烤煙對不同硼肥力土壤中硼的反應及豐缺值研究

摘要：采用盆栽試驗，研究6種不同硼肥力土壤施用硼肥對烤煙不同部位對硼的吸收積累和養分吸收的影響。結果表明，①在烤煙生長過程中，葉片對硼、氮和鉀的積累量上均表現為團棵期>打頂期；打頂后煙葉葉片對硼、鉀含量大小均表現為下部葉>中部葉>上部葉>莖，而氮含量則表現為上部葉>中部葉>下部葉>莖；②土壤有效硼含量在一定值（0.56～0.75 mg/kg）時，煙葉硼、鉀、氮含量隨土壤硼含量的增加而增加，而高于0.75 mg/kg時，煙葉對硼、鉀、氮的積累受到抑制。因此，烤煙生產中土壤有效硼豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

關鍵詞：烤煙；盆栽；有效硼；豐缺值

中圖分類號：S158.3；S572 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6406-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.022

烤煙是中國重要經濟作物之一，具有較高的經濟效益。烤煙是產量、質量并重的嗜好類作物，而烤煙品質不僅受遺傳因素的影響，同時還受氣候、土壤、營養、栽培等因素的影響。施肥是決定其產量和品質最重要的環境因素之一。合理的N、P、K與微量元素配比，是保證優質煙葉生產的關鍵技術。近年來，烤煙生產實施均衡施肥，并形成了相應規范的煙草施肥栽培技術，但是對烤煙的硼素營養研究卻很少。

硼是高等植物必需的營養元素，硼缺乏現象在世界范圍內普遍存在[1]，可見，缺硼是一個大范圍存在的問題，同時硼在作物中還有著不可替代作用，胡國松等[2]指出硼是煙草生長發育必需的微量元素之一，對烤煙的生理功能起著重要的調節作用。張薇等[3]指出合理施用硼肥可促進煙株生長發育和干物質的積累，改善其植物學性狀，增加色素含量，提高蒸騰速率和光合強度；馮紅柳等[4]研究指出施用硼肥后對煙葉產量、上等煙率、均價等指標都有明顯的提高，張志華等[5]指出施用適量的硼能使煙葉內在品質的煙堿、施木克值提高，并使煙葉的香氣增加，吃味醇和，評吸總分提高。關于土壤有效硼的豐缺度，有研究認為烤煙土壤缺硼的臨界值在0.45～0.50 mg/kg之間[6]，也有研究認為土壤有效硼為0.5～1.0 mg/kg時，對植物的生長是有益的[7]。缺硼不僅造成作物減產，而且明顯對作物的品質產生影響，李梅蘭等[8]指出缺硼會導致番茄產量、品質、活性物質含量及果實抗氧化性顯著降低。硼過多同樣造成危害，當土壤中熱水溶性硼超過5 mg/kg時，植物出現中毒現象[9]。硼毒害問題已在世界上引起廣泛的關注。但中國在這方面的報道還比較少，而缺硼則是國內農業生產中主要面臨的問題。

土壤的養分含量豐缺指標是科學施肥的核心，也是作物高產、優質的基礎[10-13]。湖北省由于雨水較多，土壤中硼淋失量大，缺硼現象十分普遍，為了提高植煙土壤硼營養以及提升湖北煙葉競爭力，特開展了本項研究，旨在建立平衡施肥技術體系，提高湖北優質煙葉的有效供給能力，滿足卷煙工業對優質煙葉原料的需求，并提出提高湖北煙葉產質量的硼施用最佳方案，為烤煙生產和適合工業卷煙高端品牌的優質煙葉原料提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

云煙87（Nicotiana tabacum Yunyan 87）。

1.2 試驗設計與實施

土樣取自湖北省恩施州，通過分析檢測選取有效硼含量極低的土壤樣品，分為6份，通過添加硼（硼酸），從而使土壤有效硼含量成為6個不同梯度。原始土壤（未添加硼）的基本理化指標為有效硼0.16 mg/kg，堿解氮122.65 mg/kg，速效磷25.87 mg/kg，速效鉀48.85 mg/kg，有機質21.64 g/kg。2012年盆栽試驗在2011年試驗的基礎上進行，其中2011年土壤有效硼含量分別為0.16、0.26、0.36、0.56、0.96、1.16 mg/kg；2012年土壤有效硼含量分別為0.65、0.73、0.75、0.80、0.98、1.00 mg/kg。

處理試驗在不同硼肥力的土壤中進行，每個梯度的土壤均設計為空白和施硼兩個處理。其中施肥處理是在對應梯度的空白土壤中添加0.6 mg/kg（土壤）硼酸，每處理設3個重復，每桶裝土10 kg。其他肥料按照當地常規施肥進行，其中100%硼肥、磷肥和70%的氮、鉀肥在移栽前15 d基施，剩余30%的氮、鉀肥在移栽后15 d施用。

