摻混控釋肥對不同酸堿土壤烤煙根系和煙葉產質量的影響

潘興兵，封 俊，簡連均，彭金國，袁家富，徐祥玉

（1.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 617026；2.湖北省農業科學院植保土肥研究所，武漢 430064）

施肥是決定煙葉適產優質的重要因子，對煙葉經濟價值和工業可用性影響很大。合理調控煙草營養、科學施肥才能充分發揮各項農藝技術措施潛力，達到提高煙葉品質的目的［1］。單一施肥很難滿足作物全生育期的養分需求，且存在利用效率不高、環境代價大、施肥次數多等問題［2］，因此，研制養分釋放與作物需求同步的肥料就顯得至關重要，緩控釋肥成為近年來化肥革新和研究的熱點［3，4］。煙草施用控釋肥可以顯著提高產量［5］、品質［6］和鉀含量［7］。

控釋肥養分釋放受到土壤酸堿性的強烈影響［8］，土壤pH 對控釋肥養分釋放有明顯影響，pH 通過影響包膜材料的穩定性來影響包膜肥料養分的釋放速率［9］，如pH 對硫包膜和樹脂包膜的氮素釋放沒有顯著影響，而對含有金屬磷酸鹽的包膜肥料影響很大［9］，這可能是含有金屬磷酸鹽的包膜材料在水中的溶解度受pH 的影響大，故養分釋放速率變化大［10］。同時，不同養分對環境敏感度不同，如酸性環境比堿性環境更有利于氮素的釋放而磷素剛好相反［8］。因此，相同控釋肥在不同酸堿土壤、不同控釋肥在相同酸堿土壤上的養分釋放不同。

摻混控釋肥是指將控釋化學肥料和普通化學肥料摻混成養分供應與目標作物養分需求基本匹配的專用摻混肥，從而達到一次性施用、養分釋放合理、養分利用率提高的目的。目前，以控釋尿素和常規復合肥摻混而成的摻混控釋肥在水稻［11］、小麥［12］、玉米［13］、花生［14］、棉花［15］等作物上的施用均有報道。煙草由于養分需求規律特殊，上述摻混方法并不適用。本研究基于煙草需肥特點，以攀枝花烤煙種植過程中養分總投入、單質肥料為基礎，研發出不包膜基施復合肥、專用包膜復合肥，并對包膜復合肥進行不同釋放期包膜，并將不包膜復合肥、不同釋放期包膜復合肥進行適當比例摻混，在不同酸堿土壤上施用，以期篩選出適宜的肥料配方和摻混比例，達到養分釋放與煙草需肥相匹配的目的，實現一次性施肥。

1 材料與方法

1.1 試驗地土壤性質

試驗區域選擇在攀枝花市鹽邊縣和愛鄉團結村龍井社（pH=4.873）和民主社。龍井社0～20 cm 土壤基本理化性質：pH 為4.873，有機質為28.53 g/kg，堿解氮為183.4 mg/kg，速效磷為82.9 mg/kg，速效鉀為546.9 mg/kg；民主社0～20 cm 土壤基本理化性質：pH為5.453，有機質為22.19 g/kg，堿解氮為117.2 mg/kg，速效磷為94.9 mg/kg，速效鉀為642.8 mg/kg。

1.2 試驗設計

以自主研發的煙草專用復合肥（N∶P2O5∶K2O=12.0∶11.4∶21.6）為不包膜肥料，以自主研發的煙草專用復合肥（N∶P2O5∶K2O=8.5∶7.8∶26.0）為包膜肥料進行包膜，膜材以雙組分聚氨酯（組分A 為異氰酸酯，組分B 為聚醚多元醇）進行熱熔轉鼓中涂覆，通過膜材質量占噴涂后肥料總量比例調控養分控釋時間。以四川省煙草公司攀枝花市公司制定的大面積肥料施用技術方案為對照，共設置4 個處理：對照（總養分投入N∶P2O5∶K2O=6.75∶6.35∶17.90，CK）、控釋摻混肥1（不包膜∶控釋30 d∶控釋60 d∶控釋90 d=4∶3∶2∶1，總 養 分 投 入 量 為N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5，CF1）、控釋摻混肥2（不包膜∶控釋30 d∶控釋60 d∶控釋90 d=4∶4∶2∶0，總養分投入量為N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5，CF2）、控釋摻混肥3（不包膜∶控釋30 d∶控釋60 d∶控釋90 d=4∶3∶2∶1，總養分投入量為N∶P2O5∶K2O=6.9∶6.5∶16.9，CF3）。

