施鉀量對烤煙鉀積累與分配的影響

李 靜，王 勇，張錫洲*，李廷軒，鄭子成，戢 林

（1.四川農業大學資源環境學院，成都 611130；2.四川省煙草公司涼山州公司，四川 西昌 615000）

煙葉含鉀量的高低與煙葉品質密切相關，是衡量烤煙品質優劣的一個重要指標。與國際優質煙相比，我國煙葉含鉀量普遍偏低，此已成為限制我國煙葉品質提升的因素之一[1-3]。要想提高煙葉的含鉀量，須充分考慮烤煙品種對鉀的吸收、積累和分配特性。據報道，烤煙對鉀的吸收高峰出現在移栽后40～60 d，特別是移栽后7周內，對鉀的積累量可達到全生育期的70～80%[4-6]。而在成熟期對鉀積累減緩甚至下降，且煙葉中的鉀分配率降低，在其他非經濟器官中的分配率高[7-9]。有研究指出，煙葉含鉀量的突變是在打頂期，成熟期鉀積累減緩的原因之一為煙株打頂后體內的鉀素存在著由根系外排的現象[10-11]。因此，找到有效的措施減少煙株打頂后體內鉀素的外排，有望提高烤后煙葉的含鉀量。

涼山作為全國重要的戰略性優質煙葉基地，具有得天獨厚的自然條件，是烤煙生產最適宜區之一，主產煙區植煙土壤鉀素含量豐富，速效鉀含量在 160～887 mg/kg[12-13]。但其煙葉含鉀量則普遍偏低，低于優質煙葉含鉀量≥2%的標準，嚴重限制了當地煙葉品質的進一步提高[14-15]。據調查，涼山烤煙種植鉀肥用量一般為225 kg/hm2左右，追施鉀肥大部分是在移栽后30 d內完成。有關研究報道，鉀肥宜在烤煙對鉀的吸收高峰期前施入，鉀肥過量、過早施入，質地較重的土壤對鉀固定增多，而質地較輕的土壤遇強降雨，會導致鉀的流失，降低鉀肥利用率[16-18]。因此當地煙葉含鉀量低可能是由于鉀肥施用量和施用方式不夠合理所造成。目前有關涼山煙區烤煙對鉀的積累和分配特征還鮮見報道。為此，本研究以當地主栽烤煙品種云煙 85為材料，弄清不同施鉀量下其對鉀的積累與分配特征，為當地合理施用鉀肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試品種：云煙85。

供試土壤：土培試驗采用近代河流沖積物上發育的潮土，其基本性質為：pH 6.82，有機質 18.90 g/kg，全氮0.39 g/kg，堿解氮 22.60 mg/kg，速效磷5.40 mg/kg，速效鉀 78.60 mg/kg，緩效鉀 123.30 mg/kg；大田試驗的土壤類型為黃棕壤，試驗田土壤基本性質為：pH 5.76，有機質17.71 g/kg，全氮1.41 g/kg，堿解氮 215.92 mg/kg，速效磷 16.00 mg/kg，速效鉀 238.11 mg/kg，緩效鉀 387.28 mg/kg。

供試肥料：土培試驗的氮、磷、鉀肥分別為硝酸銨（含N 35%）、磷酸二氫鈉（含P2O559%）和硫酸鉀（含K2O 54%），均為分析純試劑；大田試驗的氮、磷、鉀肥分別為硝磷銨（含N 30% 、P2O56%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、硫酸鉀（含K2O 50%），均為商品肥料。

1.2 試驗設計與處理

土培試驗設置4個鉀處理（K2O）：0（PK0）、90 mg/kg（PK90）、180 mg/kg（PK180）和 270 mg/kg（PK270），其中 180～270 mg/kg相當于大田用量180～270 kg/hm2，為涼山州當地常規鉀肥施用量。每個處理重復3次，氮、磷肥用量按每千克土施入N 90 mg、P2O590 mg 。試驗于2011年在四川農業大學教學科研農場有防雨設施的網室內進行。將土壤風干后混勻，裝入10 L塑料桶，每桶裝土15 kg，移栽前一周將全部的磷肥、70%的氮肥和70%的鉀肥作基肥以水溶液的形式混入土壤，剩余氮、鉀肥在15 d和25 d分別追施15%。選擇長勢一致的煙苗移栽至盆中，每盆種1株，共120盆。按行株距120 cm×50 cm的方式隨機排列，移栽后栽培管理按大田常規進行。分別于旺長期（移栽后 40 d）、現蕾期（90 d）、下部葉成熟期（110 d）、中部葉成熟期（120 d）和上部葉成熟期（130 d）進行采樣，整株采取，將根、莖、葉分開，每次采3個重復。

