滴灌減氮對(duì)植煙土壤無(wú)機(jī)氮變化及煙株氮積累的影響①

杜飛樂(lè)，任天寶，林二閣，李京陽(yáng)，胡靜宜，孫溢明，劉英杰，劉國(guó)順*

?

滴灌減氮對(duì)植煙土壤無(wú)機(jī)氮變化及煙株氮積累的影響①

杜飛樂(lè)1,2，任天寶1,2，林二閣1，李京陽(yáng)1,2，胡靜宜1，孫溢明1，劉英杰3，劉國(guó)順1,2*

(1 煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/河南省生物炭研究工程技術(shù)中心，鄭州 450002；2 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，鄭州 450002；3 河南省煙草公司鄭州市公司，鄭州 450001)

為明確滴灌施肥條件下減量施氮對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮變化特征、煙株氮積累規(guī)律的影響，于2016年在登封進(jìn)行了田間試驗(yàn)，試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理：T0：不施氮肥；T1：常規(guī)施肥；T2：減氮15%；T3：減氮30%；T4：減氮45%。分析了0 ~ 20、20 ~ 40、40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量及煙株氮積累量變化，并對(duì)0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮含量擬合曲線及煙株氮積累擬合曲線特征值進(jìn)行分析。結(jié)果表明，滴灌施肥能夠顯著提高栽后40、50 d 時(shí)0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮含量，顯著降低栽后50 d 時(shí)40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量；減氮15% ~ 30% 對(duì)煙葉產(chǎn)量、生育期內(nèi)煙株氮素積累量均無(wú)顯著影響，減氮45% 煙葉產(chǎn)量、煙株氮積累量、煙葉氮積累量分別顯著下降11.52%、10.53%、10.50%；氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE)、氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP)均以T4處理最高，且隨施氮量增加逐漸下降，氮肥表觀利用率(ARE)以T3處理最高，氮收獲指數(shù)(NHI)、氮肥生理利用率(NPE)與施氮量間無(wú)明顯關(guān)系。減施氮肥土壤無(wú)機(jī)氮下降持續(xù)時(shí)間及煙株氮素快速增長(zhǎng)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，無(wú)機(jī)氮最大下降速率及煙株最大氮積累速率降低，不利于煙株氮素快速積累。因此，綜合考慮認(rèn)為，在該地區(qū)條件下，滴灌施肥減氮15% ~ 30% 有利于氮肥高效應(yīng)用。

滴灌；減氮；土壤無(wú)機(jī)氮；煙株；氮積累

烤煙是我國(guó)重要經(jīng)濟(jì)作物，其產(chǎn)量、品質(zhì)形成受氮素影響較大。氮素形態(tài)、用量、施用時(shí)期、施用方式等均在很大程度上影響烤煙對(duì)氮素的吸收利用[1-3]。近些年，隨著研究發(fā)展，人們對(duì)氮肥利用的觀念與方式有了改變，由盲目追求作物高產(chǎn)濫施氮肥逐步向注重用養(yǎng)結(jié)合、土壤保育、氮肥高效應(yīng)用等[4-6]方向轉(zhuǎn)變。滴灌施肥作為一種節(jié)水節(jié)肥的高效施肥模式，被廣泛地應(yīng)用于棉花、設(shè)施菜地、果樹(shù)等經(jīng)濟(jì)作物[7-8]。Surendran[9]研究顯示，滴灌施肥條件下，氮肥消耗量有所下降，氮肥偏生產(chǎn)力及肥料利用率均有所提高；方棟平[10]研究發(fā)現(xiàn)，滴灌施肥通過(guò)“少量多次”的施肥方式能夠顯著提高黃瓜產(chǎn)量，提高肥料利用率；樊兆博等[11]研究證明，與傳統(tǒng)漫灌施肥相比，滴灌施肥每季氮肥用量和水分投入量分別減少78% 和46%，氮肥偏生產(chǎn)力和灌溉效率分別提高了5倍和2倍。因此，探究在滴灌施肥的新型施肥模式下氮肥最佳施入量是目前煙草生產(chǎn)亟待解決的問(wèn)題。目前相關(guān)研究多集中在滴灌施肥下不同施肥策略、不同水肥組合、不同氮肥類型對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮運(yùn)移或作物產(chǎn)質(zhì)量的影響[12-14]，但對(duì)大田條件下生育期內(nèi)不同施氮量對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮含量及作物氮積累的系統(tǒng)研究較少。故本試驗(yàn)旨在探究生育期內(nèi)滴灌減氮條件下土壤無(wú)機(jī)氮分布及煙株氮積累的動(dòng)態(tài)變化，明確兩者的變化特征及聯(lián)系，為實(shí)現(xiàn)滴灌施肥條件下氮肥高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年3—10月在河南省登封市君召鄉(xiāng)范堂村(34.45°N，112.82°E)進(jìn)行，該地屬北溫帶季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫14.3 ℃，年平均降雨量640.9 mm，年平均日照時(shí)數(shù)2 297 h，無(wú)霜期約238 d，常年干旱少雨，降雨多集中在6—8月份，約占全年降水總量的33.8%。供試土壤類型為肥力偏低的褐土，0 ~ 20 cm土壤質(zhì)地為壤土，pH 6.8，有機(jī)質(zhì)含量15.51 g/kg，全氮含量0.67 g/kg，速效氮67.13 mg/kg，有效磷15.14 mg/kg，速效鉀109.16 mg/kg，土壤容重1.34 g/cm3，最大田間持水量23.7%，其他理化性質(zhì)如表1所示。