在龍井社和民主社各布置1 個試驗，采取隨機排列方式，3 次重復。

1.3 試驗方法

供試品種為云煙87。2019 年在煙草團棵期（6月26 日）、旺長期（7 月22 日）、成熟期（9 月10 日）采烤中期分小區挖去煙株，通過根系掃描儀測量根系狀況。成熟期分小區標記烘烤，詳細記載各小區煙葉產量，結合煙草收購價格，計算各小區煙葉產值、上等煙、中等煙比例。待煙葉全部烘烤結束后，測定不同部位煙葉總鉀、全氮、總糖、還原糖、煙堿、氯等指標，具體測定方法參照國家標準或農業農村部標準。

1.4 數據分析

采用軟件Excel、R 語言對數據進行統計分析和作圖，其中R 語言用到ggplot2、ggpubr、plotrix 和gridExtra 包。

2 結果與分析

2.1 不同摻混控釋肥處理對煙草根系生長發育的影響

從根系狀況（圖1、圖2）看，在土壤高pH 下，除了0.5～1.0 mm 直徑根總數量和總分叉數2 個指標外，其他指標大體上在7 月中下旬達到高峰，然后開始降低。7 月下旬各處理與6 月底相比，在pH 較低土壤上，所有處理根系大多數參數大幅度增加，煙株總根長增加240.0%（CF1）～897.3%（CF3）、總根尖數增加144.4%（CF1）～609.4%（CF3）、總分叉數增加36.7%（CF1）～419.4%（CF3）、0～0.5 mm 直徑根長增加1 048.0%（CF1）～5 227.8%（CF3）、0.5～1.0 mm 直徑根長增加188.0%（CF1）～628.0%（CF3）、0～0.5 mm直徑根總表面積增加778.9%（CF1）～2 977.8%（CF3）、0.5～1.0 mm 直徑根總表面積增加176.7%（CF1）～604.5%（CF3）、0～0.5 mm 直徑根總數量增加170.4%（CF1）～682.5%（CF3），而0.5～1.0 mm 直徑根數總數量則降低，降幅為16.8%（CF3）～54.2%（CF1）。在pH 較高的土壤上，所有處理根系大多數參數大幅度增加，煙株總根長增加182.4%（CK）～522.0%（CF3）、總根尖數增加202.5%（CK）～701.0%（CF3）、總分叉數增加82.6%（CF2）～497.6%（CF3）、0～0.5 mm 直徑根長增加1 203.9%（CK）～2 519.4%（CF3）、0.5～1.0 mm 直徑根長增加222.1%（CF2）～547.3%（CF3）、0～0.5 mm 直 徑 根 總 表 面 積 增 加788.0%（CK）～1 681.3%（CF3）、0.5～1.0 mm 直徑根總表面積增加196.4%（CF2）～523.4%（CF3）、0～0.5 mm直徑根總數量增加243.8%（CK）～838.7%（CF3），而0.5～1.0 mm 直徑根數總數量在3 個處理上降低，降幅為12.4%（CF2）～23.1%（CK），在CF3 處理上則增加了81.2%。

