緩釋肥配合減氮對(duì)烤煙品質(zhì)和氮素利用的影響

王鵬，段焰，張建軍，林躍平，程昌新，劉浩，胡志明，董建新，劉芮

摘? 要：為有效減輕保山煙區(qū)因大量施用速效氮肥可能引起的面源污染，研究了緩釋肥減氮施用對(duì)保山煙區(qū)土壤理化性質(zhì)、烤煙品質(zhì)和氮素平衡利用的影響。研究結(jié)果表明：（1）與不施肥（CK）和單施化肥（T1）相比，緩釋肥（T2）及其減氮處理（T3）使團(tuán)聚體粒徑趨于集中，提升了表層土壤速效養(yǎng)分堿解氮、有效磷和速效鉀含量;T2與T3相比，速效養(yǎng)分無顯著變化;（2）與CK相比，施肥處理增加了煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿和鉀含量;與T2相比，T3降低了總糖、還原糖、總氮、鉀和煙堿含量，增加了鉀氯比和糖堿比;不同施肥處理間烤煙評(píng)吸質(zhì)量檔次差異不顯著;（3）T2、T3較T1提高了氮肥農(nóng)學(xué)利用率（RE）、農(nóng)學(xué)效率（AE）和偏生產(chǎn)力（PFP），T3提高顯著（p < 0.05）;T3較T1和T2顯著降低了氮素表觀淋失率（LLR）（p< 0.05）;T2、T3氮素稍有盈余，T1氮素稍有虧損。綜上所述，緩釋肥可以在減氮基礎(chǔ)上保持氮素平衡利用和烤煙品質(zhì)，可考慮在保山煙區(qū)推廣。

關(guān)鍵詞：緩釋肥減氮;氮素平衡利用;土壤質(zhì)量;烤煙品質(zhì)

Effects of Slow-release Fertilizers and Nitrogen Reduction on Flue-cured Tobacco Quality and Nitrogen Utilization

WANG Peng1，2， DUAN Yan3， ZHANG Jianjun3， LIN Yueping3， CHENG Changxin4， LIU Hao4，

HU Zhiming3， DONG Jianxin1， LIU Rui3*

（1. Tobacco Research Institute of CAAS， Qingdao 266101， China; 2. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China; 3. Baoshan Branch of Yunnan Province Tobacco Company， Banshan， Yunnan 678000， China; 4. Hongyunhonghe Tobacco Co.， Ltd.， Kunming 650202， China）

Abstract： In order to effectively reduce the potential non-point source pollution caused by large amount of available nitrogen fertilizer in the tobacco-planting area of Baoshan city of Yunnan province， the Jinzhengda slow-release fertilizer [m（N）： m（P2O5）： m （K2O） = 10：10：25] was used in field experiment. The effects of different treatments on soil physicochemical properties， tobacco leaf quality and nitrogen balance utilization were studied. The results showed that： （1） Compared with no fertilizer （CK） and single application of chemical fertilizer （T1）， slow release fertilizer （T2） and its nitrogen reduction treatment （T3） tended to concentrate the aggregate particle size and increase the available nutrients of the surface soil， including the contents of alkali hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium; T3 compared with T2， only organic matter content was significantly reduced， and there was no significant difference in available nutrients; （2） Compared with CK， fertilization treatment increased the contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， nicotine and potassium; Compared with T2， T3 reduced the contents of total sugar， reducing sugar， total nitrogen， potassium and nicotine， and increased the Potassium/chloride ratio and the sugar/base ratio; There was no significant difference in the quality of flue-cured tobacco among different fertilization treatments; （3） Compared with T1， T2 and T3 increased nitrogen fertilizer agronomic utilization rate （RE）， agronomic efficiency （AE） and partial productivity （PFP）， with T3 increased significantly （p< 0.05）; T3 significantly reduced nitrogen appearance leaching rate （LLR） compared to T1 and T2（p< 0.05）; Nitrogen was near balanced in T3， surplus in T2， and deficit in T1. In conclusion， slow release can maintain nitrogen balance utilization and flue-cured tobacco quality on the basis of nitrogen reduction. It can be considered in Baoshan tobacco-planting areas.

