瀘州煙區(qū)烤煙干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收動態(tài)變化研究

崔權(quán)仁,牟仕香,陳 波,羅 引,宋 江,陳雪松,羅永海,謝 強(qiáng)*,何余勇,竟麗麗

(1.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所,安徽合肥 230031;2.四川煙草公司瀘州市公司,四川瀘州 646000;3.中國煙草總公司四川省公司,四川成都610041)

烤煙是產(chǎn)質(zhì)并重的葉用經(jīng)濟(jì)作物,煙葉品質(zhì)是人們關(guān)注的焦點[1]?？緹煂Φ?、磷、鉀養(yǎng)分的吸收及干物質(zhì)積累是其產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ),直接影響烤煙的經(jīng)濟(jì)效益。煙葉的產(chǎn)量取決于煙株總干物質(zhì)積累量及在葉片中的分配量,而干物質(zhì)積累和烤煙的質(zhì)量又與煙株對氮磷鉀等養(yǎng)分的吸收及其在煙株體內(nèi)的分配密切相關(guān)[2]?？緹熞圃院?不同時期干物質(zhì)和養(yǎng)分積累狀況反映植株不同部位(根、莖、葉)干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收變化規(guī)律[3]。前人在不同生態(tài)區(qū)對烤煙干物質(zhì)和養(yǎng)分積累分配規(guī)律等方面進(jìn)行了大量研究。符云鵬等[4]研究表明,豫西雨養(yǎng)煙區(qū)烤煙前期生長緩慢,對干物質(zhì)和養(yǎng)分的大量吸收積累較晚,干物質(zhì)積累較少;王世濟(jì)等[5]認(rèn)為,移栽后30～75 d是皖南煙區(qū)烤煙干物質(zhì)和大量元素、中量元素及微量元素的積累關(guān)鍵期;劉齊元[6]研究表明,干物質(zhì)重與N、P 、K 養(yǎng)分積累量的關(guān)系在不同時期均呈極顯著關(guān)系;吳雷等[7]研究表明,不同施肥處理對煙株礦質(zhì)元素的吸收和干物質(zhì)積累影響明顯。黃元炯等[8],楊鐵釗等[9]研究認(rèn)為,煙葉產(chǎn)量與品質(zhì)的形成是干物質(zhì)和養(yǎng)分吸收積累相協(xié)調(diào)的結(jié)果,其累積不僅受生態(tài)、栽培等環(huán)境因子制約,還受烤煙品種的影響。說明不同品種干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收存在差異。因此,摸清瀘州烤煙干物質(zhì)積累與養(yǎng)分吸收動態(tài)變化規(guī)律,對采取有效措施調(diào)控?zé)熤晟L發(fā)育、提高煙葉的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料烤煙品種為中川208。2022年1月15日播種,漂浮育苗。4月5日移栽。栽后立即蓋膜,45 d后全部揭膜。5月2日團(tuán)棵。6月5日打頂,6月13日開始采烤,8月19日采烤完畢。

1.2 試驗地概況供試土壤為白鱔泥,前茬作物為蘿卜。試驗地土壤基本肥力:pH 5.8,有機(jī)質(zhì)34.40 g/kg,水解氮294.5 mg/kg,速效磷35.7 mg/kg,速效鉀356.4 mg/kg。

1.3 試驗設(shè)計選擇同一品種(中川208)相同煙田,從成苗期、移栽后10 d開始,每間隔10 d取煙株整株樣品,洗凈烘干,按根、莖、葉不同部位單獨計產(chǎn)。不同時期,根據(jù)煙株大小采集不同樣品株數(shù),成苗期采集樣品50株,移栽后10 d采集樣品30株,移栽后20 d采集樣品10株,以后每間隔10 d采集樣品3株,至采烤結(jié)束。用清水洗凈后,把根、莖、葉器官單獨分開作為不同樣品,105 ℃殺青30 min后,60 ℃烘干,記載煙株的干物質(zhì)積累量;烘干樣品過40目篩,分析樣品的氮、磷、鉀元素含量,探討煙株干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收積累規(guī)律。打頂時的頂芽及優(yōu)化采摘葉片要單獨收集,與后期采集樣品一一對應(yīng)歸類后計為相應(yīng)煙株植物學(xué)產(chǎn)量最終數(shù)值,試驗安排在古藺縣大寨鄉(xiāng)大寨村。習(xí)慣施肥情況:施化學(xué)純N 104.85 kg/hm2、P2O5160.35 kg/hm2、K2O 344.85 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O為1∶1.53∶3.23。行距1.2 m,株距0.5 m。

