減施氮磷鉀肥和氮肥基追比對云南曲靖烤煙產質量及養分利用的影響

余小芬，解 燕，楊樹明，鄒炳禮，劉加紅，張瑞勤，呂亞瓊，蔡永占，張素華，邱學禮*

(1.云南省農業科學院農業環境資源研究所, 云南 昆明 650205; 2. 云南省煙草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655002; 3.云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所, 云南 昆明 650205)

【研究意義】施肥是決定煙葉產量、產值及香味的重要因子，其貢獻率分別為39.19 %、47.28 %和24.80 %[1]。近年來，由于煙農過量施用氮磷鉀化肥及一次性施肥方式，導致部分煙區土壤養分非均衡性富集，降低煙葉品質、肥料利用率，大量養分損失污染環境，甚至降低煙田土壤質量[2]，已對煙草可持續發展造成威脅或障礙，如何在煙農中推進化肥減量、優化施用已成為實現煙草綠色生產的必然途徑。【前人研究進展】在烤煙整個生長期中，其所吸收的氮素來自當季施氮占9.1 %～40.2 %，獲取土壤氮養分占59.8 %～90.9 %，其伸根期、旺長期以吸收肥料氮為主，成熟期則吸收土壤氮為主[3]。土壤氮素偏高降低煙葉香型風格，中上部煙葉的總糖和還原糖含量升高[4]。烤煙對氮素吸收高峰在移栽后35～56 d，占氮素吸收總量95 %，成熟期占5 %～10 %[5]。合理的施氮量及分期施用可促進煙株生長發育和氮磷鉀的吸收[6]，改善煙葉產量和品質[7]。在磷素方面，對低磷或中磷土壤，施磷促進糖類化合物、煙堿合成，提高煙葉香氣物質總量；在速效磷含量較高的土壤上，施磷肥可促進烤煙對土壤速效鉀的吸收，煙葉總糖、還原糖含量降低[8]。烤煙整個生育期對磷素吸收相對穩定，在成熟期，磷素不足導致煙株成熟期延長，烤后油分差，吃味平淡，磷素過多則阻礙煙株對銅、鋅、鐵、錳的吸收，煙葉缺乏彈性與油分，色澤變暗[8]；適量磷素施用促進煙葉磷、鉀、鈣、鎂吸收，使煙株生長健壯，適時落黃，烤后煙葉顏色鮮亮，化學成分協調，香氣足[9]。在鉀素方面，適宜或較高的施鉀量可促進烤煙光合作用、體內新陳代謝，改善煙葉內在和外觀品質，提高香氣和吃味、燃燒性和陰燃持火力[10]。煙株對鉀素前期吸收少，栽后45～60 d達高峰值(占55 %)，成熟期鉀素吸收速率減緩或下降[11]。【本研究切入點】雖然前人關于烤煙氮磷鉀養分需求規律及其施用量、施肥方式對烤煙生長發育及品質的影響等方面已有許多研究[3-11]，但由于各地土壤、氣候條件的差異，在云南煙草施肥中仍存在氮磷鉀肥用量偏高及一次性基施的盲目性，合理運籌肥料進一步提高煙葉產質量和效率的研究尚少。【擬解決的關鍵問題】本研究以曲靖市當前煙農施肥量為基礎，在自然降雨量高、中等的煙區，研究不同氮磷鉀肥運籌方式對烤煙產質量及肥料利用率的影響，以期篩選適宜的氮磷鉀用量及優化肥料施用技術。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在高降雨區羅平縣羅雄圭山(烤煙大田期4-9月降雨量1045.7 mm)、中等降雨量區沾益區大坡河勺(烤煙大田期降雨量857.4 mm)進行田間試驗。羅平試驗地前茬為油菜，土壤為黃壤，土壤耕層pH 6.37，有機質41.41 g/kg，水解性氮147.13 mg/kg，有效磷32.74 mg/kg，速效鉀215.32 mg/kg。沾益試驗地前茬為冬閑，土壤為紅壤，土壤耕層pH 6.02，有機質45.65 g/kg，水解性氮131.27 mg/kg，有效磷41.17 mg/kg，速效鉀263.46 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種：云煙 87。肥料種類：煙草專用復合肥(N∶P2O5∶K2O=15 %∶8 %∶25 %)；單質化肥：硝酸鉀(N 13.5 %，K2O 46.5 %)、過磷酸鈣(P2O516 %)和硫酸鉀(K2O 50 %)。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，設置氮磷鉀減施與不同氮肥基追比組合試驗，共8個處理，即處理T1(CK1)：常規施肥，氮磷鉀肥全部作基肥處理；處理T2：常規施肥扣減10 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；處理T3：常規施肥扣減20 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；處理T4：常規施肥扣減30 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；處理T5：常規施肥扣減10 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；處理T6：常規施肥扣減20 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；處理T7：常規施肥扣減30 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；處理T8(CK2)：不施用任何肥料。重復3次，小區面積60 m2，每個小區栽煙80株。采用漂浮育苗，羅平點、沾益點分別于4月21日、23日移栽，株行距0.6 m×1.2 m，覆蓋地膜。烤煙整個生育期N、P2O5、K2O施用量見表1，N∶P2O5∶K2O均為1∶2∶3。在處理2-處理7中，各處理全部磷、鉀肥作基肥，氮肥除按處理基施外，追肥分別在烤煙移栽后長出第8和12片新葉時兌水澆施2次，每次追施量分別占追肥總量的50 %和50 %，其他管理措施按當地優質烤煙規范化生產進行。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 農藝性狀測定 于烤煙移栽后50 d和采烤前，各小區選擇健康有代表性煙株8株，按國家煙草行業標準YC /T142-2010測定煙株株高、莖圍、有效葉片數、葉片長和寬，并計算葉面積、葉面積系數。

