瀏陽煙區烤煙氮素吸收利用特征

段淑輝，劉天波，張　璐，代　快，裴曉東

（1.湖南省煙草科學研究所，長沙 410010；2.中國農業科學院衡陽紅壤實驗站，湖南 祁陽 426182；3.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省煙草公司長沙市公司，長沙 410010）

瀏陽煙區烤煙氮素吸收利用特征

段淑輝1，劉天波1，張璐2，代快3，裴曉東4

（1.湖南省煙草科學研究所，長沙 410010；2.中國農業科學院衡陽紅壤實驗站，湖南 祁陽 426182；3.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省煙草公司長沙市公司，長沙 410010）

以烤煙品種K326為材料，采用15N同位素示蹤技術，研究了瀏陽煙區不同施氮量對煙葉干物質積累和氮素吸收利用、殘留及損失的影響。結果表明，煙株根、莖、葉各器官氮素累積比例為1:2.5:6.5。烤煙吸收的氮素58.14%～62.55%來自肥料，37.45%～41.86%來自于土壤。基肥氮利用率為28.25%～40.18%，追肥氮利用率為35.95%～69.62%。基肥氮利用率隨著追肥用量增加而提高，追肥氮利用率隨著追肥用量增加呈明顯減小。在158 kg/hm2氮水平內，增加施氮量有提高烤煙肥料氮利用率（21.97%～23.55%）和土壤殘留率（35.97%～39.47%）的趨勢但不顯著，肥料氮損失率隨氮素水平增加而減小，變化范圍36.98%～42.07%。在158 kg/hm2氮水平下，煙株干物質累積量、總吸氮量和肥料氮吸收量最大，分別為5321.05、97.17和60.78 kg/hm2，肥料氮損失率最低，為36.98%。

烤煙；氮素；吸收；殘留；損失

氮素是煙草生長發育過程中最重要的營養元素之一，氮素供應合理與否對煙葉產質量和品質影響較大[1-4]。不同種植地區，不同肥力條件，烤煙吸氮規律存在較大差異[5-9]。在實際生產過程中，煙農為了追求較高的經濟效益，通常依賴于過量施肥，尤其是多施氮肥來獲取較高的產量，由此導致煙葉品質下降，工業可用性較差[10]。同時，氮素施用過量導致氮素損失加劇，不僅導致氮肥利用率降低，更對環境帶來較嚴重的負面影響[11]。為此，科學合理的氮肥管理成為近年來作物養分資源管理研究的熱點。有研究表明[12-14]，玉米、小麥等經濟作物氮肥利用率隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢，與產量表現出一致的趨勢，氮肥的損失率在超過一定施氮量后隨著施氮量的增加而顯著增加。對于烤煙而言，目前氮肥吸收利用方面的研究多針對同一施氮水平下不同氮肥形態、不同基追比等條件下進行研究[15-17]，關于不同施氮水平對烤煙氮素利用率及損失率等方面的研究鮮見報道。為此，本研究以瀏陽煙區烤煙品種K326為研究對象，采用15N同位素示蹤技術研究了不同施氮量對煙葉干物質積累和氮素吸收利用、殘留及損失的影響，為提高氮肥利用率和減少農業環境污染提供依據。

1　材料與方法

1.1試驗點基本情況

試驗點位于瀏陽市永安鎮豐裕村，地處中亞熱帶季風濕潤氣候區，年平均溫度17.5 ℃左右，年降水量1551 mm左右，無霜期268 d左右，大于10 ℃積溫為5123～5447 ℃，日均溫大于20 ℃時間為140～160 d。供試土壤類型為紅壤，前作為水稻，土壤pH 6.32，全氮1.17 g/kg，全鉀0.55 g/kg，全磷10.9 g/kg，有機質21.2 g/kg，堿解氮108 mg/kg，有效磷34.4 mg/kg，速效鉀220 mg/kg。

2012年試驗期間降雨量較常年偏多，屬于多雨年份。其中3月降水偏多19%，為193.0 mm；4月降水偏多10%，為236.2 mm；5月降水量偏多67.9%，為372.5 mm；6月降水量偏少7.6%，為240.7 mm。

