根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對植煙土壤有效磷及烤煙磷積累影響

王筱瀅，劉青麗，李志宏，張美娟，王 鵬，黃純楊，彭玉龍，張之礬，孟 源，張云貴*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/煙草行業(yè)生態(tài)環(huán)境與煙葉質(zhì)量重點(diǎn)實驗室，北京 100081；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；3.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000)

【研究意義】磷是烤煙生長發(fā)育必要的營養(yǎng)元素，在煙株體內(nèi)具有重要的營養(yǎng)和生理功能，它直接影響煙株體內(nèi)碳氮代謝，促進(jìn)根系生長和葉片良好成熟[1-2]。然而受施肥方式和根系在土壤中非均勻分布的影響，只有局部土壤營養(yǎng)空間能夠滿足根系對養(yǎng)分的需求[3]，導(dǎo)致化肥利用率低?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】盡管一些研究已經(jīng)證實肥料深施、穴施或條施均可以不同程度提高肥料利用率[4]，但施肥位置對提高于肥料利用率還能有多大的潛力和空間有待進(jìn)一步研究[5]。有研究指出，局部供應(yīng)磷素可以促進(jìn)小麥幼苗生長及同化物向根系的運(yùn)輸[6]；局部供應(yīng)氮、鋅元素有利于根系向養(yǎng)分富集區(qū)生長[7]；通過區(qū)域施肥的方式可以提高肥料利用率[8-9]。在耕層中如何選擇最佳的施肥位置，目前報道較少，【本研究切入點(diǎn)】本試驗通過田間試驗和網(wǎng)格采土壤樣，研究根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對植煙土壤有效磷及烤煙磷積累的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】揭示烤煙養(yǎng)分管理過程中肥料投入的合理位置及技術(shù)應(yīng)用適宜條件問題，為烤煙合理施肥及為研究施肥機(jī)器提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)

試驗在遵義市正安烤煙科技園進(jìn)行，試驗品種云煙87。

圖1 施肥空間控制示意圖Fig.1 Control chart of fertilization space

1.2 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)5個處理，T1為對照，施肥條施；T2施肥直徑為15 cm，深度20 cm；T3施肥直徑為20 cm，深度20 cm；T4施肥直徑為25 cm，深度20 cm。試驗采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積66.7 m2。施肥方法：T2、T3、T4分別將不同管徑施肥管置于土壤20 cm深，然后肥料施于不同管徑范圍內(nèi)的土壤中，將施入的肥料與桶內(nèi)20 cm土體充分混合均勻后，將施肥管取出。

基肥用煙草專用基肥(復(fù)混肥:9-9-25)、尿素、過磷酸鈣、硫酸鉀，追肥用煙草專用追肥(復(fù)混肥:15-0-30)。各處理氮磷鉀用量均為N=90 kg·hm-2，P2O5=90 kg·hm-2，K2O=240 kg·hm-2復(fù)混肥。各處理其它田間管理相同(圖1，表1)。

圖2 土壤取樣橫向示意圖Fig.2 Plan of soil pedon

圖3 土壤取樣縱向示意圖Fig.3 Longitudinal figure of soil pedon

處理純養(yǎng)分量(kg/667m2)基肥(N)60 %基肥(P2O5)100 %基肥(K2O)60 %移栽15 d(N)15 %移栽15 d(K2O)15 %移栽35 d (N)25 %移栽35 d (K2O)25 %T13.6610.80.92.71.54.5T23.6610.80.92.71.54.5T33.6610.80.92.71.54.5T43.6610.80.92.71.54.5

1.3 田間采樣與測定

1.3.1 土壤采樣 烤煙成熟期，T1、T2、T3、T4的各小區(qū)內(nèi)選取代表平均長勢的煙株1棵，以煙株為中心沿壟體平面長40 cm，取5 cm×5 cm×5 cm立方體土壤，分別取壟體0～5、5～10、10～15、15～20 cm深度，分揀各樣品中的根系，稱重。土樣測定土壤有效磷(圖2～3)。