1.4 樣品測定方法樣品采用H2SO4-H2O2法消解,凱氏定氮法測定全氮,鉬銻抗比色法測定全磷,火焰光度計法測定全鉀?？緹熎渌瘜W(xué)成分分析參考肖協(xié)忠[10]的《煙草化學(xué)》。

1.5 數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)選用 Excel 2010 和SPSS 17．0進(jìn)行統(tǒng)計分析,并對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期內(nèi)煙株不同器官干物質(zhì)積累規(guī)律由圖1可知,隨著煙株生育進(jìn)程的推進(jìn),根干重呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加幅度不同。移栽后0～40 d,煙株根干重增加緩慢,平均增速為0.088 kg/d,栽后40 d時根干重總積累量為52.98 kg/hm2;從41 d開始至移栽后70 d,煙株根干重增加迅速,平均增速為1.330 kg/d,栽后70 d時根干重總積累量達(dá)648.50 kg/hm2,打頂時根干重只有根總干重的32.83%,但打頂后10 d內(nèi)(栽后60～70 d)根干重增加350.43 kg/hm2,增加干重占根總干重的38.60%,說明打頂明顯加劇根系干物質(zhì)積累及木質(zhì)化程度;從71 d開始至采烤結(jié)束,煙株根干重增加速度減緩,平均增速為0.346 kg/d,采烤結(jié)束時根干重總積累為907.82 kg/hm2,采烤結(jié)束前10 d內(nèi),平均增速只有0.142 kg/d。

圖1 生育期內(nèi)根干物質(zhì)積累量Fig.1 Root dry matter accumulation during the growth period

由圖2可知,隨著煙株生育進(jìn)程的推進(jìn),莖干重呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加趨勢不同。移栽后30 d內(nèi),煙株莖干重增加緩慢,平均增速為0.233 kg/d,栽后30 d時莖干總積累量只有104.94 kg/hm2;從31 d開始至移栽后70 d煙株莖干重迅速增加,平均增速為2.296 kg/d,栽后70 d時莖干重總積累量達(dá)1 482.32 kg/hm2;71 d開始至采烤結(jié)束,煙株莖干重增加速度減緩,平均增速為0.706 kg/d,采烤結(jié)束時莖干重總積累量為2 011.68 kg/hm2。打頂時莖干重為莖總干重的51.18%,說明打頂前莖的干物質(zhì)積累大于根干物質(zhì)積累。

圖2 生育期內(nèi)莖干物質(zhì)積累量Fig.2 Stem dry matter accumulation during the growth period

由圖3可知,隨著煙株生育進(jìn)程的推進(jìn),葉干重呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加趨勢不同。移栽后20 d內(nèi),煙株葉干重增加緩慢,平均增速為0.750 kg/d,栽后20 d時,葉干物質(zhì)總積累量為225.06 kg/hm2;從21 d開始至移栽后80 d煙株葉干重增加迅速,平均增速為2.311 kg/d,栽后80 d時,葉干物質(zhì)總積累量達(dá)2 304.69 kg/hm2;打頂時葉干重為1 773.44 kg/hm2,占葉總干重的68.47%,說明打頂前葉片干物質(zhì)積累在烤煙產(chǎn)量形成中起決定作用,因此,加強(qiáng)煙株旺長至圓頂期田間各項綜合栽培措施的管理,保證水肥的充足協(xié)調(diào)供應(yīng)是煙葉獲得較高產(chǎn)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。從81 d開始至采烤結(jié)束,煙株葉干重增加速度減緩,平均增速為0.476 kg/d,采烤結(jié)束時葉干物質(zhì)總積累量為2 590.16 kg/hm2。