Keywords： slow-release fertilizer and nitrogen reduction; nitrogen balanced utilization; soil quality; flue-cured tobacco quality

土壤是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)烤煙的基礎(chǔ)，氮肥過量會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)，肥料利用率降低[1]，對(duì)烤煙的不良影響有煙株旺長(zhǎng)、煙葉貪青晚熟、莖脈較脆易折[2]，烤煙油分少、吃味辛辣、刺激性強(qiáng)、青雜氣重、香氣量少[3]。為有效減少保山煙區(qū)的氮肥施用量和提升烤煙品質(zhì)，本研究根據(jù)烤煙需求和土壤狀況采用緩釋肥部分代替化肥來探究減少氮肥施用的可行性。

緩釋肥是指施入土壤后養(yǎng)分釋放速率遠(yuǎn)小于速溶性肥料轉(zhuǎn)變?yōu)橹参镉行B(tài)養(yǎng)分速率的肥料[4]。緩釋肥有肥效長(zhǎng)且穩(wěn)定的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)烤煙全生育期一次性施氮肥，而且可以減緩施用普通肥料在烤煙生育前期因養(yǎng)分過量累積產(chǎn)生的氮素?fù)p失，在保證養(yǎng)分供應(yīng)的同時(shí)減輕環(huán)境污染[5]。王黎等[6]研究表明，與常規(guī)施肥相比，緩釋肥可提高煙葉成熟度、增加煙株有效葉片數(shù)和提高煙葉產(chǎn)質(zhì)。劉典三等[7]研究表明緩釋肥能有效改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)和促進(jìn)煙株平衡發(fā)育。目前針對(duì)緩釋肥用于烤煙的研究主要集中在烤煙產(chǎn)質(zhì)量的提升，很少涉及氮素平衡利用、土壤-烤煙系統(tǒng)氮素平衡特征等。

保山煙區(qū)屬于我國(guó)西南高原生態(tài)區(qū)-清甜香型煙區(qū)[8]，烤煙專用速效肥施用占施肥總量的85%以上。本研究以保山煙區(qū)黃壤為研究對(duì)象，選用具有代表性金正大緩釋配方肥，定位研究全量及減量施用氮肥條件下，氮素利用率、平衡系數(shù)、淋失率以及土壤理化性質(zhì)、烤煙品質(zhì)的變化狀況，旨在為保山煙區(qū)緩釋肥代替常規(guī)氮肥并減氮的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年3月在云南省保山市隆陽區(qū)西邑鄉(xiāng)（22°46′ N，99°26′ E）進(jìn)行，試驗(yàn)地海拔1 653.5 m，屬亞熱帶高原氣候，年平均氣溫15.5 ℃，降水量966.5 mm，無霜期300 d。土壤類型為酸性黃壤，油菜-烤煙輪作。土壤耕層（020 cm）基本理化性質(zhì)為：pH 5.56，有機(jī)質(zhì)11.66 g/kg，堿解氮152.69 mg/kg，有效磷10.60 mg/kg，速效鉀105.25 mg/kg。

1.2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)處理，分別為：CK，無氮肥;T1，烤煙專用氮肥，N 105 kg/hm2;T2，等氮量緩釋肥;T3，減氮量緩釋肥，N 90 kg/hm2。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。供試烤煙品種為云煙100，4月上旬移栽，每個(gè)小區(qū)6壟，壟長(zhǎng)7.5 m，面積54 m2，行距1.1 m，株距0.5 m，種植密度2株/m2。化肥分基肥和追肥：基肥是烤煙專用肥1、烤煙專用肥2、金正大緩釋肥（高分子樹脂膜在肥料表面形成營(yíng)養(yǎng)微孔減緩養(yǎng)分釋放，m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O） = 10∶10∶25和過磷酸鈣;追肥是硫酸鉀、硝酸鉀，移栽后30 d施用。其中，烤煙專用肥1、烤煙專用肥2均為速效肥。各處理具體施肥量見表1。

