不同磷肥施用量對植煙土壤磷有效性及煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

謝 瑞，易忠經(jīng)，申修賢，杜瑩博，劉云鶴，聶 瓊

(1.貴州省煙草品質(zhì)研究重點實驗室，貴州大學(xué)煙草科學(xué)研究中心，貴州 貴陽 550025；2.貴州省煙草公司遵義分公司，貴州 遵義 563000)

磷素是作物生長發(fā)育所必需的大量元素之一，其主要來源于土壤，參與植株體內(nèi)核酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物以及能量代謝等過程。由于當(dāng)季施入土壤中的磷肥有效性低、利用率不高，在上世紀(jì)80、90年代，我國約有2/3的土壤處于缺磷狀態(tài)[1，2]。為解決磷肥不足的問題，近幾十年來，我國過量施肥現(xiàn)象極為普遍，步入了高施肥水平國家行列，磷肥的消費量更是居世界之首[3，4]。過量施肥會導(dǎo)致肥料的利用率降低，如此一來便形成惡性循環(huán)，不僅增加了生產(chǎn)成本，造成了浪費資源，殘留在土壤中的磷進入水體還會污染環(huán)境，破壞生態(tài)平衡。

近年來，如何科學(xué)、合理地施用磷肥以及磷在土壤中的積累、轉(zhuǎn)化和有效性問題成為了研究熱點[5]。李新樂等[5]研究表明，連續(xù)施用磷肥可顯著提高土壤中的全磷、有效磷和無機磷含量，擴大土壤中的有效磷庫；顏曉等[6]研究了太湖地區(qū)長期不同施磷水平下稻田土壤磷素積累及流失引發(fā)的環(huán)境風(fēng)險，結(jié)果表明，在稻麥輪作體系下，稻麥的產(chǎn)量在低磷施肥條件下與適磷、高磷施肥條件下差異不顯著，而磷素淋溶及徑流的風(fēng)險卻顯著低于后者；黃瑩[7]等研究不同施磷量和施磷頻次對玉米產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及其平衡狀況的影響，結(jié)果顯示，磷素營養(yǎng)不是該區(qū)域玉米生產(chǎn)的主要限制因子，且在施磷總量一致的情況下，一次性施用磷肥更能擴大土壤的有效磷庫。煙草是我國主要種植的經(jīng)濟作物之一，在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位[8]。煙葉生產(chǎn)中同樣存在過量施磷的情況，不僅增加了生產(chǎn)成本，還威脅到生態(tài)平衡，阻礙了煙葉生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展；鑒于此，本文研究了磷肥失調(diào)情況下，綏陽典型植煙土壤的磷素狀況及磷素失調(diào)對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為該地區(qū)煙葉生產(chǎn)合理施磷，節(jié)省成本以及減少環(huán)境污染等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

在遵義市綏陽縣鋪場鎮(zhèn)選取肥力中等具有代表性的試驗田塊，以當(dāng)?shù)刂魍瓶緹熎贩NK326為試驗材料，種植密度1100 株/667 m2，前茬作物為玉米；供試土壤基本磷素狀況如下表1所示：

表1 供試土壤基本磷素情況表Tab.1 The list of basic phosphorus status of tested soil

1.2 試驗設(shè)計

以綏陽烤煙種植中常規(guī)肥料用量為對照，即基肥55 kg/667 m2，N∶P2O5∶K2O=9∶9∶25；追肥15 kg/667 m2，N∶P2O5∶K2O=15∶0∶30，設(shè)置一個空白對照(不施任何肥料)，一個缺磷處理(不施磷肥，正常施用氮鉀肥)，一個磷過量處理(施用正常用量2倍的磷肥)，施肥量詳見表2。采用隨機區(qū)組設(shè)計，4個處理，重復(fù)3次，共12個小區(qū)，每小區(qū)5行，每行種植12株煙，設(shè)置2～3個保護行。

1.3 試驗方法

1.3.1施肥方法 基肥穴施，追肥窩施。其中氮肥用尿素，磷肥用普鈣，鉀肥用硫酸鉀，分別配置成處理所需比例施用，氮肥和鉀肥70%用作基肥，30%作追肥，磷肥全部用作基肥。