1.3.2 植株采樣與測定項目 各處理移栽后30 d，選擇能代表小區(qū)平均長勢的煙苗掛牌為樣品采集株；分別在移栽后5、7、9、11、13、15和17周取整株煙，分根、莖、下部葉(6片)、中部葉(6片)和上部葉五個部位，煙杈并入煙莖樣品，烘干稱重，粉碎后測試磷含量。土壤有效磷的測定采用碳酸氫鈉提取，鉬銻抗比色法測定；植株磷含量的測定采用過氧化氫-硫酸消煮，使磷素轉(zhuǎn)化為磷酸鹽，然后用釩鉬黃比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)經(jīng)EXCEL 2010整理后作圖，并用SPSS 11.5軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，顯著性檢驗均采用Duncan分析方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對土壤有效磷的積累影響

從土壤有效磷熱度圖(圖4)上來看，各處理當(dāng)耕層深度相同時，除了對照T1處理之外，其他 3個處理總體上隨著距離植株的寬度的增大而減小。當(dāng)距離植株寬度一定時，隨著耕層深度的增加，各處理土壤有效磷含量先增大后減少的。從土壤有效磷含量變化上來看，不同處理存在差異。當(dāng)耕層深度為5 cm時，在距離植株0～20 cm處，T1處理的土壤有效磷含量最高，在距離植株±20 cm時T2處理土壤有效磷含量最低，方差分析結(jié)果顯示在距離植株0 和20 cm處，處理2與對照土壤有效磷含量差異顯著。在距離植株-10 cm處，處理4與對照土壤有效磷含量差異顯著，距離植株其他寬度處，T2、T3、T4處理與對照無顯著差異；當(dāng)耕層深度為10 cm時，除了處理1，其他處理土壤有效磷含量總體是上升的，甚至T3處理在距離植株-5 cm耕層深度10 cm處，土壤有效磷含量出現(xiàn)最大值114，方差分析結(jié)果顯示T2、T3和T4處理與對照差異不顯著；當(dāng)耕層深度為15 cm時，T1、T2和T4處理出現(xiàn)最大值。當(dāng)距離植株-15 cm時，T1出現(xiàn)最大值為89，當(dāng)距離植株-5 cm時，T2出現(xiàn)最大值178，當(dāng)距離植株5 cm時，T4出現(xiàn)最大值99，方差分析結(jié)果顯示只有當(dāng)距離植株10 cm處，T2和T3與對照土壤有效磷含量差異顯著，其他距離植株寬度時，T2、T3和T4處理與對照無顯著差異；當(dāng)耕層深度為20 cm時，除了距離植株0、-5 cm時T2處理土壤有效磷含量最大和距離植株-20 cm時T4處理土壤有效磷含量最大之外，距離植株其他寬度T1處理土壤有效磷含量最大。方差分析結(jié)果顯示在距離植株-15 cm到20 cm，T2、T3和T4處理與對照差異顯著。說明不同的空間施肥處理的效果要高于對照處理，不同空間施肥明顯改善了磷素養(yǎng)分的供應(yīng)狀態(tài)。

圖4 有效磷熱度Fig.4 Heat of Olsen-P

圖5 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙根部磷積累的影響Fig.5 Effect of different fertilization space on phosphorus accumulation of root of flue-cured tobacco

2.2 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙根部磷素積累的影響

由圖5可知，烤煙根部磷積累量表現(xiàn)為隨著生育期延長先升高后降低的變化趨勢，不同處理之間存在差異。移栽后第5周，T2處理低于對照33.90 %，T3、T4分別高于對照1.11 %和5.42 %，所有處理之間無顯著差異；移栽后第7周，T2、T3、T4處理分別高于對照59.61 %，50.44 %，60.56 %，差異顯著；移栽后第9周，T2處理達(dá)到最高值，T2、T3、T4處理與對照相比分別提高了24.30 %、9.04 %、3.50 %，各處理之間無顯著差異；移栽后第11周，各處理積累量T4>T3>T1>T2，方差分析結(jié)果顯示各處理與對照相比差異不顯著；移栽后第13周T1、T3處理達(dá)到最高值，T2、T3、T4處理分別低于對照38.91 %、21.86 %、9.39 %，其中T2與對照差異顯著，其他處理差異不顯著；移栽后第15～17周，各處理磷積累量T4>T3>T1>T2，其中T4處理分別高于對照0.88 和0.92 kg/hm2，方差分析結(jié)果顯示T4處理與其他處理差異顯著。說明在烤煙完熟期，T4處理的空間施肥會顯著提高烤煙根部的積累量，其他烤煙生長發(fā)育時期，不同空間施肥對烤煙根部磷積累無明顯的影響。

