烤煙—油菜輪作條件下的氮肥效應

王家順 +李志友 陸引罡

摘要：采用田間裂區試驗研究不同氮肥用量對烤煙—油菜輪作體系中作物產量、氮素吸收量、氮肥利用率和后效的影響。結果表明，烤煙季產量隨著氮肥施用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，烤煙季施氮150 kg/hm2產量最高，氮肥利用率最大；烤煙季施用的氮肥具有明顯的后效，油菜產量顯著增加314.73～488.83 kg/hm2，氮素吸收量增加12.33～17.86 kg/hm2，相當于油菜季施氮22.46～35.21 kg/hm2的增產效果，氮肥的后效與施氮量成正比。在烤煙—油菜輪作體系中，推薦烤煙季施氮肥150 kg/hm2，油菜季在充分考慮烤煙季氮肥后效的基礎上少施氮22.54～35.17 kg/hm2，烤煙、油菜增產效果好。

關鍵詞：烤煙—油菜輪作；產量；氮素吸收量；氮肥利用率；氮肥后效

中圖分類號：S344.1；S143.1文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）05-0070-03

氮是植物生長發育的必需營養元素之一，合理施用氮肥是作物獲得高產和改善品質的重要措施之一[1]，然而近年來大量農村勞動力外出務工和經濟條件變好，在農業生產中盲目施用化肥的現象越來越嚴重，尤其是氮肥的偏施、濫施、重施現象比較突出。隨著作物氮肥施用量的逐漸增加，產量不斷提高，但是氮肥利用率卻不斷降低[2]，當前條件下氮肥利用率平均為35%[3]。研究表明，氮肥施入到土壤后，除了被作物吸收帶走起增產作用，以及通過揮發、淋洗損失到環境中對生態環境帶來負效應外，還有相當數量的肥料氮殘留于土壤中，供下季作物所吸收利用，替代后季一部分氮肥[4-5]。

烤煙作為一種不耐連作的作物，輪作成為煙草主要的種植制度。貴州省是我國烤煙主產區之一，結合喀斯特山區土層淺、保水保肥能力差等特點，油菜作為一種肥田養地作物，成為與烤煙輪作種植的主要作物之一[6-8]。在輪作周期中，肥料的分配上既要考慮當季作物的肥料施用問題，也要考慮肥料的殘效對后季作物的影響。目前，烤煙輪作種植施肥效果主要集中在水旱環境條件下煙—稻輪作種植的研究[9-12]，烤煙—油菜輪作條件下的施肥效果研究未見相關報道，因此，本研究以烤煙—油菜輪作試驗，分析烤煙季不同氮肥用量對烤煙以及后季油菜產量、肥料利用率的影響，尋求最佳施肥量，從而為烤煙—油菜輪作氮肥的合理施用、提高肥料利用率等提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在安順市西秀區桐木沖進行，當地為山地，試驗前茬作物為中藥材，試驗土壤為黃壤，土壤理化性質：pH值6.75，有機質含量31.32 g/kg，全氮含量2.12 g/kg，堿解氮含量123.1 mg/kg，有效磷含量15.4 mg/kg，速效鉀含量 115.8 mg/kg。

1.2試驗材料

本試驗選用的烤煙品種為云煙87號，油菜為油研8號，均為當地的主推品種，試驗于2012年10月至2015年10月進行。烤煙分別于每年5—10月種植，種植密度 1.5萬株/hm2；每年10月至次年5月將烤煙田間試驗主區裂成2個副區種植油菜，密度為10萬株/hm2。整個試驗過程中的田間試驗管理與當地農民習慣保持一致。

供試肥料品種分別為硫酸銨（含N 20%）、硝酸銨（含N 35%）、尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）和硫酸鉀（K2O 50%）。

1.3試驗設計

試驗為烤煙—油菜輪作，其中烤煙種植季采用完全隨機區組設計方式，共包含4個氮肥水平，分別為：N0（不施氮）、N100（施氮100 kg/hm2）、N125（施氮125 kg/hm2）、N150（施氮150 kg/hm2）、N175（施氮175 kg/hm2），每個處理設3次重復，小區面積120 m2。烤煙收獲后，每個試驗小區分為2個副區種植油菜，分別設為-N處理（-N表示油菜季不施氮）和+N170處理（+N表示油菜季施氮170 kg/hm2）。

本試驗中烤煙季和油菜季各處理磷肥、鉀肥的用量保持一致，分別為烤煙季P2O5 128 kg/hm2和K2O 300 kg/hm2，油菜季P2O5 60 kg/hm2和K2O 75 kg/hm2。烤煙季氮肥、鉀肥分基肥、追肥2次施用，施用比例分別為60%、40%，基肥、追肥中氮肥為硫酸銨和硝酸銨按純氮1 ∶[KG-*3]1比例混合的肥料，磷肥全部用作基肥；油菜季氮肥分3次施用，其中基肥占60%，氮肥為硫酸銨和硝酸銨按純氮1 ∶[KG-*3]1比例混合的肥料，越冬肥和薹肥各占20%，氮肥為尿素，磷肥、鉀肥均全部作基肥施用。

