滴灌下鉀肥施用量對煙草生長、產量和品質的影響

巫彬芳， 鄧蘭生， 官利蘭， 程鳳嫻， 楊依彬， 楊 旭， 張承林

(1.華南農業大學資源環境學院，廣東廣州 510642； 2.廣州一翔農業技術有限公司，廣東廣州 510620)

煙草是我國經濟發展的重要作物之一，對地域經濟和國民經濟的發展具有重要拉動作用[1-3]。在煙草生產中，鉀是最為重要的品質元素[4-6]。目前，我國煙葉品質存在的主要問題之一是煙葉含鉀量過低，除云南、貴州、福建部分地區的煙葉含鉀量超過2%外，其他地區普遍低于2%，而一般優質煙葉含鉀量不能低于3%，美國等幾大優質煙葉生產國的煙葉含鉀量更是高達4%～6%，這一現狀嚴重制約著我國目前煙葉生產的發展[7]。大量研究表明，合理灌溉和施肥是促進煙草生長發育和改善煙葉品質的重要因素。王家民等研究表明，在常規施肥前提下，于移栽后50、60 d，噴施2次濃度為3%的硫酸鉀溶液，可使煙草產量提高6%，產值提高16%[8]。鄒芳蕓等研究表明，針對不同肥力土壤采用不同營養調控措施有利于優化煙草農藝性狀，提高產量和經濟效益[9]。李小龍等研究表明，與常規施肥相比，施用等量納米碳增效肥料可優化煙葉田間農藝性狀，提高產量和改善品質[10]。王少先等研究表明，煙草專用緩釋肥(BD肥)對初烤煙葉香氣有一定影響，且采用煙草專用緩釋肥處理的煙葉雜氣、余味均較對照好，其中以一次性施用BD肥1 200 kg/hm2的煙株表現最好[11]。在眾多栽培管理技術中，水肥一體化技術是現代農業生產中水肥綜合管理的重要技術措施之一，具有顯著節水、節肥、高產、優質、高效等特點[12-14]，但關于該技術在煙草生產中的應用研究很少。本試驗在盆栽條件下研究投入同等養分時，常規施肥處理與滴灌施肥處理以及滴灌施肥條件下施用不同水平鉀肥對煙草生產、產量及品質的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗于2015年11月至2016年5月在華南農業大學資源環境學院試驗基地進行。供試作物為煙草品種K326。供試肥料為華南農業大學作物營養與施肥研究室研制的煙草專用液體肥以及市售復合肥、硫酸鉀(K2O的質量百分含量為54%)、硝酸銨(N的質量百分含量為35%)、過磷酸鈣(P2O5的質量百分含量為18%)。供試土壤為磚紅壤，取自廣東省湛江市徐聞縣，土壤基本性質：pH值為5.6、電導率(EC)為0.3 mS/cm、有機質含量為11.8 g/kg、堿解氮含量為41.3 mg/kg、有效磷含量為0.2 mg/kg、速效鉀含量為 49.2 mg/kg。

1.2 試驗設計與實施

根據煙草生長對養分的需求情況及供試土壤肥力低的現狀，確定該試驗的施氮量為0.2 g氮/1 kg土，施磷量為0.15 g P2O5/1 kg土，在等氮等磷的基礎上，設計5個施鉀水平，分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g K2O/1 kg土，處理編號依次為K1、K2、K3、K4、K5，每個施鉀水平為1個處理，每個處理6個重復，其中3個重復用作煙葉鉀含量動態變化檢測。采用高為30 cm、盆口直徑為30 cm、底部直徑為20 cm的塑料盆種植煙草，每盆裝土9 kg，施入3.5 g過磷酸鈣與土壤混勻作基肥，當煙苗長出第7張真葉時進行移栽，每盆移栽1株，種植周期為120 d。從移栽后第5天開始通過滴灌系統追施氮、鉀肥，每7 d施1次肥，共施肥13次，每株具體的施肥量見表1。試驗選用小型滴灌系統，每個盆安裝1個壓力補償式滴頭，流量為2.0 L/h。

