烤煙對(duì)不同硼肥力土壤中硼的反應(yīng)及豐缺值研究

孫敬國(guó)+彭孟祥+王昌軍+陳振國(guó)+李進(jìn)平+涂書新+李建平+孫光偉

摘要：采用盆栽試驗(yàn)，研究6種不同硼肥力土壤施用硼肥對(duì)烤煙不同部位對(duì)硼的吸收積累和養(yǎng)分吸收的影響。結(jié)果表明，①在烤煙生長(zhǎng)過(guò)程中，葉片對(duì)硼、氮和鉀的積累量上均表現(xiàn)為團(tuán)棵期>打頂期；打頂后煙葉葉片對(duì)硼、鉀含量大小均表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉>莖，而氮含量則表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉>莖；②土壤有效硼含量在一定值（0.56～0.75 mg/kg）時(shí)，煙葉硼、鉀、氮含量隨土壤硼含量的增加而增加，而高于0.75 mg/kg時(shí)，煙葉對(duì)硼、鉀、氮的積累受到抑制。因此，烤煙生產(chǎn)中土壤有效硼豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

關(guān)鍵詞：烤煙；盆栽；有效硼；豐缺值

中圖分類號(hào)：S158.3；S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）24-6406-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.022

烤煙是中國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物之一，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。烤煙是產(chǎn)量、質(zhì)量并重的嗜好類作物，而烤煙品質(zhì)不僅受遺傳因素的影響，同時(shí)還受氣候、土壤、營(yíng)養(yǎng)、栽培等因素的影響。施肥是決定其產(chǎn)量和品質(zhì)最重要的環(huán)境因素之一。合理的N、P、K與微量元素配比，是保證優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。近年來(lái)，烤煙生產(chǎn)實(shí)施均衡施肥，并形成了相應(yīng)規(guī)范的煙草施肥栽培技術(shù)，但是對(duì)烤煙的硼素營(yíng)養(yǎng)研究卻很少。

硼是高等植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，硼缺乏現(xiàn)象在世界范圍內(nèi)普遍存在[1]，可見(jiàn)，缺硼是一個(gè)大范圍存在的問(wèn)題，同時(shí)硼在作物中還有著不可替代作用，胡國(guó)松等[2]指出硼是煙草生長(zhǎng)發(fā)育必需的微量元素之一，對(duì)烤煙的生理功能起著重要的調(diào)節(jié)作用。張薇等[3]指出合理施用硼肥可促進(jìn)煙株生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)的積累，改善其植物學(xué)性狀，增加色素含量，提高蒸騰速率和光合強(qiáng)度；馮紅柳等[4]研究指出施用硼肥后對(duì)煙葉產(chǎn)量、上等煙率、均價(jià)等指標(biāo)都有明顯的提高，張志華等[5]指出施用適量的硼能使煙葉內(nèi)在品質(zhì)的煙堿、施木克值提高，并使煙葉的香氣增加，吃味醇和，評(píng)吸總分提高。關(guān)于土壤有效硼的豐缺度，有研究認(rèn)為烤煙土壤缺硼的臨界值在0.45～0.50 mg/kg之間[6]，也有研究認(rèn)為土壤有效硼為0.5～1.0 mg/kg時(shí)，對(duì)植物的生長(zhǎng)是有益的[7]。缺硼不僅造成作物減產(chǎn)，而且明顯對(duì)作物的品質(zhì)產(chǎn)生影響，李梅蘭等[8]指出缺硼會(huì)導(dǎo)致番茄產(chǎn)量、品質(zhì)、活性物質(zhì)含量及果實(shí)抗氧化性顯著降低。硼過(guò)多同樣造成危害，當(dāng)土壤中熱水溶性硼超過(guò)5 mg/kg時(shí)，植物出現(xiàn)中毒現(xiàn)象[9]。硼毒害問(wèn)題已在世界上引起廣泛的關(guān)注。但中國(guó)在這方面的報(bào)道還比較少，而缺硼則是國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要面臨的問(wèn)題。

土壤的養(yǎng)分含量豐缺指標(biāo)是科學(xué)施肥的核心，也是作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[10-13]。湖北省由于雨水較多，土壤中硼淋失量大，缺硼現(xiàn)象十分普遍，為了提高植煙土壤硼營(yíng)養(yǎng)以及提升湖北煙葉競(jìng)爭(zhēng)力，特開(kāi)展了本項(xiàng)研究，旨在建立平衡施肥技術(shù)體系，提高湖北優(yōu)質(zhì)煙葉的有效供給能力，滿足卷煙工業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉原料的需求，并提出提高湖北煙葉產(chǎn)質(zhì)量的硼施用最佳方案，為烤煙生產(chǎn)和適合工業(yè)卷煙高端品牌的優(yōu)質(zhì)煙葉原料提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

