基肥減氮增鉀對烤煙光合特性及產(chǎn)質(zhì)量的影響

譚小兵+楊煥文+王戈+張金峰+白羽祥+韋俊+呂世保

摘要：為了探討楚雄煙區(qū)基肥減氮增鉀對烤煙光合特性和產(chǎn)質(zhì)量的影響，以K326為材料，設(shè)置基肥不同氮鉀運(yùn)籌處理開展了大田試驗(yàn)。結(jié)果表明，不同程度減氮增鉀均能明顯影響烤煙生長發(fā)育、光合特性和產(chǎn)質(zhì)量，其中處理N2K3（N減量20%+K增量40%）烤煙生長發(fā)育較快，農(nóng)藝性狀優(yōu)良，凈光合速率顯著高于其他施肥水平，葉片SPAD值最大，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均表現(xiàn)最高，產(chǎn)量2 737.5 kg/hm2、產(chǎn)值83 020.5元/hm2，化學(xué)成分協(xié)調(diào)。綜上，推薦楚雄煙區(qū)生產(chǎn)K326基肥氮鉀最佳施用量為氮72 kg/hm2、鉀151.2 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：烤煙；基肥；氮鉀運(yùn)籌；光合特性；產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）17-3300-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.028

Effects of Reducing Nitrogen and Increasing Potassium in Basal Fertilizer on Photosynthesis Characteristics， Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

TAN Xiao-bing1，YANG Huan-wen1，WANG Ge1，ZHANG Jin-feng2，BAI Yu-xiang1，WEI Jun1，LYU Shi-bao1

（1.College of Tobacco Science，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；

2.Baoshan Tobacco Company，Baoshan 678000，Yunnan，China）

Abstract： Aiming to investigate the effects of reducing nitrogen and increasing potassium in basal fertilizer on the photosynthetic characteristics，yield and quality of flue-cured tobacco in Chuxiong tobacco area，field experiment including different nitrogen and potassium treatment were conducted by using K326 as experimental material. The results showed that different levels of reducing nitrogen and increasing potassium obviously affected the growth and development，photosynthetic characteristics， yield and quality of the flue-cured tobacco. The growth and development of the treatment N2K3（N reduction of 20%+K increment 40%） were faster，agronomic characters were good， net photosynthetic rate was significantly higher than other levels of fertilization，the highest SPAD value， the yield and quality was the highest，the chemical composition was coordinated，production reached 2 737.5 kg/hm2， output value reached 83 020.5 yuan/hm2. Recommended the best fertilizer of production K326 is nitrogen 72 kg/hm2， potassium 151.2 kg/hm2.

Key words： flue-cured tobacco； base fertilizer； ratio of N/K； photosynthetic characteristics； yield and quality

煙草是中國也是世界的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，無論種植面積還是總產(chǎn)量，中國都居世界首位，是中國財政收入的重要來源之一[1]。但是，中國的煙草生產(chǎn)大而不強(qiáng)，主要體現(xiàn)在煙葉的化學(xué)品質(zhì)上[2]。氮素是決定烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一。研究表明，煙葉產(chǎn)量和化學(xué)成分受氮素施用率的影響遠(yuǎn)大于土壤肥力總量的影響[3]。鉀是烤煙正常生長發(fā)育需要量最大的營養(yǎng)元素，是氮素的1.4倍，充足的鉀素供應(yīng)是獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)煙葉的重要條件[4]。關(guān)于氮素、鉀素用量與烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系已有諸多研究和報道。在一定范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，烤煙的產(chǎn)量、效益和品質(zhì)逐漸提高；當(dāng)超過一定范圍時，增加施氮量，產(chǎn)量有所提高，但效益和品質(zhì)反而降低[3，5]。鉀肥表現(xiàn)同樣如此，低鉀不能滿足煙株對鉀的需要，而高鉀則會使煙株養(yǎng)分失調(diào)，二者都不會獲得理想的產(chǎn)質(zhì)量[6]。還有研究表明氮、鉀營養(yǎng)交互作用在作物生長、發(fā)育和代謝過程中廣泛存在，而氮、鉀的營養(yǎng)平衡及合理配比對改善烤煙品質(zhì)十分重要[7，8]。

