減量施肥下聚天冬氨酸對烤煙生長、產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響

曹本福 桂陽 祖慶學(xué) 李碧寬 母少東 陸引罡

摘 要：為提高烤煙種植養(yǎng)分利用率，降低化學(xué)肥料使用量，以南江三號為試驗材料進行田間試驗，研究聚天冬氨酸對烤煙生長、產(chǎn)量及礦質(zhì)養(yǎng)分吸收的影響。結(jié)果表明，減量施肥20%水平下，添加聚天冬氨酸促進了烤煙生長及地上部干物質(zhì)累積，烤煙根系活力、ATPase活性、光合速率等顯著提高，且高水平聚天冬氨酸更有利于烤煙生長。與常規(guī)施肥相比，減量施肥+聚天冬氨酸處理煙葉氮磷鉀累積量漲幅分別為2.79%～8.66%、2.31%～9.2%、1.15%～4.45%；土壤速效氮、速效磷、速效鉀分別增加了6.79%～32.29%，5.71%～21.31%和1.36%～31.08%；煙葉產(chǎn)量變幅為–6.28%～2.46%，兩處理間差異不顯著?？梢?，施用聚天冬氨酸可以提高烤煙對養(yǎng)分的吸收，減少肥料施用量；以添加5%聚天冬氨酸效果較好。

關(guān)鍵詞：聚天冬氨酸；烤煙；肥料利用率；光合特征

中圖分類號：S572.062 文章編號：1007-5119（2018）05-0057-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2018.05.008

Abstract： To improve the utilization of nutrients and reduce the application of chemical fertilizers in flue-cured tobacco farming， a field experiment was conducted to study the effects of polyaspartic acid on the tobacco growth， yield and mineral elements absorption with ‘Nanjiang No.3. The results indicated that with 20% reduction of fertilizer application， polyaspartic acid could promote flue-cured tobacco growth and dry matter accumulation， and increase the root system activity， ATPase physiological activity and photosynthetic characteristics. Furthermore， the high-level polyaspartic acid was more conducive to the tobacco final growth than any other levels. Compared with the contrast， the treatment which combined the reduction of fertilizer with the application of polyaspartic acid revealed that the accumulation of N， P and K in tobacco leaves increased by 2.79%-8.66%， 2.3%-9.2% and 1.15%-4.45%， respectively； the siol available N， P and K contents increased by 6.79%-32.29%， 5.71%-21.31% and 1.36%-31.08%， respectively； the output of tobacco leaves varied from -6.28% to 2.46% with no significant difference was found between the two treatments. It was concluded from this study that the addition of polyaspartic acid could increase the flue-cured tobacco absorption of nutrients and reduce the use of chemical fertilizer， and that the application of 5% polyaspartic acid showed the best effect.

Keywords： polyaspartic acid； flue-cured tobacco； fertilizer utilization rate； photosynthetic characteristics

