腐殖酸鉀不同追施時(shí)期對(duì)土壤鉀素與烤煙含鉀量的影響

楊軍偉, 康 博, 曾慶賓*, 李 冰*, 王昌全, 陳 沛, 王宇森

(1.四川省煙草公司 攀枝花公司, 四川 攀枝花 617000; 2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源學(xué)院, 四川 成都 611130)

0 引言

【研究意義】土壤鉀素與煙草的生長(zhǎng)發(fā)育、抗旱抗病性以及煙葉燃燒性、口吃味等密切相關(guān),烤煙煙葉含鉀量是評(píng)價(jià)煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[1-3]。一般而言,優(yōu)質(zhì)煙葉的鉀含量應(yīng)大于3%[4]。攀枝花作為西南地區(qū)典型的烤煙生產(chǎn)基地,當(dāng)?shù)刂髟钥緹熎贩N云煙85、云煙87的煙葉含鉀量較低,嚴(yán)重限制當(dāng)?shù)責(zé)熑~的品質(zhì)提升和特色煙葉生產(chǎn)[5-6]。當(dāng)?shù)乜緹熢耘嘀鼗p追,一次追施硫酸鉀的施肥習(xí)慣與烤煙鉀吸收規(guī)律不匹配,可能是導(dǎo)致煙葉含鉀量較低的重要原因[7]。因此,研究烤煙生產(chǎn)中合理施鉀措施對(duì)提高地區(qū)煙葉含鉀量具有重要現(xiàn)實(shí)意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】烤煙對(duì)鉀素的吸收積累在移栽后40～60 d快速增加,打頂后鉀吸收緩慢并出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)趨勢(shì),這是由于煙株打頂后體內(nèi)鉀素存在根部外排現(xiàn)象[8]。而通過(guò)打頂后追施一定量的鉀肥可提高烤后煙葉含鉀量[9]。腐殖酸鉀肥是以具有特殊功能的腐殖酸為原料制成的高分子有機(jī)鉀肥[10-11]。蓋亞波等[12]研究表明,施用腐殖酸鉀煙葉的鉀含量分別較施用硝酸鉀、硫酸鉀的高14.56%、25.24%;匡崗等[13]研究發(fā)現(xiàn),隨腐殖酸鉀施用量增加,烤后煙葉鉀含量呈增加趨勢(shì),且在降低煙葉煙堿含量和促進(jìn)煙葉主要化學(xué)成分的比例協(xié)調(diào)方面具有明顯效果?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】腐殖酸鉀在土壤改良和烤煙提質(zhì)增產(chǎn)方面的效果研究已得到證實(shí)和應(yīng)用推廣,但有關(guān)腐殖酸鉀不同施肥時(shí)期對(duì)土壤鉀素和煙葉鉀含量的影響研究鮮有報(bào)道。【擬解決關(guān)鍵問(wèn)題】以云煙85為試驗(yàn)材料,探究腐殖酸鉀肥替代2/3硫酸鉀不同追施時(shí)期對(duì)土壤鉀素和煙葉鉀吸收積累的影響,旨在為烤煙生產(chǎn)合理施用鉀肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在四川省攀枝花市米易縣普威鎮(zhèn)新農(nóng)村進(jìn)行,海拔1 725 mm,年均氣溫14～16 ℃,年均降雨量1 850 mm,光照充足,屬典型亞熱帶半濕潤(rùn)氣候。供試土壤為紅壤性水稻土,土壤pH 6.05,有機(jī)質(zhì)20.90 g/kg,全氮1.30 g/kg,堿解氮91.20 mg/kg,速效磷15.88 mg/kg,速效鉀104.12 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 烤煙 供試烤煙品種為云煙85,由攀枝花市煙草公司提供。

1.2.2 肥料 煙草專(zhuān)用復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=10∶15∶25)、硝酸鉀(N∶P2O5∶K2O=14∶0∶44)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 50%)、腐殖酸鉀(含K2O 25%,腐殖酸≥55%,pH 9.0～10.0)均購(gòu)自四川金葉化肥有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 田間試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列,設(shè)4個(gè)處理:CK,烤煙移栽后30 d一次性追施硫酸鉀225 kg/hm2;在烤煙移栽后30 d、50 d和70 d各施1/3硫酸鉀基礎(chǔ)上,將剩下2/3硫酸鉀以腐殖酸鉀(150 kg/hm2)形式分別于移栽后30 d(T1)、50 d(T2)和70 d(T3)追施。每處理3次重復(fù),共12個(gè)小區(qū),每小區(qū)栽煙60株,小區(qū)面積50 m2,行株距為1.2 m×0.6 m。

