施肥水平對(duì)烤煙的干物質(zhì)、養(yǎng)分積累及分配的影響

王 軍，田俊嶺，劉 蘭，宗釗輝，樊苗苗，羅福命

（1廣東省煙草科學(xué)研究所，廣東 韶關(guān) 512026；2廣東煙草韶關(guān)市有限公司，廣東 韶關(guān) 512026）

0 引言

煙草是國(guó)內(nèi)主要經(jīng)濟(jì)作物之一。在烤煙生產(chǎn)中首先強(qiáng)調(diào)優(yōu)質(zhì)，同時(shí)盡可能實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)。煙葉產(chǎn)質(zhì)量的形成會(huì)受到烤煙基因型、生態(tài)因子、栽培技術(shù)以及調(diào)制措施等因素的影響[1-4]。由于土壤并不能完全滿足煙草生長(zhǎng)對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的需求[5-8]，施肥成為調(diào)控?zé)熑~產(chǎn)、質(zhì)量的最主要措施之一[9-10]。不同施肥方式下烤煙的氮磷鉀等元素的吸收積累分配規(guī)律不同。葉片相對(duì)于根莖等其他器官較為敏感，其礦質(zhì)元素水平能直接反映煙株對(duì)土壤礦質(zhì)元素的吸收利用狀況[11]。煙株葉片中礦質(zhì)元素的累積量在整個(gè)生育期不斷變化，且各元素含量在不同時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化與烤煙生物量關(guān)系密切[12]。因此，烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累及其在根、莖、葉器官中的分配比例不僅反映了煙株不同部位的生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收狀況，而且是煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。

合理施肥可顯著改善增加光截獲量和干物質(zhì)積累量。烤煙產(chǎn)量的90%以上來自光合作用，而干物質(zhì)是光合作用的最終產(chǎn)物，也是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提[14-15]，干物質(zhì)累積和產(chǎn)量的形成以養(yǎng)分吸收為基礎(chǔ)[16-17]。氮素供應(yīng)影響煙株對(duì)氮素的吸收、分配和利用[18]。研究表明，干物質(zhì)積累對(duì)氮肥用量的反應(yīng)遵循報(bào)酬遞減規(guī)律，過量氮素對(duì)煙株沒有增產(chǎn)的作用[12]。李玥等[19]研究證明缺氮可以刺激側(cè)根數(shù)量的增加，擴(kuò)大根系與土壤的接觸面積，進(jìn)而促進(jìn)氮素的吸收。增施氮肥可以促進(jìn)煙株對(duì)鉀的吸收積累但不能改變煙葉中鉀含量的分布規(guī)律。許明祥[20]研究發(fā)現(xiàn)增施鉀肥可顯著提高煙葉含鉀量。烤煙對(duì)磷的需求量不大，由于煙株經(jīng)受光照等生態(tài)因子和空間環(huán)境的影響不一致，對(duì)煙葉的物質(zhì)代謝和內(nèi)在質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響，以至不同部位煙株養(yǎng)分累積量存在一定的差異。

近年來，一方面由于國(guó)內(nèi)煙區(qū)長(zhǎng)期對(duì)植煙土壤的掠奪性利用，導(dǎo)致團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞、土壤板結(jié)、耕性差、養(yǎng)分缺乏或不均衡等現(xiàn)象出現(xiàn)，煙草產(chǎn)量和品質(zhì)難以進(jìn)一步提高；另一方面由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，烤煙種植成本偏高、比較效益下降，導(dǎo)致部分煙區(qū)煙農(nóng)烤煙種植積極性下降，實(shí)際種植面積萎縮。因此，根據(jù)土壤的供肥特點(diǎn)、烤煙的需肥規(guī)律和養(yǎng)分累積特征，研究氮、磷、鉀各元素的施肥水平對(duì)烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，減少肥料施用、節(jié)約成本并提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)，進(jìn)而提升烤煙種植經(jīng)濟(jì)比較效益十分迫切。