表2 不同處理施肥量Tab.2 Different of fertilizer treatments

1.3.2取樣方法 土壤采樣6次，分別在移栽前1次，移栽后3周、6周、9周、11周和16周各1次。取樣時在小區(qū)中畫“S”形，在“S”形上等間隔選取5個采集點，土壤制成混合樣，取回后風(fēng)干備用。采樣點應(yīng)具有代表性，避開田埂、堆肥處、螞蟻窩等異常處。每個采樣點土壤采樣深度為0～20 cm的土層，土壤重量1.2 kg，5個點土壤混合后用四分法使土壤總量保持在1.5 kg，裝入土壤樣品袋，然后填寫標(biāo)簽。煙株取樣5次，從移栽后3周開始取煙株地上部分，取樣時間與土樣同步。

1.4 分析測定項目

移栽后11周，在各小區(qū)選取長勢一致，具有代表性的煙株5株，測定其農(nóng)藝性狀；煙葉成熟后按小區(qū)采收、統(tǒng)一堆放、嚴(yán)格按照三段式烘烤方式調(diào)制，42級國標(biāo)分級，然后按當(dāng)?shù)責(zé)熑~收購價格標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計各處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和中上等煙比例。

各小區(qū)取成熟期中部葉片進行常規(guī)化學(xué)成分檢測，水溶性糖、還原糖、煙堿、全氮和全磷分別按照標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159-2002、YC/T 160-2002、YC/T 161-2002和YC/T 162-2002煙草及煙草制品的測定連續(xù)流動法測定，全鉀的測定按YC/T173-2003煙草及煙草制品火焰光度法進行，另取的煙株地上部分測定其全磷含量，標(biāo)準(zhǔn)與葉片相同。

土樣帶回實驗室自然風(fēng)干后，各處理混合均勻，磨細并通過0.3 mm孔徑篩分裝保存。用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法(Olsen法)測定土壤有效磷。無機磷分級中，首先用1 mol/L氯化銨浸提土壤中水溶性磷和吸附態(tài)磷，再用0.5 mol/L的氟化銨溶液分離Al-P；Fe-P用0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液浸提；繼而用0.3 mol/L的檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7·2H2O)和連二亞硫酸鈉溶(Na2S2O4·2H2O)液浸提出O-P；而Ca-P用0.5 mol/L硫酸溶液在強酸性條件下提取出來。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用DPS和Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

表3 不同施肥處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響Tab.3 Effects of different fertilization treatments on Agronomic Characters of tobacco

注：小寫字母為P=0.05水平上的差異顯著性，帶有相同字母的表示無顯著差異，不同字母的表示具有顯著差異，下同。

Note： Different letters from the same soil layer in the same column mean significantly different at 5% level， the same below.

由表3可以看出，磷過量處理煙株在株高、莖圍、腰葉長、腰葉寬等性狀方面顯著高于CK1和CK2，且隨著施磷量的增加，株高分別為87.9、92.2、99.6和110.5 cm，呈逐漸增加的趨勢；株高是煙株長勢最直接的外部表現(xiàn)，株高的增加往往伴隨著葉片數(shù)的增加和莖圍的擴大，并在一定程度上反映了煙株生長代謝的強弱，由此說明磷肥對煙株的生長發(fā)育起著重要的促進作用。

2.2 不同施肥處理對煙葉經(jīng)濟性狀和化學(xué)成分的影響

表4 不同施肥處理對煙葉經(jīng)濟性狀的影響Tab.4 Effects of different fertilization treatments on economic characteristics of tobacco leaves

從表4可以看出，過量施磷，煙葉產(chǎn)量最高，達到了156.6 kg/667 m2，其次是CK2，149.5 kg/667 m2，最低的是CK1，僅為123 kg/667 m2，說明增施磷肥在一定程度上可以提高煙葉產(chǎn)量；煙葉的均價和中上等煙比例是其外觀質(zhì)量的體現(xiàn)，QL和LG處理，其均價和中上等煙比例均低于對照組CK1和CK2，表明磷肥失調(diào)，煙葉外觀質(zhì)量較差。表5顯示，在煙葉成熟期，磷肥失調(diào)，其還原糖和水溶性糖分別為14.95、14.97和8.17、8.14%，均低于對照組CK1和CK2，除了煙堿含量外，其它各項化學(xué)成分指標(biāo)均不在優(yōu)質(zhì)煙范圍內(nèi)，各化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，內(nèi)在品質(zhì)較差。

表5 不同施肥處理對成熟期煙葉化學(xué)成分的影響

注：優(yōu)質(zhì)煙各項化學(xué)成分范圍[9]，還原糖：16～20%；煙堿：1.5～3.5%；蛋白質(zhì)：8～10%；糖堿比：8～12%；氮堿比：1或略小1