1.3 方法

土壤速效氮采用常規測定；速效磷采用0.5 mol/L的NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1 mol/L的NH4OAc浸提火焰光度法測定；土壤全氮采用凱氏定氮法測定；全磷采用鉬銻抗比色法測定；全鉀采用火焰光度法測定；有機質采用重鉻酸鉀滴定法測定。

植物樣品全硼采用1 mol/L鹽酸浸提-姜黃素比色法測定；土壤樣品有效硼采用熱水浸提-姜黃素比色法測定。

植物樣品全鈣采用硝酸-高氯酸消化、原子吸收分光光度計法測定。

1.4 數據統計

采用SAS 8.0統計分析軟件進行方差分析，進行顯著性（P<0.05和P<0.01）比較。圖表采用SigmaPlot 10.0軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 不同硼肥力土壤中施用硼肥對烤煙硼含量的影響

由表1可知，烤煙植株硼含量隨土壤有效硼的含量呈現二次關系，即在低水平硼含量時，烤煙植株硼含量隨土壤有效硼增加而上升，在達到最大值后隨土壤有效硼含量的增加而下降。2011年盆栽試驗顯示，在團顆期烤煙植株地上部含量隨有效硼含量增加而增加，在打頂期，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時，葉部硼含量達到第一個高值，之后略有下降，當土壤有效硼含量繼續增加至1.16 mg/kg時，葉部硼含量達到第二個高值；方差分析表明，在團棵期，土壤有效硼含量為1.16 mg/kg時，地上部煙葉硼含量與其他處理差異顯著，而土壤有效硼含量為0.26～0.56 mg/kg時，地上部煙葉硼含量差異不顯著；在打頂期，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時，煙葉中硼含量與0.16、0.26、0.36 mg/kg處理之間差異顯著。2012年盆栽試驗顯示，土壤有效硼含量為0.75～0.98 mg/kg時，烤煙各部位（中葉、下葉和莖）硼含量均出現最高點，但整體差異不顯著。

由圖1可知，在不同硼肥力土壤中施用硼肥可不同程度地影響烤煙植株硼含量。在土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時，打頂后煙葉硼含量達到最大。團棵期煙葉地上部硼含量提高了10%，打頂期葉片硼含量提高了6.2%～39.9%。

由圖2可知，打頂后各部位煙葉硼含量表現為下部葉、中部葉>上部葉；在打頂后，土壤有效硼含量為0.65～0.75 mg/kg時，對照處理的下部煙葉硼含量出現上升趨勢；土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時，對照處理與施肥處理的中部煙葉基本一致。

綜上所述，在不同梯度土壤中施用硼肥后，各部位煙葉硼含量除上部煙葉外均高于對照。其中，中部葉硼含量提高了0.34%～12.20%。上部煙葉在土壤有效硼含量為0.8～1.0 mg/kg時施用硼肥后，煙葉硼含量則下降，而中部煙葉與對照則表現一致。可知，上部煙葉對過多的硼表現很敏感，在達到臨界值后，施用硼肥，煙葉硼含量則下降。因此，土壤有效硼含量在0.56～0.75 mg/kg之間存在硼臨界值。

2.2 不同硼肥力土壤中施用硼肥對烤煙氮含量的影響

由表2可知，不同梯度土壤有效硼含量對烤煙團棵期和打頂期各部位氮的含量有不同程度的影響。2011年試驗結果顯示，在團棵期，土壤有效硼含量為0.26 mg/kg時，烤煙地上部分中氮含量達到最高值，為60.1 g/kg。在打頂期，土壤有效硼含量為0.16～0.56 mg/kg時，烤煙煙葉氮含量隨土壤有效硼含量的提升而增加，在有效硼含量為0.56 mg/kg時達到極大值，與0.16～0.26、0.96～1.16 mg/kg處理之間差異顯著；2012年試驗結果顯示，在打頂期，中部煙葉、下部煙葉均在土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時達到極大值，其中中部煙葉中氮含量與其他處理差異顯著。

由圖3可知，2011年盆栽在團棵期，與對照相比，施用硼肥烤煙氮含量增加不明顯；2012年盆栽試驗（圖4）顯示，團棵期葉部氮含量為30.6～34.8 g/kg，打頂期上、中、下部葉氮含量依次為36.5～39.8、27.2～32.6、26.9～29.3 g/kg；在打頂后，下部煙葉對硼肥較為敏感，與對照相比，氮含量升高了0.4～7.2個百分點；施用硼肥對中部煙葉、上部煙葉氮含量變化的影響不明顯。