表1 供試土壤理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

供試品種為豫煙6號(hào)。試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理：施入純氮量分別為0、45.00 kg/hm2(常規(guī)施氮量)、38.25 kg/hm2(減氮15%)、31.50 kg/hm2(減氮30%)和24.75 kg/hm2(減氮45%)，分別以T0、T1、T2、T3和T4表示。氮肥品種為可溶性NO3NH4，30% 于移栽前條施，10% 于移栽當(dāng)天單株稱肥澆施，剩余60% 分3次平均于栽后31、39、47 d隨水滴灌施用；有機(jī)肥為高碳基土壤修復(fù)肥(C︰N︰P︰K = 39.8︰2.6︰1.9︰2.5)，購(gòu)于河南省惠農(nóng)土質(zhì)保育有限公司，用量為600 kg/hm2；磷、鉀肥用量一致，分別為P2O545.00 kg/hm2(12% 過(guò)磷酸鈣)和K2O 135.00 kg/hm2(51% 硫酸鉀)施入，其中全部有機(jī)肥、磷肥及70% 鉀肥做基肥于移栽前一次性條施，30% 鉀肥于移栽當(dāng)天做窩肥穴施。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，采樣區(qū)小區(qū)面積9.6 m × 20 m = 192 m2，重復(fù)3次。行距120 cm，株距55 cm，5月4日移栽，田間管理按優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)要求進(jìn)行。

滴灌施肥方式采用容量壓差式，滴灌帶為直徑15 mm的內(nèi)鑲式薄壁迷宮滴灌帶，滴頭間距為15 cm，滴頭流量為1.5 L/h。施肥策略為W-N-W，即1/3時(shí)間灌水，1/3時(shí)間施肥，1/3時(shí)間沖洗管道，每個(gè)小區(qū)前安裝水表及球閥控制灌水量及施肥量，各處理全生育期灌水量一致，生育期內(nèi)降雨量為297.80 mm，灌水量如表2所示。

表2 生育期內(nèi)灌水施肥情況

1.3 樣品采集與處理

移栽后每隔10 d用土鉆采集0 ~ 20、20 ~ 40和40 ~ 60 cm土層土樣，每小區(qū)各土層取多點(diǎn)混合樣，取至栽后120 d。樣品采集后，將鮮土過(guò)20目(0.85 mm)篩用于無(wú)機(jī)氮含量測(cè)定。

栽后30 d開(kāi)始，每隔10 d采集煙樣，每小區(qū)取一株，取至栽后90 d。取回立即將煙樣分部位105 ℃殺青30 min，后65 ℃烘干至恒重，粉碎過(guò)篩備用。

各小區(qū)選取正常生長(zhǎng)的2株為掛牌煙株，收集掛牌煙株花、杈、底腳葉，成熟期按各部位成熟度分次采集煙葉，采收結(jié)束，采集掛牌煙株根、莖。各部位采集后于105 ℃殺青30 min，后65 ℃烘干至恒重，粉碎過(guò)篩備用。