圖1 高pH 土壤上不同處理煙草根系情況

圖2 低pH 土壤不同處理煙草根系情況

與6 月到7 月根系參數變化相比較，7 月下旬至9 月上旬所有參數收窄，且有一定的降幅，在pH 較低土壤上，9 月上旬各處理與7 月下旬相比，煙株總根長變幅為-35.0%（CF3）～13.9%（CF2）、總根尖數為-9.3%（CF3）～67.2%（CF2）、總分叉數為13.2%（CF3）～140.9%（CF2）、0～0.5 mm 直徑根長為-44.2%（CF3）～4.6%（CF2）、0.5～1.0 mm 直徑根長為-19.1%（CF3）～54.3%（CK）、0～0.5 mm 直徑根總表面積為-44.4%（CF3）～-1.4%（CF2）、0.5～1.0 mm 直徑根總表面積為-18.1%（CF3）～56.7%（CK）、0～0.5 mm 直徑總根數量為-10.1%（CF3）～66.6%（CF2）、0.5～1.0 mm 直徑總根數量為54.1%（CF3）～112.3%（CF2）。在pH 較高的土壤上，煙株總根長變幅為-42.8%（CK）～-5.4%（CF2）、總根尖數為-35.8%（CF3）～28.0%（CF1）、總分叉數為7.6%（CF3）～104.2%（CF2）、0～0.5 mm 直徑根長為-40.7%（CF3）～5.3%（CF2）、0.5～1.0 mm 直徑根長為-60.5%（CK）～-27.2%（CF2）、0～0.5 mm 直徑根總表面積為-35.7%（CK）～-0.9%（CF2）、0.5～1.0 mm 直徑根總表面積為-52.1%（CK）～-28.2%（CF2）、0～0.5 mm 直 徑 總 根 數 量-35.6%（CF3）～28.5%（CF1）、0.5～1.0 mm 直 徑 總 根 數 量-45.7%（CK）～14.4%（CF1）。

2.2 不同摻混控釋肥處理對煙草產量產值的影響

從表1 可以看出，2 塊試驗田上所有處理之間煙草產量、產值無顯著差異，但產量、產值在不同酸堿土壤上不同處理間表現不一致。低pH 土壤中，CF2處理煙草產量和產值均為最高，分別比對照（CK）高17.1%和16.6%，CF3 處理煙草產量和對照（CK）基本一致，產值比對照（CK）高12.6%，但CF1 處理煙草產量稍低于對照（CK）、產值稍高于對照（CK）。

表1 不同摻混控釋肥對不同酸堿土壤上烤煙產量產值的影響

高pH 土壤中，以CF3、CF2 和CF1 處理煙草產量分別比對照（CK）升高10.0%、降低2.2% 和降低6.0%，產值則分別升高22.3%、34.1%和3.4%，可見CF3 產量最高、CF2 產值最高，主要是CF2 處理均價最高。這與前面的根系研究分析結果基本一致，從側面說明根系狀況基本可以判斷煙草產量和產值的高低。

2.3 不同摻混控釋肥處理對煙葉化學成分的影響

表2 顯示，摻混控釋肥處理使低pH 土壤上不同部位烤煙煙葉總氮和煙堿含量大體上呈降低趨勢，而總糖和還原糖大體上呈升高趨勢；在高pH 土壤上，摻混控釋肥同樣使不同部位烤煙煙葉總氮和煙堿含量大體上呈降低趨勢，總糖、還原糖、鉀含量大部分處理明顯提高，并使鉀/氯比大幅度提高。說明在肥力基本相同的不同pH 土壤上，控釋肥可以降低養分投入量，提高煙葉糖含量，明顯提高pH 較高土壤上煙葉鉀含量，并由此大幅度提高鉀氯比，可改善煙葉品質。