所有處理養(yǎng)分總投入量一致,為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)肥料施用量,N 105.3 kg/hm2、P2O5137.25 kg/hm2、K2O 400.05 kg/hm2。除追肥外,其他肥料施用方式及施用量為:基肥環(huán)施復(fù)合肥450 kg/hm2、過(guò)磷酸鈣300 kg/hm2;追肥兌水澆施,為移栽后10～15 d追施硝酸鉀270 kg/hm2,移栽后30 d追施復(fù)合肥225 kg/hm2。其他烤煙生產(chǎn)田間管理按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行。

1.3.2 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1) 土壤鉀含量測(cè)定。分別于烤煙團(tuán)棵期(移栽后30 d)、旺長(zhǎng)期(移栽后60 d)、成熟初期(移栽后90 d)、成熟后期(移栽后120 d)采集0～20 cm土層土壤樣品,其中烤煙團(tuán)棵期和成熟初期的土壤樣品均在施腐殖酸鉀肥前采樣,土樣自然條件下風(fēng)干后揀去雜物,分別過(guò)1 mm和0.149 mm篩后裝入密封袋,待測(cè)。土壤速效鉀和緩效鉀含量分別采用1 mol/L NH4OAc(pH7.0)溶液浸提法和1 mol/L熱HNO3浸提法測(cè)定[14]。

2) 煙葉鉀含量測(cè)定。煙葉樣品采集分生育期和烤后煙葉2次進(jìn)行。生育期于烤煙團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期和成熟初期進(jìn)行采樣,移栽后30 d采集整株煙葉混樣,移栽后60 d和90 d分別采集上、中、下部煙葉,每小區(qū)隨機(jī)采集3株混合樣為1個(gè)樣品,每處理3次重復(fù)。煙葉青樣洗凈后用吸水紙擦干,裝紙袋于105 ℃下殺青30 min后降溫至75 ℃烘干至恒重,粉碎后裝入密封袋,待測(cè);采烤后煙葉樣品按常規(guī)煙葉采收、烘烤后,分上、中、下部葉采集,移栽后120 d所有煙葉樣品采烤結(jié)束,以移栽后120 d表示采烤后煙葉樣品。每小區(qū)取各部位煙葉混合樣3份為1個(gè)樣品,每處理3次重復(fù),制樣后粉碎,裝入密封袋,待測(cè)。煙葉鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計(jì)法測(cè)定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010 和SPSS 20.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤鉀素的變化特征

從表1和表2看出,不同處理土壤的速效鉀和緩效鉀含量存在差異。速效鉀:烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d土壤速效鉀含量分別為197.56～203.53 mg/kg、257.49～283.06 mg/kg、187.22～270.18 mg/kg和178.25～200.73 mg/kg,除T3外,其他處理均以移栽后60 d達(dá)最高。在移栽后90 d和120 d施用腐殖酸鉀處理較CK分別增加3.43%～44.31%和3.93%～12.61%,其中,在移栽后90 d,T3處理顯著高于其他處理。緩效鉀:烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d土壤緩效鉀含量分別為182.96～204.44 mg/kg、290.96～340.44 mg/kg、295.66～314.57 mg/kg和275.10～290.74 mg/kg,除T3外,其他處理的土壤緩效鉀含量均隨烤煙移栽時(shí)間呈先升后降趨勢(shì),烤煙移栽后60 d各處理較移栽后30 d提高49.10%～82.20%;移栽后90～120 d,各處理緩效鉀含量呈下降趨勢(shì)。與移栽后60 d比,移栽后120 d各處理土壤緩效鉀含量降幅為2.59%～19.19%,以CK處理降幅最大,T3降幅最小?？傮w看,腐殖酸鉀處理均提高移栽60 d后土壤鉀素含量,可有效維持后期烤煙生長(zhǎng)的鉀素供應(yīng)。

