菜籽油枯有機無機復混肥對烤煙產質量及養分利用率的影響*

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

（1. 云南省農業科學院農業環境資源研究所，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，昆明 650205；4. 云南省煙草農業科學研究院，昆明 650021）

云南是中式卷煙最大的核心基地，烤煙風格為西南高原生態區-清甜香型[1]，所產煙葉是我國各類高端品牌卷煙不可替代的原料。烤煙生產一直是云南農業的重要經濟支柱，也是農民增收的重要途徑。但長期以來，一些煙區和煙農片面追求產量和經濟收益，重施化肥而輕施有機肥以及采取高復種模式，造成植煙土壤板結、酸化、養分不均衡、土壤碳氮比（C/N）和微生物活性降低[2]，以及烤煙肥料利用率和煙葉品質下降等問題[3]，在一定程度上已威脅到云南煙草產業的可持續發展[4]。

我國油枯（餅肥）資源豐富，一些煙區也有施用油枯的傳統，油枯對增加煙葉產量、改善煙葉外觀質量和提高香氣含量發揮著很好的作用[5]。化肥減施是實現我國農業綠色發展的重要舉措，其中有機肥替代化肥措施是第一選擇[6]。近年來，我國煙草行業也開始嘗試推行利用油枯替代部分化肥以實現煙草減肥、增產、提質和增效。菜籽油枯富含氮磷鉀及多種中微量元素和小分子有機營養物質，在改土促煙上已展現出良好效果[7]，但也存在一些不足，如其在土壤中氮素釋放速率與烤煙需肥不一致，易出現前期“供氮不足”但后期“供氮過多”，利用率低等問題[8]，因此需要與無機氮合理配施[9]，才可促進土壤微生物活性及氮素轉化[10]，改善土壤C/N比、尿酶活性及微生物群落結構，優化根際環境，提高烤煙養分吸收利用率及煙葉品質[11-12]。有研究表明菜籽餅肥氮替代30%化肥氮的改土促煙效果較好[12-13]，也有研究發現菜籽餅與復合肥按25%：75%配施時提升烤煙品質的效果最好[14]，而油枯占比超過40%時則會降低煙葉品質[15]。

雖然已有關于油枯配施化肥對烤煙生長發育、產質量及養分利用的研究報道[5-15]，但菜籽油枯在烤煙生產上的科學施用必需考慮菜籽餅肥自身的特點、煙區氣候和土壤特征以及烤煙主栽品種等因素，才能保證菜籽油枯的科學高效施用。云南是我國冬油菜主產地之一，2019年全省油菜種植面積30萬hm2，產油菜籽60萬t，預計可產菜籽油枯36萬t[16]。為進一步提高云南菜籽油枯在改良植煙土壤和促進烤煙生產上的應用，本研究針對利用云南菜籽油枯研發制成的高端煙草專用菜籽油枯有機無機復混肥，選擇曲靖煙區最典型的植煙土壤類型，開展大田試驗，探討該肥料對烤煙生長、產質量和養分利用效率的影響，旨在為進一步利用云南菜籽油枯資源，提升其在烤煙生產上的高效利用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年進行，試驗地位于云南省曲靖市羅平縣羅雄圭山（103°57′E，24°46′N，海拔1 480 m），前茬為油菜，土壤類型為黃壤，質地為輕黏土，烤煙移栽前耕層土壤pH 5.67，有機質30.19 g·kg-1，堿解氮147.3 mg·kg-1，有效磷46.25 mg·kg-1，速效鉀284.3 mg·kg-1，除質地偏黏外，其他屬性均適宜植煙。本試驗地土壤類型及其理化屬性狀況在曲靖市煙區較為普遍，具有代表性。

1.2 試驗材料

供試烤煙品種：K326（主栽品種之一）。供試肥料：2種自主研發的菜籽油枯有機無機復混肥：1）OR30，油枯300 g·kg-1，N︰P2O5︰K2O= 15%︰5%︰18%，有機質722.9 g·kg-1；2）OR40，油枯400 g·kg-1，N︰P2O5︰K2O= 12%︰5%︰17%，有 機 質758.1 g·kg-1。煙草專用復合肥︰N︰P2O5︰K2O=15%︰8%︰25%；硝酸鉀（N135 g·kg-1，K2O 465 g·kg-1），過磷酸鈣（P2O5160 g·kg-1），硫酸鉀（K2O 500 g·kg-1）。