筆者在大田條件下設(shè)置不同施肥水平處理，探討烤煙營(yíng)養(yǎng)元素及物質(zhì)積累特征，以期為烤煙優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)提供施肥方面的理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)安排在廣東省煙草科學(xué)研究所試驗(yàn)基地。供試烤煙品種為‘粵煙98’，由廣東省煙草科學(xué)研究所提供。供試土壤為由紫色土發(fā)育而來的牛肝土田，pH 7.31，有機(jī)質(zhì) 2.26%，速效氮105.22 mg/kg，速效磷27.07 mg/kg，速效鉀177.75 mg/kg。試驗(yàn)田前茬作物為水稻。供試肥料包括花生餅肥(N 5.8%)、煙草專用復(fù)合肥(N:P2O5:K2O=13.0:9.0:14.0)、過磷酸鈣(P2O512.0%)、硫酸鉀(K2O 44.5%)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)不施肥(T0，CK)、低肥水平(T1)、中肥水平(T2)、高肥水平(T3)4個(gè)處理。每處理重復(fù)3次，每小區(qū)植煙48株，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。T0、T1、T2、T3施氮量水平分別為0.0、90.0、150.0、210.0 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1.0:0.8:2.0。其中有機(jī)氮占總施氮量的30%。各處理不同肥料施用量見表1。煙草專用復(fù)合肥基施用量為總施用量的40%，追施為60%?；ㄉ灧屎瓦^磷酸鈣100%基施，硫酸鉀在旺長(zhǎng)期和打頂后分2次各淋施總施用量的50%。

表1 各處理不同肥料施用量 kg/hm2

供試煙苗采取濕潤(rùn)育苗方法育苗，4葉1心成苗時(shí)移栽，移栽時(shí)間為2019年4月17日，移栽密度為120 cm×60 cm。其他大田栽培管理措施按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行。

1.3 取樣測(cè)試

4月12日（團(tuán)棵期）、4月26日（旺長(zhǎng)期）、5月17日（圓頂期）分別小心挖取各小區(qū)代表性煙株1株，洗凈擦干后立即用潔凈的剪刀剪開根、莖、葉，120℃殺青，60℃烘干至恒重，分別測(cè)定各器官的干物重。樣品粉碎過篩后，采用H2SO4-混合加速劑-蒸餾法測(cè)定各器官的全氮含量，采用釩鉬黃比色法測(cè)定磷各器官的全磷含量，采用火焰光度計(jì)法測(cè)定各器官全鉀含量[21]。

5月17日（圓頂期）計(jì)算氮、磷、鉀肥的利用率，如式(1)[6]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析，用LSD法進(jìn)行數(shù)據(jù)間差異的多重比較，用Office 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)煙株干物質(zhì)積累及分配的影響

從表2可以看出，在大田煙株團(tuán)棵期時(shí)，與T0處理相比，T1處理顯著增加了莖、葉和整株的干物質(zhì)積累量，分別增加2.05、9.46、12.43 g/株，但對(duì)根干物質(zhì)積累量無顯著影響；此期，相對(duì)于T1處理，T2處理的根、莖、葉和整株干物質(zhì)積累量顯著增加，分別增加1.90、3.13、8.04和13.07 g/株；T3處理此期各器官及整株干物質(zhì)積累量與T2處理無顯著差異。

表2 各處理對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響 g/株

至大田煙株旺長(zhǎng)期時(shí)，各處理間根干物質(zhì)積累量差異顯著，表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞T0；此時(shí)，T1處理煙株莖、葉及整株干物質(zhì)積累量顯著高于T0處理，分別增加 8.34、22.67、39.12 g/株；與 T1 處理相比，T2處理煙株的莖和整株干物質(zhì)積累量分別增加13.67、33.15 g/株；T3處理煙株的莖、葉和整株干物質(zhì)積累量與T2處理無顯著差異。在圓頂期，T0處理煙株各器官及整株干物質(zhì)積累量皆顯著小于其他各處理；此期煙株的莖、葉以及整株干物質(zhì)積累量，T1、T2、T3處理間已無顯著差異。

從表3可以看出，團(tuán)棵期時(shí)，煙株根干物質(zhì)積累分配在8.87%～11.10%之間且各處理間無顯著差異；至旺長(zhǎng)期，處理T1、T2、T3顯著高于處理 T0，分別高出6.12、8.87、4.03個(gè)百分點(diǎn)，處理T1與處理T2及處理T3間無顯著差異；圓頂期時(shí)處理T0、T1、T3間無顯著差異，處理T2顯著高于處理T0和T1。從煙株莖干物質(zhì)積累分配看，各生育期處理T1顯著高于T0，處理T2和T3間無顯著差異；在團(tuán)棵期和旺長(zhǎng)期處理T2顯著高于處理T1，至圓頂期時(shí)處理T1、T2、T3間無顯著差異。從表3還可以看出，處理T0的葉干物質(zhì)分配在各生育期相對(duì)最高，皆達(dá)到70%以上，其中在旺長(zhǎng)期和圓頂期皆顯著高于其他各處理；在煙株各生育期，隨著產(chǎn)量水平（施肥水平）的提高，煙株葉干物質(zhì)分配呈先下降后增加的趨勢(shì)，其中在旺長(zhǎng)期處理T3顯著高于處理T2。