表1 各處理肥料施用量

1.4.2 經濟性狀測定 煙葉開始成熟時掛牌采收和烘烤，按小區單獨采收、烘烤，烤后煙葉按照國標GB2635-921分級，統計產量、上中等煙比例，按2018年曲靖市煙葉收購單價，計算產值、產指、級指。

1.4.3 常規化學成分測定 以小區為單位，分別取煙葉B2F、C3F各2 kg作分析樣。按 YC/T159-2002測定總糖和還原糖含量；采用YC/T33-1996測定總氮含量；采用YC/T468-2013測定煙堿含量；采用YC/T217-2007測定鉀含量；采用YC/T162-2011測定水溶性氯含量。

1.4.4 全氮、全磷和全鉀含量測定 在烤煙成熟期，按小區選取5株分別采集煙株根、莖、葉，取樣后用清水將煙株沖洗干凈，各器官分開，置于烘箱105 ℃殺青30 min，80 ℃下烘干分別測定干質量。粉碎干樣后混合均勻，制成分析樣品，并測定氮、磷、鉀含量。按YC/T161-2002的方法測定全氮；全磷按GB 5009.87-2016的方法測定磷、鉀。參考薛如君等[7]的方法計算肥料率用率。

肥料利用率=(施肥區烤煙養分吸收量-無肥區養分吸收量)/養分投入量×100 %

1.5 數據處理

采用 Microsoft Excel 2010和 SPSS19.0 軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 各處理對烤煙農藝性狀的影響

由表2可知，處理T8(CK2)煙株長勢較差。在烤煙移栽后50 d，與處理T1(CK1)相比，各減肥處理在煙株株高、莖圍、葉片數、葉面積和葉面積系數上差異不顯著。在烤煙采烤前，與處理T1(CK1)相比， 處理T2、處理T5顯著增加煙株葉面積、葉面積系數，但對煙株株高、莖圍、葉片數影響較小； 處理T3、處理T6對烤煙農藝性狀無顯著影響，處理T4、處理T7則顯著減弱煙株長勢，2個生態點研究結果相似，表明在相同氮磷鉀減施量下，不同氮肥基追比對烤煙株高、莖圍、葉片數、葉面積及葉面積系數的影響不明顯。