綜合2年盆栽試驗分析，不同部位氮含量總體呈現葉部>莖部、上部葉>中部葉>下部葉的規律，土壤有效硼含量的臨界值可能在0.56～0.75 mg/kg之間。

2.3 不同硼肥力土壤中施用硼肥對烤煙磷含量的影響

由圖5可知，烤煙磷元素主要集中在葉部，不同部位磷含量有一定差異。具體表現為葉部>莖部，打頂期葉片磷含量為3.04～3.81 g/kg，而莖部磷含量為1.32～1.69 mg/kg。由此分析可知，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時，可判定土壤豐缺指標。

2012年試驗結果（圖6）顯示，上部葉中磷含量為4.56～5.65 mg/kg，中部葉為2.00～3.21 g/kg，下部葉為1.39～1.85 g/kg。對烤煙上部煙葉和中部煙葉進行分析，在土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時，烤煙磷含量施硼肥與對照相比，下降至最低，而下部煙葉則基本持平，由此可分析，土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時，可判定土壤豐缺指標。

綜合2年盆栽試驗分析，土壤有效硼含量的臨界值在0.56～0.75 mg/kg之間。

2.4 不同硼肥力土壤中施用硼肥對烤煙鉀含量的影響

由圖7可知，不同硼梯度土壤（CK）與烤煙鉀含量之間沒有明顯的規律，但施用硼肥后，烤煙鉀含量總體上卻有明顯增加的趨勢。土壤有效硼含量 >0.56 mg/kg時，增施硼肥，對打頂后煙葉鉀含量影響不明顯；而在土壤有效硼含量≤0.56 mg/kg時，增施硼肥打頂后煙葉鉀含量增加，在0.56 mg/kg時，達到最大。2012年試驗（圖8）顯示，施用硼肥后，烤煙下部煙葉比較敏感，而其他部位無顯著影響。下部葉鉀含量為49.70～59.23 g/kg，中部葉鉀含量為42.68～47.87 g/kg，上部葉鉀含量為39.28～50.15 g/kg，而莖部鉀含量都在30 g/kg以下，表明烤煙鉀主要積累在葉部。

綜合分析，烤煙不同部位鉀元素含量表現為葉部>莖部，葉部鉀含量隨葉位上升而下降，具體表現為下部葉>中部葉>上部葉。土壤有效硼的豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

3 小結與討論

硼是植物中最重要的微量元素之一，但是只有水溶性態的硼才能被作物吸收，有研究認為植物對硼是被動吸收[14]。張學斌[15]研究指出硼在植物韌皮部移動性低，植株老葉中的硼不能重新分配到新葉中，因而新葉容易缺硼；劉錚[16]指出硼在植物繁殖器官中含量相對較高，大部分集中在子房、柱頭等花器官中；牛義等[17]同樣指出硼在葉片的含量高于其他器官，一般葉片含硼量高于枝條，枝條高于根系，老葉高于新葉。

硼能促進烤煙植株體內正常的氮代謝，缺硼則導致植株體內蛋白質含量減少。王震宇等[18]指出硼脅迫會引起油菜葉片中RNA加劇分解，RNA和DNA含量下降，缺硼或過量也能引起植物體內核酸分解加劇。可見，本研究在土壤有效硼臨界值范圍內，烤煙植株氮含量隨硼含量的增加而增加與前人研究結論一致。

李洪秀等[19]研究遼寧植煙土壤指出土壤有效硼的豐缺指標，即小于0.46 mg/kg為缺乏，0.46～0.51 mg/kg為低等，0.52～0.62 mg/kg為中等，大于0.62 mg/kg為豐富。陶曉秋等[6]通過研究得出烤煙土壤缺硼的臨界值在0.45～0.50 mg/kg之間。陳江華等[20]在對煙葉各成分分析比較中發現巴西優質煙葉硼含量范圍為14.00～31.06 mg/kg，龍懷玉等[21]指出中國煙葉硼含量范圍為12.60～55.62 mg/kg。可見煙葉硼含量隨地域環境的不同而差異較大，煙葉硼含量在什么范圍最佳目前還沒有定論。而胡國松等[2]指出0.4 mg/kg為土壤有效硼的臨界值，當土壤有效硼含量介于0.10～0.40 mg/kg之間時，烤煙將出現不同程度的缺硼現象；當土壤有效硼含量高于1.00 mg/kg時，烤煙葉片可能會出現毒害現象。關于試驗結果出現的差異，有學者指出不同土壤類型、氣候條件、作物品種等條件下建立的作物土壤養分豐缺指標是不同的[22，23]。可見本試驗結論與其他科研工作者研究得出的結論存在差異是正常的。只有保證土壤有效硼的供應水平在土壤硼的臨界范圍內，配合合理科學施肥，才能切實提高煙葉產量和品質。這種差異的存在可能與土壤的類型以及氣候環境相關，也可能與盆栽試驗相關。關于大田的臨界值是否與盆栽試驗一致，還需進一步研究。

