J].中國煙草學報，1996，3（1）：19-25.

[5]胡國松.烤煙營養原理[M].北京：中國農業出版社，2000.

[6]章啟發，陳剛.施肥技術對上部煙葉使用價值的影響[J].中國煙草科學，1999，20（4）：16-18.

[7]Steinberg E A,Tso T C.Physiology of the tobacco plant[J].Ann.Rev.plant Physiol.,1958,9:151-74.

[8]中國農業科學院煙草研究所.中國煙草栽培學[M].上海：上海科學技術出版社，1997：140-141.

[9]秦艷青，李春儉，趙正雄，等.不同供氮方式和施氮量對烤煙生長和氮素吸收的影響[J].植物營養與肥料學報，2007，13（3）：436-444.

[10]習向銀.煙堿氮素來源和供氮對烤煙生長、氮素吸收、煙堿含量的影響[J].北京：中國農業大學，2005.

[11]石 玉，于振文.施氮量及底追比例對小麥產量、土壤硝態氮含量和氮平衡的影響[J].生態學報，2006，26（11）：3661-3669.

[12]馬軍花，任理.冬小麥生育期農田尺度下土壤硝態氮淋失動態的數值模擬[J].生態學報，2004，24（10）：2289-2301.

[13]周順利，張福鎖，王興仁.土壤硝態氮時空變異與土壤氮素表觀盈虧研究 I.冬小麥[J].生態學報，2001，21（11）：1782-1789.

[14]吳永成，周順利，王志敏，等.華北地區夏玉米土壤硝態氮的時空動態與殘留[J].生態學報，2005，25（7）：1620-1625.

[15]尹飛，毛任釗，傅伯杰，等.鹽漬區農田氮肥施用量對土壤硝態氮動態變化的影響[J].生態學報，2007，27（2）：596-602.

[16]周順利，張福鎖，王興仁.土壤硝態氮時空變異與土壤氮素表觀盈虧研究Ⅱ.夏玉米[J].生態學報，2002，22（1）：48-53.

[17]孫權，何振立，儲燕寧，等.氮肥對綠洲稻田土壤硝態氮動態的影響及其生物學效應[J].植物營養與肥料學報，2005，11（5）：696-699.

[18]王西娜，王朝輝，李生秀.施氮量對夏季玉米產量及土壤水氮動態的影響[J].生態學報，2007，27（1）：197-204.

[19]宋鳳斌.玉米地膜覆蓋增產的土壤生態學基礎[J].吉林農業大學學報，1991，13（2）：4-7.