1.3? 樣品采集與分析

烤煙收獲后，每個(gè)小區(qū)用梅花形5點(diǎn)取樣法采集020和2040 cm的土壤，混勻后四分法留取1.5 kg保存，土壤樣品自然風(fēng)干、去雜和研磨后過不同孔徑篩用于測(cè)定土壤基本理化性質(zhì);同時(shí)用鋁盒采集020、2040 cm的土壤，每層取5個(gè)鋁盒用于測(cè)定土壤團(tuán)聚體粒徑。

土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀-容量法測(cè)定，全氮采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，堿解氮采用堿擴(kuò)散法測(cè)定，有效磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定，速效鉀采用火焰光度法測(cè)定，團(tuán)聚體采用濕篩法測(cè)定[9]。

土壤淋溶盤收集淋溶水樣[10]：在每個(gè)小區(qū)各設(shè)2壟保護(hù)行，在小區(qū)中心剖面挖至100 cm土體深處插入如圖1的PVC管材淋溶盤后，收集淋溶水樣，測(cè)定水樣中全氮?？緹熞圃院竺扛粢恢苁占?次直至烤煙收獲。

煙株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及各器官全氮含量的測(cè)定：每個(gè)小區(qū)烤煙平頂期，選取10株代表性烤煙，挖取整棵煙株。用水沖洗干凈后再用吸水紙吸干水分，然后用剪刀將煙株的根、莖和葉各器官分開，再用電子天平分別稱量各器官的鮮質(zhì)量。稱量后的煙葉、莖和根分別放入已烘干并已稱質(zhì)量和編號(hào)的牛皮紙袋內(nèi)，放入已升溫至105 ℃的烘箱中殺青30 min，然后在70 ℃下烘干至恒重，用電子天平稱其干質(zhì)量。烘干后的煙葉、莖和根分別用粉碎機(jī)粉碎并過0.5 mm篩后分別測(cè)定全氮，計(jì)算氮素積累量[11]。

每個(gè)小區(qū)采集烤后C3F等級(jí)煙葉1 kg進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)和評(píng)吸，總糖及還原糖檢測(cè)參照YC/T 159—2002、總氮檢測(cè)參照YC/T 161—2002、煙堿檢測(cè)參照YC/T 468—2013、氧化鉀檢測(cè)參照YC/T 217—2007、水溶性氯離子檢測(cè)參照YC/T 162—2011。

1.4? 數(shù)據(jù)計(jì)算與分析

1.4.1? 肥料利用參數(shù)及其計(jì)算? 本研究主要通過肥料利用率（RE）、農(nóng)學(xué)利用率（AE）、偏生產(chǎn)力（PFP）、養(yǎng)分表觀平衡（NA）及養(yǎng)分平衡系數(shù)（NB）和表觀淋失率（LLR）5個(gè)指標(biāo)對(duì)氮肥的利用及表觀盈虧狀況進(jìn)行分析，其相對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法見表2。

1.4.2? 數(shù)據(jù)分析? 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel軟件進(jìn)行處理，SAS 9.1統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，差異顯著性分析采用Duncan多重比較方法，Origin 2018進(jìn)行繪圖。

2? 結(jié)? 果

2.1? 緩釋肥配合減氮對(duì)土壤理化性狀的影響

2.1.1? 對(duì)土壤團(tuán)聚體的影響? 由表3可知，060 cm土壤團(tuán)聚體以>5 mm粒徑為主，占49.9%76.9%;與CK相比，T1、T2和T3顯著增加了>5 mm和<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體，顯著降低了10.25 mm粒徑團(tuán)聚體;與T1相比，T2和T3顯著降低了>5 mm和0.50.25 mm粒徑團(tuán)聚體29.9%32.3%和7.4%7.7%（p<0.05）;顯著提高了51 mm粒徑團(tuán)聚體131.1%140.7%（p<0.05）。研究結(jié)果表明緩釋肥減少了兩端粒徑的團(tuán)聚體比例，使團(tuán)聚體粒徑更趨集中。