施用化肥是現(xiàn)今人類補償土壤養(yǎng)分的重要手段，但肥料利用率低帶來的一系列負(fù)面影響已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要難題[1-3]。目前，我國煙草人員較多致力于優(yōu)化施肥技術(shù)，對肥料本身的增值提效潛能關(guān)注較少，烤煙種植中的肥料利用率仍不理想[4]。聚天冬氨酸（Polyaspartic acid，PASP）是一種多功能高分子材料，無毒，易降解，對鈣無機鹽具有良好的螯合能力，廣泛用作水源、礦物鹽的阻垢劑和鋼鐵緩蝕劑[5-7]；因其含有大量的活性基團，具有分散和螯合等功能，在種子包衣、農(nóng)藥復(fù)配、緩溫保墑方面也表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景；作為新型肥料增效劑，聚天冬氨酸可富集植物根部土壤養(yǎng)分，增強作物對肥料和水分的吸收，促進作物生長發(fā)育[8-9]，因此越來越多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。孫克剛等[10]發(fā)現(xiàn)與單施全量氮肥相比，在減施氮肥的情況下添加聚天冬氨酸小麥植株長勢更佳，但產(chǎn)量并無顯著降低，說明聚天冬氨酸可在保證產(chǎn)量的情況下減少氮肥使用量。DENG等[11]研究表明尿素添加聚天冬氨酸后可降低水稻開花前的表觀氮盈余和開花后的氮虧缺，提高其吸氮量和氮肥利用率。根施一定量的聚天冬氨酸可以促進黃瓜生長發(fā)育，提高土壤有效養(yǎng)分含量、礦質(zhì)元素含量及產(chǎn)量[12]。此外，采用葉面噴施和隨水沖施的方式施用聚天冬氨酸，可增加黃瓜維生素C含量、促進可溶性糖的積累、降低硝酸鹽含量、改善蔬菜品質(zhì)[13]。聚天冬氨酸能提高肥料利用率的機理可能是羧基、酰胺等基團活化了處于固態(tài)的元素，吸附了過量的養(yǎng)分，在其被降解后釋放出來，抑制了氨揮發(fā)、阻止了氮下滲、減少了磷的固定與沉積，從而提升肥效，減少浪費[14-15]?？梢?，聚天冬氨酸在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和研究已逐漸增多，但在烤煙生產(chǎn)上鮮有報道。本試驗就現(xiàn)行烤煙肥料利用率不理想的問題，在肥料減施的基礎(chǔ)上，研究聚天冬氨酸不同添加量對烤煙生長、產(chǎn)量以及礦質(zhì)養(yǎng)分吸收的影響，以期為聚天冬氨酸應(yīng)用于烤煙生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年4—10月在貴州省開陽縣馬場鎮(zhèn)煙草種植區(qū)（海拔1108 m，27°19′ N，107°09′ E）進行。供試品種為南江三號，開陽煙草公司育苗場提供。農(nóng)用聚天冬氨酸（PASP）質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥97%，石家莊德賽化工提供。供試肥料為貴陽市現(xiàn)行使用的烤煙專用基肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=9∶10∶27]和專用追肥[m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=13∶0∶26]，湖北香青化肥廠提供。試驗地土壤為砂質(zhì)黃壤土，土地平整，肥力均勻，pH 6.10，全氮1.62 g/kg，速效氮69.32 mg/kg，速效磷26.60 mg/kg，速效鉀202.88 mg/kg，有機質(zhì)27.36 g/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置5個處理，T1：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥；T2：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥減量20%，不添加聚天冬氨酸（PASP）；T3：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥減量20%+2.5% PASP；T4：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥減量20%+5% PASP；T5：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥減量20%+7.5% PASP。其中2.5%、5%和7.5% PASP指添加聚天冬氨酸的量與施用肥料總氮量的百分比，即每100克氮中添加2.5、5、7.5 g聚天冬氨酸；施肥減量20%指基肥和追肥在常規(guī)施肥量的基礎(chǔ)上皆減量20%。試驗具體施肥量見表1。試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次，共15個小區(qū)。每小區(qū)67 m2，行株距110 cm×55 cm，種植密度16 500株/hm2。小區(qū)間及區(qū)組間均設(shè)置保護行和走道。

試驗常規(guī)施肥氮肥基追比為7∶3，基追肥用量分別為750和225 kg/hm2，聚天冬氨酸使用比例同氮肥基追比。煙苗于4月20日移栽，基肥在起壟前條施，追肥于移栽30 d穴施，小區(qū)煙葉成熟時單采單收，栽培種植及田間管理均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，且在同一作業(yè)日完成。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 農(nóng)藝性狀及烤煙干物質(zhì)測定 于7月10日隨機選取每個處理長勢均一的煙株，按YC/T 142—2010農(nóng)藝性狀記錄標(biāo)準(zhǔn)進行煙株株高、莖圍、節(jié)距、最大葉片長、最大葉片寬等指標(biāo)測定；同時整株取樣，將根部泥土洗凈，根、莖、葉分離，105 ℃殺青30 min，65 ℃烘干至恒重并稱量記錄。

