煙稻輪作系統中煙草和晚稻施肥效應的比較研究

張鵬博，張楊珠，李洪斌

（湖南農業大學資源環境學院，湖南 長沙 410128）

施肥是作物高產優質非常重要的技術措施。烤煙是湖南省的大宗農作物，對湖南省的經濟社會發展具有非常重要的意義[1]。弄清煙草作物對養分的吸收規律是實施煙草科學施肥，提高煙草作物對肥料養分利用率非常重要的基礎性工作[2]。但目前我國僅見有關煙草的氮、鉀營養與吸肥規律的研究，有關煙草的磷素營養與吸磷規律還是空白[3]，關于煙草對N、P、K肥的配合施用效果也是鮮見報道[4-5]。項目以湖南省湘中煙稻輪作區植煙土壤和煙草作物為研究對象，采用“3414”田間試驗設計方案，研究不同N、P、K肥施用水平對煙草、晚稻作物的增產效應以及不同施肥處理下煙草作物對N、P、K的吸收規律及其對肥料養分的利用率[6-9]，以獲取湖南煙稻輪作區煙草、晚稻的科學施肥技術參數，建立其適合的平衡施肥模型[10]，為煙草、晚稻的平衡施肥、提高煙草對肥料養分的利用率和開發煙草專用肥提供科學依據[11]。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和供試土壤

田間小區試驗設在中國煙草中南試驗站湖南農業大學基地，供試土壤為紅底潮沙土。供試土壤的某些基本理化性質：有機質、全氮、全磷和全鉀的含量分別為25.3、3.0、1.2 和 44.8g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀和緩效鉀的含量分別為 278.1、65.7、248.9 和 374.1 mg/kg，pH值為4.8。根據《中國植煙土壤及煙草養分綜合管理》一書提出的植煙土壤養分豐缺指標體系及供氮能力指標，供試土壤養分含量很豐富，但土壤pH值偏低，呈酸性。

1.2 供試作物

供試煙草和晚稻品種分別為當地普遍應用的主栽高產優質品種K326和雜交晚稻組合陸兩優996。

1.3 田間小區試驗設計

采用聯合國糧農組織（FAO）提出的“3414”完全試驗設計方案，即氮、磷、鉀3因素4水平14個處理的田間試驗方案，稍作修改，即在“3414”方案的基礎上增加一個施用有機肥處理，共15個處理（表1）。0水平指除有機肥外不施肥，2水平指根據煙草、晚稻營養特點與吸肥規律而設計的最佳施肥量，1水平=2水平×0.5（低施肥水平），3水平=2水平×1.5（過量施肥水平）。共15個小區[12-15]。烤煙小區面積為5m×10m=50m2，栽插密度為100 cm×50 cm，晚稻各小區面積均為64 m2（16 m×4 m），插植規格統一按16.7 cm×23.3 cm。要求精細整地，設置保護行，劃分試驗小區，烤煙和晚稻試驗各小區施肥水平見表1。

表1 試驗處理及各處理施肥水平（kg/hm2）Table 1 The design of different fertilization treatments in the field plot experiment

氮肥為尿素（含N 46%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥為硫酸鉀（含K2O50%），有機肥為菜枯餅肥。其他栽培管理措施均按當地生產實際中所用的措施進行。施有機肥的處理將有機肥在翻耕整地時作基肥一次性施用，煙草施用1500kg/hm2，晚稻施用1000kg/hm2。

煙草試驗所用化學N肥的50%，P肥的100%和K肥的40%統一在最后一次整地時作基肥施用，其余的N肥和K肥分別于移栽后15 d和40 d左右作追肥施入，N肥的施用比例分別為15%和35%，K肥的施用比例分別為20%和40%。施肥方法為穴施，追施深度15~20 cm，追肥位置為烤煙根冠的邊緣，即垂直于最大葉片葉尖的位置四周。

晚稻試驗所用肥料一次性施入。其他栽培管理措施同當地晚稻生產的管理方法。

1.4 樣品采集及測定方法

1.4.1 煙草樣品采集 ①于煙草移栽后每隔15 d采集各處理動態土樣一次，測定土壤有效氮、磷、鉀養分的含量。②在煙草移栽后 10、20、30、40、50、60、70、90 d 對煙草的生長動態進行定株觀測，觀測內容包括株高和葉片數。③收獲時分小區進行考種和測產。采摘煙葉開始后，各小區定煙株5棵，按當地常規方法進行采摘，烘烤，并分頂部葉、中部葉、下部葉以及莖稈部分測定其干物質產量和氮、磷、鉀含量。