表1 不同處理烤煙移栽不同時(shí)間后土壤的速效鉀含量

表2 不同處理烤煙移栽不同時(shí)間后土壤的緩效鉀含量

2.2 煙葉含鉀量的變化特征

由圖1可知,烤煙不同部位煙葉含鉀量隨生育進(jìn)程表現(xiàn)的特征差異較大。上部葉:烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d上部葉鉀含量分別為2.22%～2.24%、2.86%～3.41%、1.50%～2.69%和1.87%～2.19%,除T3外,煙葉鉀含量隨烤煙生育進(jìn)程呈先升后降趨勢(shì)。移栽后120 d,CK、T1和T2上部葉鉀含量較移栽后90 d降低18.28%、4.35%和18.22%,T3提高46.07%,此時(shí)T2和T3煙葉含鉀量均為2.19%。中部葉:烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d中部葉鉀含量分別為2.22%～2.24%、2.99%～4.19%、1.57%～2.43%和2.01%～2.74%,移栽后60 d中部葉含鉀量以T1最大,較其他處理增加26.20%～40.27%,且差異顯著。CK、T2和T3處理對(duì)前期中部葉含鉀量的提升效果較弱,但推遲施鉀(T2和T3)表現(xiàn)二次上升特點(diǎn)。與移栽后90 d比,移栽后120 d T2和T3的中部葉鉀含量增幅分別達(dá)33.66%和50.32%。下部葉:烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d下部葉鉀含量分別為2.22%～2.24%、3.14%～3.75%、2.47%～3.64%和2.16%～2.80%,其中,移栽后60 d和90 d T2下部葉的持續(xù)供鉀效果最好,2個(gè)時(shí)期的煙葉含鉀量均>3.5%,分別較CK增加5.07%和顯著增加31.05%。從整株煙葉平均含鉀量看,烤煙移栽后30 d、60 d、90 d和120 d分別為2.22%～2.24%、3.20%～3.50%、1.88%～2.79%和2.03%～2.58%,各處理均在移栽后60 d達(dá)最高。與CK比,施用腐殖酸鉀處理明顯提升采烤后整株煙葉的平均含鉀量,采烤后(移栽后120 d)以T2增幅最大,較CK顯著提高26.98%。

注:不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

總體看,除T1的上部葉外,各處理采烤后不同煙葉部位含鉀量表現(xiàn)為施用腐殖酸鉀處理煙葉>CK。其中,T1僅下部葉含鉀量顯著高于CK,其余部位和整株煙葉平均含鉀量均與CK差異不顯著;T2的中、下部位和整株煙葉平均含鉀量均顯著高于CK,上部葉含鉀量與CK差異不顯著;T3的上、中、下部位和整株煙葉平均含鉀量雖較CK高,但差異均不顯著。表明,過(guò)早施鉀(T1)和過(guò)遲施鉀(T3)均難以均衡維持采烤后各部位鉀素供應(yīng),適當(dāng)推遲(T2)追施時(shí)期可將腐殖酸鉀追施效果最大化,有效提升各部位煙葉的鉀含量。

2.3 土壤鉀素與煙葉含鉀量的相關(guān)性

由表3看出,移栽后30 d整株煙葉含鉀量與土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.609),與緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.729);移栽后60 d整株煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.909);移栽后90 d整株煙葉含鉀量與移栽后60 d土壤速效鉀、緩效鉀均呈極顯著正相關(guān)(0.843、0.909),與移栽后90 d土壤緩效鉀呈顯著正相關(guān)(0.609);移栽后120 d整株煙葉含鉀量與土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.691),與緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.949),與移栽后30 d土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.658)。上部葉:移栽后60 d煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤緩效鉀呈顯著正相關(guān)(0.660);移栽后90 d煙葉含鉀量與移栽后60 d土壤速效鉀、緩效鉀均呈極顯著正相關(guān)(0.827、0.911),與移栽后90 d土壤速效鉀呈顯著負(fù)相關(guān)(-0.604);移栽后120 d煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤速效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.906),與移栽后90 d土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.614),與移栽后120 d土壤速效鉀、緩效鉀均呈極顯著正相關(guān)(0.828、0.847)。中部葉:移栽后60 d煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤緩效鉀呈顯著正相關(guān)(0.708);移栽后90 d煙葉含鉀量與移栽后60 d土壤速效鉀、緩效鉀均呈極顯著正相關(guān)(0.729、0.903),與移栽后90 d土壤速效鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)(-0.740),與土壤緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.749);移栽后120 d煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.616),與移栽后120 d土壤緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.867)。下部葉:移栽后60 d煙葉含鉀量與移栽后30 d土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.613),與移栽后60 d土壤速效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.743);移栽后90 d煙葉含鉀量與移栽后60 d土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)(0.613);移栽后120 d煙葉含鉀量與土壤緩效鉀呈極顯著正相關(guān)(0.865)。

