濃香型稻茬烤煙生長和物質(zhì)積累與養(yǎng)分利用效率

何銘鈺，肖漢乾，鄧小華，李良勇，李武進，周孚美，陳治鋒，肖艷松，黃瓊慧，黃 杰

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南省煙草公司煙葉處，湖南 長沙 410004；3.湖南省煙草公司郴州市公司，湖南 郴州 423000；4.湖南省煙草公司衡陽市公司，湖南 衡陽 421000)

烤煙生長和干物質(zhì)積累是煙葉質(zhì)量和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[1-2]，不僅受品種和栽培技術(shù)的影響，也受生態(tài)環(huán)境的影響。不同品種烤煙生長和干物質(zhì)積累及氮、磷、鉀養(yǎng)分積累存在差異[3]，不同水分調(diào)控方法也影響烤煙生長、干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收[4-5]；適宜施用鎂肥有利于烤煙生長發(fā)育、干物質(zhì)和養(yǎng)分的積累[6]，粉壟耕作可促進烤煙生長，也有利于干物質(zhì)和養(yǎng)分積累[7]。劉國順等[8]研究了豫西烤煙生長和干物質(zhì)積累規(guī)律，認為把煙株團棵至圓頂期安排在雨量最大的月份是優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的重要措施；李君等[9]研究了氮、磷、鉀肥配施對烤煙生長、養(yǎng)分吸收分配和利用率的影響，并提出了瀘州煙區(qū)烤煙施肥參數(shù)；王世濟等[10]對皖南煙區(qū)烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累規(guī)律研究認為移栽后31～75 d的煙株干物質(zhì)積累量占69%；滕永忠等[11]研究表明，滇東南煙區(qū)烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分在煙株中的分配隨煙株的生長發(fā)育而發(fā)生不均勻和單向的變化；陳懿等[12]研究貴州典型煙區(qū)煙株生育期干物質(zhì)重量與根系體積呈顯著正相關(guān)。但有關(guān)湖南稻茬烤煙生長、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累規(guī)律的研究報道較少，特別是涉及不同烤煙產(chǎn)量水平的研究還是空白。湖南稻茬烤煙是中國重要的濃香型煙葉[1]，其主產(chǎn)區(qū)郴州和衡陽是濃香型重要產(chǎn)區(qū)。本研究采用典型案例分析方法，選擇郴州桂陽縣和衡陽耒陽市2種產(chǎn)量水平的煙田為研究對象，比較分析其烤煙生長、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累及養(yǎng)分利用效率差異，以期為湖南濃香型煙葉生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 研究地點概況

于2019年在湖南省濃香型煙區(qū)的郴州市桂陽縣正和鎮(zhèn)梧桐村(25.77°N，112.69° E)和衡陽市耒陽市馬水鎮(zhèn)燕中村(26.65°N，113.06° E)的典型煙稻輪作田進行。桂陽縣烤煙大田期日平均溫度、降雨量、日照時數(shù)分別為22.35 ℃、750.05 mm、525.75 h；耒陽市烤煙大田期日平均溫度、降雨量、日照時數(shù)分別為23.45 ℃、809.24 mm、542.46 h。烤煙品種為云煙87。種植密度為16 500株/hm2。

1.2 調(diào)查田選取

本研究采用案例方法，在烤煙團棵期(移栽后30 d)，每村分別選取具有適產(chǎn)水平(2 250～2 700 kg/hm2)和豐產(chǎn)水平(2 700～3 150 kg/hm2)的2種典型煙田作為試驗田。每類型選取3處煙田作為重復(fù)(面積在1 000 m2以上)。典型煙田的選擇，依據(jù)近3 a烤煙種植的煙葉產(chǎn)量水平和煙苗長勢，經(jīng)過長期在烤煙生產(chǎn)第一線工作的技術(shù)員和具有豐富烤煙種植經(jīng)驗的煙農(nóng)及研究人員多次磋商確定，并經(jīng)試驗后統(tǒng)計產(chǎn)量驗證。在確定典型煙田后，調(diào)查各煙田的土壤養(yǎng)分狀況(表1)和烤煙大田種植情況，分別如下：