1.2試驗設計

本試驗烤煙品種為K326，由湖南煙草公司永州煙草科學研究所提供。

以常規大田施肥量為基礎，設3個施氮水平，施入純氮115、136和158 kg/hm2，分基肥和追肥兩次施入，其中基肥在煙苗移栽時施入（3月20日），追肥在移栽后30 d（4月20日）施入，基肥采用穴施法，挖穴后將定量的肥料施入穴內再覆土移栽；追肥采用澆施法，將配好的肥料溶于定量的水中從烤煙根基部淋施。供試氮肥用硝酸銨，磷肥用鈣鎂磷肥，鉀肥用硫酸鉀。

15N微區設置在田間小區中，分基肥和追肥進行15N標記，共6個處理，3次重復（表1），每個微區2 m2，種植3株烤煙，微區采用根系分隔法設置，將土表向下60 cm層次以上用塑料膜分隔。15N標記的肥料是豐度為5%的硝酸銨（雙標），由上海天樂技術經濟發展公司提供。

表1　15N微區處理施肥量 g/株Table1　Fertilizer amount of15N micro-areas g/plant

1.3采樣與測定

于烤煙成熟期（6月15日）分別采集植物樣和土樣。植物樣采集時，地上部莖稈、葉片和地下根系分開采集，在105 ℃下殺青30 min后繼續在75 ℃烘至恒重，測定干物質量，樣品粉碎后測定總氮及15N豐度。

土壤樣品采集：用土鉆在分別采集0～20、20～40和40～60 cm土層土壤，風干后測定總氮及15N豐度。

測定方法：植株和土壤總N含量及15N豐度由河北農林科學院遺傳生理研究所進行檢測，總N含量用凱氏半微量蒸餾定氮法測定，15N豐度用同位素質譜法測定。

1.4數據處理[18]

煙株吸收的總氮量=葉片干物質重×葉片含氮濃度+莖稈干物質重×莖稈含氮濃度+根系干物質重×根系含氮濃度；

煙株肥料氮占總氮的比例（Ndff, %）=煙株15N原子百分超/肥料15N原子百分超；

原子百分超=樣品15N豐度-自然豐度（0.365%）；

N分配率=各器官15N吸收量/15N總吸收量；

煙株吸收的肥料氮=煙株吸收的總氮量×煙株吸收肥料氮的比例；

煙株吸收的土壤氮=煙株吸收的總氮量-煙株吸收的肥料氮；

氮肥利用率=煙株吸收的肥料氮/施氮量×100%；

肥料氮在土壤中的殘留率=土壤15N原子百分超/肥料15N原子百分超×100%；

肥料氮在土壤中的殘留量=土壤全氮含量×土樣干重×肥料氮在土壤中的殘留率；

肥料氮損失量=施氮量-煙株吸收的肥料氮-肥料氮在土壤中的殘留量；

肥料氮損失率=肥料氮損失量/施氮量×100%。

1.5統計分析

應用Microsoft Excel 2007 軟件進行圖表繪制，應用DPS 7.05軟件，采用單因素方差分析進行數據的統計分析。

2　結 果

2.1煙株干物質量與氮素吸收

表2示出，增加施氮量提高了烤煙干物質積累量，N158處理烤煙干物質量較高，為5321.05 kg/hm2，分別比N115處理和N136處理提高903.91和1096.15 kg/hm2。隨著氮肥用量增加，植株吸氮量明顯增加，從71.13增加至97.17 kg/hm2。其中，葉片氮吸收量為45.11～60.41 kg/hm2，占煙株總吸氮量的60%以上，煙株莖稈吸氮量次之，根系吸氮量最少，根、莖、葉三者吸氮量比例平均為1:2.5:6.5。從各部位吸氮量數據比較可以發現，每生產1 kg烤煙干煙葉，需要吸氮20～24 g，每生產1 kg烤煙莖稈，需要吸氮12～13 g，每生產1 kg烤煙根系，需要吸氮10～13 g，隨著施氮水平的變化，烤煙各個部位對氮的需求變化幅度較小。