2.2 各處理對烤煙經濟性狀的影響

由表3可知，處理T8(CK2)煙葉中上等煙比例、產量和產值最低。在氮肥基追比為70 %∶30 %下，與處理T1(CK1)相比，羅平點處理T2使煙葉等級結構、產量、產值、產指和級指略有提高，但差異不顯著，而處理T3、處理T4則顯著降低煙葉產量和產值；沾益點處理T2、處理T3可提高煙葉結構等級、產量和產值，其中產量、產值較處理T1(CK1)分別顯著增加9.37 %～11.44 %和11.94 %～14.21 %，處理T4則顯著降低煙葉產量和產值。在追氮比例30 %∶70 %下，與處理T1(CK1)相比，羅平點煙葉中上等煙比例、產量、產值、產指和級指隨氮磷鉀施用量的減少而顯著降低，所有指標以處理T7最低；沾益點處理T5、處理T6的煙葉上等煙比例、產量、產值增加，其中產值顯著增加，且煙葉產量、產值在處理T5、處理T6間差異不顯著，但其顯著高于處理T7。上述結果表明，減施氮磷鉀肥10 %～20 %且同步降低氮肥基追比有利于提高煙葉結構等級及產量、產值。

2.3 各處理對煙葉主要化學成分的影響

由表4可知，處理T8(CK2)煙葉化學成分含量較低，氮磷鉀肥運籌對煙葉化學成分的影響因氮肥基追比而異。從總糖和還原糖看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，與CK1相比，2個煙區均呈現中、上部煙葉總糖、還原糖隨化肥用量減少而升高，在氮肥基追比30 %∶70 %下則相反，以處理T2、T3的煙葉總糖、還原糖較為適中。從總氮和煙堿來看，與CK1相比，中部和上部煙葉總氮、煙堿隨化肥減施量增加而下降，其中處理T2與CK1差異不明顯，處理T3、T4降幅較大。在減肥量相同的情況下，高追氮比例使中部和上部煙葉的總氮、煙堿含量升高，上部煙葉煙堿含量增加最為明顯，2個生態點結果相似。從氧化鉀看，與處理T1(CK1)相比，處理T2、T3均有利于提高中上部煙葉鉀含量，處理T4則顯著降低煙葉鉀含量。在相同減肥量下，高追氮比例降低中上部煙葉鉀含量。各處理對煙葉水溶性氯含量無明顯影響。上述分析可見，減施氮磷鉀肥10 %～20 %+氮肥基追比70 %∶30 %結合可使煙葉化學成分含量適宜，各成分間比例更協調。

表2 各處理對烤煙農藝性狀的影響

注：同一試驗點同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，下同。

Note: Data followed by different lowercase letters in the same column and same site were significantly different at the 0.05 level, the same as below.

表3 各處理對烤煙經濟性狀的影響

表4 各處理對煙葉主要化學成分的影響

表5 各處理對烤煙肥料利用率的影響

2.4 各處理對烤煙肥料利用率的影響

由表5可知，與處理T1(CK1)相比，處理T2、處理T3、處理T5、處理T6均可顯著提高氮素利用率，處理T4、處理T7則使其顯著下降。從烤煙磷素利用率看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，2個試驗點均表現為處理T2、處理T3的烤煙磷素利用率顯著高于處理T1(CK1)。在氮肥基追比30 %∶70 %下，與處理T1(CK1)相比，處理T5可顯著提高烤煙磷利用率，羅平點處理T6、處理T7則顯著下降；沾益點磷素利用率處理T6與處理T1(CK1)差異不顯著。從烤煙鉀素利用率看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，2個試驗點均表現為處理T2、處理T3烤煙鉀利用率顯著高于處理T1(CK1)。在氮肥基追比30 %∶70 %下，與處理T1(CK1)相比，處理T5可提高烤煙鉀利用率，二者差異不顯著，處理T6、處理T7則顯著下降。在減肥量相同的情況下，高追氮比例反而降低氮磷鉀的肥料利用率，2個試點研究結果一致，表明減施氮磷鉀肥10 %+氮肥基追比70 %∶30 %處理可促進氮磷鉀的吸收利用。