1.4樣品采集與測定方法

1.4.1土壤的基本理化性質在烤煙試驗開始前，以整個試驗田塊為采樣單元，采用“S”形取樣的方法在試驗田塊內采集0～20 cm土層土樣，風干過篩后備用。土壤pH值采用電位法（pH計）[13]測定，有機質含量采用重鉻酸鉀滴定法[13]測定，全氮含量采用硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消煮、蒸餾滴定法[13]測定，土壤堿解氮含量采用堿解擴散法[13]測定，土壤速效磷含量采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法[13]測定，土壤速效鉀含量采用醋酸銨浸提-火焰光度法[13]測定。

1.4.2烤煙和油菜的氮素吸收在烤煙和油菜收獲前1 d在每個小區隨機選擇15、30株油菜，風干稱質量后將烤煙分為煙葉和莖稈根兩部分，油菜分成籽粒和莢殼、莖稈部分，稱質量、烘干、粉碎。采用濃H2SO4-H2O2消化[13]，凱氏定氮儀測定植株各部分氮含量，計算烤煙和油菜的氮素吸收。

1.4.3烤煙和油菜產量各個小區單打單收測產。

氮肥合理施用量是影響肥料利用率的關鍵因素，從表1可以看出，隨著烤煙氮肥用量的增加，氮肥的貢獻率和氮肥利用率均呈先增加后降低的趨勢，以N150處理的氮肥貢獻率和氮肥利用率最高，分別為61.56%和37.33%。氮肥農學效率隨烤煙氮肥施用量的增加而逐漸減少。這表明氮肥施用量不足會影響烤煙的產量，然而過量的氮肥施用則會造成烤煙對氮素的奢侈吸收、上部煙葉可利用率低等問題，從而降低了烤煙的產量和肥料利用率。2.2不同處理對油菜產量和氮素吸收量的影響

可以看出，烤煙季的氮肥施用量會對油菜產量產生明顯的影響，在油菜季不施氮肥的情況下，隨著烤煙季氮肥用量的增加，油菜的產量呈現逐漸增加的趨勢，其中烤煙季施氮量為175 kg/hm2時油菜的產量最高，比烤煙季不施氮肥處理顯著增產488.83 kg/hm2。與不施用氮肥處理相比，油菜季施用氮肥后能明顯提高油菜的產量，增產945.32～1 192.28 kg/hm2。同時，烤煙季氮肥施用量也會影響到當季油菜產量，烤煙季不施氮處理油菜產量明顯低于其他施用氮肥的處理，并且油菜的產量隨著前季烤煙氮肥用量的增加而增加，以烤煙季氮肥施用量最高的N175處理的油菜產量最高，達到2 494.53 kg/hm2，比烤煙季不施氮肥增產 735.79 kg/hm2。

烤煙季的氮肥施用量同樣也會對油菜季氮素吸收量產生明顯的影響，無論在油菜季施用氮肥還是不施用氮肥的情況下，油菜的氮素吸收量均隨著烤煙季氮肥用量的增加而增加，其中均以烤煙季氮肥施用量為N175處理時油菜的氮素吸收量最高，分別為48.98、130.58 kg/hm2，分別比烤煙季不施氮肥處理增加 17.86 、35.21 kg/hm2，由此可見，烤煙季氮肥的后效與氮肥用量呈顯著正相關，同時氮肥的后效也受油菜季氮肥用量的影響。

2.3烤煙季肥料氮的利用率以及殘留氮在油菜季的利用

由表3可知，在烤煙—油菜輪作條件下，殘留在土壤中的烤煙季施用的氮肥能夠明顯增加油菜的產量和氮素吸收量，烤煙季殘留的氮素仍有10.21%～12.33%可以被油菜季所吸收利用。在考慮氮肥施用的后效后，2季氮肥的累積利用率為42.69%～48.30%，其中以N150處理氮肥的累積利用率最大，為48.30%。

在烤煙季氮肥的施用基礎上，油菜季施用氮肥能明顯提高油菜的產量，增產945.32～1 192.28 kg/hm2。如果以烤煙季不施用氮肥油菜季施用氮肥的增產量作為評估烤煙季氮肥后[CM（25]效的依據，油菜季增產945.32[KG*3]kg/hm2，在烤煙季施氮量為[CM）]

3討論與結論

3.1討論

施用氮肥能夠顯著增加烤煙、油菜的產量和氮素吸收量，這與許多研究結果[7，15-17]一致。在本試驗條件下，烤煙產量隨著氮肥用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，其中以N150處理的烤煙產量最高，達到2 105.33 kg/hm2，比N0處理增產1 295.99 kg/hm2。與產量的變化略有不同，烤煙的氮素吸收量隨著氮肥用量的增加而增加，以N175處理的氮素吸收量最大，比N0處理增加了61.59 kg/hm2。過量的氮肥施用則會造成烤煙生長后期對氮素的奢侈吸收，導致上部煙葉可利用率和煙葉品質下降[7，18]。