2.2煙株各部位氮素來源及15N分配率

從表3可見，不同處理煙株各部位間肥料氮占總氮比例存在差異。基肥肥料氮占總氮比例變化范圍為32.87%～38.96%，無明顯差異。追肥肥料氮占總氮比例值變化范圍為17.48%～27.78%，根系總氮中來自追肥氮的比例最小，平均為20.60%，葉片總氮中來自追肥氮的比例最大，平均為25.14%。隨追肥15N施用量增加，根系、莖稈和葉片3個部位肥料氮占總氮比例均呈增加趨勢。可見，施氮量的增加有利于煙株對肥料氮的吸收利用，且在一定范圍內，這種促進作用隨著施氮量的增大而提高。不同處理下，煙株15N分配量和分配率均表現為葉片>莖稈>根系，葉片15N分配量和分配率平均為17.09 kg/hm2和66.87%，莖稈15N分配量和分配率平均為5.97 kg/hm2和23.86%，根系15N分配量和分配率平均為2.45 kg/hm2和9.26%，不同追肥用量對莖稈和葉片中肥料15N分配量呈顯著影響。可見，本試驗15N在煙株內的分布和遷移規律基本一致，施氮量大小并未改變這一規律。由于煙株葉片質量占煙株50%以上，因此64%以上的氮肥累積在葉片中。

表2　不同施氮水平下煙株各個部位干物質量及氮吸收量 kg/hm2Table2　Biomass and N uptake of flue-cured tobacco under different N rates

表3　煙株不同部位肥料氮占總氮比例與15N分配率Table3　Ndff and15N distribution ratios of flue-cured tobacco

2.3 整株氮素來源及15N肥料利用率

從表4可以看出，N1、N2、N3三個處理下，隨追施氮量的增加，基肥Ndff值未呈現明顯差異，在34.20%～38.54%，但煙株基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率明顯增加。N3處理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分別為37.77 kg/hm2和40.18%。N1處理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分別為26.74 kg/hm2和28.45%，N1、N2、N3三個處理之間二者均呈現顯著差異。

隨著追肥15N用量增加，追肥Ndff值逐漸增加，N5、N6與N4呈顯著差異，N5和N6兩個處理Ndff值無明顯差異。可見，在一定范圍內，隨著追肥15N用量增加，煙株氮來自肥料氮的比例增大。此外，隨著追肥15N用量增加，煙株追肥15N吸收量逐漸增加，而追肥15N肥料利用率逐漸降低，N4、N5和N6三個處理間15N吸收量和15N肥料利用率均呈顯著差異。由以上結果可以看出，氮肥用量增加將導致植株吸收肥料氮增加，基肥氮利用率隨追肥用量增加而提高，追肥氮利用率隨著追肥用量增加明顯降低。

表4　不同施氮水平下煙株15N吸收利用率Table4　15N absorption and utilization of flue-cured tobacco under different N rates

同時，基肥15N肥料利用率在28.25%～40.18%，追肥15N肥料利用率在35.95%～69.62%，基肥15N肥料利用率遠低于追肥15N肥料利用率。

整個生育期，煙株吸收的肥料氮數量隨著施氮水平的增加而增加，變化范圍在41.36～60.78 kg/hm2，其占施氮總量的比例即整個生育期肥料氮利用率為35.97%～39.47%，隨著施氮水平的增加變化不大，各處理之間無明顯差異。施氮水平對煙株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影響不大，煙株吸收的總氮中58.14%～62.55%來自肥料氮，37.45%～41.86%來自土壤氮。不同氮素水平下，烤煙吸收的肥料氮均高于土壤氮。