表3 土壤鉀素含量與煙葉含鉀量的相關(guān)系數(shù)

3 討論

3.1 腐殖酸鉀不同追施時(shí)期對(duì)土壤鉀素的影響

土壤對(duì)煙株持續(xù)供應(yīng)鉀是提高煙葉含鉀量的關(guān)鍵,鉀肥種類(lèi)及施用方式可使土壤中各種形態(tài)鉀發(fā)生轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生新的平衡,改變土壤鉀素含量[15-16]。適時(shí)追施鉀肥可維持土壤較高的供鉀強(qiáng)度,相比一次性基施鉀肥,移栽后追施鉀肥可提升土壤速效鉀和緩效鉀含量[17]。研究表明,不同施鉀處理移栽后60 d土壤鉀素含量較移栽后30 d明顯增加,且表現(xiàn)為常規(guī)追鉀處理>追施腐殖酸鉀處理;但隨著鉀肥快速釋放,土壤鉀素含量隨烤煙生育進(jìn)程逐漸下降;追施腐殖酸鉀處理均不同程度提高烤煙移栽后90～120 d的土壤速效鉀含量,且土壤緩效鉀降幅遠(yuǎn)低于常規(guī)追鉀處理,與王振振等[18]的研究結(jié)論一致。腐殖酸作為一種具有高反應(yīng)活性和較強(qiáng)吸附性能的有機(jī)物質(zhì),其活性功能團(tuán)通過(guò)吸附或絡(luò)合作用使得腐殖酸鉀肥料具有一定的緩釋性能[19-20]。研究結(jié)果顯示,在等量鉀素條件下,移栽后30 d追施腐殖酸鉀處理烤煙在移栽后60 d土壤速效鉀和緩效鉀較移栽后30 d分別增長(zhǎng)31.72%和56.62%,常規(guī)追鉀處理分別增長(zhǎng)42.48%和72.27%。研究表明,追施腐殖酸鉀處理移栽后120 d土壤的速效鉀和緩效鉀含量降幅均較常規(guī)追鉀處理低,與杜振宇等[21]的研究結(jié)論,即施用腐殖酸鉀肥可減少土壤晶格對(duì)鉀離子固定,釋放一部分非交換性鉀,并提高外源鉀在土壤中有效性相吻合。

3.2 腐殖酸鉀不同追施時(shí)期對(duì)煙葉含鉀量的影響

烤煙整株、不同部位和不同葉位葉片對(duì)鉀的積累和分配特征存在一定差異,不同施鉀方式會(huì)直接影響烤煙生長(zhǎng)需鉀關(guān)鍵期的鉀含量[15]。研究表明,烤煙隨著生育進(jìn)程其鉀素吸收呈現(xiàn)“慢-快-慢”規(guī)律。烤煙吸收鉀素高峰期大致集中在移栽后40～70 d[22-23]。楊鐵釗等[24]認(rèn)為,這段時(shí)間煙株對(duì)鉀的積累量達(dá)全生育期的70%～80%。本研究也表明烤煙各部位含鉀量均在移栽后60 d達(dá)高峰。而在烤煙打頂后,煙株前期吸收的大量鉀離子由根系回流到土壤中,煙葉含鉀量快速下降,鉀素外溢現(xiàn)象導(dǎo)致采烤后煙葉含鉀量較低。林鸞芳等[25]研究表明,移栽后60 d、70 d、90 d追施不同量鉀肥處理均能促進(jìn)煙株對(duì)鉀的吸收,提高煙葉含鉀量;研究表明,適當(dāng)推遲(移栽后50 d追施腐殖酸鉀)追施時(shí)期可將腐殖酸鉀追施效果最大化,有效提升各部位煙葉的鉀含量。李靜等[9]研究表明,在烤煙移栽后55 d和80 d追施部分鉀肥煙葉鉀積累量降低比例比常規(guī)一次性追鉀減少在15%以上,可有效利用中部葉成熟的第二次鉀積累高峰期,減少煙葉鉀素外溢,從而提高中、上部煙葉含鉀量。本研究中,移栽后70 d追施腐殖酸鉀處理烤煙的中部葉和上部葉含鉀量也出現(xiàn)第二個(gè)含鉀量峰值,其上部葉含鉀量明顯較常規(guī)追鉀處理高。此外,李孟霞等[26]針對(duì)影響云南清香型煙葉化學(xué)品質(zhì)的13個(gè)土壤因子分析表明,胡敏酸含量是影響煙葉化學(xué)品質(zhì)的主要指標(biāo)之一。施用腐殖酸鉀肥可直接補(bǔ)充土壤腐殖酸,而隨腐殖酸用量增加,煙葉鉀含量呈遞增趨勢(shì),尤其后期鉀營(yíng)養(yǎng)供給效果顯著[27-28]。因此,在烤煙對(duì)鉀的積累高峰期(移栽后50～60 d)追施鉀肥,即適當(dāng)推遲鉀肥追施比例和時(shí)間,增加腐殖酸鉀肥投入,有利于提高采烤后各部位煙葉含鉀量。