圖3 生育期內(nèi)葉物質(zhì)積累量Fig.3 Leaf dry matter accumulation during the growth period

2.2 生育期內(nèi)不同時段煙株各器官干物質(zhì)積累強(qiáng)度分布規(guī)律由圖4可知,生育期內(nèi),煙株根積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,在移栽后41～50和61～70 d出現(xiàn)2次峰值。移栽后40 d內(nèi),煙株根干重增加緩慢,積累強(qiáng)度較弱,最高為17.09 kg/(hm2·10 d),從41 d至移栽后70 d煙株根干重積累強(qiáng)度迅速增加,根干重日積累強(qiáng)度平均為19.94 kg/(hm2·d),特別是打頂后10 d內(nèi)根干重日積累強(qiáng)度最高達(dá)35.06 kg/(hm2·d);從71 d開始至移栽后90 d,煙株根干重日積累強(qiáng)度呈迅速減弱趨勢,從71 d開始至移栽后80 d,煙株根干重日積累強(qiáng)度平均降低25.04 kg/(hm2·d),從91 d至采烤結(jié)束,積累強(qiáng)度趨于平緩。

圖4 生育期內(nèi)不同時段根干重積累強(qiáng)度Fig.4 Root dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

由圖5可知,生育期內(nèi),煙株莖積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,在移栽后41～50和61～70 d出現(xiàn)2次峰值。移栽后30 d內(nèi),煙株莖干重增加緩慢,積累強(qiáng)度較弱,最高為7.46 kg/(hm2·10 d),從31 d開始至移栽后50 d煙株莖干重積累強(qiáng)度迅速增加,莖干重日積累強(qiáng)度平均為30.89 kg/(hm2·d),從51 d至移栽后60 d煙株莖干重積累強(qiáng)度減弱,從61 d至移栽后70 d煙株莖干重積累強(qiáng)度迅速增加,莖干重日積累強(qiáng)度最高達(dá)45.27 kg/(hm2·d),為整個生育期內(nèi)莖積累強(qiáng)度最高值,說明打頂有利于促進(jìn)煙株莖干物質(zhì)積累。從71 d至移栽后100 d,煙株莖干重積累強(qiáng)度呈逐漸減弱趨勢,莖干重日積累強(qiáng)度平均為14.7 kg/(hm2·d),從101 d至采烤結(jié)束,積累強(qiáng)度趨于平緩。

圖5 生育期內(nèi)不同時段莖干重積累強(qiáng)度Fig.5 Stem dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

由圖6可知,生育期內(nèi),煙株葉積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,移栽后10 d內(nèi),煙株葉干重增加緩慢,積累強(qiáng)度較弱,僅為5.22 kg/(hm2·10 d),從11 d至移栽后50 d煙株葉干重積累強(qiáng)度迅速增加,葉干重日積累強(qiáng)度平均為36.59 kg/(hm2·d),從51 d至采烤結(jié)束時,煙株葉干重積累強(qiáng)度總體呈下降趨勢,只有打頂后10 d煙株葉干物質(zhì)積累強(qiáng)度呈小幅增加趨勢,日均積累強(qiáng)度為34.98 kg/(hm2·d),增幅量小于11 d至移栽后50 d煙株葉干重的積累強(qiáng)度,特別是移栽81 d以后,平均日積累強(qiáng)度只有7.14 kg/(hm2·d),與移栽初期相當(dāng),這可能與2023年瀘州煙區(qū)后期極度干旱,葉片干物質(zhì)合成受阻有關(guān)。

圖6 生育期內(nèi)不同時段葉干重積累強(qiáng)度Fig.6 Leaf dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