2.1.2? 對(duì)土壤養(yǎng)分的影響? 由表4可知，與CK相比，T1、T2和T3增加了堿解氮和有機(jī)質(zhì)的含量;與T1相比，T2和T3的堿解氮和有效磷在040 cm土壤分別增加了26.8%38.0%和40.5%105.1%，4060 cm土壤分別顯著降低了45.1%55.0%和78.4%88.1%（p<0.05）;有機(jī)質(zhì)和速效鉀在040 cm土壤分別顯著增加了28.9%48.9%和74.9%101.8%（p<0.05），4060 cm土壤分別顯著降低了29.0%35.5%和41.8%59.7%（p< 0.05）。T3與T2相比，僅有機(jī)質(zhì)顯著降低（降幅為11.11%），堿解氮、有效磷和速效鉀沒有顯著差異。上述結(jié)果表明緩釋肥可以提升0～40 cm土壤的速效養(yǎng)分含量，而顯著降低40～60 cm土壤速效養(yǎng)分含量（p>0.05）。

2.2? 緩釋肥配合減氮對(duì)煙葉品質(zhì)的影響

由表5可知，與CK相比，T1、T2和T3增加了總糖、還原糖、總氮、煙堿和鉀的含量;與T1相比，T2和T3的總糖、還原糖、總氮和煙堿分別降低了0.2%0.4%、3.1%9.3%、15.7%24.8%和13.4%20.7%，鉀顯著增加了7.6%18.5%;與T2相比，T3降低了總糖、還原糖、總氮、鉀和煙堿含量。與CK相比，T1降低了鉀氯比和糖堿比，而T2和T3增加了;與T1相比，T2和T3的鉀氯比和糖堿比分別增加了68.3%71.1%和11.9%14.5%（p<0.05）;與T2相比，T3增加了鉀氯比和糖堿比。由表6可知，與CK相比，T1、T2和T3評(píng)吸總分提高;與T1相比，T2和T3的煙葉評(píng)吸總分僅降低1分左右，T3和T2評(píng)吸質(zhì)量相當(dāng)，總體上3個(gè)處理之間評(píng)吸質(zhì)量檔次差異不顯著（p>0.05）。

2.3? 緩釋肥配合減氮對(duì)氮素利用的影響

2.3.1? 緩釋肥減氮對(duì)氮素平衡和淋失的影響? 由表7可知，與T1相比，T2和T3的RE、AE和PFP 分別提高了9.5%18.6%、3.2%20.8%和7.7%13.3%，其中T3提高顯著（p<0.05）;與T1和T2相比，T3的LLR分別顯著降低了23.8%和13.5%（p<0.05）;T3氮素的投入量（90.0 kg/hm2）和攜出量（89.0 kg/hm2）基本持平，氮素達(dá)平衡狀態(tài)，稍有盈余（1.1%）;T2氮素的投入量（105.0 kg/hm2）高于攜出量（103.6 kg/hm2），氮素稍有盈余（1.3%）;T1氮素的投入量（105 kg/hm2）低于攜出量（105.8 kg/hm2），氮素稍有虧損（?0.8%）。上述結(jié)果表明緩釋肥提高了氮素利用率，降低了氮素淋失率，氮素呈現(xiàn)盈余狀態(tài)，緩控釋肥減氮可以實(shí)現(xiàn)氮素平衡。

2.3.2? 氮素利用率、平衡系數(shù)、淋失率和020 cm土壤堿解氮含量的相關(guān)性分析? 由圖2可知，隨著土壤堿解氮含量升高，RE和NB升高，LLR降低。堿解氮與RE呈顯著正相關(guān)（p<0.05），與NB呈極顯著正相關(guān)（p<0.01），與LLR呈顯著負(fù)相關(guān)（p<0.05）。