1.3 試驗設計

設置10個施肥處理（表1）。其中，T1、T2、T3、T6和T7處理為常規施氮量（60 kg·hm-2），T4和T8處理為減氮10%（54 kg·hm-2），T5和T9處理增氮10%（66 kg·hm-2）。除T10外，各處理的磷肥（P2O5）和鉀肥（K2O）用量分別為90 kg·hm-2和180 kg·hm-2。大田試驗采用隨機區組設計，每個處理3次重復，每個小區面積60 m2，采用漂浮育苗，2019年4月26日移栽，株行距0.6 m×1.2 m，每個小區栽煙80株，覆蓋地膜。T2～T9處理氮肥來自有機無機復混肥，用過磷酸鈣和硫酸鉀補足磷和鉀。肥料施用方式上，除T3、T4、T7和T8處理的硝酸鉀在烤煙移栽后長出第8片新葉時兌水一次追施外，其余肥料和其他處理的全部肥料均為移栽時作為基肥采用根區施肥（中層環施）一次性施入。大田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 烤煙農藝性狀測定 于移栽后50 d（團棵期）和成熟采烤前，各小區選擇健康有代表性煙株8株，按標準YC /T142-2010[17]測定煙株株高、莖圍、有效葉片數、葉片長和寬，并計算葉面積和葉面積系數。

1.4.2 烤煙經濟性狀測定 煙葉開始成熟時，按小區單獨掛牌采收和烘烤，烤后煙葉按照GB2635-92[18]分級，統計等級比例、產量，按曲靖市2019年煙葉收購單價，計算產值。產指為畝（合667 m2）產值與C1F（中橘一）單價的比值，級指按均價/C1F單價×100計算。

1.4.3 煙葉化學成分及可用性指數計算 以小區為單位，選取有代表性的B2F（上橘二）、C3F（中橘三）和X2F（下橘二）3個等級煙葉樣品測定化學成分。采用連續流動分析儀（AA3型，德國）測定總糖和還原糖（YC/T159-2002）[19]、總氮（YC/T161-2002）[20]、煙堿（YC/T468-2013）[21]、鉀（YC/T217-2007）[22]和水溶性氯含量（YC/T162-2011）[23]。參考鄧小華等[24]方法計算化學成分可用性指數（Chemical components usability index，CCUI）用以評價各處理的化學成分協調性。

表1 試驗各處理設置Table 1 Designing of the treatments of experiment

1.4.4 烤煙根系指標及氮、磷和鉀測定 在成熟期，按小區選取6株烤煙固定，分3次分別采收上、中、下部葉。最后1次采葉連同莖、根采集，取樣后用清水將煙株沖洗干凈，其中對根系稱取鮮物質量后，按《煙草農藝性狀調查測量方法》（YC/T 142-2010）[17]，用排水法測定煙株根部體積。隨后各器官分開在105℃殺青30 min，80℃下烘干分別測定干物質量，粉碎后混合均勻，制成分析樣品，按NY/T 2017-2011[25]標準，采用H2SO4-H2O2消煮，用全自動定氮儀（K9840型，中國）測定全氮，分光光度法測定全磷，火焰光度法測定全鉀。根據薛如君等[26]方法計算肥料利用率，公式如下：

肥料表觀利用率=（施肥區烤煙養分吸收量-空白區烤煙養分吸收量）/肥料施用量×100%

肥料生理利用率=（施肥區煙葉產量-空白區煙葉產量）/（施肥區煙株吸收養分量-空白區煙株吸收養分量）×100%

1.5 數據處理

采用 Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0 軟件進行統計分析，差異顯著性檢驗采用最小顯著差異（LSD）方法。

2 結 果

2.1 油枯有機無機復混肥對烤煙農藝性狀的影響

由表2可知，T10（不施肥）煙株在整個生育期長勢均較差，其農藝性狀顯著低于其他處理。在烤煙移栽后50 d，與T1（CK）相比，施油枯有機無機復混肥的處理對株高、莖圍、葉片數無顯著影響，但T2、T4、T6和T8處理顯著降低煙株葉面積及葉面積系數。在成熟采烤前，T2、T3、T5、T7和T9處理的烤煙株高、莖圍、葉片數與CK處理亦無顯著差異，但葉面積及葉面積系數分別顯著增加了1.74%～4.51%、4.47%～19.11%，而T4、T6和T8處理的葉面積和面積系數較CK均有顯著下降。上述結果表明，在相同肥料用量和施肥方式下，施OR30的處理采烤前煙株農藝性狀表現優于OR40，表明添加油枯300 g·kg-1更有利于煙株生長發育；在OR30和OR40的高施氮量下，追施硝酸鉀可促進煙株生長，顯著提高葉面積及葉面積系數。

表2 施用油枯有機無機復混肥下的烤煙農藝性狀Table 2 Effects of application of organic-inorganic complex fertilizer on agronomic traits of flue-cured tobacco