3.3 土壤鉀素與煙葉含鉀量的相關(guān)關(guān)系

土壤鉀素供應(yīng)狀況是影響烤煙含鉀量的重要因素[29-30]。研究表明,不同生育期各部位煙葉含鉀量與土壤速效鉀、緩效鉀含量呈極顯著或顯著相關(guān)關(guān)系。但煙葉含鉀量與前一時(shí)期土壤鉀素含量的相關(guān)性比同一個(gè)時(shí)期更顯著,如移栽后60 d各部位煙葉含鉀量均與移栽后30 d土壤鉀素含量呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系;移栽后90 d上部葉、中部葉含鉀量與移栽后60 d土壤速效鉀、緩效鉀含量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,下部葉含鉀與移栽后60 d土壤速效鉀含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明從鉀肥投入到鉀素釋放,再到被煙葉吸收是一個(gè)時(shí)間動(dòng)態(tài)過(guò)程。同時(shí)腐殖酸可通過(guò)對(duì)鉀素的吸附作用獲得緩釋效果[18,31],從而產(chǎn)生土壤鉀素與煙葉含鉀量錯(cuò)生育期相關(guān)的規(guī)律。此外,移栽后90 d各部位煙葉鉀含量與移栽后90 d土壤速效鉀含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,且移栽后70 d追施腐殖酸鉀處理烤煙移栽后90 d土壤速效鉀含量顯著高于其他處理,但其移栽后90 d中、上部位煙葉含鉀量最低,而采烤后煙葉出現(xiàn)二次高峰,這為鉀肥追施時(shí)期后移提供了有效的數(shù)據(jù)支撐,通過(guò)追施時(shí)期后移帶來(lái)的鉀素釋放滯后來(lái)匹配烤煙吸鉀的第二次高峰,且腐殖酸鉀較低的釋放速率可能會(huì)提升成熟期煙葉含鉀量。

4 結(jié)論

腐殖酸鉀不同追施時(shí)期土壤鉀素和煙葉含鉀量的變化特征差異較大。腐殖酸鉀代替2/3硫酸鉀追施處理烤煙移栽后90 d和120 d土壤速效鉀含量較CK分別增加3.43%～44.31%和3.93%～12.61%,移栽后120 d土壤緩效鉀含量較移栽后90 d的降幅均<5%,而常規(guī)施肥處理降幅達(dá)12.55%?？緹熒诓煌课粺熑~含鉀量均呈先升后降趨勢(shì),均在移栽后60 d達(dá)高峰。與常規(guī)追鉀處理比,移栽后30 d追施腐殖酸鉀處理采烤后下部葉含鉀量提高27.31%,移栽后50 d追施腐殖酸鉀和70 d追施腐殖酸鉀處理采烤后各部位煙葉含鉀量分別提高14.06%～36.32%和14.06%～17.59%。不同生育期各部位煙葉含鉀量與土壤速效鉀、緩效鉀含量呈顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系,且煙葉含鉀量與前一時(shí)期土壤鉀素含量的相關(guān)性比同一個(gè)時(shí)期更顯著。綜合表明,烤煙移栽后50 d用腐殖酸鉀代替2/3硫酸鉀追施效果最佳,可滿(mǎn)足煙株整個(gè)生育期土壤鉀素的供應(yīng),有效維持土壤鉀素平衡和提高成熟期煙葉含鉀量,從而改善煙葉品質(zhì)。