同時設置一個常規施肥處理作為對照(CK)，氮、磷、鉀肥施用量分別為0.20 g N/1 kg土、0.15 g P2O5/1 kg土、0.60 g K2O/1 kg土。具體施肥時間及用量為第1次施肥時間為煙草移栽時，將基肥與土壤混勻施用，施肥量為3.5 g過磷酸鈣、 5.0 g市售復合肥、 5.0 g硫酸鉀；第2次施肥時間為煙草移栽后25 d，采用條施方式，施肥量為2.0 g硝酸銨、2.3 g市售復合肥、2.3 g硫酸鉀，在煙株兩側各開1條長5 cm、寬 1 cm、深2 cm的溝，將肥料均勻施入溝中，并覆土。

表1 滴灌施肥下不同處理的單次施肥量

在煙草生長期間按常規措施進行水分和病蟲害管理，按試驗設計要求進行養分管理。

1.3 測定項目與方法

在煙草生長期間，定期檢測煙葉鉀含量的動態變化，每個處理選取固定的3株作為檢測對象，分別在移栽后30、60、90 d 和收獲時(下位葉移栽后105 d、中位葉移栽后112 d、上位葉移栽后120 d；上、中、下位葉的區分方法為去除煙草基部最老的2張葉片，保留18張有效煙葉，其中下部6張煙葉為下位葉、中部6張為中位葉、上部6張為上位葉)的4個時間段分別取1張煙草的上、中、下位葉，共3張葉片，進行鉀含量的測定。在采收時測定煙株的株高、莖粗以及有效葉片的干質量、鮮質量。煙葉烘干后測定其氮、磷、鉀、淀粉、還原糖、煙堿等指標的含量。其中全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗分光光度法測定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮，原子吸收分光光度計法測定；淀粉含量采用蒽酮比色法測定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；煙堿含量采用紫外分光光度法測定[15-17]。

1.4 數據處理

采用Excel 2003計算試驗數據的平均值和標準差，并利用SAS 9.0統計軟件進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施鉀處理對煙葉干物質量的影響

由圖1可知，K1、K2、K3、K4、K5處理煙葉的干質量均顯著高于CK處理。在5個滴灌施肥處理中，K3、K4處理的煙葉干質量與K5處理差異不顯著，但顯著高于K1、K2處理，表明在一定范圍內增加施鉀量可提高煙葉產量。

2.2 不同施鉀處理對煙葉氮含量的影響

由表2可以看出，K1、K2、K3、K5處理上、中、下位葉的氮含量均顯著高于CK處理，但K4處理3個部位煙葉的含氮量與CK處理差異不顯著。

表2 不同施鉀處理對煙葉氮含量的影響

注：表中數據為3次重復的平均值±標準誤差，同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.3 不同施鉀處理對煙葉鉀含量的影響

由圖2可知，K3處理上、中、下位葉的鉀含量均顯著高于CK處理，其中上位葉鉀含量的增幅最大，顯著提升了煙葉的品質。在滴灌施肥下，隨著施鉀量的增加不同部位煙葉的鉀含量均呈先升高后降低的趨勢，在施鉀量為7.2 g/株時，各部位的葉片鉀含量均達到最高。從下位葉鉀含量數據來看，各處理間差異顯著，K4處理煙葉中鉀含量最高，為50.5 g/kg；K5處理煙葉中鉀含量顯著低于K4處理，但顯著高于K1、K2、K3處理。從中位葉鉀含量數據來看，K4、K5處理煙葉中鉀含量較高，顯著高于K1、K2、K3處理；K4處理煙葉鉀含量最大，為 52.0 g/kg。各處理上位葉的鉀含量與下位煙葉趨勢相同，同樣為K4處理時最大，為83.8 g/kg。