大田試驗設置5個鉀處理（K2O）：0（FK0）、90 kg/hm2（FK90）、180 kg/hm2（FK180）、270 kg/hm2（FK270）和360 kg/hm2（FK360），每個處理重復3次，氮、磷肥施用量分別為N 90 kg/hm2、P2O590 kg/hm2。小區面積為40 m2，共15個小區，隨機區組排列。試驗于 2012年在涼山州煙草公司煙葉生產技術推廣應用中心試驗基地進行。選擇長勢一致的煙苗50株移栽至每個小區（行株距為120 cm×50 cm），采用高壟單行栽培，試驗田四周設保護行。移栽時將全部的磷肥、70%的氮肥和70%的鉀肥作為基肥環施于煙苗周圍，剩余氮、鉀肥在30 d之內追施。其他栽培管理措施均按照當地一般大田進行。樣品的采集按兩種方式進行：①分別于旺長期（移栽后50 d）、現蕾期（65 d）、下部葉成熟期（85 d）、中部葉成熟期（95 d）和上部葉成熟期（105d）進行采樣，整株采取，將根、莖、葉分開，每個小區取4株混合樣為1次重復；②按照常規大田采樣方式采取，最后1次采樣時將莖和根一并采收，將根、莖、上部葉、中部葉和下部葉分開，每個小區取4株混合樣為1次重復。

樣品采集后先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水潤洗，然后用吸水紙擦干，裝入紙袋，在105 ℃下殺青0.5 h，再將溫度降至75 ℃烘干至恒重并粉碎裝袋待測。

1.3 測定項目與方法

植株全鉀含量采用 H2SO4－H2O2消化—火焰光度計法進行測定[19]。

1.4 數據處理與分析

鉀積累量＝生物量×含鉀量；鉀分配率＝（各部位鉀積累量÷整株鉀積累量）×100；鉀積累速率＝鉀積累量÷移栽后天數；階段鉀積累速率＝階段鉀積累量÷階段時間。統計分析用 DPS 11.0進行，多重比較選擇LSD法。文中數據的擬合均選擇一元二次模型，方程為：y = ax2+bx+c，式中，y為產量或鉀積累量，x為鉀肥用量，c為截距，b為一次回歸系數，a為二次回歸系數。

2 結 果

2.1 鉀的吸收和積累特征

2.1.1 鉀積累量 從圖1可以看出，土培試驗條件下，隨鉀肥用量的增加，烤煙的鉀積累量逐漸增大，不同處理間差異顯著。隨移栽后天數的延長，烤煙的鉀積累量在不同鉀肥用量下表現出相同的變化趨勢，均是在移栽后90 d（現蕾）和120 d（中部葉成熟）出現相對較高的鉀積累量。大田試驗條件下，烤煙的鉀積累量隨鉀肥用量的增加先增大后減小，過量施用鉀肥，對烤煙的生長和鉀素積累均有一定的抑制作用。烤煙移栽95 d內，鉀積累量隨移栽后天數的延長逐漸增加，在95 d（中部葉成熟）時達到最大。結合2年的試驗來看，現蕾打頂后，烤煙對鉀的積累先減緩甚至降低，因此下部葉成熟時（土培和大田試驗分別為移栽后110 d和85 d）的鉀積累量較低，而中部葉成熟時（土培和大田試驗分別為移栽后120 d和95 d）的鉀積累量均較高，說明云煙 85在生長后期可能仍具有較強的鉀積累能力。