肥料在提高作物產(chǎn)量的同時，也帶來了一系列環(huán)境問題。中國目前存在著明顯的化肥過度施用的情況。根據(jù)農(nóng)業(yè)部公布的數(shù)據(jù)顯示，中國農(nóng)作物 667 m2化肥用量平均為21.9 kg，遠(yuǎn)高于世界的平均水平（8 kg/667 m2），是美國的2.6倍，歐盟的2.5倍。從20世紀(jì)70年代開始，中國的耕地肥力出現(xiàn)了明顯下降，全國土壤有機(jī)質(zhì)含量平均不到1%。與之對應(yīng)的是，國內(nèi)的化肥用量及其增長速度驚人，三大糧食作物氮肥、磷肥、鉀肥的利用率僅為33%、24%和42%[9]。為追求更高的經(jīng)濟(jì)收益，中國煙農(nóng)普遍存在肥料濫施現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在氮肥過量施用，特別是基肥施氮量過大，造成肥料利用率下降等問題；而鉀肥施用量過少，且氮鉀配比不合理。有研究表明，在中國云南[10]、湖南[11]等南方多雨煙區(qū)，基施比例過大時，氮肥不能被煙株及時吸收利用而損失加劇，導(dǎo)致氮肥利用率低下。endprint

因此，如何通過科學(xué)的施肥運(yùn)籌來提高烤煙生產(chǎn)中的肥料利用率，提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量，是當(dāng)今煙草農(nóng)業(yè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。鑒于此，試驗(yàn)結(jié)合云南楚雄煙區(qū)生態(tài)條件，研究了基肥不同程度減氮增鉀對烤煙生長發(fā)育、光合特性、總?cè)~綠素含量以及產(chǎn)質(zhì)量的影響，以期探索氮肥減量施用結(jié)合增施鉀肥在煙葉生產(chǎn)中的可行性，并為確定合理的氮鉀用量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

供試烤煙品種為K326。試驗(yàn)于2015年4～10月在云南省楚雄州姚安縣棟川鎮(zhèn)進(jìn)行，位于東經(jīng)100°56′-101°34′，北緯23°13′-24°45′，海拔1 800 m，屬于北亞熱帶冬干夏濕季風(fēng)氣候區(qū)。供試土壤為沙壤土，土地平坦向陽，排水良好，肥力中上等，前茬作物為烤煙，土壤基本理化性狀：pH 7.77，有機(jī)質(zhì)24.77 g/kg，全氮1.77 g/kg，全磷0.77 g/kg，全鉀13.95 g/kg，水解性氮98.66 mg/kg，有效磷44.69 mg/kg，速效鉀178.07 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用雙因素試驗(yàn)設(shè)計，分別設(shè)置3個基肥氮、鉀施用量處理，基肥施氮量處理分別為純氮90 kg/hm2（N1，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施用量）、72 kg/hm2（N2，減量20%）、54 kg/hm2（N3，減量40%）；基肥施鉀量處理分別為108 kg/hm2（K1，當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施用量）、129.6 kg/hm2（K2，增量20%）、151.2 kg/hm2（K3，增量40%）。共9個處理（表1），隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，共27個小區(qū)，株行距1.2 m×0.5 m，每個小區(qū)50株煙。磷肥施用量按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施用量（90 kg/hm2）進(jìn)行。采用常規(guī)漂浮育苗，4月28日移栽，試驗(yàn)基肥用復(fù)合肥1（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶18）和氮磷肥（N∶P2O5∶K2O=12.5∶6∶0）按處理要求一次性環(huán)施，鉀肥不足用硫酸鉀（K2O 50%）補(bǔ)足。各處理追肥用復(fù)合肥2（N∶P2O5∶K2O=12.5∶0∶33.5），按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)300 kg/hm2施入，并于移栽后35 d內(nèi)分3次對水追施完，P肥全部基施，不足的用過磷酸鈣（P2O5 12%）補(bǔ)足。其他操作參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙烤煙生產(chǎn)的栽培管理措施進(jìn)行。成熟烤煙按小區(qū)采收，編桿烘烤，烤后煙葉按小區(qū)分級保管。

1.3 調(diào)查與測定項(xiàng)目

1）生育期。參照YC/T 142-2010烤煙生育期調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確記錄移栽期、團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期、中心花開放期、腳葉成熟期、頂葉成熟期的時間。生育期按小區(qū)內(nèi)進(jìn)入某生育期的煙株數(shù)占總株數(shù)的比例達(dá)到50%的標(biāo)準(zhǔn)作為該小區(qū)煙株進(jìn)入該生育期的時間。