2.4土層中殘留氮及肥料氮損失

本試驗條件下，氮肥煙株利用率、土壤殘留率和損失率三者比值為1:0.6:1。由表5可以看出，烤煙收獲后，0～60 cm土層土壤殘留肥料氮為25.26～36.27 kg/hm2，N115處理殘留肥料氮最低，N158處理殘留肥料氮最高，3種氮素水平處理之間呈顯著差異。可見，隨著施氮量的增加，土壤殘留肥料氮數量也逐步增加。土壤殘留肥料氮占施入肥料氮的比例變化幅度較小，變化范圍在21.97%～23.57%，各處理之間無明顯差異。肥料氮損失量隨著施氮水平的增加而增加，變化范圍在48.38～56.95 kg/hm2，但肥料氮損失比例呈相反的變化趨勢，隨著施氮水平的增加而減小，變化范圍在36.98%～42.07%。

表5　肥料氮去向Table5　Fate of15N

3　討 論

3.1煙株不同器官氮素吸收分配規律

試驗結果表明，隨著氮肥用量增加，煙株干物質量和總吸氮量均隨之增加，煙株總吸氮量變化范圍在71.13～97.17 kg/hm2，煙株不同器官氮素累積量表現為葉片>莖>根，與楊志曉[18]在南雄煙區研究結果一致。根、莖、葉3個部位吸氮量比值為1:2.5:6.5，煙株葉片對氮的需求量最大，煙株吸收的氮素60%以上用于葉片的生長發育。15N在煙株不同器官的分布和遷移規律基本一致，施氮水平高低并未改變這一規律。

3.2 施氮水平及時間對煙株吸氮來源的影響

植株吸收的氮主要來源于肥料氮和土壤氮，煙株吸收的肥料氮占總氮的比例受施氮量、煙株長勢、土壤氮礦化速率等多重因素影響。微區示蹤結果表明，施氮水平增加將導致植株總吸氮量及吸收的肥料氮增加。本試驗中施氮水平對煙株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影響不大，煙株吸收的總氮中58.14%～62.55%來自肥料氮，37.45%～41.86%來自土壤氮。不同氮素水平下，烤煙吸收的肥料氮均高于土壤氮，與馬興華等[5]研究結果不同。分析認為試驗期間降雨量較大，土壤水分含水量過高在一定程度上抑制了土壤氮素礦化，減少了土壤氮素供應，從而降低了土壤氮對煙株吸氮的貢獻。

整個生育期肥料氮利用率為35.97%～39.47%，施氮水平對整個生育期肥料氮利用率影響不大，與前人[19-24]研究結果有所不同，可能是本試驗3個氮肥水平設置梯度較小，各處理間未表現出顯著差異。基肥肥料氮利用率（28.45%～40.18%）遠低于追肥肥料氮利用率（35.95%～69.62%），一方面是因為基肥氮用量是追肥氮用量的1.5～4.5倍，氮素水平越高，肥料氮利用率越低；另一方面可能是由于試驗期間烤煙生長前期降雨量較大，且該時期煙株對氮肥需求量較小，導致大量基肥肥料氮隨雨水流失，旺長期以后，煙株快速生長，對氮素需求急劇增加，追肥肥料氮相對流失較少。

3.3施氮水平對肥料氮去向的影響

針對肥料氮在煙田中的利用和損失率，有許多研究學者進行了相關研究，因試驗方法及氣候環境不同，結果存在一定差異[15-17,25-27]。以往大部分研究指出，烤煙氮肥利用率為20%～50%[2,25]，多雨地區煙株氮肥吸收利用率較低，約為20%左右，當季殘留在土壤中的肥料氮比例約為30%左右，通過地表徑流、地下淋失、氨揮發等途徑損失的肥料氮比例超過40%[15-17,25-27]。本試驗結果指出，氮肥煙株利用率、土壤殘留率和損失率分別為37.64%、23.03%和39.32%。本試驗氮肥吸收利用率稍高于前人多雨煙區研究結果，分析認為因本試驗施氮水平較低，同時本試驗微區采取塑料膜隔離，水肥均不能通過，且試驗地為水稻土，土壤較粘重，犁底層厚實，在一定程度上減少了肥料氮側滲和下滲損失，土壤氮殘留率和損失率較低。研究結果表明，在試驗施氮范圍內，肥料氮損失率隨氮素水平增加而減小，在158 kg/hm2處理下，肥料氮損失率為36.98%，比其余兩個處理分別低1.95%和5.09%，該結果與袁仕豪等[15]在多雨煙區研究結果相同，隨著追肥比例增大，肥料氮的損失率減少。該結果表明在一定施氮量范圍內，增施氮素對煙株干物質積累及氮素吸收的效應大于對氮素損失的效應，導致損失量增大，但損失率稍有減小。