Note： The range of high-quality tobacco chemical components， reducing sugar： 16～20%； nicotine： 1.5～3.5%； 8～10%； protein sugar alkali ratio： 8～12%； nitrogen alkali ratio： 1 or Slightly less than 1

2.3 磷肥失調(diào)對土壤磷有效性的影響

2.3.1不同施肥量對煙株含磷量的影響

注：橫坐標(biāo)均表示烤煙移栽后的周數(shù)，下同。

由圖1可看出，不同施肥處理煙株磷含量表現(xiàn)顯著的差異，移栽后3周，LG處理煙株磷含量最高，達到0.42%，顯著高于QL處理，和CK1、CK2間差異不顯著；QL處理煙株磷含量最低，為0.3%，與CK1、CK2間差異顯著；移栽后6周到11周，各施肥處理間煙株磷含量均表現(xiàn)為降低的趨勢，這可能是由于此時氮肥促進煙株生長發(fā)育的作用開始顯現(xiàn)，從而抑制了對磷肥的吸收；移栽后11周到16周，CK1煙株磷含量最高，增加了0.09%，達到了2.7%，與QL處理間差異顯著；CK2和QL處理均增加了0.01%，LG處理保持不變；由于CK1處理不施任何肥料，一方面說明以往殘留在土壤中的磷還可以再度被煙株利用，Bolland等[10]的研究表明，磷肥的殘效期較長，重施一次磷肥，其后效至少可持續(xù)10年以上；而另一方面，此時已是烤煙生育后期，氮素對磷的抑制作用逐漸減弱，所以各處理煙株含磷量有輕微的上升，CK1土壤中氮素含量較其他處理少，這種作用就更弱了，所以此時該處理煙株磷含量上升幅度較大。

2.3.2不同施肥量對土壤有效磷含量的影響

圖2 不同施肥量對土壤有效磷含量的影響Fig.2 Effects of different fertilizer amount on available P content in soil

土壤有效磷含量不是衡量土壤磷生物有效性的唯一指標(biāo)，但是最重要的指標(biāo)。圖2顯示，煙株移栽后3周到6周，CK1土壤有效磷含量最高，分別為3.86和4.2 mg·kg-1，相對于原始土樣的3.67 mg·kg-1，增加了5.2%和14.4%，各施肥處理土壤中有效磷含量差異不顯著，都有上升的趨勢；此時，CH1和QL處理的有效磷來源于殘留在土壤中緩效態(tài)磷的轉(zhuǎn)化，說明殘留在土壤中的磷仍具有生物有效性。移栽后9到11周，此時正值煙株需肥旺盛期，CK2和LG處理土壤有效磷含量大幅上升，與另外兩個處理間差異顯著，表明增施磷肥能顯著提高土壤中的有效磷含量。移栽后16周，各施肥處理土壤有效磷含量趨于平衡，相對于原始土樣，LG處理僅增加了8.4%，其余各處理略有下降，說明過量施磷其有效磷的轉(zhuǎn)化率并不高，造成了磷肥資源的浪費。

2.3.3不同時期土壤無機磷的形態(tài)含量

表6 不同時期土壤Ca-P含量(mg·kg-1)Tab.6 Soil Ca-P content in different periods(mg·kg-1)

表7 不同時期土壤Al-P含量(mg·kg-1)Tab.7 Soil Al-P content in different periods(mg·kg-1)

表8 不同時期土壤Fe-P含量(mg·kg-1)Tab.8 Soil Fe-P content in different periods(mg·kg-1)

表9 不同時期土壤O-P含量(mg·kg-1)Tab.9 Soil O-P content in different periods(mg·kg-1)

表10 各處理不同時期土壤無機磷含量(mg·kg-1)Tab.10 The content of inorganic phosphorus in soil at different periods of treatment