2.4 不同施鉀處理對不同生育期煙葉鉀含量變化的影響

由圖3可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理下位葉的鉀含量大幅增加，移苗后60 d時，明顯高于K1和CK處理；而CK、K1處理煙葉中鉀含量呈現出緩慢降低的趨勢，直至采收。在移苗后60～105 d，K2、K3、K5處理下位葉的鉀含量增加量相對平緩，而K4處理則持續上升。通過對比K4、K5處理煙葉的鉀含量可知，在移苗后30～90 d，2個處理間下位煙葉鉀含量無明顯差別，但在移苗后105 d時，K4處理含鉀量高于K5處理，表明下位葉中鉀含量的累積主要集中在移苗后30～60 d。通過對比CK、K3處理的鉀含量可知，在相同施鉀量下，滴灌施肥可明顯提高下位葉各生長時期的鉀含量，并抑制移苗60 d后煙葉鉀素回流土壤的現象，保持煙葉的高鉀含量。

由圖4可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理中位葉鉀含量快速增加，呈現與下位葉相似的變化趨勢，移苗后60 d時，明顯高于CK、K1處理，移苗后60 d至采收期間鉀含量基本保持不變；而CK、K1處理從移苗后30 d到采收期間中位葉的鉀含量呈緩慢下降趨勢，并在采收時達到最低值。通過對比K4、K5處理的鉀含量可知，在移苗后60 d，K5處理的中位葉鉀含量高于K4處理，但之后K5處理的中位葉鉀含量呈下降趨勢，主要是由于中位葉鉀元素部分回流土壤，因此鉀含量稍有下降；而K4處理中位葉的鉀含量還在緩慢上升，且在采收時明顯高于K5處理。由此可知，中位葉鉀的累積也主要集中在移苗后30～60 d；當施鉀量過多時，在中位葉生長中后期(移苗 60 d 以后)會對其鉀元素吸收積累產生一定的抑制作用。通過對比CK、K3處理的鉀含量可知，在試驗條件下，滴灌施肥可明顯提高中位葉各生長時期的鉀含量。

由圖5可知，對于上位葉的鉀含量來說，滴灌施肥可促進整個生育期內鉀元素的不斷累積，過高的施鉀量(K5處理)對鉀的累積具有一定的抑制作用。就上位葉而言，在移苗后 30 d，不同處理間的鉀含量差異明顯，表現為CK處理

2.5 不同施鉀處理對煙葉淀粉含量的影響

由圖6可知，K5處理下位葉的淀粉含量最高，且顯著高于其他各處理，而CK、K2、K3、K4處理間差異不顯著。K1、K2、K3、K5處理間的中位葉淀粉含量無顯著性差異，但顯著低于常規施肥處理，而K4處理的中位葉淀粉含量則最低。CK處理上位葉淀粉含量顯著高于其他5個處理。因此，除下位葉外，中、上位葉中常規施肥處理的煙葉淀粉含量均高于滴灌施肥處理，無論施鉀量高低，滴灌施肥處理均有利于降低中、上位葉的淀粉含量，提升煙葉品質。

2.6 不同施鉀處理對煙葉還原糖含量的影響

由圖7可知，不同施鉀量可對煙葉的還原糖含量產生顯著影響。在下位葉中，CK處理的煙葉還原糖含量最高，而K1處理還原糖含量最低，顯著低于其他處理，僅為 12.41%，遠低于優質煙葉標準(16%～18%)；K2處理的下位葉還原糖含量也低于優質煙葉標準，而其他處理均達到了優質煙葉標準。在中位葉中，CK處理還原糖含量顯著高于其他處理，同樣K1處理含量最低，僅為12.49%，顯著低于其他處理；K3、K4、K5處理間差異不顯著，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。中位葉中K3、K4、K5處理達到了優質煙的還原糖含量標準，而CK處理偏高，K1、K2處理偏低。在上位葉中，K1處理煙葉還原糖僅為13.49%，顯著低于其他處理，K3、K4、K5處理間沒有顯著性差異，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。在上位葉中，CK、K3、K4、K5處理達到了優質煙的還原糖含量標準。綜合而言，在滴灌施肥條件下，不同處理煙葉還原糖含量隨著施鉀量的增加整體呈增加趨勢，當施鉀量達到5.4 g/株及以上時，還原糖含量即可達到優質煙葉的標準。