表3 各處理對(duì)煙株干物質(zhì)分配的影響 %

2.2 不同處理對(duì)煙株氮、磷、鉀積累、分配的影響

從表4可以看出，團(tuán)棵期時(shí)，處理T2、T3煙株葉氮積累量皆顯著高于處理T0，分別提高0.863、0.733 g/株，但處理T1、T2、T3間無顯著差異；隨著施肥水平的提高，煙株葉磷和鉀的積累量呈增加趨勢(shì)，其中處理T3煙株葉磷積累量顯著高于處理T1和T0，而鉀積累量各處理間差異顯著。

表4 各處理對(duì)煙株葉氮、磷、鉀積累的影響（團(tuán)棵期） g/株

旺長(zhǎng)期時(shí)，煙株根和莖氮積累量隨著施肥水平的增加而呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中T2和T3處理間煙株根氮積累量無顯著差異，而T0、T1、T2、T3處理間煙株莖氮積累量差異顯著；各處理煙株葉和整株氮積累量皆有隨施肥水平的增加而增加的趨勢(shì)，其中處理T2和T3間差異不顯著，但皆顯著高于處理T0。圓頂期時(shí)，煙株莖氮積累量呈隨著施肥水平的增加而增加的趨勢(shì)，其中處理T0顯著小于處理T1、T2、T3，處理T1、T2、T3間無顯著差異；煙株的根、葉及整株氮積累量呈隨著施肥水平的增加先后下降的趨勢(shì)，但處理T1、T2、T3間無顯著差異（表5）。

表5 各處理對(duì)煙株氮積累的影響 g/株

表6結(jié)果顯示，旺長(zhǎng)期時(shí)，煙株根磷積累量隨著施肥水平的提高呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中T2處理較T0處理增加0.046 g/株，T2、T3處理間無顯著差異；T0、T1、T2處理間以及T2、T3處理間煙株莖磷積累量無顯著差異；處理T1煙株葉磷積累量在各處理中最高，顯著高于處理T0和T2，但與處理T3無顯著差異；此期整株磷積累量T1、T2、T3處理間無顯著差異。從表6還可以看出，圓頂期時(shí)，處理T1煙株根氮積累量較處理T0增加0.032 g/株，處理T2較處理T1增加0.051 g/株，而處理T2、T3間無顯著差異；煙株莖磷積累量T1、T2、T3處理間無顯著差異，但都顯著高于處理T0；各處理間煙株葉磷積累量無顯著差異；此期整株磷積累量處理T1、T2、T3處理間無顯著差異。

表6 各處理對(duì)煙株磷積累的影響 g/株

從表7可以看出，旺長(zhǎng)期時(shí)，煙株根鉀積累量隨著施肥水平的提高呈先增加后下降的趨勢(shì)，其中T2處理較T0、T1處理分別增加0.534、0.274 g/株，T2、T3處理間無顯著差異；煙株莖、葉及整株鉀積累量隨著施肥水平的提高呈增加趨勢(shì)，其中煙株莖鉀積累量各處理間差異顯著，煙株葉鉀積累量處理T3較處理T2提高0.988 g/株，處理T2、T3間整株鉀積累量無顯著差異。至圓頂期時(shí)，煙株各器官及整株鉀積累量隨著施肥水平的提高皆呈增加趨勢(shì)，但處理T2、T3間皆無顯著差異。

表7 各處理對(duì)煙株鉀積累的影響 g/株

從煙株各器官氮、磷、鉀分配來看，旺長(zhǎng)期時(shí)，煙株根氮、磷、鉀及莖氮、鉀分配隨著施肥水平的增加而呈先增加后下降趨勢(shì)，其中煙株根和莖的氮、鉀分配處理T2、T3間無顯著差異（表8）；葉的氮分配則隨著施肥水平的增加呈先下降后增加的趨勢(shì)，其中處理T2和T3間差異不顯著。隨著生育進(jìn)程至圓頂期，此時(shí)隨著施肥水平的增加，煙株根氮、磷、鉀分配隨著施肥水平的增加呈先增加后下降趨勢(shì)，但處理T2、T3間差異不顯著；煙株葉氮分配呈下降—增加—下降的趨勢(shì)，而磷、鉀則持續(xù)下降，其中處理T2、T3間煙株葉氮、磷、鉀分配無顯著差異。