2.3 生育期內(nèi)煙株不同營養(yǎng)元素積累規(guī)律由圖7可知,在整個生育期內(nèi),煙株氮積累量隨著生育期的推進(jìn)呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加趨勢不同。移栽后10～50 d,煙株氮積累量增加迅速,日均氮積累量為1.80 kg/hm2,栽后50 d時氮積累總量達(dá)73.19 kg/hm2,占總氮含量的77.17%,移栽后51 d至采烤結(jié)束,煙株氮積累量增加緩慢,日均氮積累量為0.32 kg/hm2,采烤結(jié)束時煙株氮積累總量為94.83 kg/hm2,說明在瀘州烤煙生產(chǎn)過程中,含氮肥料必須要早施,氮素施用過遲,不利于葉片氮素積累,影響產(chǎn)量形成。

圖7 不同時期煙株氮積累量Fig.7 Nitrogen accumulation of tobacco plants at different periods

由圖8可知,在整個生育期內(nèi),煙株磷積累隨著生育期的推進(jìn)呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加趨勢不同。移栽后10～70 d,煙株磷積累量增加迅速,日均磷積累量為0.41 kg/hm2,栽后70 d時磷積累總量達(dá)24.53 kg/hm2,占總磷含量的85.92%,移栽50 d時磷積累量僅占總磷含量的51.13%,移栽后71 d至采烤結(jié)束,煙株磷積累量增加緩慢,日均磷積累量為0.08 kg/hm2,采烤結(jié)束時煙株磷積累量為28.55 kg/hm2。

圖8 不同時期煙株磷積累量Fig.8 Phosphorus accumulation of tobacco plants at different periods

由圖9可知,在整個生育期內(nèi),煙株鉀積累隨著生育期的推進(jìn)均呈“S”型增加趨勢,但不同時段增加趨勢不同。移栽后10～50 d,煙株鉀積累量增加迅速,日均鉀積累量為2.72 kg/hm2,移栽后50 d時鉀積累量達(dá)109.56 kg/hm2,占總鉀含量的84.64%,移栽后51 d至采烤結(jié)束,煙株鉀積累量增加緩慢,日均鉀積累量僅為0.29 kg/hm2,采烤結(jié)束時煙株鉀積累總量為129.44 kg/hm2,說明在瀘州烤煙生產(chǎn)過程中,含鉀肥料必須要早施,鉀肥施用過遲不利于葉片鉀素吸收積累。

圖9 不同時期煙株鉀積累量Fig.9 Potassium accumulation of tobacco plants at different periods

綜上所述,在瀘州烤煙生產(chǎn)過程中,移栽50 d內(nèi),不同營養(yǎng)元素吸收積累量為鉀積累量>氮積累量>磷積累量,因此,不同肥料施用順序為鉀肥早于氮肥早于磷肥。

2.4 生育期內(nèi)不同時段煙株營養(yǎng)元素積累增量分布規(guī)律由圖10可知,生育期內(nèi),煙株氮積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,在移栽后11～40 d,煙株氮積累強(qiáng)度迅速增加,其中,移栽后31～40 d,煙株氮積累強(qiáng)度達(dá)到頂峰,積累強(qiáng)度達(dá)26.16 kg/(hm2·10 d),從移栽后41 d至采烤結(jié)束,煙株氮積累強(qiáng)度開始呈下降趨勢,移栽后50 d,氮凈積累量達(dá)72.89 kg/hm2,占總氮含量的76.86%,但從移栽后61 d至采烤結(jié)束60 d,氮凈積累量只有14.54 kg/(hm2·60 d),占總氮含量的15.33%,說明打頂后煙株吸收氮素量較少,因此,從滿足瀘州煙區(qū)煙株吸氮規(guī)律的角度出發(fā),在烤煙生產(chǎn)施肥過程中,含氮肥料必須早施。