1.4.2 晚稻樣品采集 ①以10蔸為單位測量小區單位面積的行距與株距，得出小區密度，并測算10蔸水稻的有效穗數，重復3次，根據觀測值求出每蔸的平均穗數，然后采集接近平均穗數的5蔸晚稻，進行考種，測量株高、穗長、總粒數及空疪粒數，以此估算小區理論產量。②收割小區晚稻，進行實地稱樣測產，從而得到小區實際產量。③稱取每個小區收獲的稻谷1 kg，烘干求其干濕比，得出烘干稻谷的千粒重。④將上述植株樣烘干，稱量稻稈和稻谷的干重，分取稻稈和稻谷樣品，粉碎待測。

1.5 數據分析方法

應用測土配方施肥軟件、三元二次肥料效應函數模型對“3415”試驗產量數據進行摸擬[16-18]，采用Excel 2003處理其他數據，應用DPS軟件對數據進行統計分析。

N、P、K肥分別以 N、P2O5、K2O 計，計算所用的肥料單價分別為：N 5.14元/kg，P2O56.17元 /kg，K2O 8.17元/kg，烤煙平均單價12元/kg，晚稻谷平均單價2.5元/kg[19-22]。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對烤煙和晚稻產量及經濟效益的影響

2.1.1 “3415”肥效試驗各處理產量分析 由表2可知，處理6的煙葉產量為各處理中最高。處理1產量最低，僅為處理6產量的17.3%；處理2、處理4、處理8的煙葉產量分別為處理6的25.7%、68.9%和76.9%。由此可以推測，在供試土壤條件下，烤煙生產的地力貢獻較小，氮的缺乏對煙葉產量影響最大，其次是磷和鉀。此外，煙葉產量和生物產量均以處理6最高，說明處理6的施肥效果好，處理6的施肥比例可以滿足高產與經濟系數最優結合的目的。

在晚稻試驗中，以處理2的晚稻產量最高，可能說明該土壤中氮素含量豐富，在只增施磷肥和鉀肥的情況下能達到高產的效果。處理3產量為各處理最低，僅為處理6產量的72.8%；其次是處理15，為處理6的81.2%，處理7、處理10、處理11的稻谷產量分別為處理6的96.0%、91.4%和95.1%。由此可以看出，在煙稻輪作系統中，由于煙草季殘留養分較多，晚稻合理施肥就更顯重要，施肥量過多，不但稻谷產量和經濟效益不能提高，反而呈下降趨勢。氮、磷、鉀的產量效應和經濟效應都遵循“肥料報酬遞減律”，因此在實際生產中要合理施肥，不能盲目增加肥料用量。

2.1.2 有機肥在烤煙和晚稻上的增產效應 由表2可知，施有機肥的處理15與無肥處理1比較，煙葉增產982.3 kg/hm2，增產226.3%，這說明施用有機肥對烤煙有非常好的增產效果，在實際生產中應重視施用有機肥；但晚稻季施用有機肥處理增產效果不顯著。

表2 “3415”試驗各處理的烤煙和晚稻產量 （kg/hm2）Table 2 The yields of flue-cured tobacco and later rice of different treatments in th“e3415”experiment

2.2 氮、磷、鉀肥對烤煙和晚稻的增產效應

根據表2結果，用處理6（即全肥區）的產量分別與處理2（無N區）、處理4（無P區）及處理8（無K區）比較，分別得出氮、磷、鉀肥在烤煙和晚稻上的增產效應（表3）。結果顯示，對于煙草來說，增產效果居首位的是氮肥，施純N180.0 kg/hm2，增產1 862.3 kg/hm2，增產289.3%，說明施氮是烤煙增產的主要措施。磷肥的增產幅度次之，施 P2O590.0 kg/hm2，增產 778.7 kg/hm2，增產45.1%。鉀肥的增產效果最差，施K2O 210 kg/hm2，增產580.0 kg//hm2，增產30.1%，這可能與試驗田土壤連續多年種植烤煙，施鉀量過大，造成土壤速效鉀含量較高有關。對于晚稻來說，本試驗條件下晚稻僅施鉀肥增產，且增產率低于10%，無氮區和無磷區晚稻產量反而比全肥區高，尤其是無氮區比全肥區產量高800.7kg/hm2。從單位養分增產效果來看，烤煙以施N的效果最好，施N平均增產為10.3 kg/kg，比單位P2O5的增產效果高1.6 kg/kg，高19.6%；比單位K2O的平均增產效果高7.5 kg/kg，高274.6%。晚稻只有施K肥有增產效果。以上結果充分說明，在供試土壤條件下，種植烤煙季施肥量過大，土壤養分殘留量大。