2.7 不同施鉀處理對煙葉煙堿含量的影響

由表3可知，常規施肥處理上、中、下位葉的煙堿含量均顯著低于其他處理。在滴灌施肥處理中，5個處理間的中位葉煙堿含量差異不顯著。K1處理上位葉煙堿含量最高，除K2處理外顯著高于其他處理。綜合可得，與常規施肥相比，滴灌施肥可顯著提高煙葉的煙堿含量。

表3 不同施鉀處理對煙葉煙堿含量的影響

3 討論與結論

滴灌施肥在很多作物上的應用都具有顯著增產提質效果，而在煙草上的應用研究較少。本試驗結果表明，滴灌施肥對煙草同樣具有顯著的增產效果，在相同養分投入的情況下，K3處理煙葉產量要比常規施肥處理增加26.79%。

煙草最為主要的品質指標為鉀含量，我國煙葉鉀含量普遍偏低，尤其是北方煙區，多在1%～2%之間，很少超過2%[18]。本試驗結果表明，在一定范圍內滴灌施肥可以顯著提高煙葉的鉀含量。在等量養分投入的情況下，滴灌施肥可顯著提高煙葉的鉀含量，并大幅提高煙葉品質，其中K3處理下、中、上位葉鉀含量分別達到43.9、44.1、66.0 g/kg，較常規施肥處理增加了47.92%、28.65%、96.41%。當水肥同步施用時，施鉀量的多少對煙葉鉀元素的吸收積累具有顯著影響，當施鉀量低于9.0 g/株時，煙草下、中、上位葉的鉀含量均隨著施鉀量的增加而增加，當施鉀量為7.2 g/株時，煙葉鉀的累積量達到最大；當施鉀量為9.0 g/株時，煙葉的鉀含量出現降低的趨勢，這與周一飛等的研究結果[19]類似。在滴灌施肥條件下，將鉀肥隨水施用，能夠促進煙草根系通過質流和擴散吸收鉀元素，從而提高煙葉的鉀含量。在本試驗中，根據煙草的需水規律，通過滴灌很好地控制了土壤水分，使土壤長期保持適宜的含水量，減少了土壤對鉀的固定，從而促進了煙草對鉀的吸收，進而提高了煙葉的鉀含量，且當氮鉀質量比為1 ∶4，即施鉀量為7.2 g/株時，煙葉的鉀含量達到最大值。

此外，煙葉中的淀粉、煙堿含量等也是煙草生產的重要品質指標。煙葉中過高的淀粉含量在烘烤后會對煙葉的燃燒性能產生影響；同時會在吸食時產生焦味、雜氣，影響煙葉本身的香味。國際上優質煙葉淀粉含量在1%～2%范圍內，而我國煙葉淀粉含量為4%～6%。從本試驗結果看，與常規施肥相比，滴灌施肥可以顯著降低中、上位煙葉的淀粉含量，從而提高煙葉的品質。滴灌施肥可提高煙葉對氮素的積累，根據對不同施氮量烤煙煙葉大田生長期碳水化合物含量變化的研究可知，氮素的積累會抑制煙葉淀粉的合成[20]。淀粉酶可以促進淀粉的分解，從而降低煙葉中淀粉的積累量，因此滴灌施肥在促進煙葉對氮素積累的同時抑制了煙葉淀粉的合成，進而提高了煙葉的品質。此外，煙葉中的氮素含量在一定程度上影響煙堿含量，因為氮素是煙堿的重要組成成分，煙堿分子中約含氮量17.3%，氮素對煙葉中煙堿的累積影響最大，且二者呈極顯著正相關關系[21]。本試驗在滴灌條件下，施鉀量為5.4 g/株時，上位葉的淀粉含量最低，為2.66%。與常規施肥處理相比，滴灌施肥處理可以顯著提高煙葉中煙堿的含量，增幅達7.88%～16.03%。