圖6 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙地上磷積累的影響Fig.6 Effect of different fertilization space on phosphorus accumulation of flue-cured tobacco

2.3 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙總磷素積累的影響

由圖6可知，各處理烤煙地上部磷素吸積累量總體呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。在同一取樣期不同處理之間存在差異。移栽后7～17周，T4處理磷積累量一直處于最高值，與對照相比分別提高了50.76 %、44.98 %、77.80 %、36.15 %、28.26 %和23.47 %。其中7、15和17周 2個處理之間存在顯著差異；移栽后第5周，T2、T3和T4處理分別高于對照42.20 %、16.89 %和16.63 %，無顯著差異。移栽后第7～11周T2和T3處理皆高于對照，其中移栽后第7周2個處理皆與對照差異顯著；移栽后第13～17周T3處于最低值，分別低于對照23.42 %、13.30 %和14.04 %，方差分析結(jié)果顯示差異不顯著；移栽后第15周，所有處理磷積累量皆達(dá)到最高值；移栽后第13～17周，各處理磷積累量T4>T2>T1>T3，方差結(jié)果顯示T4處理與其他處理差異顯著。說明T4處理的空間施肥可以顯著提高烤煙總磷積累量。

2.4 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙莖部磷素積累的影響

由圖7所示，T4處理烤煙莖部磷積累隨著生育期的延后而一直增加，其他處理烤煙莖部磷素吸積累量總體呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。移栽后第7～17周，T4處理較其他處理莖部磷積累量最高，與對照相比，分別提高了52.51 %、45.60 %、63.30 %、18.59 %、8.18 %和28.44 %；移栽后第5周，莖部磷積累量為T2>T1>T3>T4，方差分析結(jié)果顯示各處理差異不顯著；移栽后第7周，T2、T3和T4處理烤煙莖部磷積累較對照分別提高9.05 %、41.42 %和52.51 %；移栽后第9周，T2和T4處理烤煙莖部磷積累較對照提高6.41 %和45.60 %，T3處理莖部磷積累與對照相近，方差結(jié)果顯示，移栽后第7～9周各處理差異不顯著；移栽后第11周，烤煙莖部磷積累為T4>T2>T3>T1，T2、T3、T4處理皆與對照差異顯著；移栽后第13周，T3處理莖部磷積累達(dá)到最高值，各處理莖部磷積累量為T4>T1>T2>T3，各處理無明顯差異；移栽后第15周，T1、T2處理莖部磷積累達(dá)到最大值，T2、T3、T4處理與對照無明顯差異；移栽后第17周，T4處理莖部磷積累達(dá)到最大值。說明T4處理的空間施肥可以顯著提高烤煙莖部磷積累量。

圖7 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙莖部磷積累的影響Fig.7 Effect of different fertilization space on phosphorus accumulation of stem of flue-cured tobacco

2.5 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙煙葉磷素積累的影響

由圖8所示，T3處理的烤煙煙葉磷積累量在整個生育期呈現(xiàn)先升高后降低再升高的變化趨勢，T1、T2和T4處理烤煙煙葉磷素吸積累量總體呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢。5～9周，T2、T3和T4處理烤煙煙葉磷積累量相近且高于對照烤煙煙葉的磷積累量，方差分析結(jié)果顯示各處理差異不顯著；11周，T2、T3和T4處理較對照分別提高60.74 %、17.57 %和64.18 %，方差結(jié)果顯示T2和T4處理較對照差異顯著；13周，T2和T4處理烤煙煙葉磷積累量相近，T1和T3烤煙煙葉磷積累量相近，方差分析結(jié)果顯示，T2和T4處理與對照和T3處理烤煙煙葉磷積累量差異顯著；15周，T1、T2和T4烤煙煙葉磷積累量達(dá)到最大值，此時各處理烤煙磷積累量為T2>T4>T1>T3，方差分析結(jié)果顯示T2與對照差異顯著；17周T3處理達(dá)到最大值，此時各處理烤煙磷積累量為T2>T4>T3>T1，方差分析結(jié)果顯示各處理差異不顯著。說明完熟期不同空間施肥對烤煙煙葉磷素積累影響不明顯，在烤煙其他生長發(fā)育時期不同空間施肥對烤煙煙葉磷素積累有明顯差異。

圖8 根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙煙葉磷積累的影響Fig.8 Effect of different fertilization space on phosphorus accumulation of leaf of flue-cured tobacco