煙株全氮測(cè)定采用凱氏定氮法；土壤含水量采用烘干法測(cè)定；NO– 3-N含量采用紫外分光光度法測(cè)定；NH4+-N采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及所用公式

無(wú)機(jī)氮含量= NO– 3-N含量+ NH4+-N含量；

氮肥表觀利用率(ARE，%)=(施氮區(qū)吸氮量–對(duì)照區(qū)吸氮量)/施氮量×100；

氮收獲指數(shù)(NHI，%)=(煙葉吸氮量/植株吸氮量)×100；

氮肥農(nóng)學(xué)效率(NAE，kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量–對(duì)照區(qū)產(chǎn)量)/施氮量×100；

氮肥生理利用率(NPE，kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量–對(duì)照區(qū)產(chǎn)量)/(施氮區(qū)地上部吸氮量–對(duì)照區(qū)地上部吸氮量)；

氮肥偏生產(chǎn)力(NPFP，kg/kg)= 施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量。

上述公式詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)[16-18]。

采用IBM Statistics SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較采用Duncan法，各變量之間采用Pearson相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行相關(guān)分析；采用OriginPro 9.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期內(nèi)無(wú)機(jī)氮含量變化

2.1.1 生育期內(nèi)各土層土壤無(wú)機(jī)氮含量分析 由圖1可知，3個(gè)土層無(wú)機(jī)氮含量整體變化趨勢(shì)一致，均表現(xiàn)為先降后升。其中以0 ~ 20 cm土層生育期內(nèi)無(wú)機(jī)氮含量變幅最大，相同時(shí)期含量最高，且受氮肥施用影響最大。各處理該層無(wú)機(jī)氮含量均在栽后40 d達(dá)到最高值，分別為57.70、52.04、44.52和39.66 mg/kg，其中T1顯著大于T3和T4處理，T2顯著大于T4處理，各施肥處理無(wú)機(jī)氮含量均顯著大于T0(<0.05，下同)，之后各處理無(wú)機(jī)氮含量急劇下降。60 d之后，各施肥處理無(wú)機(jī)氮含量與施氮量間無(wú)明顯關(guān)系。20 ~ 40 cm土層各處理無(wú)機(jī)氮含量變化與施氮量間無(wú)明顯規(guī)律，這可能是由于不同形態(tài)無(wú)機(jī)氮分布規(guī)律不同，以及煙株吸收、無(wú)機(jī)氮淋溶等因素綜合導(dǎo)致該層無(wú)機(jī)氮變化較為復(fù)雜。氮肥的施用對(duì)40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量也有明顯影響，栽后40 ~ 90 d，各處理該層無(wú)機(jī)氮含量均隨施氮量減少而下降，在50 d施肥全部完成后，T1該層無(wú)機(jī)氮含量顯著大于T2、T3、T4和T0處理，分別高出22.71%、37.01%、75.84%、105.55%。0 ~ 60 cm各土層無(wú)機(jī)氮含量均在90 d之后明顯回升。

(A. 0 ~ 20 cm；B. 20 ~ 40 cm；C. 40 ~60 cm)

2.1.2 0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮擬合曲線特征值分析 為進(jìn)一步明確0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮變化特征，對(duì)0 ~ 20 cm無(wú)機(jī)氮含量進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間相關(guān)性達(dá)到<0.01顯著水平。對(duì)該函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，即可得出各曲線變化特征值水平，結(jié)果如表3所示。由表可知，各施氮處理St1隨施氮量降低而提前，St2隨施氮量增加而推遲。T0處理從移栽開(kāi)始即進(jìn)入無(wú)機(jī)氮下降期。各施氮處理S?T隨施氮量減少而延長(zhǎng)，T1分別比T2、T3和T4縮短0.55、2.1 和6.16 d。SVmax隨施氮量減少也逐漸下降，T1為10.11 mg/(kg·d)，T4僅為7.06 mg/ (kg·d)，說(shuō)明氮肥的添加能夠有效提高土壤氮素供應(yīng)效率，有利于土壤氮素的快速大量供應(yīng)，與煙株的氮素吸收需求相符。各處理STvmax隨施氮量增加而延遲，且此時(shí)各施氮處理無(wú)機(jī)氮含量隨施氮量下降而逐漸降低，T1比T4高3.72 mg/kg。