2.2 油枯有機無機復混肥對烤煙經濟性狀的影響

由表3可知，T10處理煙葉各項經濟性狀顯著低于其他處理。從煙葉等級結構看，T2、T4、T5和T9上等煙比例較T1（CK）顯著增加4.59%～14.17%，中等煙比例以T6和T8最高。T2、T4、T5、T7和T9較CK顯著增產2.69%～7.46%，其他處理產量較CK顯著下降3.23%～36.62%。處理T2、T5和T9產值最高，較CK顯著增加10.99%～13.46%，但三者間差異不顯著，處理T4和T7次之，較CK產值分別顯著增加7.63%和6.85%。產指、級指的變化規律與產值相似。上述結果表明，與CK處理相比，單施油枯有機無機復混肥，以T5和T9處理的綜合效果最佳，在配施硝酸鉀的條件下，分別以T4（減氮10%）和T7處理煙葉產量、產值最佳。

2.3 油枯有機無機復混肥對煙葉主要化學成分的影響

由表4可知，T10處理煙葉化學成分含量較低，協調性差。就總糖含量而言，施OR的8個處理總糖含量為201.6～363.7 g·kg-1，平均278.0 g·kg-1；與CK相比，上部煙葉以處理T3和T9相對較高，中部為T4和T9處理最高，下部為T8處理最高。施OR處理的還原糖含量為186.3～298.5 g·kg-1，平均236.9 g·kg-1，還原糖變化規律與總糖相似。就總氮含量而言，施O R處理的總氮含量為1 3.6～24.7 g·kg-1，平均18.0 g·kg-1，各處理上、下部煙葉總氮與CK差異不顯著，中部煙葉總氮顯著低于CK。施OR處理的煙堿含量為15.3～35.5 g·kg-1，平均23.1 g·kg-1，各處理上部煙葉煙堿含量與CK差異不顯著，中部煙葉以T2和T3處理煙堿含量較高，下部煙葉為T2、T3、T6和T9處理較高。施OR的氧化鉀含量為14.6～39.7 g·kg-1，平均24.4 g·kg-1，處理T2、T5、T6、T7和T9處理上部煙葉鉀含量較高，中部煙葉以T2、T4、T5、T6、T7和T9處理較高，所有施OR處理的下部煙葉鉀含量均顯著高于CK。施OR的水溶性氯含量為2.8～11.9 g·kg-1，平均6.6 g·kg-1，各處理上部煙葉氯含量與CK差異不顯著，中、下部煙葉氯含量升高。從中部煙葉化學成分差異看，與CK相比，T2、T4、T7和T9使煙葉總糖、還原糖、氧化鉀和水溶性氯含量升高，總氮和煙堿含量下降，煙葉化學成分更趨于協調。上述結果表明，施用OR的處理對上、下部位煙葉品質的調控效應差異較小，而對中部煙葉品質的調控效應差異較大。

表3 施用油枯有機無機復混肥下的烤煙經濟性狀Table 3 Effects of application of organic-inorganic complex fertilizer on economic traits of flue-cured tobacco

表4 施用油枯有機無機復混肥下的煙葉主要化學成分Table 4 Main chemical components of the flue-cured tobacco relative to treatment

2.4 油枯有機無機復混肥對烤煙根系指標及肥料利用率的影響

由表5可知，就煙株根際指標而言，T4、T5、T7和T9的根鮮物質量、根干物質量和根體積較CK分別顯著增加3.74%～32.73%、3.71%～30.24%和7.09%～28.78%。就氮素利用而言，T2、T4、T5、T7和T9的氮素表觀利用率和氮素生理利用率分別為34.27%～39.24%和30.34%～34.47%，較CK分別顯著提高9.31%～25.17%和7.67%～22.32%。T2、T4和T9磷素表觀利用率在6.28%～6.71%，分別較CK顯著提高28.05%、19.85%和26.72%；T2、T4和T9磷素生理利用率為4.13%～4.54%，較CK分別顯著提高14.71%、19.79%和21.39%。T2、T4、T5和T9鉀素表觀利用率33.51%～36.24%，分別較CK顯著提高17.40%、13.96%、11.08%和8.55%；T2、T4、T5、T7和T9鉀素生理利用率為32.97%～35.69%，較CK處理顯著提高9.06%～21.98%。上述結果表明，單施油枯有機無機復混肥的T5和T9以及配施硝酸鉀的T4（減氮10%）和T7處理可促進煙株根系發育，并能顯著提高烤煙肥料利用率。

表5 施用油枯有機無機復混肥下的烤煙根系指標及肥料利用率Table 5 Root indices and fertilizer use efficiency of flue-cured tobacco relative to treatment