2.3 三元二次回歸肥料效應模型擬合結果分析

利用三元二次肥料效應模型來擬合施肥量與產量的結果見表4。從表4中可知，對于煙草來說，所得三元二次肥料效應函數的一次項系數均為正值，而且分別是氮＞磷＞鉀，說明施用氮肥的增產效果最好，產量增加12.64kg/kg，其次是P2O5，產量增加10.34 kg/kg。從其交互項系數來看，氮鉀和磷鉀的交互項系數均為正值，說明氮肥和鉀肥，磷肥和鉀肥配合施用對產量有較好的增產效應。二次項系數均為負值，說明氮、磷、鉀肥都有一個最佳施用量，超過該值則導致減產，其中，以過量施磷引起減產最明顯，其次是氮，過量施鉀引起減產不明顯，這也是導致煙農過量施鉀的原因之一。由上述結果還可以看出，最佳磷、鉀施用量略低于處理6，而最佳施氮量高于處理6，但得到的最佳產量與處理6的實際產量比較接近。這說明利用三元二次肥料效應模型來擬合所得試驗產量資料，其擬合度較高，可以用于供試土壤條件下煙葉生產的施肥實踐。

對于晚稻來說，所得三元二次肥料效應函數的一次項系數除鉀的為正值外，氮、磷的均為負值，施用K2O增加晚稻產量22.84 kg/kg。從交互項來看，除磷鉀的交互項系數為正值外，氮鉀、氮磷的交互項系數均為負值，說明磷、鉀肥配合施用對晚稻的增產效果較大。從二次項看，氮、磷為正值，鉀為負值，這與實際情況不符。另外，從所得三元二次肥料效應函數求得的施肥參數來看，最佳氮、磷、鉀施用量明顯低于設定的處理6的施肥量，尤其是氮、鉀肥，由其最佳施肥量得到的對應產量也低于最佳施肥處理（處理6）的實際產量水平，說明不宜采用 三元二次肥料效應模型來擬合晚稻試驗產量資料。

表3 N、P、K肥對烤煙和晚稻的增產效應Table 3 The yield-increasing rate of N,P and K fertilizer for flue-cured tobacco and later rice

表4 烤煙和晚稻三元二次方程及其最大與最佳施肥量 （kg/hm2）Table 4 The maximum and optimum fertilizer rate of N,P and K and yield of flue-cured tobacco and later rice obtained from the“3415”data based on the ternary quadratic fertilizer response model

3 結論

（1）在煙稻輪作系統中，氮的缺乏對煙葉產量的影響最大，其次是磷和鉀，煙葉的產量和生物產量均以處理 6 （施肥量為 N 180.0 kg/hm2、P2O590.0 kg/hm2、K2O 210.0 kg/hm2）最高，這說明本試驗煙草平衡施肥中處理6的施肥量較為合理，其施肥比例可以滿足高產與經濟系數最優結合的目的。由于煙草季施肥量過大，養分殘留較多，晚稻季合理施肥更顯重要，施肥量多，容易導致稻谷產量和經濟效益下降。煙草季施用有機肥具有一定的增產效果，但晚稻季施用有機肥沒有明顯增產效果。

（2）隨著施肥量的增加煙草產量呈先升后降的趨勢；晚稻由于受到煙田殘余肥力的影響，表現為施肥少而效益好。對煙草和晚稻的施肥效應比較得出：煙草施肥對晚稻的影響很大，說明煙草的習慣施肥量過高，烤煙采收后土壤養分殘留量很大，應適當減少晚稻季的施肥量，以提高施肥效益。

（3）采用三元二次肥料效應模型對煙草試驗資料進行擬合，當煙草施肥量為N 240.5 kg/hm2、P2O561.4 kg/hm2、K2O138.9kg/hm2時，煙葉達到最佳產量，擬合結果與實際情況較為接近，所以擬合結果是可靠的；但對晚稻的擬合不成功，不宜采用。

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