硝酸鉀滴灌不同追施量對(duì)烤煙氮、磷、鉀利用及化學(xué)品質(zhì)的影響

薛如君，高 天，蔣彬虎, 馬二登，趙正雄

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院，云南 昆明 650201; 2.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650031; 3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650201)

【研究意義】云南是全國(guó)最大煙葉產(chǎn)區(qū)，但煙區(qū)存在化肥過(guò)量施用、盲目施用等問(wèn)題，近年來(lái)化肥施用量為N 105 kg/hm2左右，部分煙區(qū)高達(dá)N 135 kg/hm2。長(zhǎng)期大量地施用化肥造成植煙土壤板結(jié)酸化、C /N 比減小、微生物活動(dòng)能源降低，導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)下降，對(duì)環(huán)境也帶來(lái)不良影響[1-2]。農(nóng)業(yè)部《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》[3]持續(xù)推進(jìn)的背景下，烤煙(NicotianatabacumL.)作為一種主要經(jīng)濟(jì)作物，亟需改進(jìn)施肥方式，以提高肥料利用率和減少不合理化學(xué)肥料投入。煙葉產(chǎn)、質(zhì)的形成是其生態(tài)因素、遺傳因素和栽培因素共同作用的結(jié)果[4-5]?？緹煂?duì)肥料養(yǎng)分的吸收利用效率不僅受到土壤水分、酸堿度等土壤特性的影響[6]，還因肥料種類(lèi)、形態(tài)、用量而異[7-8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】有報(bào)道指出，化肥減量施用不影響作物產(chǎn)量，且有利于肥料利用率的提高[9-10]。對(duì)番茄[11]等作物的研究表明，水肥一體化技術(shù)條件下，肥料用量可降低10 %～50 %，且不影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】現(xiàn)階段，受肥料成本和生產(chǎn)習(xí)慣等因素的影響，烤煙生產(chǎn)中往往采取基肥常規(guī)施用(多為塘施或環(huán)施)配以追肥滴灌施用的模式是相對(duì)經(jīng)濟(jì)可行的水肥一體化技術(shù)方式。但是，有關(guān)水肥一體化技術(shù)條件下，基于養(yǎng)分高效利用的烤煙追肥適宜用量研究報(bào)道較少[12-14]。硝酸鉀(KNO3)則是烤煙生產(chǎn)中追肥階段最常使用的一種水溶肥?！緮M解決關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)田間試驗(yàn)研究4種硝酸鉀滴灌施用量對(duì)烤煙氮、磷、鉀吸收利用及化學(xué)品質(zhì)的影響，旨在為烤煙生產(chǎn)中的養(yǎng)分管理提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省煙草科學(xué)研究院研和鎮(zhèn)試驗(yàn)基地，地處102°30′E，24°14′N(xiāo)，屬中亞熱帶半濕潤(rùn)涼冬高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫15～16 ℃，年降水量800～900 mm，年日照時(shí)數(shù)2265 h。供試土壤為紅壤，pH值6.12，全氮0.57 g/kg，全磷1.25 g/kg，全鉀9.08 g/kg，有機(jī)質(zhì)15.4 g/kg。供試烤煙品種為K 326，煙苗移栽株行距為110 cm×55 cm，中心花開(kāi)第一朵封頂。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 田間試驗(yàn)于2016年進(jìn)行，設(shè)置5個(gè)處理：處理1，不減量處理，硝酸鉀滴灌追施量333 kg/hm2；處理2，減量20 %，硝酸鉀滴灌追施量266 kg/hm2；處理3，減量40 %，硝酸鉀滴灌追施量200 kg/hm2；處理4，減量60 %，硝酸鉀滴灌追施量133 kg/hm2；處理5(CK)，不施肥處理?？緹熑诓皇┓柿稀Ｃ總€(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)約150株煙，隨機(jī)區(qū)組排列。各施肥處理基肥施用方式一致，均于5月14日煙苗移栽當(dāng)天塘施復(fù)混肥450 kg/hm2(N-P2O5-K2O=10-12-24)，追肥施用硝酸鉀(N 13.5 %，K2O544.5 %)。各處理施肥量(N、P、K)設(shè)置見(jiàn)表1。追肥于煙苗移栽后30 d一次性通過(guò)滴灌施用?？緹熒a(chǎn)田間管理按優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行，單株留葉數(shù)18～20片。滴灌系統(tǒng)滴頭間距為50 cm，滴頭出水量1.8 L/h。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 于烤煙成熟期，在各處理重復(fù)內(nèi)選擇有代表性的3株煙，分別采集根、莖、葉后，置入烘箱中 105 ℃殺青 30 min，然后在 80 ℃下烘干至恒重，獲取煙株不同部位生物量，并檢測(cè)根、莖、葉中的氮、磷、鉀含量。

煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿、淀粉含量分別依據(jù)YC/T 159-2002、YC/T 161-2002、YC/T160-2002、YC/T 216-2007利用AA3 連續(xù)流動(dòng)分析儀進(jìn)行分析測(cè)定，鉀含量依據(jù)YC/T274-2008用PE Analyst 300 原子吸收光譜儀進(jìn)行分析。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 常規(guī)數(shù)據(jù)整理由Excel 2007完成，方差分析、相關(guān)分析通過(guò)SPSS(13.0)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

肥料(氮、磷、鉀)利用率(%)= 100×(施肥區(qū)煙株養(yǎng)分吸收量-無(wú)肥區(qū)煙株養(yǎng)分吸收量)/施肥量。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理對(duì)煙株生物量的影響

由表2可知，與處理5(CK)相比，各硝酸鉀施肥處理煙株生物量均有不同程度提高，其中煙株根部生物量增加18.0 %～45.6 %，莖部生物量增加19.1 %～29.2 %，葉部生物量增加17.9 %～22.9 % 全株生物量增加21.5 %～30.1 %；不同處理間煙株的根、莖、葉及全株生物量均無(wú)顯著差異(P>0.05)；不同處理間煙株根、莖、葉占比均無(wú)顯著差異(P>0.05)。隨著硝酸鉀滴灌追施量的降低，烤煙根生物量比重呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，葉生物量呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)。

表1 各處理施肥量

表2 各處理煙株生物量

注：同列不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: The data followed by different lowercase in the same column meant significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 各處理對(duì)煙株肥料利用率的影響

從表3可看出，不同處理間煙株氮素和磷素利用率無(wú)顯著差異(P>0.05)，不同處理間煙株鉀利用率有顯著差異(P<0.05)。隨著硝酸鉀施用量的降低，煙株氮素和鉀素利用率大致呈逐漸提高的趨勢(shì)。與處理1相比，硝酸鉀減量處理煙株鉀素利用率提高2.3～7.3個(gè)百分點(diǎn)，其中，處理3和處理4均達(dá)顯著水平(P<0.05)；相關(guān)分析表明，煙株成熟期氮、磷、鉀利用率與烤煙生物量之間相關(guān)系數(shù)分別為0.763、0.649和-0.163，均達(dá)顯著相關(guān)(P<0.05)。

2.3 各處理對(duì)烤煙主要化學(xué)成分含量的影響

由表4可知，各硝酸鉀施肥處理煙葉主要化學(xué)成分含量與處理5(CK)相比均有不同程度增加。其中，總糖和還原糖含量分別增加9.1 %～19.5 %和17.0 %～23.5 %，煙堿和總氮含量分別增加0.5～1.6和0.4～0.9倍，鉀和淀粉含量分別增加0.3～0.5和0.5～1.2倍；隨著硝酸鉀滴灌施用量的減少，葉片煙堿和總氮含量亦處下降趨勢(shì)；與處理1相比，處理3和處理4的煙葉煙堿含量分別下降34.5 %和37.9 %，總氮含量均下降13.3 %，相關(guān)分析表明，硝酸鉀滴灌追施量與煙葉煙堿和總氮含量間相關(guān)系數(shù)分別為0.839和0.633，均達(dá)顯著相關(guān)(P<0.05)；除煙堿和總氮外，不同處理間其它化學(xué)成分含量無(wú)明顯變化規(guī)律，且差異不大；煙葉氮堿比隨著硝酸鉀滴灌追施量的降低而提高，與處理1相比，硝酸鉀減量滴灌處理煙葉氮堿比提高5.8 %～38.5 %。

表3 各處理煙株肥料利用率

注：* 表示在P<0.05水平上顯著相關(guān)，下同。

Note: * indicated a significant correlation at the 0.05 level. The same as below.

表4 各處理煙葉主要化學(xué)成分含量

3 討 論

3.1 硝酸鉀滴灌施用量對(duì)烤煙生物量及肥料利用的影響

均衡施肥是作物高產(chǎn)和肥料高效利用的關(guān)鍵途徑，肥料用量過(guò)高或過(guò)低均不利于養(yǎng)分利用率的提高[15]。研究顯示，不同硝酸鉀滴灌追施量處理下煙株生物量均無(wú)顯著差異。水肥一體化技術(shù)條件下，由于滴灌技術(shù)的水肥耦合效應(yīng)，提高了肥料利用效率，使之較少的養(yǎng)分投入就可滿足烤煙生長(zhǎng)發(fā)育所需。以往研究表明，在水肥一體化技術(shù)方式下，作物肥料用量減少10 %～50 %，不會(huì)降低作物產(chǎn)量，還有利于作物品質(zhì)的改善[11]。隨著硝酸鉀滴灌追施量的降低，烤煙根生物量比重呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，葉生物量比重呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)。這表明，硝酸鉀減量滴灌施用可在一定程度上降低煙株根系生物量累積比重，促進(jìn)煙株葉片的生長(zhǎng)發(fā)育，為后期煙葉產(chǎn)量形成和品質(zhì)提升奠定良好的基礎(chǔ)。