1.3.2 烤煙氮磷鉀含量測定 在干物質(zhì)量測定完畢后對煙株各部位樣品進行粉碎處理以測定全氮、 全磷、全鉀。測定方法：H2SO4-H2O2法消化后，分別用開氏法、釩鉬黃比色法、火焰光度法測定全氮、全磷、全鉀含量[16]。各養(yǎng)分吸收量采用下述公式進行計算：

煙株氮（磷、鉀）吸收量（g/株）=煙株根氮（磷、鉀）含量×煙株根干物質(zhì)量 + 煙株莖氮（磷、鉀）含量×煙株莖干物質(zhì)量 + 煙葉氮（磷、鉀）含量×煙葉干物質(zhì)量。

1.3.3 土壤速效養(yǎng)分測定 于7月20日取0～20 cm土壤用于速效氮、速效磷、速效鉀的測定[17]。

1.3.4 根系活力、ATPase活性測定 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）比色法測定煙株根系活力，根系A(chǔ)TPase活性測定利用張志良[18]方法進行前期處理后，采用ATPase活性試劑盒（南京建成生物研究所）進行測定。

1.3.5 光合作用參數(shù)測定 于7月16日（晴天）上午10：30，各個處理選定長勢一致的煙株，使用LI-6400便攜式光合測定儀（LI-Cor Ins，USA）測定烤煙葉片（上數(shù)第7片葉）的凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）。測定時選擇紅藍(lán)光源葉室，葉室溫度設(shè)置25 ℃，CO2濃度400 μmol/mol，光量子通量密度為800 μmol/（m2·s）。

1.3.6 烤后煙葉經(jīng)濟性狀測定 烤煙成熟后單采單收、掛牌標(biāo)記、統(tǒng)一烘烤方式采摘煙葉，按處理統(tǒng)計烤后煙葉產(chǎn)量，每公頃產(chǎn)量由小區(qū)產(chǎn)量折算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析，采用Duncan's新復(fù)極差法進行多重比較（p≤0.05）。

2 結(jié) 果

2.1 聚天冬氨酸對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

表2顯示，與減量20%處理（T2）相比，添加聚天冬氨酸處理顯著增加了烤煙的株高、節(jié)距、莖圍及有效葉數(shù)，增幅分別為13.84%～31.97%、11.23%～17.84%、14.70%～23.84%、3.30%～12.09%；添加聚天冬氨酸處理烤煙單葉葉面積也均高于T2處理，整體表現(xiàn)出T3

2.2 聚天冬氨酸對烤煙根系生理活性和干物質(zhì)累積量的影響

從表3可知，烤煙根系活力、ATPase活性在常規(guī)施肥條件下較低，添加聚天冬氨酸均有不同程度的提高，在減肥20%條件下最低。聚天冬氨酸處理（T3、T4、T5）較常規(guī)施肥處理的根系活力和ATPase活性分別上升了5.79%～10.74%和21.55%～25.65%，較減量施肥處理增加了1.12～1.51倍和1.42～1.46倍。根系活力以T5處理最高，T4處理次之，ATPase活性以T4處理最高，T5次之，說明T4和T5處理較有利于煙株進行水分運輸、養(yǎng)分吸收和能量代謝。與減肥20%處理（T2）相比，烤煙地上部干質(zhì)量在添加聚天冬氨酸條件下顯著增加，增幅分別達(dá)14.66%、18.57%、20.77%；與常規(guī)施肥（T1）相比，不同聚天冬氨酸添加量處理的地上部干物質(zhì)累積量表現(xiàn)不一，以T5處理累積量最多，T4次之，分別增加了7.97%、6.01%，二者之間無顯著差異，且均顯著高于T1和T2處理；同時，添加聚天冬氨酸后，烤煙的根冠比顯著下降，說明聚天冬氨酸有促進烤煙地上部干物質(zhì)累積的作用，以T4、T5處理效果較好。