表8 各處理對(duì)煙株氮、磷鉀分配的影響 %

2.3 不同處理對(duì)煙株氮磷鉀利用效率

圖1結(jié)果顯示，處理T1和T2間煙株對(duì)氮素利用率無顯著差異，當(dāng)施肥量增加至T3處理水平時(shí)，煙株對(duì)氮素的利用率顯著下降，與T2處理相比，T3處理對(duì)氮的利用率下降11.27個(gè)百分點(diǎn)；各處理對(duì)磷的利用率無顯著影響；隨著施肥量的增加，煙株對(duì)鉀的利用率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)施肥量達(dá)到T3處理水平時(shí)，煙株對(duì)鉀的利用率顯著低于處理T1，下降了6.95個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 不同處理煙株對(duì)氮、磷、鉀肥利用率的影響

3 討論

3.1 施肥水平對(duì)烤煙干物質(zhì)積累影響

烤煙生長(zhǎng)發(fā)育過程中所需的營(yíng)養(yǎng)元素大部分來源于外施的肥力，不同施肥水平對(duì)煙株作干物質(zhì)積累及其分配具有重要影響。前人研究發(fā)現(xiàn)，煙株全株及根莖葉干物質(zhì)積累量與氮肥、磷肥用量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與鉀肥用量關(guān)系不大[22-23]。本研究結(jié)果表明，提高施肥水平促進(jìn)了煙株根、莖、葉與全株的干物質(zhì)積累，但是當(dāng)施氮量增至150.0 kg/hm2，促進(jìn)效果不顯著，根干物質(zhì)積累量顯著下降，過量施用氮肥會(huì)抑制根系生長(zhǎng)。對(duì)不同生育期各器官干物質(zhì)分配比例的研究表明，煙株葉器官干物質(zhì)分配比例最高，隨著生育期的進(jìn)行，分配比例呈下降趨勢(shì)，整個(gè)生育期占比均在50%以上；提高施肥水平，旺長(zhǎng)期、圓頂期烤煙根、莖干物質(zhì)分配比例呈先上升后下降趨勢(shì)，葉干物質(zhì)分配比例呈現(xiàn)先下降后上升比例，在150.0 kg/hm2施氮量時(shí)達(dá)到峰值，表明增加施肥水平烤煙旺長(zhǎng)期—圓頂期干物質(zhì)向根、莖分配比例增加，有利于烤煙地下部生長(zhǎng)，但是過量施用氮肥使干物質(zhì)在葉片分配比例明顯上升，表現(xiàn)為葉片貪青、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)過盛，不利于后期烤煙后期落黃[24]。本研究還發(fā)現(xiàn)，在圓頂期，T1、T2、T3處理莖、葉片與全株的干物質(zhì)積累量無顯著差異，說明施氮量達(dá)到90 kg/hm2即可滿足烤煙正常生長(zhǎng)，這可能與田塊的肥力較高以及大田后期光照條件較差有關(guān)，下一步可以開展不同肥力煙田下施肥水平對(duì)烤煙干物質(zhì)積累影響的研究。