烤煙季氮肥的施用會影響油菜的產量和氮素吸收，在施肥或不施肥的情況下，油菜的產量均隨著烤煙季氮肥施用量的增加而增加。烤煙季氮肥使油菜增產314.73～488.83 kg/hm2，氮素吸收量增加12.33～17.86 kg/hm2，烤煙季氮肥在油菜季的利用率為10.21%～12.33%。在本研究中考慮到油菜枯葉和根系在成熟期死亡和腐爛，無法準確評估，因此肥料利用率只考慮了油菜地上部的氮素吸收，這在一定程度上低估了作物對肥料的利用率。在本試驗中，油菜季沒有設定不同的氮肥施用量研究油菜季氮肥合理用量，但是參考卜容燕等的經驗[19]，在本試驗條件下要達到一定的增產量，油菜季氮肥的施用量理論上可以下調22.54～35.17 kg/hm2。

3.2結論

烤煙季氮肥施用量150 kg/hm2產量最高，氮肥利用率最大，施氮量不足或者過高均會造成烤煙產量降低，從而降低經濟效益。同時，烤煙季氮肥具有顯著后效，后茬油菜顯著增產314.73～488.83 kg/hm2，在本試驗條件下相當于油菜季少施氮22.54～35.17 kg/hm2的增產效果，氮肥后效與施氮量呈正比。

綜上所述，在烤煙—油菜輪作系統中，合理施氮能顯著增加烤煙和油菜的產量，烤煙季氮肥具有一定的后效，油菜生長季氮肥應該在充分考慮前茬作物烤煙氮肥后效的基礎上進行優化推薦施用。

參考文獻：

[1]吳禮樹. 土壤肥料學[M]. 2版. 北京：中國農業出版社，2011：178-193.

[2]張福鎖，江榮風，陳清. 我國肥料產業和科學施肥戰略研究報告[M]. 北京：中國農業大學出版社，2008：41-50.

[3]朱兆良. 農田生態系統中化肥氮的去向和氮素管理[M]//朱兆良. 中國土壤氮素. 南京：江蘇科學技術出版社，1992：213-249.

[4]石孝均. 水旱輪作體系中的養分循環特征[D]. 北京：中國農業大學，2003：63-87.

[5]李世清，李生秀. 旱地農田生態系統氮肥利用率的評價[J] .中國農業科學，2000，33（1）：76-81.

[6]王家順，李志友，陸引罡. 不同輪作方式對烤煙生長發育和品質的影響[J]. 河南農業科學，2015，44（9）：25-27，31.

[7]孟源，陸引罡，周建云，等. 利用 15N示蹤技術探討烤煙在不同輪作方式下對氮素肥料的吸收與分配[J]. 江蘇農業科學，2015，43（4）：99-102.

[8]徐照麗，楊宇虹. 不同前作對烤煙氮肥效應的影響[J]. 生態學雜志，2008，27（11）：1926-1931.

[9]黃平娜，秦道珠，龍懷玉，等. 綠肥—煙—稻輪作與煙葉產量品質及后茬晚稻產量效應[J]. 中國農學通報，2010，26（1）：103-108.[ZK）]

[10]張鵬博，張楊珠，李洪斌. 煙稻輪作系統中煙草和晚稻施肥效應的比較研究[J].

[11]李洪斌，張楊珠，胡日生，等. 湘中南地區煙稻輪作條件下煙草作物的施肥效應與肥料效應函數研究[J]. 中國農學通報，2013，29（24）：74-84.

[12]雷虹，張楊珠. 湘南地區煙稻輪作下晚稻的增產效應與肥料效應函數研究[J]. 湖南農業科學，2013（23）：50-53.

[13]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京：中國農業出版社，2000：25-108，264.

[14]農業部農民科技教育培訓中心，中央農業廣播電視學.測土配方施肥技術[M]. 北京：中國農業科學技術出版社，2008：12-32.

[15]李超，林建委，曾繁東，等. 不同氮肥管理模式對烤煙產量品質形成和氮肥利用率的影響[J]. 華南農業大學學報，2014，35（5）：57-63.

[16]左青松，楊海燕，冷鎖虎，等. 施氮量對油菜氮素積累和運轉及氮素利用率的影響[J]. 作物學報，2014，40（3）：511-518.

[17]劉寶林，鄒小云，宋來強，等. 氮肥用量對遲直播早熟油菜產量及氮素利用效率的影響[J]. 中國油料作物學報，2015，37（6）：852-861.

[18]韓富根，沈錚，李元實，等. 施氮量對烤煙經濟性狀、化學成分及香氣質量的影響[J]. 中國煙草學報，2009，15（5）：38-42.

[19]卜容燕，任濤，魯劍巍，等. 水稻—油菜輪作條件下氮肥效應及其后效[J]. 中國農業科學，2012，45（24）：5049-5056.