桂陽適產(chǎn)水平煙田(GSY)和豐產(chǎn)水平煙田(GHY)：水稻土，烤煙栽培管理措施按照桂陽縣優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進行。具體為：氮、磷、鉀施用量分別為182.55，130.73，479.10 kg/hm2；N∶P2O5∶K2O=1∶0.72∶2.62；基肥N∶追肥N=38∶62。烤煙采用兩段育苗，3月8日第2段育苗移栽，4月4日大田移栽，5月24日現(xiàn)蕾打頂，并去除低腳葉4～5片，留葉數(shù)16～18片。

耒陽適產(chǎn)水平煙田(LSY)和豐產(chǎn)水平煙田(LHY)：水稻土，烤煙栽培管理措施按照衡陽市優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進行。具體為：氮、磷、鉀施用量分別為180.00，145.35，441.00 kg/hm2；N∶P2O5∶K2O=1∶0.81∶2.45；基肥N∶追肥N=53∶47。烤煙采用漂浮育苗，3月18日大田移栽，5月25日現(xiàn)蕾打頂，并去除低腳葉4～5片，留葉數(shù)16～18片。

表1 不同處理煙田的土壤養(yǎng)分與氮礦化量Tab.1 Soil nutrient and nitrogen mineralization in different treatment

1.3 主要檢測指標(biāo)及方法

烤煙農(nóng)藝性狀和葉面積指數(shù)調(diào)查：每類型煙田定10株長勢均勻一致烤煙，于移栽后30，60，90 d，按標(biāo)準(zhǔn)《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》(YC/T142-2010)測定株高、莖圍、節(jié)距、葉片數(shù)、最大葉長、最大葉寬等。計算葉面積=葉長×葉寬×0.634 5。葉面積指數(shù)(Leaf area index，LAI)=單株葉面積(m2)×1 100÷666.7(m2)。

根系形態(tài)指標(biāo)和烤煙干物質(zhì)及全氮、全磷、全鉀含量測定：于移栽后30，60，90 d，每類型煙田選擇5株長勢均勻一致的烤煙。小心挖取根系，采用LA-2400多參數(shù)根系分析系統(tǒng)(加拿大Regent)，測定根長、根表面積、根體積、根直徑及根尖數(shù)。將植株切分為根、莖、葉片3部分，在105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒質(zhì)量后測定干物質(zhì)量。植株用H2SO4-H2O2法消煮，全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定[13]。

1.4 統(tǒng)計分析方法

采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 17.0 進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。采用Duncan法在P=0.05 水平下檢驗顯著性。

單位面積干物質(zhì)積累量(kg/hm2)=單株干物質(zhì)量(g)×種植密度/1 000。

單位面積氮(磷、鉀)積累量(kg/hm2)=不同時期單株干物質(zhì)量(g)×單株含氮(磷、鉀)量(%)×種植密度/1 000。

干物質(zhì)(氮、磷、鉀)分配率(%)=某器官干物質(zhì)(氮、磷、鉀)量/植株干物質(zhì)(氮、磷、鉀)總量×100。

氮(磷、鉀)肥吸收效率(Fertilizer absorption efficiency，F(xiàn)AE，%)=單位面積煙株氮(磷、鉀)積累量(90 d)/單位面積施氮(磷、鉀)量×100。

氮(磷、鉀)肥利用效益(Fertilizer utilization efficiency，F(xiàn)UE，kg/kg)=單位面積煙葉干物質(zhì)量(90 d)/單位面積施氮(磷、鉀)量。

氮(磷、鉀)煙葉生產(chǎn)效率( Leaf production efficiency，LPE，kg/kg)=單位面積煙葉干物質(zhì)量(90 d)/單位面積植株氮(磷、鉀)素積累總量。