2.1.2 鉀積累速率 從圖2來看，土培和大田試驗條件下，烤煙對鉀的積累均出現兩個高峰期，分別為旺長后期和中部葉成熟期。土培試驗條件下，烤煙中部葉成熟期的鉀積累速率雖然有所增大，但與旺長后期相比仍然較低，說明其對鉀的積累主要還是在打頂之前。而在大田試驗條件下，烤煙旺長后期和中部葉成熟期的鉀積累速率均較高，且相差不大，說明云煙 85在生長后期仍具有較強的鉀積累能力。因此，進一步對烤煙不同生長階段的鉀積累速率進行分析，由圖3可知，云煙85對鉀的積累主要在中部煙葉成熟之前（土培和大田試驗分別為移栽后120 d和95 d之前）。由于土培試驗條件對烤煙的生長有一定的限制作用，因此在移栽后90～110 d期間（下部葉成熟期），煙株鉀素的外排速率大于積累速率，烤煙的鉀積累量降低，但在移栽后110～120 d期間（中部葉成熟期），PK180處理下的鉀積累速率高于其他生長階段。而大田試驗條件下，現蕾打頂后，煙株的鉀積累速率大于外排速率，因此烤煙在移栽后65～95 d期間均具有一定的鉀積累速率，且在85～95 d期間，FK180和FK270處理下的鉀積累速率高于其他生長階段。說明，適宜的鉀肥用量可以使云煙 85在中部葉成熟期具有一個相對較高的鉀積累速率。

2.2 施鉀量對鉀積累分配的影響

2.2.1 不同器官鉀的分配 由于烤煙鉀素積累的突變是在打頂期，因此本研究將云煙 85在現蕾期和成熟期（常規采樣）對鉀的積累與分配特征進行對比分析。由表1可知，施鉀量對現蕾期烤煙的鉀積累量影響較小，煙莖的鉀積累量在施鉀 90～270 kg/hm2差異不顯著，煙葉的鉀積累量在施鉀90～360 kg/hm2也無顯著差異。而成熟期烤煙根、莖、葉的鉀積累量均隨鉀肥用量的增加先增大后減小，FK180處理下的煙葉鉀積累量顯著高于其他處理。從分配率來看，烤煙體內的鉀主要積累于煙葉中，莖中次之，根中最少。隨鉀肥用量的增加，現蕾期根和莖的鉀分配率逐漸降低，煙葉的鉀分配率逐漸增加，說明提高鉀肥用量能使現蕾期烤煙體內的鉀素更多的分配于煙葉中。但進入成熟期后，烤煙根和莖的鉀分配率增大，煙葉的鉀分配率降低。隨鉀肥用量的增加，煙葉的鉀分配率先增大后減小，而莖呈現與之相反的變化趨勢。FK180處理下，煙葉的鉀分配率高于其他處理，莖的鉀分配率低于其他處理，說明適宜的鉀肥用量可促使烤煙體內的鉀素更多的分配于煙葉中。

圖1 不同施鉀量下烤煙的鉀積累量Fig.1 K accumulation of tobacco under different K application rates

圖2 不同施鉀量下烤煙鉀積累速率Fig.2 K accumulation rate of tobacco under different K application rate

圖3 不同施鉀量下烤煙的階段鉀積累速率Fig.3 K accumulation rate in different stage of tobacco under different K application rate

表1 施鉀量對烤煙不同器官鉀積累量和鉀分配率的影響（2012年）Table1 Influence of K rates on tobacco K contents and K distribution (2012)

2.2.2 不同部位煙葉鉀的分配 從表2可以看出，成熟期（常規采樣）煙葉中的鉀主要積累分配于中、下部煙葉，上部煙葉相對較少。烤煙中、下部煙葉的含鉀量和鉀積累量隨鉀肥用量的增加先增加后降低，FK180處理下顯著高于其他處理。而上部煙葉的含鉀量和鉀積累量受鉀肥用量的影響相對較小，只在鉀肥用量高于270 kg/hm2時才有所提高，但仍然低于中、下部煙葉。從分配率來看，FK0處理下，鉀素主要分配于中部煙葉，上、下部煙葉的鉀分配率相對較低。而隨著鉀肥用量的增加，上、下部煙葉的鉀分配率逐漸增加，中部煙葉的鉀分配率逐漸降低，說明增施鉀肥能使鉀素在不同部位的煙葉中均勻分配。