酸性土壤中，無機磷是土壤最直接的磷源，其主要以Fe-P的形態(tài)存在，Al-P約占無機磷比例的10%～20%，O-P含量較高，Ca-P所占比例不大[11，12]。從表5～8可看出，各處理土壤無機磷形態(tài)中，F(xiàn)e-P含量最高，為16～19 mg·kg-1，Al-P最少，其含量不足1 mg·kg-1，原因可能是隨著年限的增長，自然狀態(tài)下土壤中的無機態(tài)鋁磷轉(zhuǎn)化成了鐵磷，從而導(dǎo)致Fe-P含量大幅上升而Al-P含量下降，這與林治安等[13]石灰性土壤無機磷形態(tài)轉(zhuǎn)化及其有效性研究的結(jié)論相符；LG處理各形態(tài)無機磷含量均最高，且與其他處理間差異顯著，說明過量施磷，土壤中各形態(tài)無機磷含量均相應(yīng)增加。從總量上來看(表10所示)，各處理無機磷含量在烤煙整個生育期內(nèi)變化量不大，在1 mg·kg-1左右，仍然是LG處理土壤中無機磷總量最高，與其他處理間差異顯著，其次是CK2，QL處理最低，說明增施磷肥可有效提高土壤有效磷庫；另外，原始土樣無機磷含量為28.35mg·kg-1，在移栽后16周，這時煙葉已采收完成，4個處理土壤無機磷含量相對于原始土樣的增加量分別為21.7、12.0、8.4和7.1%，說明該植煙土壤磷素含量豐富，過量施磷和正常施磷會導(dǎo)致大量磷素殘留于土壤中。

3 結(jié)論與討論

從植物營養(yǎng)生理上看，缺少某些營養(yǎng)元素，必然會導(dǎo)致其他養(yǎng)分的吸收降低，從而影響植株的生長發(fā)育，在表3和表4中，QL處理煙株農(nóng)藝性狀較差，煙葉產(chǎn)量較低，就是這個原因；原始土樣中各營養(yǎng)元素含量處于動態(tài)平衡當(dāng)中，過量施磷或僅不施磷肥，勢必會打破這種平衡關(guān)系，導(dǎo)致煙葉內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào)，從而影響煙葉質(zhì)量，這也是CK1和CK2煙葉經(jīng)濟性狀和內(nèi)在化學(xué)品質(zhì)優(yōu)于磷失調(diào)處理的原因。

CK1雖不施任何肥料，但磷素營養(yǎng)狀況卻好于QL處理，如圖1顯示，在移栽后16周，其煙株磷含量達到0.27%，甚至高于磷過量處理，因為氮、磷、鉀營養(yǎng)元素之間存在交互作用[14]，推測這可能與養(yǎng)分間相互促進和抑制吸收現(xiàn)象有關(guān)；CK1和QL處理煙株中的磷來源于以往殘留在土壤中緩效態(tài)磷，說明殘留在土壤中的磷仍然具有生物有效性，這與周寶庫等[15]的研究結(jié)論相符；煙葉采收后，4個處理土壤中的無機磷總量相對于原始土樣均有增加，說明該植煙土壤磷素含量豐富，CK1和QL處理不施磷肥，其增加的無機磷可能來源于土壤中有機態(tài)磷的轉(zhuǎn)化，土壤中有機態(tài)磷主要包括核酸類、植素類、磷脂類等有機磷化合物[16]，一般來說，不能直接被植株所吸收，但是在一定的條件下，其可以轉(zhuǎn)化為無機態(tài)磷而被植株所吸收。馮固等[17]研究5種形態(tài)無機磷對玉米的有效性，結(jié)果表明土壤中的Fe-P和O-P有效性較低，很難被植株所利用，但其也是土壤中潛在的有效磷源；LG處理在土壤有效磷、各形態(tài)無機磷及無機磷總量方面均顯著高于其他處理，說明增施磷肥能擴大土壤的有效磷庫；另外，圖2顯示，煙葉采烤后，相對于原始土樣，LG處理土壤有效磷含量僅增加了8.4%，說明增施的磷大多以緩效態(tài)殘留在土壤中，不僅浪費了資源，還增加了環(huán)境污染的風(fēng)險。

綜合結(jié)果表明，僅缺磷(QL處理)，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)都會有不同程度的下降；但施磷過量(LG處理)，煙葉產(chǎn)量提高，但品質(zhì)下降，不僅造成資源浪費，還可能會增加生態(tài)環(huán)境污染的風(fēng)險。鑒于該植煙土壤磷素含量豐富，且殘留在土壤中的磷仍具生物有效性，建議適當(dāng)降低磷肥施用量長期施用或以當(dāng)?shù)卣Ｊ┝琢块g歇性施用。因為煙葉生產(chǎn)質(zhì)量是第一要務(wù)，磷肥失調(diào)會影響煙葉質(zhì)量，所以，在降低磷肥施用量時也要按氮、磷、鉀正常施用比例來適當(dāng)調(diào)整氮、鉀肥的施用量。

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