4　結 論

綜合研究結果表明，在適宜施氮量范圍內，增施追肥氮用量有利于煙株的生長發育和干物質積累，進而促進了煙株對肥料氮的吸收利用，并在一定程度上降低肥料氮損失率。在試驗供氮范圍（158 kg/hm2）內，增加施氮水平對降低烤煙氮素利用率效應不明顯。在不考慮煙葉品質的前提下，試驗地區烤煙單季施氮量在158 kg/hm2時，烤煙產量、氮肥利用率和損失率等因素達到最佳水平。本試驗由于氮素水平設置區間較小，未找出氮素吸收利用率及損失率的峰谷值，還有待進一步研究。

[1] 韓錦峰. 煙草栽培生理[M]. 北京：中國農業出版社，2003.

[2] 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，2005：309-320.

[3] 楊志曉，王軼，王志紅，等. 烤煙氮素營養研究進展[J].江西農業學報，2012，24（1）：72-76.

[4] 張黎明，李云. 種植密度與施肥量對烤煙生長發育及產質量的影響[J]. 安徽農業科學，2010，38（23）：12437-12438.

[5] 馬興華，張忠鋒，榮凡番，等. 高低土壤肥力條件下烤煙對氮素吸收、分配和利用的研究[J]. 中國煙草科學，2009，30（1）：1-4，9.

[6] 李祖士，沈升法，阮關海，等. 不同施肥水平對烤煙干物質量和品質的影響[J]. 浙江農業科學，2000（6）：283-286.

[7] 郭春燕，代曉燕，劉國順，等. 施氮量和留葉數對豫西地區云煙87干物質量和品質的影響[J]. 河南農業科學，2012，41（9）：53-58.

[8] 劉衛群，郭群召，汪慶昌，等. 不同施氮水平對烤煙干物質、氮素積累分配及產質量的影響[J]. 河南農業科學，2004（8）：25-28.

[9] 邱標仁，周冀衡，鄭開強，等. 施氮量對烤煙產質量和煙堿含量的影響[J]. 煙草科技，2003（11）：41-43.

[10] 李長軍，宮長榮，肖鵬，等. 施氮水平和烘烤條件對煙葉品質和含氮組分的影響[J]. 中國煙草科學，2001，22（1）：4-7.

[11] Anonym. Fertilized to death[J]. Nature, 2003, 425: 894-895.

[12] 高肖賢，張華芳，馬文奇，等. 不同施氮量對夏玉米產量和氮素利用的影響[J]. 玉米科學，2014，22（1）：121-126，131.

[13] 孫占詳，鄒嘵錦，張鑫，等. 施氮量對玉米產量和氮素利用效率及土壤硝態氮累積的影響[J]. 玉米科學，2011，19（5）：119-123.

[14] 巨曉棠，潘家榮，劉學軍，等. 北京郊區冬小麥/夏玉米輪作體系中氮肥去向研究[J]. 植物營養與肥料學報，2003，9（3）：264-270.

[15] 袁仕豪，易建華，蒲文宣，等. 多雨地區烤煙對基肥和追肥氮的利用率[J]. 作物學報，2008，34（12）：2223-2227.

[16] 單德鑫，楊書海，李淑芹，等.15N 示蹤研究烤煙對氮的吸收及分配[J]. 中國土壤與肥料，2007（2）：43-45.