云煙87（Nicotiana tabacum Yunyan 87）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

土樣取自湖北省恩施州，通過(guò)分析檢測(cè)選取有效硼含量極低的土壤樣品，分為6份，通過(guò)添加硼（硼酸），從而使土壤有效硼含量成為6個(gè)不同梯度。原始土壤（未添加硼）的基本理化指標(biāo)為有效硼0.16 mg/kg，堿解氮122.65 mg/kg，速效磷25.87 mg/kg，速效鉀48.85 mg/kg，有機(jī)質(zhì)21.64 g/kg。2012年盆栽試驗(yàn)在2011年試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其中2011年土壤有效硼含量分別為0.16、0.26、0.36、0.56、0.96、1.16 mg/kg；2012年土壤有效硼含量分別為0.65、0.73、0.75、0.80、0.98、1.00 mg/kg。

處理試驗(yàn)在不同硼肥力的土壤中進(jìn)行，每個(gè)梯度的土壤均設(shè)計(jì)為空白和施硼兩個(gè)處理。其中施肥處理是在對(duì)應(yīng)梯度的空白土壤中添加0.6 mg/kg（土壤）硼酸，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每桶裝土10 kg。其他肥料按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥進(jìn)行，其中100%硼肥、磷肥和70%的氮、鉀肥在移栽前15 d基施，剩余30%的氮、鉀肥在移栽后15 d施用。

1.3 方法

土壤速效氮采用常規(guī)測(cè)定；速效磷采用0.5 mol/L的NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L的NH4OAc浸提火焰光度法測(cè)定；土壤全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀采用火焰光度法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀滴定法測(cè)定。

植物樣品全硼采用1 mol/L鹽酸浸提-姜黃素比色法測(cè)定；土壤樣品有效硼采用熱水浸提-姜黃素比色法測(cè)定。

植物樣品全鈣采用硝酸-高氯酸消化、原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析，進(jìn)行顯著性（P<0.05和P<0.01）比較。圖表采用SigmaPlot 10.0軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硼肥力土壤中施用硼肥對(duì)烤煙硼含量的影響

由表1可知，烤煙植株硼含量隨土壤有效硼的含量呈現(xiàn)二次關(guān)系，即在低水平硼含量時(shí)，烤煙植株硼含量隨土壤有效硼增加而上升，在達(dá)到最大值后隨土壤有效硼含量的增加而下降。2011年盆栽試驗(yàn)顯示，在團(tuán)顆期烤煙植株地上部含量隨有效硼含量增加而增加，在打頂期，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時(shí)，葉部硼含量達(dá)到第一個(gè)高值，之后略有下降，當(dāng)土壤有效硼含量繼續(xù)增加至1.16 mg/kg時(shí)，葉部硼含量達(dá)到第二個(gè)高值；方差分析表明，在團(tuán)棵期，土壤有效硼含量為1.16 mg/kg時(shí)，地上部煙葉硼含量與其他處理差異顯著，而土壤有效硼含量為0.26～0.56 mg/kg時(shí)，地上部煙葉硼含量差異不顯著；在打頂期，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時(shí)，煙葉中硼含量與0.16、0.26、0.36 mg/kg處理之間差異顯著。2012年盆栽試驗(yàn)顯示，土壤有效硼含量為0.75～0.98 mg/kg時(shí)，烤煙各部位（中葉、下葉和莖）硼含量均出現(xiàn)最高點(diǎn)，但整體差異不顯著。

由圖1可知，在不同硼肥力土壤中施用硼肥可不同程度地影響烤煙植株硼含量。在土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時(shí)，打頂后煙葉硼含量達(dá)到最大。團(tuán)棵期煙葉地上部硼含量提高了10%，打頂期葉片硼含量提高了6.2%～39.9%。

由圖2可知，打頂后各部位煙葉硼含量表現(xiàn)為下部葉、中部葉>上部葉；在打頂后，土壤有效硼含量為0.65～0.75 mg/kg時(shí)，對(duì)照處理的下部煙葉硼含量出現(xiàn)上升趨勢(shì)；土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時(shí)，對(duì)照處理與施肥處理的中部煙葉基本一致。

綜上所述，在不同梯度土壤中施用硼肥后，各部位煙葉硼含量除上部煙葉外均高于對(duì)照。其中，中部葉硼含量提高了0.34%～12.20%。上部煙葉在土壤有效硼含量為0.8～1.0 mg/kg時(shí)施用硼肥后，煙葉硼含量則下降，而中部煙葉與對(duì)照則表現(xiàn)一致?？芍?，上部煙葉對(duì)過(guò)多的硼表現(xiàn)很敏感，在達(dá)到臨界值后，施用硼肥，煙葉硼含量則下降。因此，土壤有效硼含量在0.56～0.75 mg/kg之間存在硼臨界值。

