瀏陽(yáng)煙區(qū)烤煙氮素吸收利用特征

段淑輝，劉天波，張　璐，代　快，裴曉東

（1.湖南省煙草科學(xué)研究所，長(zhǎng)沙 410010；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站，湖南 祁陽(yáng) 426182；3.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省煙草公司長(zhǎng)沙市公司，長(zhǎng)沙 410010）

瀏陽(yáng)煙區(qū)烤煙氮素吸收利用特征

段淑輝1，劉天波1，張璐2，代快3，裴曉東4

（1.湖南省煙草科學(xué)研究所，長(zhǎng)沙 410010；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院衡陽(yáng)紅壤實(shí)驗(yàn)站，湖南 祁陽(yáng) 426182；3.云南省煙草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省煙草公司長(zhǎng)沙市公司，長(zhǎng)沙 410010）

以烤煙品種K326為材料，采用15N同位素示蹤技術(shù)，研究了瀏陽(yáng)煙區(qū)不同施氮量對(duì)煙葉干物質(zhì)積累和氮素吸收利用、殘留及損失的影響。結(jié)果表明，煙株根、莖、葉各器官氮素累積比例為1:2.5:6.5?？緹熚盏牡?8.14%～62.55%來(lái)自肥料，37.45%～41.86%來(lái)自于土壤?；实寐蕿?8.25%～40.18%，追肥氮利用率為35.95%～69.62%?；实寐孰S著追肥用量增加而提高，追肥氮利用率隨著追肥用量增加呈明顯減小。在158 kg/hm2氮水平內(nèi)，增加施氮量有提高烤煙肥料氮利用率（21.97%～23.55%）和土壤殘留率（35.97%～39.47%）的趨勢(shì)但不顯著，肥料氮損失率隨氮素水平增加而減小，變化范圍36.98%～42.07%。在158 kg/hm2氮水平下，煙株干物質(zhì)累積量、總吸氮量和肥料氮吸收量最大，分別為5321.05、97.17和60.78 kg/hm2，肥料氮損失率最低，為36.98%。

烤煙；氮素；吸收；殘留；損失

氮素是煙草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中最重要的營(yíng)養(yǎng)元素之一，氮素供應(yīng)合理與否對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量和品質(zhì)影響較大[1-4]。不同種植地區(qū)，不同肥力條件，烤煙吸氮規(guī)律存在較大差異[5-9]。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，煙農(nóng)為了追求較高的經(jīng)濟(jì)效益，通常依賴(lài)于過(guò)量施肥，尤其是多施氮肥來(lái)獲取較高的產(chǎn)量，由此導(dǎo)致煙葉品質(zhì)下降，工業(yè)可用性較差[10]。同時(shí)，氮素施用過(guò)量導(dǎo)致氮素?fù)p失加劇，不僅導(dǎo)致氮肥利用率降低，更對(duì)環(huán)境帶來(lái)較嚴(yán)重的負(fù)面影響[11]。為此，科學(xué)合理的氮肥管理成為近年來(lái)作物養(yǎng)分資源管理研究的熱點(diǎn)。有研究表明[12-14]，玉米、小麥等經(jīng)濟(jì)作物氮肥利用率隨著施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，與產(chǎn)量表現(xiàn)出一致的趨勢(shì)，氮肥的損失率在超過(guò)一定施氮量后隨著施氮量的增加而顯著增加。對(duì)于烤煙而言，目前氮肥吸收利用方面的研究多針對(duì)同一施氮水平下不同氮肥形態(tài)、不同基追比等條件下進(jìn)行研究[15-17]，關(guān)于不同施氮水平對(duì)烤煙氮素利用率及損失率等方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，本研究以瀏陽(yáng)煙區(qū)烤煙品種K326為研究對(duì)象，采用15N同位素示蹤技術(shù)研究了不同施氮量對(duì)煙葉干物質(zhì)積累和氮素吸收利用、殘留及損失的影響，為提高氮肥利用率和減少農(nóng)業(yè)環(huán)境污染提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)基本情況

試驗(yàn)點(diǎn)位于瀏陽(yáng)市永安鎮(zhèn)豐裕村，地處中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均溫度17.5 ℃左右，年降水量1551 mm左右，無(wú)霜期268 d左右，大于10 ℃積溫為5123～5447 ℃，日均溫大于20 ℃時(shí)間為140～160 d。供試土壤類(lèi)型為紅壤，前作為水稻，土壤pH 6.32，全氮1.17 g/kg，全鉀0.55 g/kg，全磷10.9 g/kg，有機(jī)質(zhì)21.2 g/kg，堿解氮108 mg/kg，有效磷34.4 mg/kg，速效鉀220 mg/kg。

