水肥耦合對烤煙干物質(zhì)積累、磷吸收和分配的影響

邵紅英 ，李健銘 ，姚德貴 ，閆培強(qiáng) ，王鵬

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，大慶163319；2.黑龍江省煙草公司哈爾濱煙葉公司）

為解決烤煙生產(chǎn)實(shí)踐中存在水分利用率低，肥料吸收量較低的現(xiàn)狀，生產(chǎn)中提出利用水肥耦合技術(shù)來促進(jìn)烤煙生長和對養(yǎng)分的吸收。在烤煙生產(chǎn)中，水分和養(yǎng)分存在著相互促進(jìn)與相互制約的關(guān)系[1-2]，在施肥量一定的情況下，水分不足會(huì)影響烤煙對養(yǎng)分的吸收和利用，當(dāng)肥料不足時(shí)，烤煙的生長量降低，從而也會(huì)影響烤煙對水分的利用[3]。磷是烤煙生長過程中必須的營養(yǎng)元素之一，其供應(yīng)量的高低直接影響植株內(nèi)碳氮代謝，并且充足的磷元素供應(yīng)有利于烤煙根系的生長發(fā)育[4]。在相關(guān)研究中，利用水肥耦合技術(shù)可以顯著促進(jìn)烤煙對磷元素的吸收和利用[5-8]，同時(shí)還能提高水分利用效率，對提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有良好的作用[9-15]。磷肥利用率低是目前烤煙生產(chǎn)中存在的主要問題之一，利用水肥耦合技術(shù)是促進(jìn)烤煙對磷營養(yǎng)吸收的有效手段之一[16-17]，也是提高煙葉質(zhì)量的重要措施[18]。水肥耦合技術(shù)在促進(jìn)人工施用磷肥吸收和利用之外，還能促進(jìn)土壤中無效磷的分解和轉(zhuǎn)化，從而有利于烤煙利用土壤內(nèi)的磷營養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)烤煙的生長[19]。在相關(guān)研究中，關(guān)于黑龍江省烤煙栽培中應(yīng)用水肥耦合技術(shù)的相關(guān)研究較少，研究以此為契機(jī)，通過分析不同比例的水肥耦合對烤煙磷吸收的影響規(guī)律，以期為今后烤煙生產(chǎn)推廣水肥一體化技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年5～10月在黑龍江省大慶市肇州縣永勝鄉(xiāng)哈爾濱煙葉示范基地進(jìn)行，烤煙品種為“龍江911”，前茬作物為烤煙（2年茬），土壤類型為黑鈣土，T3液體肥由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境系提供，T4處理液體肥料由河南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。土壤養(yǎng)分狀況：土壤有機(jī)質(zhì) 36.67 g·kg-1，堿解氮 138.5 mg·kg-1，速效磷 47.2 mg·kg-1，速效鉀 190.0 mg·kg-1，pH=8.2。當(dāng)?shù)貧夂驐l件見表1。

表1 2017年肇州氣象資料Table 1 Meteorological data of zhaozhou in 2017

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，T1：常規(guī)施肥（雨養(yǎng)對照）；T2：常規(guī)施肥+補(bǔ)灌（補(bǔ)灌對照）；T3：50%水肥耦合（50%肥料按常規(guī)施肥，50%肥料與水同時(shí)灌溉）；T4：100%水肥耦合（100%肥料與水同時(shí)灌溉），各處理的施肥以及灌水量如表2。所有處理均施用有機(jī)肥（N=3%，P2O5=1.0%，K2O=1.0%）150 kg·hm-2作為基肥，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為4.4 m×10 m=44 m2，株距 0.5 m，行距 1.2 m，密度為16 667株·hm-2，烤煙采用地膜覆蓋栽培。

表2 各處理的施肥量及施肥時(shí)間表（mg·kg-1）Table 2 The amount of fertilizer applied and the time of fertilization in each treatment

續(xù)表2 各處理的施肥量及施肥時(shí)間表（mg·kg-1）Continued table 2 The amount of fertilizer applied and the time of fertilization in each treatment