2.3 烤煙鉀肥推薦施肥

2.3.1 鉀肥用量的確定 烤煙生產中，煙葉產量對煙農的收入起著決定性的作用，而鉀肥用量對煙葉產量有著重要的影響。煙葉的產量隨鉀肥用量的增加先增加后降低，將煙葉產量（x1）和鉀肥用量（y1）進行擬合，結果見圖4-A（F檢驗為極顯著）。以x1為變量，對方程（1）兩邊求導，得到方程： dy1/dx1=3.0717-0.0184x1，可計算得到最高產量施鉀量為167 kg/hm2，對應的產量為2239.1 kg/hm2。根據邊際收益等于邊際成本，即dy1·yp=dx1·xp 計算最佳經濟效益施鉀量，可得到方程：3.0717-0.0184 x1=xp/yp，式中，xp為K2O價格3.4元/kg，yp為煙葉均價20元/kg，代入上述方程，解方程即可得到最佳經濟效益施鉀量為158 kg/hm2，此時的產量為2238.4 kg/hm2。煙葉的價格與其品質密切相關，施鉀量通過影響煙葉含鉀量來影響煙葉品質。烤煙整株和煙葉的鉀積累量隨鉀肥用量的變化趨勢與產量一致，均是先增加后降低，將烤煙整株鉀積累量（y2）和煙葉鉀積累量（y3）分別與鉀肥用量（x2、x3）進行擬合，結果見圖 4-B（F檢驗為極顯著和顯著）。以x2、x3為變量，對方程（2）和方程（3）兩邊求導，分別得到方程：dy2/dx2=0.2346-0.0012x2和dy3/dx3=0.1722-0.0008x3可計算得到最高整株鉀積累量施鉀量和最高煙葉鉀積累量施鉀量分別為196 kg/hm2和215 kg/hm2，對應的整株鉀積累量和煙葉鉀積累量分別為 100.13 kg/hm2和 53.47 kg/hm2。

2.3.2 不同鉀肥用量下烤煙鉀的積累與分配特征由表3可以看出，以不同標準計算得到的不同鉀肥用量下，煙葉產量、鉀積累量、煙葉含鉀量和鉀分配率均較高，且相差不大。而從鉀肥用量來看，最佳經濟效益時的鉀肥用量相對較低，與當地的常規用量相比，減少了1/4左右，說明該鉀肥用量在保證煙葉產量和含鉀量的同時，還能降低經濟投入，增加收益。因此，可確定本試驗條件下的最佳鉀肥用量為158 kg/hm2。

3 討 論

烤煙對鉀的積累特征因烤煙品種和植煙區域的不同而存在一定的差異。相關研究指出，烤煙對鉀的吸收高峰出現在移栽后 40～60 d，特別是移栽后 7周內，對鉀的積累量可達到全生育期的70%～80%[4]。也有報道指出，烤煙前期對鉀的吸收很少，30 d后吸收強度加大，45～60 d為鉀素吸收高峰期，60 d后吸收量減少，75 d后迅速下降[5-6]。本研究表明，云煙 85對鉀的積累高峰主要分為兩個階段，分別是旺長后期和中部葉成熟期，具體的天數因種植條件的不同而有所差異。有研究指出，烤煙打頂期之后，體內有大量的鉀離子由地上部回流到根中，存在鉀素外溢的現象，因此，烤煙成熟期對鉀的積累較少[10-11]。而在本研究中，盆栽和大田種植結果均表明，云煙 85在下部煙葉成熟之后對鉀的積累速率有一個急劇上升的趨勢，中部煙葉成熟時的鉀積累量較高。特別是在大田種植條件下，打頂后烤煙的鉀積累速率雖然有所降低，但煙株的鉀積累量仍然在增加，說明盡管此時烤煙體內的鉀素存在著外排的現象，但其對鉀的積累速率大于外排速率，且進入中部葉成熟期后，對鉀的積累速率更大。而涼山煙區傳統的追施鉀肥大部分是在移栽后30 d內完成，鉀肥的肥效是很快的，宜在其對鉀的吸收高峰期前施入。因此，在后期的研究中，可考慮改變鉀肥施用方式，增加后期的鉀肥追施比例，在烤煙對鉀的積累高峰期前追施鉀肥，有望提高云煙85在后期的鉀積累量。

