冕寧烤煙推薦施肥關(guān)鍵參數(shù)試驗(yàn)研究

李 君，張?jiān)瀑F*，劉青麗，李志宏，樊倩倩，陳 曦，陳玉藍(lán)，黎昌明，王 勇，李健銘，馮文強(qiáng)，李 斌，郭仕平

（1．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2．四川省煙草公司涼山州公司，四川 西昌 615000；3．黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319；4．中國煙草總公司四川省公司，四川 成都 610041）

涼山具有無霜期長、水熱條件好等氣候特點(diǎn)，適宜烤煙種植，是全國重要的優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)基地［1-2］。在烤煙生產(chǎn)中，農(nóng)民為了追求高產(chǎn)和高效益，普遍存在盲目施肥的現(xiàn)象，這不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)，也會污染農(nóng)田環(huán)境。調(diào)查顯示，農(nóng)戶化肥氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分投入量分別為99.1、93.4、299.7 kg/hm2，從氮肥投入看，最低投入量為65.3 kg/hm2，最高達(dá)到140.5 kg/hm2，說明部分農(nóng)戶施用氮肥存在盲目性，磷、鉀肥投入整體偏高，遠(yuǎn)高于烤煙當(dāng)季帶走量，農(nóng)戶在肥料套餐的基礎(chǔ)上各自調(diào)整肥料用量現(xiàn)象普遍存在。因此，明確烤煙的養(yǎng)分需求規(guī)律，抓住施肥關(guān)鍵期，是提高烤煙養(yǎng)分管理水平的關(guān)鍵。

前人研究表明，不同生態(tài)區(qū)的烤煙氮、磷、鉀推薦施肥量差異較大［3-10］。烤煙生長受到品種、施肥、田間管理和生態(tài)環(huán)境等多種因素的影響。針對某一區(qū)域而言，在品種和環(huán)境條件相同的情況下，施肥是影響烤煙生長和產(chǎn)質(zhì)量形成的主要因素［2］。氮、磷、鉀是烤煙生長的三大必需營養(yǎng)元素，合理的氮、磷、鉀養(yǎng)分管理可顯著提高烤煙產(chǎn)量、施肥效益和降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)［11-13］。涼山是西南煙區(qū)的重要植煙區(qū)，已有學(xué)者對該區(qū)域的氮、磷、鉀合理施用量進(jìn)行了研究［6，14-16］。但由于研究方法、品種、土壤養(yǎng)分狀況等不同，所得結(jié)果存在差異。因此，針對特定區(qū)域，有必要確定多個(gè)施肥參數(shù)，用于指導(dǎo)烤煙合理施肥。烤煙的產(chǎn)量效應(yīng)、養(yǎng)分吸收累積規(guī)律、養(yǎng)分利用率等是烤煙推薦施肥的重要參數(shù)，確定某一區(qū)域的施肥參數(shù)有利于對該區(qū)域的施肥進(jìn)行合理指導(dǎo)。本研究以云煙87 為材料，在涼山重要植煙區(qū)冕寧進(jìn)行試驗(yàn)，研究烤煙施用氮、磷、鉀養(yǎng)分的產(chǎn)量效應(yīng)、養(yǎng)分吸收累積規(guī)律和肥料利用率，通過肥料效應(yīng)確定該區(qū)域烤煙生產(chǎn)中的氮、磷、鉀適宜推薦用量范圍，這對指導(dǎo)該區(qū)域烤煙的科學(xué)合理施肥具有重要的理論實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017 年在四川省涼山州冕寧縣回坪鄉(xiāng)廟高山村（28°30′44″N，102°07′44″E）進(jìn)行，海拔為1842 m，烤煙生長季（5 ～8 月）平均溫度為19.5℃，日均溫＞20℃的天數(shù)為54 d，降水量為467.50 mm，5、6、7、8 月 降 雨 量 分 別 為39.34、115.00、103.04、212.76 mm。選擇肥力均勻、無土傳病害的農(nóng)田，試驗(yàn)地代表四川涼山壩子類型，是由紅壤沖積的泥沙土，土壤耕層基礎(chǔ)肥力狀況為：有機(jī)質(zhì)11.2 g/kg，全氮0.9 g/kg，堿解氮65.1 mg/kg，有效磷27.1 mg/kg，速效鉀103.0 mg/kg，pH 5.9。