氮(磷、鉀)收獲指數(shù)(Harvest index，HI，%)=單位面積煙葉中的氮(磷、鉀)積累量(90 d)/單位面積氮(磷、鉀)積累量×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻茬烤煙生長特征及煙區(qū)間比較

2.1.1 烤煙農(nóng)藝性狀 由表2可知，在烤煙移栽后30 d，同一產(chǎn)量水平的桂陽烤煙有效葉片數(shù)多于耒陽，不同煙區(qū)烤煙農(nóng)藝性狀(除有效葉片數(shù)外)差異不顯著。60 d后，LSY烤煙株高、莖圍、節(jié)距大于GSY，GSY烤煙的最大葉長、寬、面積大于LSY；LHY烤煙莖圍大于GHY，GHY烤煙節(jié)距大于LHY。90 d后，LSY烤煙株高、莖圍、有效葉片數(shù)大于GSY，GSY烤煙的最大葉長、面積大于LSY；LHY烤煙莖圍、葉片數(shù)大于GHY；因為桂陽煙葉僅留上部4～6片煙葉，而耒陽煙葉還留有效葉8～11片，造成耒陽煙葉好于桂陽煙葉的假象。不同煙區(qū)烤煙農(nóng)藝性狀各有特色，總體上看，耒陽烤煙植株高大、莖粗；桂陽烤煙葉片長、寬、面積要大于耒陽，為煙葉產(chǎn)量打下良好基礎(chǔ)。

表2 不同煙區(qū)的烤煙農(nóng)藝性狀比較Tab.2 Comparison on agronomic characters of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

2.1.2 烤煙葉面積指數(shù) 由圖1可知，在烤煙移栽后30 d，同一產(chǎn)量水平的不同煙區(qū)烤煙大田葉面積指數(shù)差異不顯著。60 d后，GSY葉面積指數(shù)高于LSY 69.35%；GHY葉面積指數(shù)高于LHY 70.63%。90 d后，LSY葉面積指數(shù)高于GSY 18.76%；LHY葉面積指數(shù)高于GHY 205.69%；這種差異與耒陽煙葉采收較遲有關(guān)。

不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。圖2-4同。Different small letters mean significant difference at 0.05 level. The same as Fig.2-4.

2.1.3 烤煙根系形態(tài)指標(biāo) 由表3可知，在烤煙移栽后30 d，LSY烤煙根長度、根表面積、根體積、根平均直徑大于GSY；豐產(chǎn)水平下，不同煙區(qū)烤煙根系形態(tài)指標(biāo)差異不顯著。60 d或90 d后，同一產(chǎn)量水平下的烤煙根系長度、根系表面積是桂陽大于耒陽，根系體積、根系平均直徑是耒陽大于桂陽。90 d后，同一地區(qū)中豐產(chǎn)水平的烤煙根系形態(tài)指標(biāo)顯著大于適產(chǎn)水平。造成這種差異的主要原因是桂陽烤煙側(cè)分枝多、細根多，耒陽烤煙側(cè)根較粗，分枝少。

2.2 稻茬烤煙干物質(zhì)積累與分配特征及煙區(qū)間比較

由表4可知，在烤煙移栽后30 d，同一產(chǎn)量水平下，不同煙區(qū)烤煙總干物質(zhì)量差異不顯著。60 d后，LSY烤煙總干物質(zhì)量、根干物質(zhì)、莖干物質(zhì)大于GSY；GHY烤煙葉總干物質(zhì)總量大于LHY，LHY根干物質(zhì)大于GHY。90 d后，耒陽烤煙總干物質(zhì)量、根干物質(zhì)、莖干物質(zhì)是大于桂陽，桂陽烤煙的葉干物質(zhì)大于耒陽。從干物質(zhì)分配比例看，桂陽烤煙葉干物質(zhì)分配比例大于耒陽，但耒陽烤煙的根干物質(zhì)分配比例大于桂陽。耒陽烤煙的根干物質(zhì)量大于桂陽，桂陽烤煙的葉干物質(zhì)量大于桂陽，這是2個產(chǎn)區(qū)的明顯特征。