1.3 田間取樣及測定項(xiàng)目

試驗(yàn)烤煙于2017年5月9日移栽，分別于6月25日（團(tuán)棵期），7月 10日（旺長期），7月 23（打頂期），即烤煙移栽后的第47天、第62天、第75天取樣，團(tuán)棵期采地上整株，每個(gè)重復(fù)取樣3株，旺長期和打頂期每次重復(fù)取1株，按煙株上、中、下3個(gè)部位（全株總?cè)~片數(shù)由下至上各取1/3作為下中上部葉），取樣后洗凈擦干，置于烘箱中105°殺青30 min，然后于70°烘干至恒重，測定干重，植株全氮含量測定采用濃硫酸-過氧化氫消煮，釩鉬黃比色法[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007軟件，方差分析使用SPSS 21.0版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對烤煙地上部干物質(zhì)積累的影響

烤煙總干物質(zhì)積累隨著生育期延后呈現(xiàn)出增加的變化趨勢（圖1）。于烤煙團(tuán)棵期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，烤煙干物質(zhì)積累量提高了33.61%，差異達(dá)到顯著水平；于烤煙旺長期與打頂期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)處理相比，烤煙干物質(zhì)積累量雖有所升高，但是差異不顯著。于烤煙團(tuán)棵期和旺長期，50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比干物質(zhì)積累量顯著降低，表明在這兩個(gè)生育期50%水肥耦合不利于烤煙干物質(zhì)積累量的升高；于烤煙烤煙打頂期，50%水肥耦合較補(bǔ)灌干物質(zhì)積累量提高了14.15%，且差異達(dá)到顯著水平，表明50%水肥耦合對促進(jìn)打頂期烤煙干物質(zhì)積累量升高效果顯著。100%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，于團(tuán)棵期、旺長期、打頂期降低了烤煙干物質(zhì)積累量，但是差異不顯著，表明100%水肥耦合不會(huì)對烤煙干物質(zhì)積累產(chǎn)生顯著影響。結(jié)果表明，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比有利于烤煙團(tuán)棵期生長發(fā)育，對團(tuán)棵期后無明顯影響；50%水肥耦合有利于烤煙打頂期生長發(fā)育，而100%水肥耦合處理與補(bǔ)灌相比差異不顯著。

圖1 水肥耦合對烤煙地上部干物質(zhì)積累的影響Fig.1 Effect of water and fertilizer coupling on above-ground dry matter accumulation of flue-cured tobacco

2.2 水肥耦合對烤煙地上部磷素吸收的影響

由圖2可知，烤煙地上部磷吸收隨著生育期延后呈現(xiàn)出增加的變化趨勢。于烤煙團(tuán)棵和旺長期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比提高了總磷素吸收量，但無顯著差異，表明補(bǔ)灌在這兩個(gè)時(shí)期雖然促進(jìn)了烤煙總磷吸收量增加，但是效果不顯著；于烤煙打頂期，補(bǔ)灌地上部磷素吸收量較雨養(yǎng)提高了15.36%，差異達(dá)到顯著水平，表明補(bǔ)灌對促進(jìn)烤煙打頂期地上部磷吸收效果顯著。50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，團(tuán)棵期降低了烤煙地上部磷吸收量，但是效果不顯著，旺長期與平頂期50%水肥耦合地上部烤煙磷素吸收顯著高于補(bǔ)灌處理15.26%和23.07%，差異顯著，表明該處理可以顯著促進(jìn)這兩個(gè)時(shí)期烤煙總磷吸收量的增加；100%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，團(tuán)棵期提高了地上部磷吸收量，但是效果不顯著；于烤煙旺長期和打頂期，100%水肥耦合處理磷素吸收量低于補(bǔ)灌處理15.90%和6.10%，差異顯著，表明該處理在旺長期和打頂期會(huì)顯著降低烤煙總磷吸收量。

圖2 水肥耦合對烤煙地上部磷吸收的影響Fig.2 Effect of integrated water and fertilizer technology on above-ground phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.3 水肥耦合對烤煙莖磷素吸收的影響