3 討 論

在三大營養(yǎng)元素中，雖然煙株對磷的吸收積累最少，但磷的分布和運(yùn)轉(zhuǎn)在烤煙的代謝和生長中心的轉(zhuǎn)移中起到重要的作用，尤其早期磷的作用明顯[10]，但磷素過多導(dǎo)致上部葉過厚，因此確定成煙葉體內(nèi)適宜的含磷量是必要的。土壤磷素含量的高低直接影響煙草的產(chǎn)量和質(zhì)量。當(dāng)土壤磷素含量過低時，煙株根系生長發(fā)育受阻，莖株矮小，葉色暗綠，生長緩慢，不能正常成熟，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性差。土壤磷素過量時，易造成葉脈突出、組織粗糙、煙株早花，烘烤后煙葉彈性差、油分低、易破碎，烤煙的產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降，經(jīng)濟(jì)效益差；當(dāng)土壤磷素含量適宜時，煙株根系發(fā)達(dá)，煙株生長健壯，分層落黃好，煙葉易烘烤，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好，工業(yè)可用性高[11-12]。

(1)根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對土壤有效磷的積累影響。在近根處煙苗吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土壤磷的供應(yīng)量，提高根際土壤磷素養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度及容量，是保證煙苗正常生長的重要前提[13]。本試驗結(jié)果表明T2、T3和T4處理土壤有效磷含量在耕層5 cm處有效磷的含量低，隨距離的增加到10～15 cm時而顯著提高，而T1處理土壤有效磷含量分布較均勻，不同的空間施肥處理的效果要高于對照處理，說明不同空間施肥明顯改善了磷素養(yǎng)分的供應(yīng)狀態(tài)。

(2)根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙根部磷素積累的影響。本試驗磷素在烤煙根系的積累是栽后5～7周緩慢， 移栽7周后積累加快，成熟期有一定積累。這與彭華偉等人[14]研究結(jié)果相似。根中磷積累強(qiáng)度最高值均在移栽后9～15周。T4處理烤煙根的磷含量隨著烤煙生育期的延長而增大知道17周略有降低，說明T4處理的空間施肥能延長烤煙根部的磷素供應(yīng)。

(3)根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙總磷素積累的影響。不同根區(qū)施肥處理煙株對磷的吸收積累規(guī)律都表現(xiàn)為: 隨著煙株生長發(fā)育磷積累量逐漸增加，5～7周磷吸收量較少，9～15周吸收量急劇增加，17周又緩慢減少。在烤煙生長發(fā)育前期，不同根區(qū)施肥處理同一生育時期相比，磷素吸收積累量大小順序為：T4>T2>T3>T1，不同施肥處理煙株磷素積累強(qiáng)度均在移栽后15周達(dá)到最高值，這與張翔[15]等人研究結(jié)果相似，表明T4處理的空間施肥能顯著提高烤煙磷素積累量。

(4)根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙莖部磷素積累的影響。T4施肥處理的磷在莖中分配比例隨著生育期延長而增加。其他處理在15周之后略有降低。磷素在莖中的積累量是移栽后 5～7周積累較慢，移栽后9周急劇上升，15周后出現(xiàn)下降，這與彭華偉等人研究相似[14]。烤煙移栽7周后，T4處理的莖部磷積累量大于其他處理，說明T4處理的空間施肥是提高烤煙煙葉的磷吸收的最佳施肥空間。

(5)根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對烤煙煙葉磷素積累的影響。根區(qū)內(nèi)不同空間施肥對煙株各器官磷素分配差異。本試驗磷在煙株不同器官中的積累量大小順序為葉>莖>根，葉的積累量大于莖、 根積累量之和這與張翔等人[15]的研究結(jié)果相似。T2和T4處理整個生長發(fā)育期的烤煙煙葉磷積累大于對照，后期，T3與對照相近，T2處理在后期烤煙煙葉磷積累量大于T4處理，但是磷素過多導(dǎo)致上部葉過厚。表明T4處理的空間施肥是提高烤煙煙葉的磷吸收的最適施肥空間。

4 結(jié) 論

結(jié)合烤煙周圍不同位置的的土壤、植株各部位和烤煙總磷素的積累和吸收量，T4處理的空間施肥是提高烤煙磷素積累和吸收的最適的施肥空間。