表3 不同煙區(qū)的烤煙根系形態(tài)指標(biāo)比較Tab.3 Comparison on root morphological index of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

表4 不同煙區(qū)的烤煙干物質(zhì)積累與分配比較Tab.4 Comparison on dry matter accumulation and distribution of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

2.3 稻茬烤煙養(yǎng)分積累與分配特征及煙區(qū)間比較

2.3.1 烤煙氮積累與分配 由表5可知，在烤煙移栽后30 d，GSY烤煙總氮含量、葉的氮積累量大于LSY；LHY烤煙總氮含量及根、莖、葉的氮積累量大于GHY。60 d后，GSY烤煙氮積累及根、葉氮積累量大于LSY；GHY烤煙總氮含量、葉氮積累量大于LHY，但LHY的根、莖的氮積累量大于GHY。90 d后，適產(chǎn)水平下烤煙氮積累煙區(qū)間差異與60 d一樣；LHY根氮積累量大于GHY，GHY莖氮積累量大于LHY。整體上看，氮主要分配給葉片，其比例隨生育進程下降；在烤煙生長的中、后期，桂陽煙區(qū)的烤煙總氮含量大于耒陽。

表5 不同煙區(qū)的烤煙氮積累與分配比較Tab.5 Comparison on N accumulation and distribution of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

2.3.2 烤煙磷積累與分配 由表6可知，在烤煙移栽后30 d，LHY烤煙總磷含量及莖、葉的磷積累量大于GHY。60 d后，LHY烤煙根、莖磷積累量大于GHY。90 d后，LSY烤煙總磷含量及莖、葉磷積累量大于GSY；GHY烤煙總磷含量、葉磷積累量大于LHY。從磷在根、莖、葉分配比例看，磷主要分配給葉片，隨烤煙生育進程，葉磷積累比例下降，但根、莖磷積累比例上升。

表6 不同煙區(qū)的烤煙磷積累與分配比較Tab.6 Comparison on P accumulation and distribution of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

2.3.3 烤煙鉀積累與分配 由表7可知，在烤煙移栽后30 d，LHY烤煙鉀積累總量及莖、葉的鉀積累量大于GHY。60 d后，LSY烤煙鉀積累總量及根、莖鉀積累量大于GSY；LHY烤煙根鉀積累量大于GHY。90 d后，LSY莖鉀積累量大于GSY。從鉀在根、莖、葉分配比例看，鉀主要分配給葉片，隨烤煙生育進程，葉鉀積累比例呈先下降再上升趨勢，至烤煙生長的中、后期，葉鉀積累比例穩(wěn)定在50%左右。整體上看，桂陽烤煙葉鉀積累比例大于耒陽，耒陽烤煙根鉀積累大于桂陽，這可能與這2個煙區(qū)的烤煙根系類型和干物質(zhì)多少有關(guān)。

表7 不同煙區(qū)的烤煙鉀積累與分配比較Tab.7 Comparison on K accumulation and distribution of flue-cured tobacco in different tobacco-planting areas

2.4 稻茬烤煙養(yǎng)分利用效率特征及煙區(qū)間比較

由圖2可知，同一產(chǎn)量水平下，不同煙區(qū)的氮利用效率指標(biāo)差異不顯著(N-LPE除外)；但豐產(chǎn)水平的烤煙N-FAE較適產(chǎn)水平高15.88～19.27百分點，適產(chǎn)水平的烤煙N-HI較豐產(chǎn)水平高4.86～9.03百分點，豐產(chǎn)水平的烤煙N-FUE較適產(chǎn)水平高18.24%～21.33%，豐產(chǎn)水平的烤煙N-LPE較適產(chǎn)水平高3.64%～14.93%。由圖3可知，從磷肥利用看，豐產(chǎn)水平烤煙的P-FAE、P-FUE大于適產(chǎn)水平烤煙，以桂陽豐產(chǎn)水平烤煙的P-FAE、P-FUE最高。從P-HI看，GHY>LSY>GSY>LHY；從P-LPE看，GSY>LHY>GHY>LSY。由圖4可知，從鉀肥利用看，豐產(chǎn)水平烤煙的K-FAE、K-FUE大于適產(chǎn)水平烤煙；同時，耒陽適產(chǎn)水平烤煙的K-FAE大于桂陽烤煙。從鉀素吸收看，適產(chǎn)水平烤煙K-HI、K-LPE大于豐產(chǎn)水平烤煙；但只有GSY烤煙的K-HI、K-LPE顯著高于GHY。以上說明豐產(chǎn)水平的氮、磷、鉀肥利用效率高。