表3 0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮變化特征值

注：St1：無(wú)機(jī)氮含量下降起始時(shí)間；St2：下降結(jié)束時(shí)間；S?T：St2-St1；SVmax：最大下降速率；STvmax：最大下降速率出現(xiàn)時(shí)間；Svmax：最大下降速率出現(xiàn)時(shí)無(wú)機(jī)氮含量。

2.2 煙株氮積累

2.2.1 不同處理煙株氮積累量變化 由圖2可知，各處理煙株氮積累均呈現(xiàn)先快速上升后趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。30 d時(shí)煙株氮積累量較小，除T0外，其余各處理間沒(méi)有顯著性差異。栽后40 d，煙株氮積累開(kāi)始急劇增加，且各施氮處理在栽后50 d受施氮量影響較大，隨施氮量降低明顯下降，T1顯著大于T4，但與T2和T3間沒(méi)有顯著性差異。之后各處理氮積累量與施氮量間沒(méi)有明顯規(guī)律，T4處理始終小于T1、T2和T3處理。

2.2.2 不同處理煙株氮積累特征值分析 對(duì)各處理煙株氮積累量采用Logistic曲線擬合并求取特征值，結(jié)果如表4所示。由表可知，Nt2、N?T、NTvmax、NVmax受施氮量影響較大，隨施氮量增加，Nt2、NTvmax、NVmax均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，N?T呈降低趨勢(shì)。其中T1處理N?T分別比T2、T3、T4、T0縮短2.76、7.27、5.22、8.34 d，NTvmax比其余處理提前0.93、2.79、1.42、4.13 d，NVmax高出其余各處理0.77、1.68、1.61、2.44 kg/(hm2·d)，說(shuō)明氮肥的添加有利于煙株早生快發(fā)，促使煙株氮素快速積累，符合優(yōu)質(zhì)煙株氮積累規(guī)律?？焖僭鲩L(zhǎng)期內(nèi)煙株氮積累總量以T2最高，為65.01 kg/hm2，其次是T3、T1、T4、T0分別為64.92、64.07、60.05、53.09 kg/hm2，Nmax也是T2>T3> T1>T4>T0，并未嚴(yán)格按照施氮量的降低而下降，說(shuō)明減氮15% ~ 30% 不會(huì)影響快速增長(zhǎng)期內(nèi)煙株氮積累量及最大氮積累量，但減氮45% 與不施氮肥則可能導(dǎo)致煙株氮積累量下降。各處理快速增長(zhǎng)期內(nèi)煙株氮積累量均占總積累量的58% 左右，其比例不受施氮量影響。

(圖中小寫(xiě)字母不同表示不同處理間差異達(dá)到P<0.05顯著水平)

2.3 氮肥利用率

由表5可知，T1、T2和T3處理產(chǎn)量、整株氮積累量、煙葉氮積累量及地上部氮積累量間均無(wú)顯著性差異，T4處理產(chǎn)量、整株氮積累量及煙葉氮積累量均顯著小于T1。由表6可知，各氮利用指標(biāo)中以ARE、NAE和NPFP受施氮量影響較大，其中NAE及NPFP均以T4處理最高，說(shuō)明施氮量越少，氮肥的增產(chǎn)作用越明顯。ARE以T3處理最高，可能由于減氮45% 情況下，煙株氮積累受阻，不利于煙株正常生長(zhǎng)，因而導(dǎo)致ARE反而有所下降。

表4 不同處理煙株氮積累特征值

注：Nt1：整株氮素快速增長(zhǎng)期起始時(shí)間；Nt2：快速增長(zhǎng)期結(jié)束時(shí)間；N?T：Nt2-Nt1；NTvmax：整株最大氮積累速率出現(xiàn)時(shí)間；NVmax：整株氮積累最大速率；Nmax：整株最大氮積累量。

表5 不同處理煙葉產(chǎn)量、氮積累量

表6 不同處理氮肥利用率

注：ARE：氮肥表觀利用率；NHI：氮收獲指數(shù)；NAE：氮肥農(nóng)學(xué)效率；NPE：氮肥生理利用率；NPFP：氮肥偏生產(chǎn)力。