2）農(nóng)藝性狀。煙株打頂后，選擇有代表性的煙株10株，掛牌作觀察株，參照YC/T142-2010測量株高、莖圍、節(jié)距、葉長、葉寬等。

3）經(jīng)濟(jì)性狀。統(tǒng)計各處理所有煙葉等級狀況、產(chǎn)量、均價、產(chǎn)值和上等、中等和下等煙比例。烘烤結(jié)束后，對標(biāo)識的每桿煙葉進(jìn)行稱重，記錄每桿煙葉的干重；按葉位歸類，并按國家四十二級分級標(biāo)準(zhǔn)（GB 2635-921）進(jìn)行分級稱重，以16 500株/hm2進(jìn)行產(chǎn)量和產(chǎn)值計算。

4）SPAD值。煙株打頂后，用SPAD測定儀（日本產(chǎn)-502）測量各處理中部葉的葉綠素含量。選取3株長勢良好差異不大的煙株進(jìn)行SPAD測量，每株煙選取中部葉3片進(jìn)行測定。

5）光合特性。2015年7月15日至7月17日期間，選取晴天上午9：00-11：00，用LI-6400型便攜式光合作用測定儀在1 800 lx光強(qiáng)下測定功能葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率。每個重復(fù)的每小區(qū)隨機(jī)測定3株。

6）烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分。從每個處理重復(fù)中的烤后煙葉中分別選取C3F煙樣，主要檢測煙堿（YC/T160-2002）、總氮（YC/T161-2002）、總糖（YC/T159-2002）、還原糖（YC/T159-2002）、鉀（YC/T217-2007）、氯（YC/T162-2002）。

1.4 統(tǒng)計分析方法

利用Excel進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)初步處理及作圖，SPSS 19.0進(jìn)行方差及Duncan顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤煙K326生育時期的影響

由表2可知，N1（常規(guī)）水平下，煙株生長發(fā)育最快，N3（減氮40%）水平下，煙株生長發(fā)育最慢?？梢婋S著施氮量的降低，烤煙的生育期延遲，主要體現(xiàn)在各處理的團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期和中心花盛開期。在同一施氮水平下，施鉀量的不同對烤煙K326生長發(fā)育進(jìn)程幾乎沒有影響。

2.2 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤煙K326農(nóng)藝性狀的影響

從表3可以看出，基肥氮肥減量及增施鉀肥對煙株生長發(fā)育影響較小。各減氮增鉀處理煙株株高和莖圍均低于對照（NIK1），N2K3處理的節(jié)距、最大葉長和最大葉寬均高于其他處理。在N1（常規(guī)）水平下，隨著施鉀量的增加，煙株的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀降低，但在N2（減量20%）和N3（減量40%）水平下，隨著施鉀量的增加，煙株的各項(xiàng)農(nóng)藝性狀增加。其中對照N1K1株高119.74 cm最高，莖圍10.12 cm最大；其次是N2K3株高119.70 cm、莖圍9.98 cm，二者之間差異不顯著，最小的是N3K1，株高115.90 cm、莖圍9.63 cm，此外N1K1和N2K3株高和莖圍顯著大于N3K1與N3K2。N2K3節(jié)距最長，比對照N1K1高5.8%，比最短的N3K1高10.2%。N2K3最大葉長最長，最大葉寬最寬，顯著高于N3水平下的3個處理。

2.3 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤煙K326葉片SPAD值的影響

由圖1可知，基肥減氮對中部煙葉SPAD值影響明顯，在N1（常規(guī)）和N3（減量40%）水平下，增鉀對SPAD影響較小，且隨施鉀量增加無顯著差異。N1水平下，隨著施鉀量的增加，SPAD值略有降低；N3水平下，增施鉀肥，SPAD值略有增加。但是N2（減量20%）對SPAD值影響較大，且隨施鉀量增加而增加，其中N2K3處理SPAD值最大。此外N1和N2水平的SPAD值都要大于N3水平，可以得出過量的減氮會降低煙株的SPAD值。endprint