2012年試驗(yàn)期間降雨量較常年偏多，屬于多雨年份。其中3月降水偏多19%，為193.0 mm；4月降水偏多10%，為236.2 mm；5月降水量偏多67.9%，為372.5 mm；6月降水量偏少7.6%，為240.7 mm。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)烤煙品種為K326，由湖南煙草公司永州煙草科學(xué)研究所提供。

以常規(guī)大田施肥量為基礎(chǔ)，設(shè)3個(gè)施氮水平，施入純氮115、136和158 kg/hm2，分基肥和追肥兩次施入，其中基肥在煙苗移栽時(shí)施入（3月20日），追肥在移栽后30 d（4月20日）施入，基肥采用穴施法，挖穴后將定量的肥料施入穴內(nèi)再覆土移栽；追肥采用澆施法，將配好的肥料溶于定量的水中從烤煙根基部淋施。供試氮肥用硝酸銨，磷肥用鈣鎂磷肥，鉀肥用硫酸鉀。

15N微區(qū)設(shè)置在田間小區(qū)中，分基肥和追肥進(jìn)行15N標(biāo)記，共6個(gè)處理，3次重復(fù)（表1），每個(gè)微區(qū)2 m2，種植3株烤煙，微區(qū)采用根系分隔法設(shè)置，將土表向下60 cm層次以上用塑料膜分隔。15N標(biāo)記的肥料是豐度為5%的硝酸銨（雙標(biāo)），由上海天樂(lè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展公司提供。

表1　15N微區(qū)處理施肥量 g/株Table1　Fertilizer amount of15N micro-areas g/plant

1.3采樣與測(cè)定

于烤煙成熟期（6月15日）分別采集植物樣和土樣。植物樣采集時(shí)，地上部莖稈、葉片和地下根系分開(kāi)采集，在105 ℃下殺青30 min后繼續(xù)在75 ℃烘至恒重，測(cè)定干物質(zhì)量，樣品粉碎后測(cè)定總氮及15N豐度。

土壤樣品采集：用土鉆在分別采集0～20、20～40和40～60 cm土層土壤，風(fēng)干后測(cè)定總氮及15N豐度。

測(cè)定方法：植株和土壤總N含量及15N豐度由河北農(nóng)林科學(xué)院遺傳生理研究所進(jìn)行檢測(cè)，總N含量用凱氏半微量蒸餾定氮法測(cè)定，15N豐度用同位素質(zhì)譜法測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)處理[18]

煙株吸收的總氮量=葉片干物質(zhì)重×葉片含氮濃度+莖稈干物質(zhì)重×莖稈含氮濃度+根系干物質(zhì)重×根系含氮濃度；

煙株肥料氮占總氮的比例（Ndff, %）=煙株15N原子百分超/肥料15N原子百分超；

原子百分超=樣品15N豐度-自然豐度（0.365%）；

N分配率=各器官15N吸收量/15N總吸收量；

煙株吸收的肥料氮=煙株吸收的總氮量×煙株吸收肥料氮的比例；

煙株吸收的土壤氮=煙株吸收的總氮量-煙株吸收的肥料氮；

氮肥利用率=煙株吸收的肥料氮/施氮量×100%；

肥料氮在土壤中的殘留率=土壤15N原子百分超/肥料15N原子百分超×100%；

肥料氮在土壤中的殘留量=土壤全氮含量×土樣干重×肥料氮在土壤中的殘留率；

肥料氮損失量=施氮量-煙株吸收的肥料氮-肥料氮在土壤中的殘留量；

肥料氮損失率=肥料氮損失量/施氮量×100%。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用Microsoft Excel 2007 軟件進(jìn)行圖表繪制，應(yīng)用DPS 7.05軟件，采用單因素方差分析進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié) 果

2.1煙株干物質(zhì)量與氮素吸收

表2示出，增加施氮量提高了烤煙干物質(zhì)積累量，N158處理烤煙干物質(zhì)量較高，為5321.05 kg/hm2，分別比N115處理和N136處理提高903.91和1096.15 kg/hm2。隨著氮肥用量增加，植株吸氮量明顯增加，從71.13增加至97.17 kg/hm2。其中，葉片氮吸收量為45.11～60.41 kg/hm2，占煙株總吸氮量的60%以上，煙株莖稈吸氮量次之，根系吸氮量最少，根、莖、葉三者吸氮量比例平均為1:2.5:6.5。從各部位吸氮量數(shù)據(jù)比較可以發(fā)現(xiàn)，每生產(chǎn)1 kg烤煙干煙葉，需要吸氮20～24 g，每生產(chǎn)1 kg烤煙莖稈，需要吸氮12～13 g，每生產(chǎn)1 kg烤煙根系，需要吸氮10～13 g，隨著施氮水平的變化，烤煙各個(gè)部位對(duì)氮的需求變化幅度較小。