P-FAE.磷肥吸收效率，%；P-FUE.磷肥利用效益，kg/kg； P-LPE.磷煙葉生產(chǎn)效率，kg/kg；P-HI.磷收獲指數(shù)，%。

K-FAE.鉀肥吸收效率，%；K-FUE.鉀肥利用效益，kg/kg；K-LPE.鉀煙葉生產(chǎn)效率，kg/kg；K-HI.鉀收獲指數(shù)，%。

3 討論與結(jié)論

烤煙生產(chǎn)與根系生長發(fā)育、環(huán)境條件密切相關(guān)，根系好壞決定著烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量[14]。土壤質(zhì)地比土壤溫度和水分對烤煙根系生長的影響更大[15]。研究結(jié)果顯示，豐產(chǎn)水平的烤煙根系形態(tài)指標(biāo)大于適產(chǎn)水平，這是因為豐產(chǎn)水平的土壤養(yǎng)分含量及氮礦化量高于適產(chǎn)水平。不同煙區(qū)之間，桂陽烤煙根長度、根表面積大于耒陽，但桂陽根體積、根平均直徑小于耒陽，耒陽烤煙的根干物質(zhì)也重于桂陽。這種差異是由于兩煙區(qū)烤煙根系的組成不同所造成。耒陽烤煙側(cè)根粗但數(shù)量少，桂陽烤煙側(cè)根細但數(shù)量多。根系對土壤養(yǎng)分的吸收主要靠根毛，細根多，其吸收養(yǎng)分的面積就大[16]。桂陽煙區(qū)和耒陽煙區(qū)烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量差異[17]，其根系側(cè)根組成不同可能是其原因之一。所以，評價烤煙根系的好與差，僅看根系的干物質(zhì)量或根系體積會導(dǎo)致錯誤的判斷?？緹焸?cè)根粗細與土壤緊實度關(guān)系密切[18]。在緊實土壤的烤煙根系迫不得已增加自己的粗度為適應(yīng)根系下扎，從而導(dǎo)致側(cè)根粗而數(shù)量少。因此，稻茬烤煙種植，要盡量熟化土壤，減少大塊土壤，增加土壤細度，減輕根系下扎的能量消耗，為根系生長創(chuàng)造一個良好的土壤環(huán)境。

烤煙生長是煙株將礦質(zhì)營養(yǎng)轉(zhuǎn)化、積累為有機營養(yǎng)并構(gòu)建自身的過程[1]。研究結(jié)果表明，豐產(chǎn)水平烤煙生長發(fā)育較適產(chǎn)水平好，其原因主要與土壤供氮水平有關(guān)(豐產(chǎn)水平煙田土壤銨態(tài)氮高于適產(chǎn)水平，不同時期的氮礦化量均是豐產(chǎn)水平大于適產(chǎn)水平)。從兩大煙區(qū)烤煙農(nóng)藝性狀看，耒陽烤煙植株高大、莖粗，桂陽烤煙葉片長、寬、面積要大于耒陽?？緹煯a(chǎn)量不僅取決于煙株總干物質(zhì)量，更重要的是在葉片中的分配量。本研究結(jié)果顯示，耒陽烤煙干物質(zhì)總量大于桂陽，但桂陽烤煙的葉干物質(zhì)量大于耒陽，導(dǎo)致桂陽烤煙葉干物質(zhì)分配比例顯著大于耒陽。這種差異不僅與兩大煙區(qū)土壤有關(guān)，還與育苗方式有關(guān)。桂陽煙區(qū)采用兩段育苗，移栽后返苗快，根系發(fā)育好，為煙葉發(fā)育打下良好的基礎(chǔ)[19]。耒陽煙區(qū)采用漂浮育苗，雖移栽期早，但返苗期長，加之土壤顆粒粗和土塊大，根系早期發(fā)育受到抑制；植株雖然高大且莖粗，但葉片發(fā)育差。因此，南方稻茬烤煙移栽和伸根期處于低溫陰雨天氣，培育壯根苗，提高移栽質(zhì)量，可促進早生快發(fā)，為煙葉優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。