3 討 論

3.1 菜籽油枯有機無機復混肥對煙葉產質量的影響

油枯是南方煙田應用較廣泛的有機肥源，具有良好的替代化肥潛力[7]。適量油枯配施化肥可在一定程度上減少化肥用量，并能保證煙葉穩產或增產，煙葉等級結構、產值顯著提高[14-15]。已有研究表明，添加油枯比例在30%以內時，煙葉產量、產值隨油枯用量增加均呈上升趨勢，煙葉化學成分更協調[13-15]。本研究表明，與化肥相比，單施油枯有機無機復混肥（OR30和OR40）時，以OR30（施純氮60 kg·hm-2和66 kg·hm-2）以及OR40（施純氮66 kg·hm-2）處理的烤煙產量和產值最高（表3），說明添加油枯300～400 g·kg-1仍可保證烤煙整個生育期的養分供應。在追施硝酸鉀條件下，OR30（施純氮54 kg·hm-2，減氮10%）和OR40（施純氮60 kg·hm-2）處理均可顯著提高煙葉產量和產值（表3）。綜合比較而言，添加菜籽油枯300 g·kg-1更有利于提高煙葉產量、產值，這與已有的研究結果[14-15]一致；餅肥用量太大將導致速效養分不足，不能及時滿足烤煙生長前期對養分的需求[27]。本研究發現，與T1（CK）相比，處理T2、T4、T7和T9提高了中部煙葉總糖、還原糖、氧化鉀和水溶性氯含量，降低總氮和煙堿含量（表4），從而改善煙葉化學成分的協調性，這可能是菜籽油枯促進了烤煙根系酶活性、土壤有機營養轉化、碳氮代謝及煙葉各物質轉化[10]，改善氮磷鉀營養[12]，并使其氮素釋放速率與烤煙養分吸收規律較一致[7-8]，從而提升煙葉品質。其中，煙葉鉀含量顯著升高可能與施復混肥有效減緩鉀素釋放有關[28]。本研究中，就化學成分可用性指數（CCUI）而言，油枯有機無機復混肥對中部煙葉總氮和煙堿的影響大于上部，這可能是復混肥中的有機氮優先供應煙株生長旺盛部位，上部煙葉氮素積累量增加速度大于中部葉，而轉移速度小于中部[29]，且添加發酵油枯提高了中部煙葉的耐熟性所致[30]。

3.2 菜籽油枯有機無機復混肥對烤煙肥料利用率的影響

油枯有機無機復混肥是含有機物質和無機營養的復混顆粒肥料，其氮素在土壤中水平方向上擴散遷移速度較復合肥氮素慢，養分釋放較適合烤煙生長所需[31]，可促進烤煙根部對氮素的吸收，從而提高氮素利用率[32]。本研究中，與單施化肥相比，處理T2、T4、T5、T7和T9的氮磷鉀表觀利用率及生理利用率均顯著提升（表5），表明煙株對氮、磷、鉀的利用能力提高，這與宋建群等[32]研究結果相似，一方面可能是因為發酵油枯富含小分子有機營養物質，施入后有利于根際土壤微生物菌群繁殖及其活性增強，從而促進土壤對肥料的吸附、氮轉化作用，改善土壤性質及微生態[33]；同時有機無機復混肥中的大量元素和有機質保證了煙株體內養分平衡[34]，其中有機物料促進了土壤氮、磷的有效性，并降低了氮、鉀離子的淋溶[35]，從而有利于養分吸收。另一方面，增施腐熟有機肥促進了煙株一級和二級側根的發育，其中根數量、體積及干物質量顯著提高[36]，改善土壤脲酶和蔗糖酶的活性，微生物生物量碳顯著增加[37]，而且發酵菜籽油枯對根際固氮菌和磷、鉀細菌具有選擇富集作用，從而增強煙株根系活力和吸收能力[12]。本研究采用根區施肥（中層環施）方法，不但實現了肥料擴展空間與根區空間的吻合，而且肥料中的高有機質改善了根際土壤環境，促進根系發育，如T4、T5、T7和T9根系生物量和體積較CK顯著增加（表5），從而提高了肥料利用率。根區施肥提高肥料當季利用率已在烤煙生產實踐中有不同程度的體現[38]。可見在烤煙生產中只有充分考慮肥料養分供應及肥料對根際有益微生物的影響，才能有效提高肥料利用率。本研究僅是一類煙田土壤和一年大田試驗，結果的區域廣泛應用性和效果的可持續年限，以及油枯有機無機復混肥的不同施肥量和施肥位點變化后，養分在土壤中的擴散分布特征及其對煙株根系構型、根際微生物的影響等，尚需進一步研究。

4 結 論

菜籽油枯有機無機復混肥可促進烤煙地上部和根部生長發育，提高煙葉產量和產值，改善煙葉化學成分協調性，顯著提高肥料利用率，適宜在云南煙區推廣應用，也是實現油枯資源合理利用、化肥減施及烤煙提質、增效的良好施肥模式。在相同肥料用量和施肥方式下，添加菜籽油枯30%（300 g·kg-1）的有機無機復混肥的綜合效果更優。