2.2煙株各部位氮素來(lái)源及15N分配率

從表3可見(jiàn)，不同處理煙株各部位間肥料氮占總氮比例存在差異?；史柿系伎偟壤兓秶鸀?2.87%～38.96%，無(wú)明顯差異。追肥肥料氮占總氮比例值變化范圍為17.48%～27.78%，根系總氮中來(lái)自追肥氮的比例最小，平均為20.60%，葉片總氮中來(lái)自追肥氮的比例最大，平均為25.14%。隨追肥15N施用量增加，根系、莖稈和葉片3個(gè)部位肥料氮占總氮比例均呈增加趨勢(shì)?？梢?jiàn)，施氮量的增加有利于煙株對(duì)肥料氮的吸收利用，且在一定范圍內(nèi)，這種促進(jìn)作用隨著施氮量的增大而提高。不同處理下，煙株15N分配量和分配率均表現(xiàn)為葉片>莖稈>根系，葉片15N分配量和分配率平均為17.09 kg/hm2和66.87%，莖稈15N分配量和分配率平均為5.97 kg/hm2和23.86%，根系15N分配量和分配率平均為2.45 kg/hm2和9.26%，不同追肥用量對(duì)莖稈和葉片中肥料15N分配量呈顯著影響。可見(jiàn)，本試驗(yàn)15N在煙株內(nèi)的分布和遷移規(guī)律基本一致，施氮量大小并未改變這一規(guī)律。由于煙株葉片質(zhì)量占煙株50%以上，因此64%以上的氮肥累積在葉片中。

表2　不同施氮水平下煙株各個(gè)部位干物質(zhì)量及氮吸收量 kg/hm2Table2　Biomass and N uptake of flue-cured tobacco under different N rates

表3　煙株不同部位肥料氮占總氮比例與15N分配率Table3　Ndff and15N distribution ratios of flue-cured tobacco

2.3 整株氮素來(lái)源及15N肥料利用率

從表4可以看出，N1、N2、N3三個(gè)處理下，隨追施氮量的增加，基肥Ndff值未呈現(xiàn)明顯差異，在34.20%～38.54%，但煙株基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率明顯增加。N3處理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分別為37.77 kg/hm2和40.18%。N1處理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分別為26.74 kg/hm2和28.45%，N1、N2、N3三個(gè)處理之間二者均呈現(xiàn)顯著差異。

隨著追肥15N用量增加，追肥Ndff值逐漸增加，N5、N6與N4呈顯著差異，N5和N6兩個(gè)處理Ndff值無(wú)明顯差異。可見(jiàn)，在一定范圍內(nèi)，隨著追肥15N用量增加，煙株氮來(lái)自肥料氮的比例增大。此外，隨著追肥15N用量增加，煙株追肥15N吸收量逐漸增加，而追肥15N肥料利用率逐漸降低，N4、N5和N6三個(gè)處理間15N吸收量和15N肥料利用率均呈顯著差異。由以上結(jié)果可以看出，氮肥用量增加將導(dǎo)致植株吸收肥料氮增加，基肥氮利用率隨追肥用量增加而提高，追肥氮利用率隨著追肥用量增加明顯降低。

表4　不同施氮水平下煙株15N吸收利用率Table4　15N absorption and utilization of flue-cured tobacco under different N rates

同時(shí)，基肥15N肥料利用率在28.25%～40.18%，追肥15N肥料利用率在35.95%～69.62%，基肥15N肥料利用率遠(yuǎn)低于追肥15N肥料利用率。

整個(gè)生育期，煙株吸收的肥料氮數(shù)量隨著施氮水平的增加而增加，變化范圍在41.36～60.78 kg/hm2，其占施氮總量的比例即整個(gè)生育期肥料氮利用率為35.97%～39.47%，隨著施氮水平的增加變化不大，各處理之間無(wú)明顯差異。施氮水平對(duì)煙株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影響不大，煙株吸收的總氮中58.14%～62.55%來(lái)自肥料氮，37.45%～41.86%來(lái)自土壤氮。不同氮素水平下，烤煙吸收的肥料氮均高于土壤氮。