3 討論

3.1 土壤無(wú)機(jī)氮變化

在烤煙大田生長(zhǎng)期，施氮時(shí)間和施氮量能夠調(diào)控烤煙不同生育期根際土壤的供氮強(qiáng)度，且具有直接性和時(shí)效性[19]。因此，明確煙草生長(zhǎng)期間土壤氮供應(yīng)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，才能綜合考慮施入肥料氮和土壤礦化氮對(duì)煙株吸氮的影響，有效調(diào)控植煙土壤氮素供應(yīng)[20]。土壤氮素供應(yīng)強(qiáng)度受土壤類型、生態(tài)環(huán)境、氮肥種類及煙草吸收等影響，不同土層深度氮供應(yīng)質(zhì)量濃度也不同[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，烤煙生育期內(nèi)0 ~ 20、40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量受施氮量影響較大，這與袁仕豪[22]大棚模擬降雨條件下氮肥施用主要影響0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮含量的試驗(yàn)結(jié)果有一定差異，這可能與本試驗(yàn)采用滴灌施肥的方式有關(guān)，滴灌施肥通過(guò)液體的方式將肥料直接輸送至作物根區(qū)，但當(dāng)施入肥量超出植物根系吸附能力或根區(qū)土壤含水率較高時(shí)，NO– 3-N受重力作用影響較大，較易隨水運(yùn)移至更深土層，這也增加了無(wú)機(jī)氮損失的可能性。本研究結(jié)果顯示，減量施氮能夠顯著降低40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量，從而有效降低無(wú)機(jī)氮損失。

本試驗(yàn)條件下，氮肥的添加能夠明顯提高煙株載后40 ~ 60 d 時(shí)0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮含量，之后該層無(wú)機(jī)氮含量與施氮量間無(wú)明顯關(guān)系，與閆凱龍[23]和劉衛(wèi)群等[24]施肥對(duì)土壤無(wú)機(jī)氮的影響持續(xù)49 d左右的結(jié)論相比，時(shí)間有所縮短，這可能是施肥方式及施肥時(shí)間的差異所致。栽后120 d，由于煙株對(duì)土壤氮素的大量吸收利用，0 ~ 40 cm土層無(wú)機(jī)氮含量較栽前有明顯下降。為保證土壤生產(chǎn)力可持續(xù)發(fā)展，在減施氮肥的基礎(chǔ)上，可通過(guò)種植綠肥、施用有機(jī)肥等措施，一方面提高土壤對(duì)無(wú)機(jī)氮的儲(chǔ)存能力，另一方面也對(duì)土壤本底氮素消耗進(jìn)行補(bǔ)充。

3.2 煙株氮積累變化

煙株氮素積累情況反映了煙株發(fā)育動(dòng)態(tài)和氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[25]。不同生態(tài)條件下烤煙對(duì)氮素的積累和利用不盡相同[26]。胡國(guó)松等[27]研究發(fā)現(xiàn)，河南烤煙對(duì)氮素的吸收在30 d之前較少，主要集中在45 ~ 60 d；單德鑫[28]對(duì)黑龍江烤煙氮吸收研究發(fā)現(xiàn)，其高峰期在栽后31 ~ 60 d。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，煙株在栽后37 d左右進(jìn)入氮積累快速增長(zhǎng)期，持續(xù)時(shí)間為14 ~ 23 d，且施氮量越高，煙株氮素快速增長(zhǎng)期越短，最大積累速率越高，促進(jìn)煙株早生快發(fā)，有利于優(yōu)質(zhì)煙葉形成。T2和T3處理整株最大氮積累量與T1處理間無(wú)顯著差異，這與煙株對(duì)土壤氮素的大量吸收利用有關(guān)，劉喜慶[29]和谷海紅等[30]研究均顯示，煙株體內(nèi)氮素積累主要來(lái)自于土壤氮，且葉位越高，土壤氮所占比例越大。在本試驗(yàn)中，煙田0 ~ 20 cm土層土壤起始無(wú)機(jī)氮積累量已達(dá)到136.01 kg/hm2，因而在該基礎(chǔ)上減氮15% ~ 30% 對(duì)煙株氮積累沒(méi)有顯著影響，這與劉青麗等[31]在西南地區(qū)研究的煙田起始無(wú)機(jī)氮和化肥氮輸入總和超過(guò)150 kg/hm2時(shí)，煙株氮積累趨于穩(wěn)定結(jié)果一致。但減氮45% 或不施氮肥則會(huì)顯著降低煙株氮積累量，這可能是由于土壤氮礦化速率較慢，氮肥補(bǔ)充過(guò)少或沒(méi)有氮肥補(bǔ)充無(wú)法滿足煙株即時(shí)氮素需求，因而影響煙葉正常生長(zhǎng)發(fā)育，造成產(chǎn)量顯著下降。