3.2 施肥水平對(duì)烤煙養(yǎng)分吸收的影響

氮磷鉀在烤煙器官內(nèi)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)狀況會(huì)直接或間接影響煙葉產(chǎn)質(zhì)量，施肥水平對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)節(jié)，很大程度上是作物器官內(nèi)氮磷鉀吸收與分配關(guān)系協(xié)調(diào)的結(jié)果[25]。本研究結(jié)果表明，葉片是養(yǎng)分的主要積累器官，各生育時(shí)期氮磷鉀分配率均表現(xiàn)為葉＞莖＞根。提高施肥水平，根、莖、葉對(duì)氮素與磷素的積累呈現(xiàn)單峰曲線變化，各器官氮素積累最高峰出現(xiàn)在150 kg/hm2，根、葉磷素積累最高峰出現(xiàn)在150 kg/hm2，莖最高峰出現(xiàn)在210 kg/hm2，鉀素積累呈上升趨勢(shì)；T2與T3處理在旺長(zhǎng)期、圓頂期各器官氮、磷、鉀積累量差異不顯著，這可能與施氮量與土壤供氮相互作用有關(guān)[24]。宇萬太等[26]認(rèn)為肥料氮對(duì)土壤氮庫稀釋作用使得隨氮肥施用量的增加作物吸收的土壤氮進(jìn)一步減少。在適宜范圍內(nèi)，提高施肥水平有利于氮、磷、鉀的積累與向根、莖的轉(zhuǎn)移，與干物質(zhì)積累與分配結(jié)果一致，說明施肥水平主要通過干物質(zhì)的積累影響烤煙養(yǎng)分吸收[27]，形成較大的庫以吸收更多的養(yǎng)分。烤煙進(jìn)入旺長(zhǎng)期后氮、磷含量快速積累，這和霍昭光等[11]研究發(fā)現(xiàn)烤煙在旺長(zhǎng)期的生長(zhǎng)比較快，各個(gè)器官的發(fā)育需要消耗大量營(yíng)養(yǎng)結(jié)果一致。因此在實(shí)踐中應(yīng)注重肥料的施用時(shí)期和施用水平，注意基追比，采用中等施肥水平可以促進(jìn)烤煙的養(yǎng)分吸收積累。

3.3 施肥水平對(duì)養(yǎng)分利用效率的影響

合理調(diào)控土壤養(yǎng)分的投入量可以顯著提高養(yǎng)分的利用效率，減少養(yǎng)分的無效損失。氮、磷、鉀是土壤肥力中最活躍的組成部分，合理施肥對(duì)促進(jìn)氮、磷、鉀的有效吸收與利用具有重要意義[28-29]。本研究表明，T1處理與T2處理氮肥利用率無顯著差異，但T3處理的氮肥利用率較T1、T2處理顯著降低，氮肥利用率隨施肥量提高呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樵鍪┑孰m然促進(jìn)烤煙氮素積累，但是烤煙吸收的氮素主要來源于土壤氮素，肥料中的氮素被烤煙吸收利用率相對(duì)較低，過多氮素滯留在土壤中，從而影響氮素利用率[27]。磷、鉀是作物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)作物體內(nèi)糖、脂肪代謝，促進(jìn)酶的活化，增強(qiáng)作物抗逆性有重要作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與氮、鉀相比，磷利用率較低，不到10%，隨施肥水平的提高呈先上升后下降趨勢(shì)，處理間差異不顯著，這與前人研究結(jié)果不一致[30-31]，可能是在本試驗(yàn)條件下設(shè)置的磷肥施用量偏低；提高施鉀量，鉀肥利用率呈下降趨勢(shì)，高肥水平處理的鉀肥利用率顯著低于低肥水平處理。因此生產(chǎn)上在確定肥料使用量時(shí)，不僅需要關(guān)注產(chǎn)質(zhì)量，還應(yīng)衡量肥料利用效率，不宜過量施用化肥。

4 結(jié)論

合理施用肥料可增加烤煙干物質(zhì)積累與氮、磷、鉀積累，施肥不足會(huì)減少烤煙各器官干物質(zhì)量積累，導(dǎo)致烤煙不同程度的減產(chǎn)，過量施肥干物質(zhì)積累量與氮、磷、鉀積累無顯著提高，但氮肥、鉀肥的利用率有所降低，綜合考慮干物質(zhì)積累與養(yǎng)分利用情況，本試驗(yàn)條件下，施氮量150 kg/hm2(N:P2O5:K2O=1.0:0.8:2.0)較為適宜，這時(shí)烤煙干物質(zhì)積累量與氮、磷、鉀積累量和利用效率均處于較高或最高水平。本次研究過程中，只是針對(duì)試驗(yàn)肥力田塊下不同施肥水平對(duì)烤煙干物質(zhì)積累與氮、磷、鉀積累和利用效率進(jìn)行分析研究，想要明確施肥水平對(duì)烤煙的干物質(zhì)、養(yǎng)分積累及分配的影響，還需開展高、中、低不同肥力土壤與不同土壤類型下施肥水平對(duì)烤煙干物質(zhì)與養(yǎng)分積累分配影響的研究，進(jìn)一步完善研究結(jié)果。