2.4土層中殘留氮及肥料氮損失

本試驗(yàn)條件下，氮肥煙株利用率、土壤殘留率和損失率三者比值為1:0.6:1。由表5可以看出，烤煙收獲后，0～60 cm土層土壤殘留肥料氮為25.26～36.27 kg/hm2，N115處理殘留肥料氮最低，N158處理殘留肥料氮最高，3種氮素水平處理之間呈顯著差異?？梢?jiàn)，隨著施氮量的增加，土壤殘留肥料氮數(shù)量也逐步增加。土壤殘留肥料氮占施入肥料氮的比例變化幅度較小，變化范圍在21.97%～23.57%，各處理之間無(wú)明顯差異。肥料氮損失量隨著施氮水平的增加而增加，變化范圍在48.38～56.95 kg/hm2，但肥料氮損失比例呈相反的變化趨勢(shì)，隨著施氮水平的增加而減小，變化范圍在36.98%～42.07%。

表5　肥料氮去向Table5　Fate of15N

3　討 論

3.1煙株不同器官氮素吸收分配規(guī)律

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氮肥用量增加，煙株干物質(zhì)量和總吸氮量均隨之增加，煙株總吸氮量變化范圍在71.13～97.17 kg/hm2，煙株不同器官氮素累積量表現(xiàn)為葉片>莖>根，與楊志曉[18]在南雄煙區(qū)研究結(jié)果一致。根、莖、葉3個(gè)部位吸氮量比值為1:2.5:6.5，煙株葉片對(duì)氮的需求量最大，煙株吸收的氮素60%以上用于葉片的生長(zhǎng)發(fā)育。15N在煙株不同器官的分布和遷移規(guī)律基本一致，施氮水平高低并未改變這一規(guī)律。

3.2 施氮水平及時(shí)間對(duì)煙株吸氮來(lái)源的影響

植株吸收的氮主要來(lái)源于肥料氮和土壤氮，煙株吸收的肥料氮占總氮的比例受施氮量、煙株長(zhǎng)勢(shì)、土壤氮礦化速率等多重因素影響。微區(qū)示蹤結(jié)果表明，施氮水平增加將導(dǎo)致植株總吸氮量及吸收的肥料氮增加。本試驗(yàn)中施氮水平對(duì)煙株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影響不大，煙株吸收的總氮中58.14%～62.55%來(lái)自肥料氮，37.45%～41.86%來(lái)自土壤氮。不同氮素水平下，烤煙吸收的肥料氮均高于土壤氮，與馬興華等[5]研究結(jié)果不同。分析認(rèn)為試驗(yàn)期間降雨量較大，土壤水分含水量過(guò)高在一定程度上抑制了土壤氮素礦化，減少了土壤氮素供應(yīng)，從而降低了土壤氮對(duì)煙株吸氮的貢獻(xiàn)。

整個(gè)生育期肥料氮利用率為35.97%～39.47%，施氮水平對(duì)整個(gè)生育期肥料氮利用率影響不大，與前人[19-24]研究結(jié)果有所不同，可能是本試驗(yàn)3個(gè)氮肥水平設(shè)置梯度較小，各處理間未表現(xiàn)出顯著差異。基肥肥料氮利用率（28.45%～40.18%）遠(yuǎn)低于追肥肥料氮利用率（35.95%～69.62%），一方面是因?yàn)榛实昧渴亲贩实昧康?.5～4.5倍，氮素水平越高，肥料氮利用率越低；另一方面可能是由于試驗(yàn)期間烤煙生長(zhǎng)前期降雨量較大，且該時(shí)期煙株對(duì)氮肥需求量較小，導(dǎo)致大量基肥肥料氮隨雨水流失，旺長(zhǎng)期以后，煙株快速生長(zhǎng)，對(duì)氮素需求急劇增加，追肥肥料氮相對(duì)流失較少。