圖1 烤煙生育期間降雨量和日均溫度

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置9 個(gè)處理，3 次重復(fù)，共27 個(gè)小區(qū)，各處理養(yǎng)分投入見表1，小區(qū)面積61 m2，四周設(shè)有保護(hù)行。以當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87 為供試材料，單行種植，栽植密度為16500 株/hm2。肥料施用當(dāng)?shù)氐臒煵輰Ｓ梅剩瑔钨|(zhì)肥料不足時(shí)用碳銨、普通過磷酸鈣和硫酸鉀補(bǔ)充。磷肥全部作基肥施用，氮肥和鉀肥的基追肥比例為7∶3。基肥和追肥均采用單株施肥。基肥在移栽前一次性施入，采用窩施，追肥施在煙株兩側(cè)15 cm 處，深度為10 cm。基肥和追肥施用的時(shí)間分別為4 月20 日和5 月29 日，移栽日期為5 月2 日。

表1 試驗(yàn)處理氮、磷、鉀養(yǎng)分投入 （kg/hm2）

1.3 采樣與測試

土壤樣品：試驗(yàn)地施肥前，采用五點(diǎn)法取耕層（0 ～20 cm）土壤混合均勻，風(fēng)干磨細(xì)過篩后測定土壤全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)和pH。

植株樣品：處理VI 分別在移栽后30、45、60、75、90 d，在各小區(qū)選取長勢均勻的烤煙兩株，樣品分根、莖、下部葉、中部葉和上部葉5 個(gè)部位，烘干稱重。各小區(qū)于成熟期分別選擇代表該小區(qū)長勢的烤煙兩株，分5 個(gè)部位取樣（同上）。所有樣品粉碎后測定全氮、全磷、全鉀，測試方法：全氮用凱氏定氮法，全磷用釩鉬黃比色法，全鉀用火焰光度法。

烤后煙葉樣品：采烤過程中按小區(qū)掛牌采烤，烤后煙葉按小區(qū)分級稱重，計(jì)產(chǎn)計(jì)值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 采 用Excel 2013、Sigmaplot 12.0 和SPSS 21.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

烤煙氮、磷、鉀肥的吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力計(jì)算方法相同，以氮肥為例介紹如下［17］：

氮肥利用率（%）=（施氮區(qū)作物吸氮量-無氮區(qū)作物吸氮量）/施氮區(qū)施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)作物煙葉產(chǎn)量-無氮區(qū)作物煙葉產(chǎn)量）/施氮區(qū)施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮區(qū)煙葉產(chǎn)量/施氮區(qū)施氮量

植株氮素總吸收量（kg/hm2）=根部干物質(zhì)量×根部含氮量+莖部干物質(zhì)量×莖部含氮量+下葉部干物質(zhì)量×下部葉含氮量+中部葉干物質(zhì)量×中部葉含氮量+上部葉干物質(zhì)量×上部葉含氮量

植株磷素、鉀素的總吸收量、肥料利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力與氮素計(jì)算方式相同。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理烤煙產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量

不同施肥處理的產(chǎn)量結(jié)果顯示（表2），處理VI 顯著（P＜0.05）高于其它施肥處理，為3107.2 kg/hm2。隨著氮水平或磷水平的增加，烤煙產(chǎn)量均表現(xiàn)為先增后減的趨勢，在施氮量和施磷量均為90 kg/hm2時(shí)達(dá)峰值。說明在一定范圍內(nèi)增施氮肥或磷肥對烤煙有增產(chǎn)的作用，而過量施肥不利于烤煙產(chǎn)量的形成。從施用氮、磷、鉀的增產(chǎn)效果來看，處理VI 的產(chǎn)量較不施氮、不施磷和不施鉀處理分別增加了825.5、673.4、515.3 kg/hm2，說明氮肥是限制冕寧煙區(qū)產(chǎn)量的主要元素，其次是磷肥和鉀肥。

表2 不同施肥處理烤煙產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收量（kg/hm2）

不同施肥處理煙株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量表明（表2），不施肥處理（Ⅰ）的煙株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量最低，分別為45.6、9.1、83.5 kg/hm2，處理VI 最高，分別為79.9、13.0、136.8 kg/hm2。與處理Ⅵ的煙株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量相比，不施氮處理（Ⅳ）分別降低了35.03%、24.54%、22.07%，不施磷處理（Ⅱ）分別降低了27.85%、22.55%、18.41%，不施鉀處理（Ⅲ）分別降低了15.27%、2.77%、19.98%。以上結(jié)果說明，氮、磷、鉀肥對烤煙養(yǎng)分累積量的影響順序?yàn)榈玖祝锯洝牟煌┑胶褪┝姿絹砜矗S著氮肥和磷肥用量的增加，煙株氮、磷、鉀累積量均表現(xiàn)為先增后減的趨勢，說明增氮和增磷處理會抑制煙草養(yǎng)分的積累。

2.2 肥料效應(yīng)函數(shù)