由圖3可知，烤煙莖部磷吸收不同處理在不同生育期存在差異。于烤煙旺長期，補(bǔ)灌莖部磷素吸收量與雨養(yǎng)相比無顯著差異，表明在旺長期補(bǔ)灌雖然促進(jìn)了烤煙莖磷吸收量增加，但是效果不顯著；于烤煙打頂期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比莖部磷素吸收量提高了34.60%，差異達(dá)到顯著水平，表明與雨養(yǎng)相比，補(bǔ)灌可以顯著促進(jìn)打頂期烤煙磷吸收量增加。50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，旺長期和平頂期均促進(jìn)了烤煙莖磷吸收量增加，其中打頂期T3比T2提高了19.47%，差異顯著，表明與補(bǔ)灌相比50%水肥耦合對促進(jìn)打頂期烤煙莖內(nèi)磷吸收量的增加效果顯著。T4與T2相比，旺長期和平頂期均降低了烤煙莖內(nèi)磷吸收量，其中打頂期T4比T2降低了21.61%，差異顯著，表明與補(bǔ)灌相比，100%水肥耦合處理會(huì)使烤煙打頂期莖內(nèi)磷吸收量顯著降低。綜合分析來看，補(bǔ)灌和50%水肥耦合對打頂期烤煙莖磷吸收產(chǎn)生顯著影響，對旺長期無顯著影響。

圖3 水肥耦合對烤煙莖磷吸收的影響Fig.3 Effect of water and fertilizer coupling on stem phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.4 水肥耦合對烤煙下部葉磷素吸收的影響

由圖4可知，不同處理對烤煙下部葉磷吸收的影響存在差異。于烤煙旺長期和打頂期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比提高了下部葉磷吸收量，但是差異不顯著。水肥耦合與補(bǔ)灌相比，在旺長期降低了磷吸收量，差異不顯著，打頂期提高了磷吸收量，差異也不顯著?？傮w分析來看，水肥耦合對烤煙下部葉磷吸收無顯著影響。

圖4 水肥耦合對烤煙下部葉磷吸收的影響Fig.4 Effect of integrated water and fertilizer technology on lower leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.5 水肥耦合對烤煙中部葉磷素吸收的影響

烤煙中部葉磷素吸收隨著生育期延后呈現(xiàn)出不斷增加的變化趨勢（圖5）。于烤煙旺長期和打頂期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比提高了中部葉磷吸收量，但是差異不顯著，表明兩個(gè)處理對烤煙中部葉磷素吸收的影響處于同一水平。50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，于烤煙旺長期降低了烤煙中部葉磷吸收量，差異顯著，打頂期T3比T2提高了20.86%，差異顯著，表明50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，在旺長期和打頂期均可以對烤煙中部葉磷吸收產(chǎn)生顯著影響；100%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，旺長期顯著降低了中部葉磷吸收量，打頂期提高了中部葉磷吸收量6.19%，但差異不顯著，表明100%水肥耦合會(huì)對旺長期烤煙中部葉磷吸收產(chǎn)生顯著影響，而不會(huì)對打頂期烤煙中部葉磷吸收產(chǎn)生顯著影響。

圖5 水肥耦合對烤煙中部葉磷吸收的影響Fig.5 Effect of integrated water and fertilizer technology on middle leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.6 水肥耦合對烤煙上部葉磷素吸收的影響

由圖6可知，烤煙上部葉磷素吸收于不同處理間吸收量不同。于烤煙旺長期和平頂期，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，烤煙上部葉磷素吸收表現(xiàn)出略升高的變化，兩個(gè)處理之間無顯著差異，表明補(bǔ)灌不會(huì)對烤煙上部葉磷吸收產(chǎn)生顯著促進(jìn)作用。50%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，于烤煙旺長期和打頂期，磷吸收量分別提高了53.92%、43.79%，差異顯著，表明與補(bǔ)灌相比，50%水肥耦合處理對促進(jìn)烤煙上部葉磷吸收增加效果顯著。100%水肥耦合與補(bǔ)灌相比，烤煙上部葉磷素吸收量于旺長期降低了18.22%，打頂期略有升高，但均無顯著差異，表明100%水肥耦合與補(bǔ)灌相比不能顯著促進(jìn)烤煙上部葉磷吸收量的增加。

圖6 水肥耦合對烤煙上部葉磷吸收的影響Fig.6 Effect of integrated water and fertilizer technology on upper leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.7 水肥耦合對烤煙磷分配的影響