氮磷鉀是烤煙生長發(fā)育的三大必要營養(yǎng)元素。烤煙質(zhì)量與煙株對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收及其在煙株體內(nèi)的分配密切相關(guān)[10]，而烤煙對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收又受烤煙根系發(fā)育、農(nóng)藝性狀及土壤養(yǎng)分供應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明，煙株吸收的氮、磷、鉀主要分配給葉片，這與多數(shù)人[7，10-11]的研究結(jié)論一致；桂陽煙區(qū)的烤煙氮積累量大于耒陽，這可能與桂陽煙區(qū)土壤后期的供氮能力強、烤煙側(cè)根中細根多有關(guān)；土壤后期供氮能力強，可能會引起煙葉的煙堿含量高[20]，生產(chǎn)中要注意。桂陽烤煙葉鉀積累比例大于耒陽，耒陽烤煙根鉀積累大于桂陽，這也與桂陽烤煙根系中側(cè)根多、吸收養(yǎng)分能力強有關(guān)。從稻茬烤煙對氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率看，豐產(chǎn)水平烤煙的氮、磷、鉀肥利用效率高，但適產(chǎn)水平的氮、磷、鉀素收獲指數(shù)較高。適產(chǎn)水平烤煙的養(yǎng)分收獲指數(shù)高，說明適產(chǎn)水平烤煙的養(yǎng)分積累總量雖不高，但在煙葉中分配比例高。稻茬烤煙生產(chǎn)中，如何將煙株吸收的氮、磷、鉀養(yǎng)分更好地分配給煙葉，以提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量潛力，是烤煙栽培中要重視的問題。本研究干物質(zhì)和養(yǎng)分積累采用的是移栽后90 d的數(shù)據(jù)，此后煙株對氮磷鉀養(yǎng)分的吸收和在不同器官之間的分配一直發(fā)生，會導(dǎo)致試驗數(shù)據(jù)被低估，但本試驗的數(shù)據(jù)仍然可以體現(xiàn)兩地烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分利用效率的主要差異，具有一定的參考價值。

典型濃香型稻茬烤煙種植的郴州桂陽和衡陽耒陽煙區(qū)，其烤煙生長發(fā)育、干物質(zhì)和養(yǎng)分積累與分配、養(yǎng)分利用效率存在差異。豐產(chǎn)水平較適產(chǎn)水平烤煙地上部生長發(fā)育好，根系發(fā)達，干物質(zhì)和氮、磷、鉀養(yǎng)分積累多，氮、磷、鉀肥利用效率高；但適產(chǎn)水平的氮、磷、鉀養(yǎng)分在煙葉中分配比例大，氮、磷、鉀養(yǎng)分收獲指數(shù)高。不同產(chǎn)區(qū)之間，耒陽煙區(qū)烤煙植株高大，莖粗、根粗、根與莖的干物質(zhì)和養(yǎng)分積累多；桂陽煙區(qū)烤煙葉片面積大，側(cè)根數(shù)量多，煙葉干物質(zhì)和養(yǎng)分積累多。稻茬烤煙生產(chǎn)中，要針對稻茬烤煙土塊大和低溫陰雨天氣，熟化土壤，細碎土壤，為烤煙根系生長創(chuàng)造一個良好的土壤環(huán)境，促進烤煙早生快發(fā)。