[17] 焦永鴿，李天福，張云貴，等. 有機質對紅壤烤煙氮素累積分配特征的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2009， 15（4）：923- 929．

[18] 楊志曉. 南雄煙區土壤-煙株氮素循環規律及氮肥調控方式研究[D]. 鄭州：河南農業大學，2009.

[19] 朱兆良. 中國土壤氮素[M]. 北京：科學出版社，1988.

[20] 劉衛群，郭群召，張福鎖，等. 氮素在土壤中的轉化及對烤煙上部葉煙堿含量的影響[J]. 煙草科技，2004（5）：36-39.

[21] 韓錦鋒，陳建軍，黃元炯，等. 應用15N示蹤法探討煙草對氮素利用的影響[J]. 河南農業大學學報，1992，26（3）：224-227.

[22] 陳萍，李天福，張曉海，等. 利用15N示蹤技術探討煙株對氮素肥料的吸收與分配[J]. 云南農業大學學報，2003，18（1）：1-4.

[23] 習向銀，晁逢春，李春儉. 利用15N示蹤法研究土壤氮對烤煙氮素累積和煙堿合成的影響[J]. 植物營養與肥料學報，2008，14（6）：1232-1236.

[24] 谷海紅，劉宏斌，王樹會，等. 應用15N示蹤研究不同來源氮素在烤煙體內的累積和分配[J]. 中國農業科學，2008，41（9）：2693-2702.

[25] 凌壽軍，謝玉華，曾曉娥. 4種土壤養分供給特性及煙株對肥料的利用率研究[J]. 中國煙草科學，2003，24（3）：11-13.

[26] 楊宏敏，陸引罡，魏長照，等. 應用15N示蹤研究烤煙對氮的吸收及分布[J]. 貴州農業科學，1991（5）：29-33.

[27] 李志宏，張維理. 我國植煙土壤養分狀況與煙草施肥技術[C]//中國煙葉生產購銷公司. 中國煙葉生產實用技術指南，2008.

Nitrogen Absorption and Utilization of Flue-Cured Tobacco in Liuyang

DUAN Shuhui1, LIU Tianbo1, ZHANG Lu2, DAI Kuai3, PEI Xiaodong4
（1. Hunan Tobacco Science Institute, Changsha 410010, China; 2. Hengyang Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang, Hunan 426182, China; 3. Yuxi Tobacco Company of Yunnan Province, Yuxi, Yunnan 653100, China; 4. Changsha Tobacco Company of Hunan Province, Changsha 410010, China)

15N-labelled experiments were designed to study the effect of different nitrogen amount on dry matter accumulation and nitrogen uptake, residue and loss of flue-cured tobacco in Liuyang. The results showed that the nitrogen accumulation ratio of leaf, stem and root was 1:2.5:6.5. 58.14%-62.55% of N absorbed by flue-cured tobacco was derived from fertilizer under different N levels, while 37.45%-41.86% of the absorbed N was from the soil. Fertilizer N utilization efficiency (NUE) of base and topdressing fertilizer N was from 28.25% to 40.18% and from 35.95% to 69.62% respectively. NUE of base fertilizer N was increased with the increase of topdressing N, NUE of topdressing N was decreased with the increase of topdressing N. Under the 158 kg/ha N level, with the increase of N fertilizer, NUE and soil residual rate increased, from 21.97% to 23.55% and from 35.97% to 39.47%, but the increase was not significant. Fertilizer N loss rate decreased, from 36.98% to 42.07% under this condition. AT the 158 kg/ha N level, tobacco dry matter, total N accumulation, fertilizer N accumulation were the highest (5321.05, 97.17 and 60.78 kg/ha), and the fertilizer N loss rate was the lowest (36.98%).

flue-cured tobacco; nitrogen; uptake; residue; loss

S572.01

1007-5119（2016）05-0028-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.006

湖南省煙草公司長沙市公司科技項目“長沙生態煙葉研究與開發”（csyc-ny20120013）

段淑輝（1986-），女，碩士，農藝師，主要從事植物營養與煙草栽培研究。E-mail：285234028@qq.com

2016-01-25

2016-04-19