由表3可知，從烤煙旺長期至打頂期，烤煙上部葉磷素分配比例降低，莖部磷素分配比例提高，烤煙磷素的主要分配器官由上部葉轉(zhuǎn)為莖部。于烤煙旺長期，烤煙磷素分配比例表現(xiàn)為：莖部26.44%～27.84%、下部葉11.24%～15.84%、中部葉15.58%～23.56%、上部葉34.03%～46.73%，其中，50%水肥耦合與其他處理相比，上部葉磷素分配比例較大；于烤煙打頂期，烤煙磷素分配比例表現(xiàn)為：莖部39.82%～47.70%、下部葉：11.50%～16.06%、中部葉18.33%～21.11%、上部葉：20.43%～23.87%，其中，補(bǔ)灌與各處理相比，莖部磷素分配比例較高。結(jié)果表明，50%水肥耦合有利于提高旺長期上部葉磷素分配比例，補(bǔ)灌有利于促進(jìn)打頂期烤煙莖部磷素吸收。

表3 水肥耦合對烤煙磷分配的影響（%）Table 3 Effect of coupling of water and fertilizer on phosphorus distribution in flue-cured tobacco

3 討論

在水肥耦合條件下，烤煙對磷元素的吸收量會(huì)表現(xiàn)出增加的變化，但是不同比例的水肥耦合對烤煙磷吸收的影響存在差異[21]。從烤煙磷吸收的變化上來看，早期100%水肥耦合促進(jìn)了烤煙對磷元素的吸收，這可能與試驗(yàn)地旺長期自然降水較少，水肥耦合技術(shù)改善了烤煙的水分狀況，促進(jìn)了烤煙生長有關(guān)。水肥耦合與補(bǔ)灌處理相比，在團(tuán)棵期磷吸收量差異不顯著，這可能與該生育期植株生長量較低導(dǎo)致對水分和磷元素的吸收量有限有關(guān)；50%水肥耦合與100%水肥耦合相比，50%水肥耦合技術(shù)對促進(jìn)烤煙地上部磷吸收效果顯著優(yōu)于100%水肥耦合處理，這與袁宇霞[23]、邢英英[24]的研究結(jié)果相似，分析原因認(rèn)為磷元素的吸收受到水分供應(yīng)量的高低所限制。從100%水肥耦合對烤煙磷吸收的影響來看，各器官均無顯著的促進(jìn)作用，這與李美蓉[24]的研究結(jié)果相似，分析原因認(rèn)為，這可能與過多的水分供應(yīng)不利于烤煙對磷元素的吸收和利用。綜合比較磷在烤煙各器官的分配情況來看，補(bǔ)灌和水肥耦合有利于提高磷元素在莖內(nèi)的分配比例，降低磷在上部葉中的分配比例，這與劉凡[22]的研究結(jié)果相似，分析原因認(rèn)為，這可能與水分對上部葉和莖生長的促進(jìn)作用不同有關(guān)[23-25]。綜合烤煙干物質(zhì)積累、磷吸收、磷素分配來看，烤煙前期降水偏少的情況下，采用補(bǔ)灌措施對促進(jìn)烤煙生長、養(yǎng)分吸收效果十分明顯；采用水肥耦合措施，對煙株的發(fā)育和養(yǎng)分吸收主要表現(xiàn)在后期效果明顯，其中50%水肥耦合技術(shù)優(yōu)于補(bǔ)灌和100%水肥耦合技術(shù)。

4 結(jié)論

（1）試驗(yàn)結(jié)果表明，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比在團(tuán)棵期提高烤煙地上部干物質(zhì)積累量33.61%，而在烤煙發(fā)育后期則效果不顯著。

（2）從烤煙各器官磷素吸收來看，補(bǔ)灌有利于打頂期烤煙莖部磷素吸收的提升，但對烤煙各部位葉片磷素吸收差異不明顯。

（3）從烤煙磷素分配比例來看，從旺長期至打頂期，烤煙主要磷素分配器官由上部葉轉(zhuǎn)為莖部，補(bǔ)灌能在旺長期對烤煙莖部磷素吸收起到促進(jìn)作用。