2.2 不同硼肥力土壤中施用硼肥對(duì)烤煙氮含量的影響

由表2可知，不同梯度土壤有效硼含量對(duì)烤煙團(tuán)棵期和打頂期各部位氮的含量有不同程度的影響。2011年試驗(yàn)結(jié)果顯示，在團(tuán)棵期，土壤有效硼含量為0.26 mg/kg時(shí)，烤煙地上部分中氮含量達(dá)到最高值，為60.1 g/kg。在打頂期，土壤有效硼含量為0.16～0.56 mg/kg時(shí)，烤煙煙葉氮含量隨土壤有效硼含量的提升而增加，在有效硼含量為0.56 mg/kg時(shí)達(dá)到極大值，與0.16～0.26、0.96～1.16 mg/kg處理之間差異顯著；2012年試驗(yàn)結(jié)果顯示，在打頂期，中部煙葉、下部煙葉均在土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時(shí)達(dá)到極大值，其中中部煙葉中氮含量與其他處理差異顯著。

由圖3可知，2011年盆栽在團(tuán)棵期，與對(duì)照相比，施用硼肥烤煙氮含量增加不明顯；2012年盆栽試驗(yàn)（圖4）顯示，團(tuán)棵期葉部氮含量為30.6～34.8 g/kg，打頂期上、中、下部葉氮含量依次為36.5～39.8、27.2～32.6、26.9～29.3 g/kg；在打頂后，下部煙葉對(duì)硼肥較為敏感，與對(duì)照相比，氮含量升高了0.4～7.2個(gè)百分點(diǎn)；施用硼肥對(duì)中部煙葉、上部煙葉氮含量變化的影響不明顯。

綜合2年盆栽試驗(yàn)分析，不同部位氮含量總體呈現(xiàn)葉部>莖部、上部葉>中部葉>下部葉的規(guī)律，土壤有效硼含量的臨界值可能在0.56～0.75 mg/kg之間。

2.3 不同硼肥力土壤中施用硼肥對(duì)烤煙磷含量的影響

由圖5可知，烤煙磷元素主要集中在葉部，不同部位磷含量有一定差異。具體表現(xiàn)為葉部>莖部，打頂期葉片磷含量為3.04～3.81 g/kg，而莖部磷含量為1.32～1.69 mg/kg。由此分析可知，土壤有效硼含量為0.56 mg/kg時(shí)，可判定土壤豐缺指標(biāo)。

2012年試驗(yàn)結(jié)果（圖6）顯示，上部葉中磷含量為4.56～5.65 mg/kg，中部葉為2.00～3.21 g/kg，下部葉為1.39～1.85 g/kg。對(duì)烤煙上部煙葉和中部煙葉進(jìn)行分析，在土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時(shí)，烤煙磷含量施硼肥與對(duì)照相比，下降至最低，而下部煙葉則基本持平，由此可分析，土壤有效硼含量為0.75 mg/kg時(shí)，可判定土壤豐缺指標(biāo)。

綜合2年盆栽試驗(yàn)分析，土壤有效硼含量的臨界值在0.56～0.75 mg/kg之間。

2.4 不同硼肥力土壤中施用硼肥對(duì)烤煙鉀含量的影響

由圖7可知，不同硼梯度土壤（CK）與烤煙鉀含量之間沒(méi)有明顯的規(guī)律，但施用硼肥后，烤煙鉀含量總體上卻有明顯增加的趨勢(shì)。土壤有效硼含量 >0.56 mg/kg時(shí)，增施硼肥，對(duì)打頂后煙葉鉀含量影響不明顯；而在土壤有效硼含量≤0.56 mg/kg時(shí)，增施硼肥打頂后煙葉鉀含量增加，在0.56 mg/kg時(shí)，達(dá)到最大。2012年試驗(yàn)（圖8）顯示，施用硼肥后，烤煙下部煙葉比較敏感，而其他部位無(wú)顯著影響。下部葉鉀含量為49.70～59.23 g/kg，中部葉鉀含量為42.68～47.87 g/kg，上部葉鉀含量為39.28～50.15 g/kg，而莖部鉀含量都在30 g/kg以下，表明烤煙鉀主要積累在葉部。

綜合分析，烤煙不同部位鉀元素含量表現(xiàn)為葉部>莖部，葉部鉀含量隨葉位上升而下降，具體表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉。土壤有效硼的豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