3 討 論

氮、磷、鉀肥是決定烤煙產量和品質的重要因素。本研究表明，常規施肥模式的基礎上，無論是減施氮磷鉀肥10 %～20 %+氮肥基追比70 %∶30 %處理，還是減施氮磷鉀肥10 %～20 %+氮肥基追比30 %∶70 %處理均能增加煙株株高、莖圍、葉面積及葉面積系數，說明在保證煙株生長需氮磷鉀肥量的前提下，氮肥基追比高低對煙株生長影響較小，這與薛如君等[7]烤煙滴灌減少氮肥20 %處理不影響煙株生長結果相一致。從經濟性狀及肥料利用率看，與常規施肥相比，減施氮磷鉀肥10 %～20 %可顯著提高煙葉等級結構及產量、產值及養分吸收，但在減肥量的相同情況下，氮肥基追比70 %∶30 %更有利于提高煙葉經濟性狀及肥料利用。這可能是常規施肥中高氮且全部作基肥施入，導致煙株生長前期土壤中氮素質量濃度過高，抑制根系生長[9]，而減施氮磷鉀肥10 %～20 %和增加前期追氮比例滿足了煙株不同生長發育時期對氮磷鉀的需求及其吸收利用率提高(表5)，同時降低煙株生長后期氮素過多對煙株干物質積累的負效應[6]。本研究在2種氮肥基追比下，減施氮磷鉀肥30 %處理抑制煙株生長，烤煙產量、產值及氮肥利用率顯著降低，可能與施入的氮磷鉀量不足，無法滿足煙株生長所需養分[12]。本研究表明，在相同減肥量條件下，高追氮比例(追肥氮占70 %)反而降低氮磷鉀的肥料利用率，可能是供氮時期與烤煙最大吸氮時期不匹配所致。文獻表明，烤煙伸根期、旺長期以吸收肥料氮為主，成熟期則吸收土壤氮為主[3]，氮素吸收高峰在移栽后35～56 d，占氮素吸收總量95 %，成熟期占5 %～10 %[5]。

已有研究表明，氮磷鉀施用與煙葉化學成分密切相關，如增施氮肥使煙葉總氮、煙堿及氮肥利用率隨之升高[13]，總糖、還原糖含量降低，鉀、水溶性氯含量變化不明顯[14]。增施磷肥對煙葉總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀和氯含量無明顯影響[15]。增施鉀肥可增加總糖、還原糖、鉀含量，但煙葉總氮、煙堿和水溶性氯降低[13]。本研究表明，與常規施肥模式相比，減施氮磷鉀肥10 %～20 %與氮肥基追比70 %∶30 %結合使中部和上部煙葉總糖、還原糖、氧化鉀含量升高，總氮、煙堿含量下降，水溶性氯含量無明顯變化，提高了中部和上部煙葉化學成分的協調性，這與前人[16-18]研究結果一致。在相同減肥量條件下，高追氮比例反而降低中部和上部煙葉總糖、還原糖和氧化鉀含量，說明在烤煙后期施氮過多追氮比例會降低烤煙的碳代謝；相反，提高氮肥追施比例使煙葉總氮、煙堿含量升高，一方面可能是追施的氮素是上部煙葉煙堿的重要來源，追施氮素在煙堿合成中的利用率較基施高[19]；另一方面，本研究中，試驗點羅平羅雄和沾益區大坡烤煙當季大田期(4-9月)降雨量分別為1045.7、857.4 mm，按穆彪等[20]研究，煙草整個大田生育期總耗水量約5010 m3/hm2，相當于500 mm的降水量，試驗區充足的降雨量促進肥料中營養元素的釋放，尤其在常規施肥中的高施氮量或煙株生長后期追氮過多使煙株生長繁茂，煙田透光通風不良，煙葉落黃稍差，導致煙葉產質量下降，這與張海偉等[21]研究結果相似。

4 結 論

在曲靖高肥力植煙土壤上，以當前煙農施肥模式相比，減施氮磷鉀肥10 %，結合氮肥基追比70 %∶30 %可顯著提高煙葉產量、產值和改善煙葉品質，提高中部和上部煙葉化學成分的協調性及氮磷鉀肥料利用率。最佳養分管理模式為羅平點施純N 63 kg/hm2、P2O5126 kg/hm2、K2O 189 kg/hm2；沾益點施純N 94.5 kg/hm2、P2O5189 kg/hm2、K2O 283.5 kg/hm2為宜，氮肥基追比均為70 %∶30 %。