3.3 氮肥利用率變化

氮肥利用率(NUE)是用來(lái)評(píng)價(jià)氮肥施用效果及環(huán)境影響的一個(gè)綜合指標(biāo)[32]。在本試驗(yàn)中，NAE和NPFP均隨施氮量減少而增大，以T4處理最高，而NHI和NPE則與施氮量間無(wú)明顯關(guān)系。ARE隨施氮量降低呈先升后降的趨勢(shì)，以T3處理最高，這可能是過(guò)量減氮導(dǎo)致煙株旺長(zhǎng)期氮積累受阻，影響煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育所致。該試驗(yàn)結(jié)果顯示，通過(guò)滴灌施肥氮肥利用率可達(dá)到64.43% ~ 80.20%，遠(yuǎn)高于我國(guó)氮肥利用率僅為30% 左右的傳統(tǒng)認(rèn)知，這一部分歸于ARE算法缺陷，由于在該試驗(yàn)中，施氮量較低，相同吸氮量下也會(huì)得出較高氮肥利用率，因而該結(jié)果僅可用作定性分析，若要定量比較滴灌施肥下氮肥實(shí)際利用效率，則有待通過(guò)氮標(biāo)記或長(zhǎng)期定位試驗(yàn)等方法進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，滴灌施肥能夠顯著提高40 d和50 d 時(shí)0 ~ 20 cm土層無(wú)機(jī)氮含量，顯著降低50 d 時(shí)40 ~ 60 cm土層無(wú)機(jī)氮含量；0 ~ 20 cm無(wú)機(jī)氮最大下降速率、最大下降速率出現(xiàn)時(shí)間及此時(shí)無(wú)機(jī)氮含量均隨施氮量降低而下降(提前)，無(wú)機(jī)氮下降持續(xù)時(shí)間隨施氮量增加而縮短。常規(guī)施肥(T1)、減氮15%(T2)和減氮30%(T3)3個(gè)處理煙株最大氮積累量、產(chǎn)量、煙葉氮積累量間均無(wú)顯著差異，減氮45%(T4)和不施氮肥(T0)顯著小于T1；煙株氮積累快速增長(zhǎng)期隨施氮量增加而縮短，最大氮積累速率隨施氮量增加而增加。氮肥農(nóng)學(xué)效率、偏生產(chǎn)力以T4最高，隨施氮量增加逐漸下降；氮肥表觀利用率以T3最高，T1最低，氮收獲指數(shù)、氮肥生理利用率與施氮量間無(wú)明顯關(guān)系。綜合土壤無(wú)機(jī)氮含量變化及煙株氮積累規(guī)律認(rèn)為，在該地區(qū)土壤條件下，滴灌施肥下減氮15% ~ 30% 更有利于氮肥高效應(yīng)用。

[1] 李春儉, 張福鎖, 李文卿, 等. 我國(guó)烤煙生產(chǎn)中的氮素管理及其與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007, 13(2): 331–337

[2] 韓錦峰, 劉國(guó)順, 韓富根, 等. 氮素用量、形態(tài)和種類對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)影響的研究[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào), 1992, 1(1): 44–52

[3] 劉國(guó)順. 煙草栽培學(xué)[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 2003

[4] 宋莉, 廖萬(wàn)有, 王燁軍, 等. 套種綠肥對(duì)茶園土壤理化性狀的影響[J]. 土壤, 2016, 48(4): 675–679

[5] Agegnehu G, Nelson P N, Bird M I. The effects of biochar, compost and their mixture and nitrogen fertilizer on yield and nitrogen use efficiency of barley grown on a Nitisol in the highlands of Ethiopia[J]. Science of the Total Environment, 2016, s 569–570: 869–879