2.4 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤煙K326光合特性的影響

由表4可知，各處理凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率之間差異明顯。凈光合速率最大的是N2K3，為23.08 μmol/（m2·s），顯著大于其他處理；最小的是N3K1，為14.98 μmol/（m2·s）；在N1（常規(guī)）水平下，K1（常規(guī)）>K2（增量20%）>K3（增量40%），可以看出，N1水平下增施鉀肥可降低凈光合速率；同時凈光合速率N2K3>N3K3>N2K2>N3K2>N2K1>N3K1，表明N2（減量20%）、N3（減量40%）水平下增施鉀肥可增強(qiáng)凈光合速率。氣孔導(dǎo)度方面，N2K3和N2K1、N3K2有顯著差異，與其余處理間差異不顯著，氣孔導(dǎo)度最大是N2K3，為0.63 mol/（m2·s），最小是N3K2，為0.27 mol/（m2·s）。胞間CO2濃度最大的是N2K3，為293.74 μL/L，最小的是N1K3，為266.77 μL/L，其中N1K1、N2K3、N3K3顯著高于其他處理。蒸騰速率最大的是N3K1，為6.16 mmol/（m2·s），最小的是N3K2，為3.36 mmol/（m2·s）。綜合來看，常規(guī)施氮水平下，施鉀越高，凈光合速率越低，蒸騰速率越低，證明此時增鉀抑制光合作用；減氮N2處理的規(guī)律與常規(guī)相反。

2.5 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤煙K326經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表5可知，各處理間產(chǎn)量存在明顯差異。N2K3產(chǎn)量最高，為2 737.5 kg/hm2，產(chǎn)值最高，為83 020.5元/hm2，均價30.33元/kg，效益最好；其次是對照N1K1，最低的是N3K1。N2K3的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要明顯高于大多數(shù)處理，其中N2K3的產(chǎn)量、上等煙比例要顯著高于N1（常規(guī)）和N3（減量40%）的處理。且從表5還可以看出，同一施氮水平下，隨著鉀肥施用量的增加，上等煙比例逐漸提高，中上等煙比例與均價提高不明顯。在K1（常規(guī)）水平下，隨著施氮量的減少，產(chǎn)質(zhì)量下降；在K2（增量20%）和K3（增量40%）水平下，隨著氮肥施用量的減少，產(chǎn)量、產(chǎn)值以及上等煙比例先升高，超過一定量又下降。綜上所述，在一定范圍減氮可以提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量，在一定的施氮水平下，增加施鉀量可以提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量。以上各處理中以N2K3對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀影響最佳。

2.6 不同氮鉀運(yùn)籌處理對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

云南優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)為總糖≥24%；煙堿2.0%～3.2%；兩糖差2.0%～5.0%；鉀>2%，氯<1%；糖堿比8～10；鉀氯比>4。從表6可以看出，各處理總糖和還原糖分別在28.76%～30.82%和18.70%～25.70%之間，都達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，其中N2K3最大，總糖和還原糖含量分別為30.82%和25.70%，其還原糖含量顯著大于其他處理?？偟蜔焿A含量以N2（減量20%）水平下3個處理略高于其他處理，N2K3的總氮和煙堿含量顯著大于N1（常規(guī)）及N3（減量40%）處理，且N1水平下，對照N1K1總氮和煙堿含量最高，并隨著施鉀量的增加，總氮和煙堿含量下降；N2和N3水平下，隨著施鉀量的增加，總氮和煙堿含量增加。對于煙葉中氧化鉀的含量，所表現(xiàn)出來的規(guī)律不是施鉀越高煙葉中含量越高，而是中度施鉀水平下煙葉中含鉀量較高，此外所有處理氧化鉀含量都不符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。水溶性氯都小于1，兩糖差以N2K3最小，糖堿比大都處于8～10之間，氮堿比多數(shù)約等于1，除N3K1、N1K2和N1K1外，其他處理鉀氯比都大于4。綜上所述，N2K3成熟度最好，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)最協(xié)調(diào)。

3 小結(jié)與討論

從發(fā)育時期及快慢來看，氮素是影響煙草生長的快慢、葉片的大小以及產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。各處理生育長短表現(xiàn)為常規(guī)N1（90 kg/hm2）