3 小結(jié)與討論

硼是植物中最重要的微量元素之一，但是只有水溶性態(tài)的硼才能被作物吸收，有研究認(rèn)為植物對(duì)硼是被動(dòng)吸收[14]。張學(xué)斌[15]研究指出硼在植物韌皮部移動(dòng)性低，植株老葉中的硼不能重新分配到新葉中，因而新葉容易缺硼；劉錚[16]指出硼在植物繁殖器官中含量相對(duì)較高，大部分集中在子房、柱頭等花器官中；牛義等[17]同樣指出硼在葉片的含量高于其他器官，一般葉片含硼量高于枝條，枝條高于根系，老葉高于新葉。

硼能促進(jìn)烤煙植株體內(nèi)正常的氮代謝，缺硼則導(dǎo)致植株體內(nèi)蛋白質(zhì)含量減少。王震宇等[18]指出硼脅迫會(huì)引起油菜葉片中RNA加劇分解，RNA和DNA含量下降，缺硼或過(guò)量也能引起植物體內(nèi)核酸分解加劇。可見(jiàn)，本研究在土壤有效硼臨界值范圍內(nèi)，烤煙植株氮含量隨硼含量的增加而增加與前人研究結(jié)論一致。

李洪秀等[19]研究遼寧植煙土壤指出土壤有效硼的豐缺指標(biāo)，即小于0.46 mg/kg為缺乏，0.46～0.51 mg/kg為低等，0.52～0.62 mg/kg為中等，大于0.62 mg/kg為豐富。陶曉秋等[6]通過(guò)研究得出烤煙土壤缺硼的臨界值在0.45～0.50 mg/kg之間。陳江華等[20]在對(duì)煙葉各成分分析比較中發(fā)現(xiàn)巴西優(yōu)質(zhì)煙葉硼含量范圍為14.00～31.06 mg/kg，龍懷玉等[21]指出中國(guó)煙葉硼含量范圍為12.60～55.62 mg/kg?？梢?jiàn)煙葉硼含量隨地域環(huán)境的不同而差異較大，煙葉硼含量在什么范圍最佳目前還沒(méi)有定論。而胡國(guó)松等[2]指出0.4 mg/kg為土壤有效硼的臨界值，當(dāng)土壤有效硼含量介于0.10～0.40 mg/kg之間時(shí)，烤煙將出現(xiàn)不同程度的缺硼現(xiàn)象；當(dāng)土壤有效硼含量高于1.00 mg/kg時(shí)，烤煙葉片可能會(huì)出現(xiàn)毒害現(xiàn)象。關(guān)于試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的差異，有學(xué)者指出不同土壤類型、氣候條件、作物品種等條件下建立的作物土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)是不同的[22，23]?？梢?jiàn)本試驗(yàn)結(jié)論與其他科研工作者研究得出的結(jié)論存在差異是正常的。只有保證土壤有效硼的供應(yīng)水平在土壤硼的臨界范圍內(nèi)，配合合理科學(xué)施肥，才能切實(shí)提高煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)。這種差異的存在可能與土壤的類型以及氣候環(huán)境相關(guān)，也可能與盆栽試驗(yàn)相關(guān)。關(guān)于大田的臨界值是否與盆栽試驗(yàn)一致，還需進(jìn)一步研究。

本試驗(yàn)僅研究了恩施地區(qū)烤煙硼元素的豐缺值及相應(yīng)營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)，而作為微量元素，土壤有效硼含量受土壤質(zhì)地、地域變化、氣候特征等的影響較大，目前大多數(shù)土壤硼豐缺值的研究都局限在一個(gè)地區(qū)，對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)煙草種植的指導(dǎo)說(shuō)服力不足，需要進(jìn)行多區(qū)域多點(diǎn)試驗(yàn)，同時(shí)開(kāi)展大田試驗(yàn)對(duì)研究效果進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步完善不同區(qū)域、不同海拔、不同土壤類型的土壤有效硼豐缺體系。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，烤煙生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)硼、氮和鉀的積累表現(xiàn)為團(tuán)棵期>打頂期，在打頂后不同部位之間硼和鉀含量均表現(xiàn)為下部葉>中部葉>上部葉>莖，而氮含量則表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉>莖。

土壤有效硼含量在低于一定值（0.56～0.75 mg/kg）時(shí)，煙葉硼、氮和鉀積累隨土壤硼含量的增加而增加；而高于0.75 mg/kg時(shí)，則會(huì)抑制煙株對(duì)硼、氮、鉀的吸收和積累。因此，土壤有效硼的豐缺值在0.56～0.75 mg/kg之間。

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