[6] 宋燕燕, 趙秀娟, 張淑香, 等. 水肥一體化配合硝化/脲酶抑制劑實(shí)現(xiàn)油菜減氮增效研究[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2017, 23(3): 632–640

[7] 侯振安, 李品芳, 龔江, 等. 不同滴灌施肥策略對(duì)棉花氮素吸收和氮肥利用率的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2007, 44(4): 702–708

[8] 楊小振, 張顯, 馬建祥, 等. 滴灌施肥對(duì)大棚西瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(7): 109– 118

[9] Surendran U. Drip fertigation program on growth, crop productivity, water, and fertilizer-use efficiency of Bt cotton in semi-arid tropical region of India[J]. Communi-cations in Soil Science & Plant Analysis, 2015, 46(3): 293–304

[10] 方棟平. 溫室黃瓜對(duì)不同灌水量和滴灌施肥方式的響應(yīng)機(jī)制研究[D]. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2015

[11] 樊兆博, 林杉, 陳清, 等. 滴灌施肥對(duì)設(shè)施番茄水氮利用效率及土壤硝態(tài)氮?dú)埩舻挠绊慬J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 20(1): 135–143

[12] 陳靜, 王迎春, 李虎, 等. 滴灌施肥對(duì)冬小麥農(nóng)田土壤NO– 3-N分布、累積及氮素平衡的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(4): 927–935

[13] Hanson B R, ?im?nek J, Hopmans J W. Evaluation of urea–ammonium–nitrate fertigation with drip irrigation using numerical modeling[J]. Agricultural Water Management, 2006, 86(1/2): 102–113

[14] Rajput T B S, Patel N. Water and nitrate movement in drip-irrigated onion under fertigation and irrigation treatments[J]. Agricultural Water Management, 2006, 79(3): 293–311

[15] 魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社, 1999: 442–449

[16] 石玉, 于振文. 施氮量及底追比例對(duì)小麥產(chǎn)量、土壤硝態(tài)氮含量和氮平衡的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(11): 3661–3669

[17] 栗麗, 洪堅(jiān)平, 王宏庭, 等. 施氮與灌水對(duì)夏玉米土壤硝態(tài)氮積累、氮素平衡及其利用率的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2010, 16(6): 1358–1365

[18] 侯云鵬, 韓立國(guó), 孔麗麗, 等. 不同施氮水平下水稻的養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及土壤氮素平衡[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(4): 836–845

[19] 國(guó)家煙草專賣局科技教育司. 跨世紀(jì)煙草農(nóng)業(yè)科技展望和持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)論文集[C]. 北京: 中國(guó)商業(yè)出版社, 1999: 80–84

[20] 化黨領(lǐng), 張?jiān)娀? 王瑞, 等. 施氮量對(duì)植煙土壤不同土層無(wú)機(jī)氮質(zhì)量含量的調(diào)控[J]. 中國(guó)水土保持科學(xué), 2012, 10(6): 86–91

[21] 劉宏斌, 李志宏, 張?jiān)瀑F, 等. 北京市農(nóng)田土壤硝態(tài)氮的分布與累積特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 37(5): 692– 698

[22] 袁仕豪. 水氮互作對(duì)烤煙氮素吸收利用及煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008

[23] 閆凱龍. 涼山主要植煙土壤氮素供應(yīng)及其對(duì)煙草氮素積累分配和品質(zhì)的影響[D]. 鄭州: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014

[24] 劉衛(wèi)群, 郭群召, 張福鎖, 等. 氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化及其對(duì)烤煙上部葉煙堿含量的影響[J]. 煙草科技, 2004, 37(5): 36–39

[25] 晁逢春. 氮對(duì)烤煙生長(zhǎng)及煙葉品質(zhì)的影響[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2003

[26] 王軍, 謝玉華, 顧學(xué)文, 等. 廣東南雄煙區(qū)主要植煙土壤中氮肥淋失特征研究[J]. 中國(guó)煙草科學(xué), 2011, 32(1): 5–11