用二元二次方程對煙葉產(chǎn)量和氮肥及磷肥用量進(jìn)行回歸擬合（圖2），擬合精度達(dá)R2=0.8300，從二次函數(shù)曲線可以看出，氮肥或磷肥施用不足或過量均不利于煙葉高產(chǎn)。根據(jù)農(nóng)戶用肥成本和煙葉收購價(jià)格，氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）和煙葉價(jià)格分別為4.77、2.29、10.27 和31.04 元/kg，得出最佳經(jīng)濟(jì)施肥量為N 81 kg/hm2、P2O595 kg/hm2，此時(shí)的產(chǎn)量為3055 kg/hm2，根據(jù)當(dāng)年煙葉均價(jià)可得，煙葉純收益為91450.38 元/hm2。

圖2 氮、磷肥投入與產(chǎn)量關(guān)系曲線

2.3 不同施肥處理養(yǎng)分利用效率

不同施肥處理烤煙的氮、磷、鉀肥料利用率如表3 所示。從不同氮水平來看，隨著氮用量的增加，烤煙氮、磷、鉀肥料利用率均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，處理VI 較其它施氮處理分別提高了16.65% ～58.48%、94.83%～101.00%、39.26%～64.39%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢，磷肥和鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。從不同磷水平來看，氮肥和鉀肥的利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均隨著施磷量的增加呈先升高后降低的趨勢，磷肥的利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均隨著施磷量的增加表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢。

表3 不同施肥處理氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率

2.4 烤煙氮、磷、鉀養(yǎng)分的積累規(guī)律

圖3 表示移栽后常規(guī)施肥處理的氮、磷、鉀養(yǎng)分累積動態(tài)。從圖中可以看出，煙株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累速率隨生育期進(jìn)行呈現(xiàn)“慢-快-慢”的特征，成熟期煙株氮、磷、鉀養(yǎng)分的累積量分別為76.34、21.92、147.34 kg/hm2。

利用Logistic 模型對煙株移栽后氮、磷、鉀養(yǎng)分積累過程進(jìn)行擬合，擬合參數(shù)如表3 所示，曲線擬合精度（R2）均在0.99 以上。對曲線求一階導(dǎo)，并令其等于零，得出氮、磷、鉀養(yǎng)分最大積累速率分別為1.64、0.56、4.03 kg/（hm2·d），最大積累速率出現(xiàn)的時(shí)間分別為移栽后56、64、58 d，對曲線進(jìn)一步求導(dǎo)發(fā)現(xiàn)，烤煙氮、磷、鉀的吸收高峰期分別出現(xiàn)在移栽后40 ～69、51 ～76、46 ～68 d。

圖3 處理VI 烤煙養(yǎng)分積累動態(tài)

表3 烤煙養(yǎng)分積累動態(tài)方程參數(shù)

3 討論

氮素和磷素是烤煙生長必需的營養(yǎng)元素，合理的氮、磷調(diào)控有利于烤煙產(chǎn)量的形成。前人研究表明，隨著施氮量的增加，烤煙產(chǎn)量的變化規(guī)律存在差異。王樹會等［18］研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，烤煙產(chǎn)量表現(xiàn)為先增后減的趨勢；易鎮(zhèn)邪等［19］研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，烤煙產(chǎn)量顯著增加；從本研究結(jié)果來看，烤煙產(chǎn)量隨著施氮量的增加而呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在施氮量為90 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大值。說明適宜的施氮量是烤煙產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，過量施用氮肥不僅沒有提高烤煙產(chǎn)量，反而導(dǎo)致了烤煙減產(chǎn)，這可能是因?yàn)榈适┯眠^量易導(dǎo)致土壤養(yǎng)分供給不平衡、土壤酸化和烤煙生長后期貪青晚熟［18，20-22］，從而造成減產(chǎn)。從不同施磷處理來看，隨著磷肥用量的增加，烤煙產(chǎn)量表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，施磷量為90 kg/hm2時(shí)烤煙產(chǎn)量達(dá)到最大值，這與前人研究有差異［6-7］，可能是本試驗(yàn)地有效磷含量較高的原因，磷肥施用過量時(shí)增產(chǎn)效果下降。本研究發(fā)現(xiàn)，與處理VI 相比，不施氮、磷、鉀肥分別導(dǎo)致烤煙減產(chǎn)825.5、673.4、515.3 kg/hm2。因此，說明影響冕寧煙區(qū)產(chǎn)量的主要因素是氮，其次是磷，鉀的影響最小。