表2 施鉀量對不同部位煙葉含鉀量、鉀積累量和鉀分配率的影響（2012年）Table2 Influence of K content, K accumulation and K distribution rate in various positions of leaves under various K rates (2012)

圖4 施鉀量與產量（A）和鉀積累量（B）的關系（2012年）Fig.4 Relationship of K application rate with yield (A) and K accumulation (B) (2012)

鉀在烤煙體內的分配情況影響著煙葉含鉀量的高低，烤煙體內的鉀主要分配于煙葉中，莖中次之，根中最少。相關研究指出，鉀在煙葉中的分配率較低，在其他非經濟器官中的分配率較高，且隨著生長時期的推進，煙葉中的鉀分配率逐漸降低[20-21]。鐘曉蘭等[8]認為，施鉀量對烤煙體內的鉀分配率影響不大。鄭憲濱等[11]研究表明，增施一定量的鉀肥，煙葉中的鉀分配率有所增加，而當施鉀量進一步的提高，煙葉中的鉀分配率增加較少，且有降低的趨勢。本研究表明，打頂之前，隨鉀肥用量的增加，煙葉的鉀分配率逐漸增加；而打頂之后，不同鉀處理下的煙葉鉀分配率均逐漸降低，當鉀肥用量為180 kg/hm2左右時可保證成熟期的煙葉具有一個相對較高的鉀積累量和鉀分配率。據報道，煙葉的含鉀量因葉位的不同而有所差異，大量的研究還表明，烤煙煙葉的含鉀量隨葉位由下至上逐漸降低[20,22-23]。也有學者指出，供鉀充足時，由下至上煙葉含鉀量逐漸降低；供鉀不足時，會引起下部煙葉的鉀往上運輸，含鉀量隨葉位的上升而增大[24]。因此在本研究中，FK0處理下云煙85的中部煙葉含鉀量和鉀分配率高于下部煙葉。當鉀肥用量為180 kg/hm2左右時可保證中、下部煙葉具有一個相對較高的含鉀量和鉀積累量，而上部煙葉的含鉀量則需要進一步的增加施鉀量才能有所提高。

近年來，關于施鉀量與煙葉含鉀量關系的研究已有相關報道，適宜的鉀肥用量不但能保證煙葉產量，還有利于提高煙葉含鉀量[8,25]。鄭憲濱等[11]指出，只要持續有效的給烤煙供應充足的鉀素，就能使煙葉的含鉀量保持在一個相當高的水平，鐘曉蘭等[8]則認為，一定范圍內，隨著施鉀量的增加，煙葉的含鉀量顯著增加，但是當施鉀量超過一定量后，含鉀量增加緩慢，最后趨于平緩。烤煙對鉀的吸收因品種和地區的不同存在一定的差異。楊鐵釗等[6]利用指數方程將烤煙生長天數與鉀積累量進行擬合，計算得到了烤煙最大鉀積累速率的生長階段。因此，本研究采用了一元二次模型將煙葉產量、煙葉鉀積累量和整株鉀積累量分別與鉀肥用量進行擬合，煙葉鉀積累量與鉀肥用量的相關性達顯著，煙葉產量和烤煙整株鉀積累量與鉀肥用量的相關性達到了極顯著。通過對比分析，以最佳經濟效益計算得到的鉀肥用量不僅能保證煙葉的產量和含鉀量，其用量也僅為當地常規用量的3/4左右。因此，可確定在本試驗條件下，種植云煙 85的最佳鉀肥用量為158 kg/hm2。

4 結 論

云煙 85的鉀積累高峰在旺長后期和中部葉成熟期。煙葉產量、含鉀量、鉀積累量和鉀分配率均隨鉀肥用量的增加先增大后減小，含鉀量和鉀積累量差異顯著。本試驗條件下，種植云煙 85的最佳鉀肥用量為158 kg/hm2。

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