本試驗僅研究了恩施地區烤煙硼元素的豐缺值及相應營養診斷指標，而作為微量元素，土壤有效硼含量受土壤質地、地域變化、氣候特征等的影響較大，目前大多數土壤硼豐缺值的研究都局限在一個地區，對全國范圍內煙草種植的指導說服力不足，需要進行多區域多點試驗，同時開展大田試驗對研究效果進行驗證，進一步完善不同區域、不同海拔、不同土壤類型的土壤有效硼豐缺體系。

本試驗結果表明，烤煙生長過程中對硼、氮和鉀的積累表現為團棵期>打頂期，在打頂后不同部位之間硼和鉀含量均表現為下部葉>中部葉>上部葉>莖，而氮含量則表現為上部葉>中部葉>下部葉>莖。

土壤有效硼含量在低于一定值（0.56～0.75 mg/kg）時，煙葉硼、氮和鉀積累隨土壤硼含量的增加而增加；而高于0.75 mg/kg時，則會抑制煙株對硼、氮、鉀的吸收和積累。因此，土壤有效硼的豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

參考文獻：

[1] SORROVKS V M. The occurrence and correction of boron deficiency[J].Plant and Soil，1997，193：121-148.

[2] 胡國松，鄭 偉，王震東.烤煙營養原理[M].北京：科學出版社，2000.

[3] 張 薇，高 明，宋珍霞，等.重慶市植煙區土壤硼素狀況及施硼效應的研究[J].中國土壤與肥料，2006（5）：49-52.

[4] 馮紅柳，劉永賢，鄭 希，等.鎂、硼對烤煙生長發育與產質量的影響[J].廣西農業科學，2010，41（3）：244-247.

[5] 張志華，向鵬華，方其春.施硼對烤煙產量和品質的影響研究[J].湖南農業科學，2010（5）：62-63，66.

[6] 陶曉秋，黃 玫.煙田土壤中有效硼的測定[J].煙草科技，2003（7）：30-32.

[7] 祖艷群，林克惠.硼在植物體中的作用及對作物產量和品質的影響[J].云南農業大學學報，2000，15（4）：359-363.

[8] 李梅蘭，吳俊華，李遠新，等.不同供硼水平對番茄產量及風味品質的影響[J].核農學報，2009，23（5）：875-878.

[9] 方益華.高硼脅迫對油菜光合作用的影響研究[J].植物營養與肥料學報，2001，7（1）：109-112.

[10] 林克惠，鄧敬寧，彭桂芬.鎂、鋅、硼肥對烤煙幾個生理生化指標、產量和品質的影響[J].云南農業大學學報，1990，5（3）：136-143.

[11] 杜 艦，張 銳，張 慧，等.遼寧植煙土壤pH值狀況及其與煙葉主要品質指標的相關分析[J].沈陽農業大學學報，2009， 40（6）：663-666.

[12] 尹永強，何明雄，鄧明軍.土壤酸化對土壤養分及煙葉品質的影響及改良措施[J].中國煙草科學，2008，29（1）：51-54.

[13] HECKMAN J R，JOKELA W，MORRIS T，et al. Soil test calibration for predicting corn response to phosphorus in thenortheast USA[J].Agronomy Joumal，2006，98（2）：280-288.

[14] BINGHAM F T，ELSEEWIAl，OERTILI J J. Characteristics of boron absorption by excised barley roots[J].Soil Science，Society of America， Proceedings，1970（34）：613-617.

[15] 張學斌.施硼對棉花生理生化和產量品質的影響[D].重慶：西南大學，2008.

[16] 劉 錚.微量元素的農業化學[M].北京：農業出版社，1991.

[17] 牛 義，張盛林.植物硼素營養研究的現狀及展望[J].中國農學通報，2003，19（2）：101-104.

[18] 王震宇，沈 康，張福鎖.硼對油菜體內核酸代謝的影響[J].植物生理學報，1995，21（2）：189-194.

[19] 李洪秀，關連珠，顏 麗，等.遼寧植煙土壤鋅、硼豐缺指標確立及豐缺程度分析[J].沈陽農業大學學報，2011，42（6）：736-739.

[20] 陳江華，劉建利，龍懷玉.中國煙葉礦質營養及主要化學成分含量特征研究[J].中國煙草學報，2004，10（5）：20-27.

[21] 龍懷玉，張認連，劉建利，等.中國烤煙中部葉礦質營養元素濃度狀況[J].植物營養與肥料學報，2007，13（3）：450-457.

[22] 陳江華，劉建利，李志宏.中國植煙土壤及煙草養分綜合管理[M].北京：科學出版社，2008.

[23] WANG X Z，LIU G S，HU H C，et al. Determination of management zones for a tobacco field based on soil fertility[J].Computers and Eelectronics in Agriculture，2009，65：168-175.