本試驗(yàn)對氮、磷二因素設(shè)立了不同的施肥水平，根據(jù)產(chǎn)量結(jié)果，建立了二元二次回歸方程，并據(jù)此求得烤煙氮、磷肥的最佳經(jīng)濟(jì)施用量及其最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。涼山冕寧煙區(qū)的最佳經(jīng)濟(jì)施肥量分別為：N 81 kg/hm2、P2O595 kg/hm2，此時(shí)的產(chǎn)量為3055 kg/hm2，煙葉純收益為91450.38 元/hm2。通過方程擬合得到的最佳經(jīng)濟(jì)施肥量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與處理VI 的肥料用量和產(chǎn)量較為接近，并與前人研究結(jié)果相似［14-15］。劉好寶［23］認(rèn)為，涼山煙區(qū)種植清甜香烤煙品種紅花大金元，適宜施氮量為75 kg/hm2，不要超過105 kg/hm2，氮、磷、鉀的施用比例為1∶1∶2 ～3；羅琳［24］認(rèn)為，在涼山州烤煙品種KRK26 適宜的施肥方式是每公頃施純氮75 kg，氮、磷、鉀比例為1∶1∶3；汪健等［25］認(rèn)為，涼山煙區(qū)土壤中等肥力下紅花大金元的氮、磷、鉀最佳施用量分別為82.5、105、210 kg/hm2。本研究認(rèn)為，涼山冕寧煙區(qū)氮肥推薦施用量為81 ～90 kg/hm2，磷肥推薦施用量為90 ～95 kg/hm2，鉀肥推薦施用量為270 kg/hm2，此結(jié)果與前人研究較為一致。

肥料利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力是評價(jià)施用肥料的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效應(yīng)的重要指標(biāo)，其與土壤養(yǎng)分供應(yīng)水平、施肥量和作物產(chǎn)量關(guān)系密切［26］。本研究發(fā)現(xiàn)，烤煙氮、磷、鉀肥料利用率均隨著施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，而氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢，磷肥和鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，說明一定程度的增施氮肥促進(jìn)了烤煙對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收利用，但隨著施氮量的增加，氮肥的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸下降，導(dǎo)致氮肥農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力逐漸降低，這與朱經(jīng)偉等［27］和湯宏等［6］的研究結(jié)果相同。隨著施磷量的增加，磷肥利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢，由于磷肥在土壤中具有易固定和易流失的特點(diǎn)［28］，隨著施磷量的增加，磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)和對烤煙養(yǎng)分吸收的促進(jìn)作用反而下降；磷肥和鉀肥的肥料利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，與氮肥和鉀肥的肥料利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力隨著施磷量的增加趨勢表現(xiàn)一致，這可能是因?yàn)榈蛄椎脑黾哟龠M(jìn)了煙株對其它養(yǎng)分的吸收［29］，在一定范圍內(nèi)提高了其它養(yǎng)分的利用率，而肥料過量時(shí)煙株存在奢侈吸收現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)量和肥料利用率下降。

不同生態(tài)區(qū)域烤煙對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收規(guī)律不同，劉青麗等［30］研究認(rèn)為西南煙區(qū)的氮素吸收高峰在移栽后7 ～11 周，王軍等［31］研究發(fā)現(xiàn)，廣東南雄煙區(qū)的氮素吸收高峰出現(xiàn)在移栽后45 ～60 d。烤煙對鉀素的吸收呈雙峰曲線變化，鉀素吸收高峰分別出現(xiàn)在旺長后期（移栽后50 ～65 d）和中部葉成熟期（移栽后85 ～95 d）［16］。本研究最優(yōu)施肥處理（VI）煙株的氮、磷、鉀的吸收高峰期分別出現(xiàn)在移栽后40～69、51～76、46～68 d，最大積累速率出現(xiàn)的時(shí)間分別在移栽后56、64、58 d，氮、鉀吸收高峰期接近。因此，在施肥時(shí)建議氮、鉀肥同時(shí)施用，考慮到肥料在土壤中的植物有效性，建議于高峰期提前3 ～5 d 追施氮、鉀肥。烤煙對磷肥的需求量少，對磷素的吸收主要在生長前期，因此磷肥一般以基施為主。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)探討了不同氮、磷用量對烤煙產(chǎn)量、養(yǎng)分累積與利用和肥料效應(yīng)函數(shù)的影響，為涼山冕寧煙區(qū)科學(xué)施肥提供了理論依據(jù)。結(jié)果表明：氮是影響涼山冕寧煙區(qū)烤煙產(chǎn)量的主要因素，其次是磷，鉀的影響最小；綜合產(chǎn)量、養(yǎng)分利用和肥料效應(yīng)函數(shù)，涼山冕寧煙區(qū)氮肥推薦用量為81 ～90 kg/hm2，磷肥推薦用量為90 ～95 kg/hm2，鉀肥推薦用量為270 kg/hm2。根據(jù)烤煙生育期養(yǎng)分累積規(guī)律，建議冕寧煙區(qū)磷肥一次性基施，氮、鉀采用基追肥模式，追肥時(shí)間在移栽后6 ～7 周進(jìn)行。