[27] 胡國(guó)松, 鄭偉, 王震東. 烤煙營(yíng)養(yǎng)原理[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2000

[28] 單德鑫. 烤煙對(duì)氮肥的吸收利用及不同形態(tài)氮肥對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D]. 哈爾濱: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2002

[29] 劉喜慶. 利用15N示蹤研究烤煙氮素吸收分配規(guī)律[D]. 鄭州: 河南農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013

[30] 谷海紅, 劉宏斌, 王樹(shù)會(huì), 等. 應(yīng)用(15)-N示蹤研究不同來(lái)源氮素在烤煙體內(nèi)的累積和分配[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008(9): 2693–2702

[31] 劉青麗, 張?jiān)瀑F, 焦永鴿, 等. 西南煙區(qū)氮素供應(yīng)與烤煙氮素吸收的關(guān)系[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2017, 23(3): 757–764

[32] 巨曉棠. 氮肥有效率的概念及意義——兼論對(duì)傳統(tǒng)氮肥利用率的理解誤區(qū)[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(5): 921–933

Effects of Nitrogen Reduction with Drip Fertigation on Soil Inorganic Nitrogen and Nitrogen Accumulation in Tobacco

DU Feile1,2, REN Tianbao1,2, LIN Erge1, LI Jingyang1,2, HU Jingyi1, SUN Yiming1, LIU Yingjie3, LIU Guoshun1,2*

(1 Tobacco Industry Tobacco Cultivation Key Laboratory/Henan Biochar Engineering Research Center, Zhengzhou 450002, China; 2 Tobacco College of Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002; 3 Zhengzhou Company of Henan Tobacco Company, Zhengzhou 450001, China)

In order to clarify the effects of reducing nitrogen application on soil inorganic nitrogen and nitrogen accumulation in tobacco plants under drip fertigation, a field experiment was carried out in 2016 in Dengfeng of Henan Province, which included five treatments: T0, no nitrogen fertilization; T1, conventional fertilization; T2, 15% reduction of nitrogen; T3, 30% reduction of nitrogen; T4, 45% reduction of nitrogen. Inorganic nitrogen contents in 0–20, 20–40 and 40–60 cm soils and nitrogen accumulation in tobacco plants were analyzed. The correlation was analyzed between the characteristics values of fitting curves of inorganic nitrogen in 0–20 cm soil and nitrogen accumulation in tobacco plant. The results showed that drip fertigation could significantly increase inorganic nitrogen in 0–20 cm soil in 40 and 50 days after planting and significantly reduce soil inorganic nitrogen in 40–60 cm soil in 50 days. Fifteen percent to thirty percent reduction of nitrogen had no significant effect on the yield of tobacco leaves and on the nitrogen accumulation in tobacco plants, but the yield and nitrogen accumulation in tobacco leaves and plant decreased significantly by 11.52%, 45%, 10.53% and 10.50% respectively under 45% reduction of nitrogen. Nitrogen agronomic efficiency (NAE) and nitrogen partial factor productivity (NPFP) were the highest in T4, and gradually decreased with the increase of nitrogen rate. Apparent recovery efficiency (ARE) of nitrogen fertilizer was the highest in T3. Nitrogen harvest index (NHI) and nitrogen physiological efficiency (NPE) had no obvious correlation with nitrogen rate. However, the decrease of nitrogen rate could prolong the decrease duration of inorganic nitrogen and the rapid growth stage of tobacco plants, and reduce the maximum decrease rate of inorganic nitrogen and the maximum nitrogen accumulation rate of tobacco plants, which is adverse to the rapid accumulation of nitrogen in tobacco plants. Therefore, it is considered that reducing nitrogen by 15%–30% under drip fertigation is beneficial to the efficient utilization of nitrogen fertilizer in this study region.

Drip fertigation; Reduced nitrogen; Soil inorganic nitrogen; Tobacco plant; Nitrogen accumulation

10.13758/j.cnki.tr.2018.02.011

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題項(xiàng)目(2017YFD0200808)和河南省煙草公司項(xiàng)目(ZYKJ201416)資助。

(liugsh1851@163.com)

杜飛樂(lè)(1993—)，女，河南許昌人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊煵菰耘嗌砩-mail: 751071342@qq.com

S572.06

A