植物葉片中的葉綠素含量可作為植物本身生長健康狀況的一個指標(biāo)，一般而言，植物越健康，葉綠素含量越高，因此SPAD值越高代表植株越健康，同時也能夠反映出植株目前需氮量越少[13]。試驗(yàn)在同一施鉀量條件下，N1（常規(guī)）和N2（減量20%）的SPAD值都要大于N3（減量40%）處理，表明高氮水平下烤煙比低氮水平健康，但是常規(guī)高氮水平下隨著施鉀量的增加，SPAD值降低，減氮處理水平下，隨著施鉀量的增加，SPAD值增加。初步得出當(dāng)施氮水平較高時，施鉀會抑制煙株對氮的吸收，中氮和低氮水平下，施鉀會促進(jìn)煙株對氮的吸收。此結(jié)論在水稻上已經(jīng)得到證實(shí)[14]，但是在烤煙上還有待于進(jìn)一步從N、K養(yǎng)分的吸收和分配規(guī)律證實(shí)。從光合作用來說，N1水平下增鉀抑制光合作用，N2水平和N3水平下增鉀促進(jìn)光合作用，其中N2K3光合作用最強(qiáng)，N3K1在氮鉀供應(yīng)不足時（低水平下），煙葉的光合作用受到限制，這與江力等[15]的研究結(jié)果一致，其原因可能是氮鉀對光合電子傳遞及光合作用關(guān)鍵酶的影響引起的。

一般情況下，在一定范圍內(nèi)，隨著施肥量的提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量都會增加，試驗(yàn)結(jié)果證明了這一點(diǎn)。當(dāng)施氮量相同時，隨著鉀肥施用量的增加，上等煙比例逐漸提高，但是當(dāng)施鉀一致時，隨著氮肥施用量的增加，產(chǎn)量、產(chǎn)值以及上等煙比例先升高，超過一定量又下降。表明在一定范圍內(nèi)降低施氮量可以提高烤煙產(chǎn)質(zhì)量，在一定的施氮水平下，增加施鉀量可以提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，這一結(jié)果與靳輝勇等[16]和傅雪平等[17]的研究結(jié)果一致，本研究減氮20%、增鉀40%的N2K3（N 72 kg/hm2+K 151.2 kg/hm2）在產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例等方面要高于其他處理。造成以上結(jié)果的可能原因是高氮高鉀水平會造成養(yǎng)分吸收的不協(xié)調(diào)，抑制煙株對養(yǎng)分的吸收利用[18]。從化學(xué)成分來說，N1水平下施鉀量越多，總氮和煙堿含量越低，N2和N3水平下，隨著施鉀量的增加，總氮和煙堿的含量增加[19，20]。對于煙葉中氧化鉀的含量，所表現(xiàn)出來的規(guī)律不是施鉀越高煙葉中含鉀量越高，而是中度施鉀水平下煙葉中含鉀量越高。此外，試驗(yàn)中煙葉含鉀量較低，可能是大田旺長期和成熟期連續(xù)降雨所致。施氮量的多少與煙堿、總氮之間沒有明顯的關(guān)系，這與前人研究結(jié)果不一致，可能是煙株封頂打叉的高低不同造成的。

氮鉀是影響烤煙生長發(fā)育的重要元素，同時氮鉀之間存在互作作用，適宜氮鉀比（氮鉀施用量）通過影響煙株體內(nèi)礦物質(zhì)的吸收和分配，進(jìn)而影響煙株體內(nèi)各種酶的活性，以此來促進(jìn)煙株的生長發(fā)育、提高產(chǎn)質(zhì)量[21]。高氮不但不利于烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的提高，而且造成肥料的大量流失；適宜的氮施用量，不僅能降低肥料流失量，還能明顯增加烤煙產(chǎn)質(zhì)量。大多研究都表明，在一定的范圍內(nèi)，烤煙產(chǎn)量隨鉀用量的增加而增加，當(dāng)鉀用量達(dá)到一定水平后，繼續(xù)增加其用量對煙葉產(chǎn)量沒有顯著影響，但煙葉品質(zhì)還會不斷提高[16]。本試驗(yàn)條件下，不同減氮增鉀對烤煙的光合特性、產(chǎn)質(zhì)量等產(chǎn)生明顯影響，綜合烤煙的生長發(fā)育、產(chǎn)質(zhì)量、光合特性和化學(xué)成分，以N2K3（N 72 kg/hm2+K 151.2 kg/hm2）最有利于當(dāng)?shù)乜緹煹膬?yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

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