3? 討? 論

常規(guī)化肥可快速提高土壤的氮磷鉀含量，但其養(yǎng)分易淋失，肥效不持久，緩釋肥由于養(yǎng)分釋放較慢且不易淋失，能保證煙株整個(gè)生育期的吸收。本研究發(fā)現(xiàn)緩釋肥能增加表層土壤養(yǎng)分，減氮后養(yǎng)分含量無顯著影響，這與張玉鳳等[18]和陳宏坤等[19]研究結(jié)果一致。緩釋肥能降低金屬離子的拮抗作用，改善土壤的供肥特性，提高耕層土壤的N、P、K含量和養(yǎng)分的空間有效性，更有利于烤煙吸收養(yǎng)分[20]。鉀是烤煙的品質(zhì)元素，鉀含量高的煙葉，色澤好、彈性好、香氣足、填充性強(qiáng)和燃燒性好，優(yōu)質(zhì)煙葉的鉀含量應(yīng)達(dá)2.5%以上[21];鉀氯比是衡量煙葉燃燒性的重要指標(biāo)，K/Cl>4較為適宜;糖堿比是衡量煙葉香氣吸味品質(zhì)的重要指標(biāo)，主要影響烤煙的吃味和刺激性，適宜的糖堿比為6～10[22]。張翔等[23]研究表明緩釋肥可增加煙葉鉀的含量、鉀氯比和糖堿比。本研究發(fā)現(xiàn)緩釋肥可增加煙葉鉀的含量和鉀氯比、糖堿比，減氮后鉀含量無顯著影響，鉀氯比、糖堿比增加，這與林昌華等[24]研究結(jié)果一致，緩釋肥是煙草生產(chǎn)中提高鉀含量的有效途徑，可以使煙葉各化學(xué)成分含量適宜，比例協(xié)調(diào)[25]?？緹熢u(píng)吸的感官質(zhì)量直接反映了煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性[26]，王少先等[27]研究表明，緩釋肥對(duì)烤煙香氣影響不顯著，但可以降低雜氣，突出煙葉風(fēng)格，本研究中緩釋肥減氮后對(duì)煙葉評(píng)吸質(zhì)量檔次影響不顯著。

過量施用氮肥是表層土壤氮素大量淋失的重要原因[28]。張玉樹等[29]研究表明控釋肥較普通肥料N的利用率提高1.3%～4.4%。表層土壤堿解氮含量和肥料利用率呈正相關(guān)，和表觀淋失率呈負(fù)相關(guān)，緩釋肥可增加土壤氮素有效性，減少氮素淋失，協(xié)調(diào)全生育期氮素供應(yīng)[30]。本研究中緩釋肥減氮后可提高氮素利用率，降低氮素淋失率，氮素達(dá)平衡狀態(tài)。緩釋肥減氮后氮素的投入量和攜出量基本持平，氮素達(dá)平衡狀態(tài)，稍有盈余;養(yǎng)分平衡系數(shù)和堿解氮含量呈正相關(guān)，這與李玉影等[16]研究結(jié)果一致，表明緩釋肥作為一種平衡施肥并延長(zhǎng)肥效的方式，增強(qiáng)了烤煙對(duì)養(yǎng)分的吸收，減少氮素淋失，提高了氮肥利用率。

4? 結(jié)? 論

保山煙區(qū)施用緩釋肥減氮能促進(jìn)表層土壤養(yǎng)分吸收，在保持土壤供氮能力的同時(shí)減少氮素的盈余和損失，提高了氮素利用率，降低了淋失率，并對(duì)烤煙評(píng)吸質(zhì)量檔次影響不顯著。因此，在保山煙區(qū)和類似煙區(qū)可以推廣緩釋肥來減少煙草專用氮肥的施用。

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