研究發(fā)現(xiàn)，隨著硝酸鉀滴灌施用量的減少，肥料氮素和磷素利用率無(wú)顯著變化。氮、磷利用率與烤煙生物量之間具有顯著正相關(guān)，說(shuō)明硝酸鉀減量施用到一定程度影響了烤煙生物量的形成(尤其是烤煙根部)，削弱烤煙對(duì)肥料氮素和磷素等吸收利用；鉀素在葉片和莖部中的濃度高于根部，累積量主要分布于葉和莖[16]，烤煙根部生物量的減小對(duì)鉀素的吸收利用的影響不大。試驗(yàn)調(diào)查表明，與硝酸鉀不減量相比，硝酸鉀追施量減少40 %～60 %(133～200 kg/hm2)的煙株鉀肥累積量相當(dāng)，從而提高了鉀素利用效率。

3.2 硝酸鉀滴灌施用量對(duì)烤煙化學(xué)品質(zhì)的影響

在一定范圍內(nèi)，施肥是增加煙葉產(chǎn)量的有效手段之一[17]，但施肥量過(guò)高會(huì)造成煙葉體內(nèi)總氮、煙堿、氨基酸等含量過(guò)度累積，導(dǎo)致煙葉貪宵晩熟，不易烘烤，品質(zhì)下降[18]。試驗(yàn)研究表明，硝酸鉀滴灌追施量與煙葉煙堿和總氮含量呈顯著正相關(guān)。煙堿主要由烤煙根部合成[19]，而硝酸鉀減量施用在一定程度上降低煙株根系生物量累積比重，這可能是煙堿含量下降的主要原因。研究表明，隨氮肥施用量的減少，煙葉中總氮和煙堿含量都相應(yīng)降低[20]。

在硝酸鉀減量滴灌條件下，雖然烤煙根系發(fā)生了一定變化(如生物量下降和分布淺層化)，但未影響到烤煙葉片的生長(zhǎng)發(fā)育(煙葉生物量比重呈現(xiàn)增加趨勢(shì))。研究結(jié)果顯示，硝酸鉀追施量減40 %～60 %(133～200 kg/hm2)的煙葉氮堿比更優(yōu)，硝酸鉀減量滴灌有利于葉片中含氮化合物的代謝轉(zhuǎn)化，減少煙葉中非煙堿氮的含量，煙葉化學(xué)協(xié)調(diào)性得到進(jìn)一步優(yōu)化。楊軍等[14]研究認(rèn)為，膜下滴灌方式下，烤煙總施氮量減少15.4 %(82.5 kg/hm2)可以滿足煙株養(yǎng)分需求，且烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)及其內(nèi)在協(xié)調(diào)性較好。

4 結(jié) 論

不同硝酸鉀滴灌追施量間煙株根、莖、葉及全株生物量均無(wú)顯著差異(P>0.05)；隨著硝酸鉀滴灌追施量的降低，烤煙根生物量比重呈現(xiàn)逐漸下降趨勢(shì)，葉生物量呈現(xiàn)逐漸增加趨勢(shì)；不同硝酸鉀滴灌追施量間烤煙氮、磷利用率無(wú)顯著差異(P>0.05)；與不減量處理相比，硝酸鉀減量處理煙株鉀素利用率提高了2.3～7.3個(gè)百分點(diǎn)，其中硝酸鉀減量40 %處理和減量60 %處理均達(dá)顯著水平(P<0.05)。

硝酸鉀滴灌追施量與煙葉煙堿和總氮含量呈顯著正相關(guān)(P<0.01)；與不減量處理相比，硝酸鉀減量40 %和減量60 %煙葉煙堿含量分別下降34.5 %和37.9 %，總氮含量均下降13.3 %；煙葉氮堿比隨著硝酸鉀滴灌追施量的降低而提高，與不減量處理相比，不同硝酸鉀滴灌追施量處理煙葉氮堿比提高了5.8 %～38.5 %。

節(jié)肥增效是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的主要技術(shù)途徑。研究顯示，在施N量90 kg/hm2條件下(基追比5∶5)，硝酸鉀滴灌追施量宜減少40 %～60 %，有利于鉀肥利用率的提高和煙葉品質(zhì)的提升。