表2 不同摻混控釋肥對不同酸堿土壤烤煙化學成分的影響

3 討論

3.1 摻混控釋肥對煙草根系的影響

所有植物根系的生長發育受到內部因素（自身遺傳因素）和外部因素（自然條件）的雙重影響，其中土壤環境條件至關重要，而根系的形態結構是內外因素的共同作用和植物適應外界環境的直接體現，可直接反映了根系的生長狀況。本研究中煙株根系定型后根系形態的某些指標遠高于已有報道［16-20］，但和有些報道基本一致［21］，這種差異和土壤、氣候、施肥等均有關系，如地膜通過影響氮素運移嚴重影響根系發育［17］，而高磷可促進一級側根發育、低磷則促進不定根發育［16］，沙質土壤上施用生物炭可明顯促進根系發育［21］。控釋肥能顯著增加水稻根系生物量、促進根系總長和根系體積［22］，提高番茄根系活力［23］，本研究中控釋摻混肥能明顯提高根系各項指標，尤其是CF3 處理，這說明在總養分投入量不變的情況下，施用控釋摻混肥顯著促進了根系生長發育，為高產優質打下了基礎，而養分投入量降低的控釋肥處理（CF1 和CF2）則對根系的影響低于CF3，但與CK 處理無明顯差異，這說明摻混控釋肥具有明顯的減肥效果。

從不同pH 來看，在土壤pH 較高的情況下，CF3處理煙草根系表現最好，根系所有指標均以CF3 處理最高，而在土壤pH 較低的情況下，除CF3 處理外，CF2 處理在后期（7 月下旬以后）表現比較突出，這可能是酸性土壤使CF3 處理配方中90 d 控釋肥（膜更厚、更不易破碎）控釋效果降低，導致CF3 和CF2 處理之間差異縮小。同樣具有90 d 控釋肥的CF1 和CF3 處理相比，不論土壤pH 如何，CF1 處理對根系發育的影響與對照（CK）基本類似，CF1 處理相比對照（CK）和CF3 處理，其養分總投入量降低了16%，可見在包膜情況下，將養分投入量降低并不會降低肥料對根系的影響；在養分總投入不降低的情況下，包膜處理有助于根系發育。

3.2 不同pH 土壤煙葉產量和化學成分

土壤pH 對控釋摻混肥的效果有不同影響，與對照相比，CF1 處理在低pH 土壤上產量稍有降低，CF2提高，而CF3 則基本持平；在高pH 土壤上，CF1 處理產量基本持平，CF2 則稍有降低，而CF3 則提高，但不論那種pH 土壤，摻混控釋肥不同處理與對照之間產量差異不顯著。已有報道表明，控釋肥對煙株生長、干物質積累量和產量作用并不一致，既有顯著促進作用［24-27］，也有無明顯效果甚至減產的報道［28］。這說明控釋肥對烤煙產量的影響與生態環境、氣候條件等密切相關。本研究中與對照（CK）相比較，CF1 和CF2 處理養分投入量降低、CF3 處理則養分投入量基本持平，而在不同pH 土壤上烤煙產量表現并不相同，這與土壤本身性質也有一定關系，但總體來說，烤煙產量在統計學上無顯著差異。

控釋肥可促進煙株的生理生化活性［25］、提高煙草抗病性［29］、影響煙葉鉀含量［7，25］；有研究顯示，控釋肥可提高烤煙還原性糖、總糖含量和降低煙堿含量［28］，或降低還原性糖和總糖含量［25］。綜合來看，含鉀控釋肥能提高煙葉鉀含量［7，30］。本研究中，在較高pH 條件下，控釋摻混肥明顯提高煙葉鉀含量并由此大幅度提高鉀氯比，與上述研究結果一致。

4 小結

不包膜煙草專用復合肥配方N∶P2O5∶K2O=12∶11.4∶21.6、包膜煙草專用復合肥配方N∶P2O5∶K2O=8.5∶7.8∶26.0，且不包膜∶控釋30 d∶控釋60 d∶控釋90 d=4∶3∶2∶1 的比例條件下，總養分投入量為N∶P2O5∶K2O=6.9∶6.5∶16.9 的混配比例在土壤pH 稍高的情況下煙草根系表現和產量更好；不包膜∶控釋30 d∶控釋60 d∶控釋90 d=4∶4∶2∶0，總養分投入量為N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5 的摻混比例在土壤pH較低的情況下煙草產值表現更好，該摻混比例養分總養分投入降低15%。低pH 條件摻混控釋肥有提高煙葉鉀含量的趨勢；在較高pH 條件下，控釋摻混肥明顯提高煙葉鉀含量，并由此大幅度提高鉀氯比，改善煙葉品質。