2.3 聚天冬氨酸對烤煙光合特性的影響

表4顯示，與化肥減量處理相比，聚天冬氨酸顯著促進了煙葉的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度，三者增幅分別為39.43%～49.86%、5%～17.5%、25.43%～29.81%。其中，以添加5%PASP對煙葉凈光合速率和氣孔導(dǎo)度影響最為顯著，較常規(guī)施肥處理相比，分別增加了24.34%、14.63%；以T5處理聚天冬氨酸處理胞間CO2濃度最佳，T4次之，相比常規(guī)施肥處理，二者分別提高了1.23倍和1.22倍。此外，添加聚天冬氨酸減緩了葉片水分蒸騰速率，T4處理較常規(guī)施肥處理下降了6.08%，降幅最為顯著；其次是T3、T5處理，均顯著下降了4.61%。由此可見，添加聚天冬氨酸對烤煙有較好的吸肥保水作用。

2.4 聚天冬氨酸對烤煙氮、磷、鉀吸收量的影響

表5顯示，添加聚天冬氨酸對烤煙氮、磷、鉀吸收量的影響與其對烤煙株高、地上部分干物質(zhì)累積量的影響基本一致。相比減肥20%處理，添加聚天冬氨酸顯著促進了煙株對氮、磷、鉀的吸收，增幅分別為24.75%～31.86%、20.27%～28.38%、13.20%～16.88%。其中，T5處理的效果最佳，氮、磷、鉀吸收量分別增加了8.66%、9.20%、4.45%；T4處理次之，氮、磷、鉀吸收量分別增加了7.82%、6.9%、2.32%。由此說明，添加聚天冬氨酸能夠促進烤煙對養(yǎng)分的吸收、提高肥料利用率。

2.5 聚天冬氨酸對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

表6顯示，相比T2處理，添加聚天冬氨酸后土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量增幅分別為8.59%～35.52%、8.77%～24.82%、1.76%～31.60%； 其中T3處理的速效磷含量有所增加，但差異不明顯。從數(shù)據(jù)上看，與常規(guī)處理相比，T4和T5處理的速效養(yǎng)分增加效果最為顯著，二者速效氮、速效磷、速效鉀各增加了32.29%、19.94%、28.02和28.84%、21.31%、31.08%。此外，T4、T5處理的速效養(yǎng)分含量均顯著高于T3處理。以上說明聚天冬氨酸可提高養(yǎng)分利用率，且以添加高水平的聚天冬氨酸影響較好。

2.6 聚天冬氨酸對烤煙產(chǎn)量的影響

圖1顯示，減肥20%處理（T2）的烤煙產(chǎn)量最低，與其他處理差異顯著；在減量施肥情況下，烤煙產(chǎn)量隨著聚天冬氨酸添加量的提高而顯著提高，且添加后產(chǎn)量與常規(guī)施肥處理的產(chǎn)量并無差異。相較于T2處理，T4產(chǎn)量提高最為顯著，達(dá)2352.5 kg/hm2。相比常規(guī)施肥，添加2.5%聚天冬氨酸處理減產(chǎn)112.8 kg/hm2，降低了6.28%，差異不顯著；添加5%聚天冬氨酸處理增產(chǎn)42.5 kg/hm2，提高了2.46%，差異不顯著。添加7.5%聚天冬氨酸處理減產(chǎn)56.8 kg/hm2，降低了1.84%，差異不顯著。由此可見，在烤煙施肥過程中添加聚天冬氨酸可以有效減少肥料使用量，且保證煙葉產(chǎn)量與常規(guī)施肥相當(dāng)，其中以添加5%聚天冬氨酸效果最佳。

3 討 論

聚天冬氨酸可吸附一定量的養(yǎng)分，低水平聚天冬氨酸吸附養(yǎng)分較少，使植物前期養(yǎng)分充足、長勢較好，高水平聚天冬氨酸則反之[19]；隨著生長期推進，聚天冬氨酸被生物降解后逐漸釋放出來，高水平聚天冬氨酸吸附養(yǎng)分較多，使得植物后期長勢較佳，而低水平聚天冬氨酸在前期損失了過多養(yǎng)分，肥料利用率不理想[20]。本試驗研究表明添加聚天冬氨酸烤煙株高和地上部生物量隨聚天冬氨酸用量的增加而增加，T4、T5處理具有明顯的生長優(yōu)勢，表明較高水平聚天冬氨酸更有利于烤煙生長的最終形成，這與謝方淼[21]研究聚天冬氨酸對微生物碳、氮影響的最終結(jié)論相一致。