3.3施氮水平對(duì)肥料氮去向的影響

針對(duì)肥料氮在煙田中的利用和損失率，有許多研究學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，因試驗(yàn)方法及氣候環(huán)境不同，結(jié)果存在一定差異[15-17,25-27]。以往大部分研究指出，烤煙氮肥利用率為20%～50%[2,25]，多雨地區(qū)煙株氮肥吸收利用率較低，約為20%左右，當(dāng)季殘留在土壤中的肥料氮比例約為30%左右，通過(guò)地表徑流、地下淋失、氨揮發(fā)等途徑損失的肥料氮比例超過(guò)40%[15-17,25-27]。本試驗(yàn)結(jié)果指出，氮肥煙株利用率、土壤殘留率和損失率分別為37.64%、23.03%和39.32%。本試驗(yàn)氮肥吸收利用率稍高于前人多雨煙區(qū)研究結(jié)果，分析認(rèn)為因本試驗(yàn)施氮水平較低，同時(shí)本試驗(yàn)微區(qū)采取塑料膜隔離，水肥均不能通過(guò)，且試驗(yàn)地為水稻土，土壤較粘重，犁底層厚實(shí)，在一定程度上減少了肥料氮側(cè)滲和下滲損失，土壤氮?dú)埩袈屎蛽p失率較低。研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)施氮范圍內(nèi)，肥料氮損失率隨氮素水平增加而減小，在158 kg/hm2處理下，肥料氮損失率為36.98%，比其余兩個(gè)處理分別低1.95%和5.09%，該結(jié)果與袁仕豪等[15]在多雨煙區(qū)研究結(jié)果相同，隨著追肥比例增大，肥料氮的損失率減少。該結(jié)果表明在一定施氮量范圍內(nèi)，增施氮素對(duì)煙株干物質(zhì)積累及氮素吸收的效應(yīng)大于對(duì)氮素?fù)p失的效應(yīng)，導(dǎo)致?lián)p失量增大，但損失率稍有減小。

4　結(jié) 論

綜合研究結(jié)果表明，在適宜施氮量范圍內(nèi)，增施追肥氮用量有利于煙株的生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)積累，進(jìn)而促進(jìn)了煙株對(duì)肥料氮的吸收利用，并在一定程度上降低肥料氮損失率。在試驗(yàn)供氮范圍（158 kg/hm2）內(nèi)，增加施氮水平對(duì)降低烤煙氮素利用率效應(yīng)不明顯。在不考慮煙葉品質(zhì)的前提下，試驗(yàn)地區(qū)烤煙單季施氮量在158 kg/hm2時(shí)，烤煙產(chǎn)量、氮肥利用率和損失率等因素達(dá)到最佳水平。本試驗(yàn)由于氮素水平設(shè)置區(qū)間較小，未找出氮素吸收利用率及損失率的峰谷值，還有待進(jìn)一步研究。

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Nitrogen Absorption and Utilization of Flue-Cured Tobacco in Liuyang

DUAN Shuhui1, LIU Tianbo1, ZHANG Lu2, DAI Kuai3, PEI Xiaodong4
（1. Hunan Tobacco Science Institute, Changsha 410010, China; 2. Hengyang Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang, Hunan 426182, China; 3. Yuxi Tobacco Company of Yunnan Province, Yuxi, Yunnan 653100, China; 4. Changsha Tobacco Company of Hunan Province, Changsha 410010, China)

15N-labelled experiments were designed to study the effect of different nitrogen amount on dry matter accumulation and nitrogen uptake, residue and loss of flue-cured tobacco in Liuyang. The results showed that the nitrogen accumulation ratio of leaf, stem and root was 1:2.5:6.5. 58.14%-62.55% of N absorbed by flue-cured tobacco was derived from fertilizer under different N levels, while 37.45%-41.86% of the absorbed N was from the soil. Fertilizer N utilization efficiency (NUE) of base and topdressing fertilizer N was from 28.25% to 40.18% and from 35.95% to 69.62% respectively. NUE of base fertilizer N was increased with the increase of topdressing N, NUE of topdressing N was decreased with the increase of topdressing N. Under the 158 kg/ha N level, with the increase of N fertilizer, NUE and soil residual rate increased, from 21.97% to 23.55% and from 35.97% to 39.47%, but the increase was not significant. Fertilizer N loss rate decreased, from 36.98% to 42.07% under this condition. AT the 158 kg/ha N level, tobacco dry matter, total N accumulation, fertilizer N accumulation were the highest (5321.05, 97.17 and 60.78 kg/ha), and the fertilizer N loss rate was the lowest (36.98%).

flue-cured tobacco; nitrogen; uptake; residue; loss

S572.01

1007-5119（2016）05-0028-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.006

湖南省煙草公司長(zhǎng)沙市公司科技項(xiàng)目“長(zhǎng)沙生態(tài)煙葉研究與開(kāi)發(fā)”（csyc-ny20120013）

段淑輝（1986-），女，碩士，農(nóng)藝師，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與煙草栽培研究。E-mail：285234028@qq.com

2016-01-25

2016-04-19