養(yǎng)分供應(yīng)與植物的光合特征關(guān)系密切，尤其是養(yǎng)分供應(yīng)不足時植物葉片的凈光合速率等氣體交換參數(shù)明顯下降，充沛的養(yǎng)分供應(yīng)具有維持光合器官結(jié)構(gòu)和功能的作用，在一定程度上減弱或消除這種不良反應(yīng)。本試驗研究發(fā)現(xiàn)減量施肥20%條件下煙葉光合作用受到了一定的影響，但與常規(guī)施肥處理相差不大，這可能是植物自身調(diào)節(jié)作用的結(jié)果[22]；添加PASP煙葉凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）顯著增加，PASP有效促進了烤煙進行光合作用。此外，T4、T5處理具有較高的根系活力、ATPase生理活性和較小的根冠比，表明高水平的聚天冬氨酸有利于根系發(fā)育，同時促進養(yǎng)分向地上部分運輸。

聚天冬氨酸可以影響尿素在土壤中的運動，活化土壤養(yǎng)分，減少化肥損失[23]。雷全奎等[24]發(fā)現(xiàn)聚天冬氨酸有利于花生對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，同時土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分在各個時期均保持較高的有效性。JU等[25]、DENG等[26]研究表明，聚天冬氨酸可促進水稻開花前器官對氮的積累，提高氮肥回收率，改善氮需求與氮輸入間的平衡，減少氮損失。本試驗研究發(fā)現(xiàn)添加聚天冬氨酸烤煙氮、磷、鉀吸收量 顯著增加，與烤煙株高、地上部分干物質(zhì)累積量的影響一致；同時添加聚天冬氨酸土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量顯著提高；說明添加PASP提高了肥料利用率，減少了養(yǎng)分損失，這與相關(guān)研究一致。

玉米根施一定量的聚天冬氨酸，相比對照，植株長勢更佳，提高產(chǎn)量[27]。孫克剛[28]研究也證實，在夏玉米施肥時添加聚天冬氨酸有利于植株生長，產(chǎn)量顯著提高，減少施量肥，玉米不減產(chǎn)。本試驗研究表明，在減肥20%條件下，添加聚天冬氨酸顯著提高了煙葉產(chǎn)量；從試驗數(shù)據(jù)上看，以添加5%聚天冬氨酸處理產(chǎn)量最高，說明聚天冬氨酸添加比例以5%較為適宜；相比常規(guī)施肥處理增產(chǎn)42.5 kg/hm2，提高了2.46%；說明添加聚天冬氨酸可以減少肥料使用量，且煙葉產(chǎn)量不減少。

4 結(jié) 論

在減少肥料20%施用量的基礎(chǔ)上添加一定比例的聚天冬氨酸，煙株長勢與常規(guī)施肥處理相當(dāng)乃至更佳，聚天冬氨酸增加了土壤速效養(yǎng)分含量，促進了烤煙對氮、磷、鉀養(yǎng)分的累積，提高了肥料利用率；且煙葉產(chǎn)量變幅較常規(guī)施肥相比差異不顯著。從試驗結(jié)果上看，聚天冬氨酸用量以氮肥減量的5%比例處理效果較好，可在減少化肥使用量的情況下保證煙葉產(chǎn)量。本試驗研究為聚天冬氨酸促進烤煙生長發(fā)育、提高養(yǎng)分吸收率、減少肥料使用提供了一定的理論依據(jù)，但由于試驗設(shè)計和試驗條件的限制，對于是否存在更佳的聚天冬氨酸用量以及更好的配施方式尚不得知，待進一步研究。

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