圖10 不同時段氮凈積累量Fig.10 Net nitrogen accumulation at different time periods

由圖11可知,生育期內(nèi),煙株磷積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,在移栽后11～60 d,煙株磷積累強(qiáng)度總體呈增加趨勢,其中,移栽后51～60 d,煙株磷積累強(qiáng)度達(dá)到頂峰,積累強(qiáng)度達(dá)6.65 kg/(hm2·10 d),從移栽后61 d至移栽后100 d,磷積累強(qiáng)度總體呈緩慢下降趨勢,從移栽后101 d至采烤結(jié)束,煙株磷積累強(qiáng)度有小幅增加,移栽后60 d內(nèi),磷凈積累量達(dá)21.15 kg/hm2,占總磷含量的74.09%,但從移栽后61 d至移栽后100 d,磷凈積累量為7.16 kg/(hm2·40 d),占總磷含量的25.07%,說明打頂后,煙株對磷吸收仍有一定量需求。

圖11 不同時段磷凈積累量Fig.11 Net phosphorus accumulation at different time periods

由圖12可知,生育期內(nèi),煙株鉀積累強(qiáng)度總體呈“凸”字型分布,在移栽后11～40 d,煙株鉀積累強(qiáng)度迅速增加,其中,移栽后31～40 d,煙株鉀積累強(qiáng)度達(dá)到頂峰,積累強(qiáng)度達(dá)36.90 kg/(hm2·10 d),從移栽后41 d至采烤結(jié)束,煙株鉀積累強(qiáng)度開始呈下降趨勢,移栽后50 d內(nèi),鉀凈積累量達(dá)109.11 kg/hm2,占總鉀含量的84.30%。從移栽后61 d至采烤結(jié)束的60 d,鉀凈積累量只有9.65 kg/(hm2·60 d),占總鉀含量的7.45%,說明打頂后煙株鉀積累量較少,因此,從滿足瀘州煙區(qū)煙株吸鉀規(guī)律的角度出發(fā),在烤煙生產(chǎn)施肥過程中,含鉀肥料必須早施。

圖12 不同時段鉀凈積累量Fig.12 Net potassium accumulation at different time periods

綜合分析圖9～12可知,煙株生長后期不同營養(yǎng)積累強(qiáng)度不同,總體表現(xiàn)為磷積累量>氮積累量>鉀積累量,與移栽50 d內(nèi)不同營養(yǎng)元素積累強(qiáng)度規(guī)律相反。

綜合分析圖7～12,從滿足煙株營養(yǎng)需求規(guī)律角度出發(fā),在瀘州烤煙生產(chǎn)過程中,含氮、鉀肥料必須早施,結(jié)合磷肥特性,建議瀘州煙區(qū)烤煙生產(chǎn)施肥方式采用起壟時一次性施肥方法,更有利于煙株對營養(yǎng)元素的吸收積累。

2.5 瀘州煙區(qū)不同肥料對烤后干煙偏生產(chǎn)力的影響瀘州煙區(qū)在烤煙生產(chǎn)過程中,施用不同肥料的偏生產(chǎn)力明顯不同,氮肥偏生產(chǎn)力為24.70 kg/kg,磷肥偏生產(chǎn)力為16.15 kg/kg,鉀肥偏生產(chǎn)力為7.51 kg/kg,氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力大小為氮肥偏生產(chǎn)力>磷肥偏生產(chǎn)力>鉀肥偏生產(chǎn)力。

3 結(jié)論與討論

干物質(zhì)和氮、磷、鉀最大積累速率出現(xiàn)時間及最大積累速率在不同品種、同一品種的不同器官間存在一定差異[11]。該研究的瀘州煙區(qū)中川208的根、莖、葉不同器官干物質(zhì)積累強(qiáng)度規(guī)律不同。根系在移栽后40 d內(nèi),莖在移栽后30 d內(nèi),葉在移栽后20 d內(nèi)均增加緩慢,根、莖、葉分別從移栽后41、31和21 d至移栽后70 d干重迅速增加,至移栽后70 d,不同器官干物質(zhì)迅速增加,分布達(dá)到相應(yīng)器官總干重的71.45%、73.69%和81.97%。根、莖干物質(zhì)積累強(qiáng)度最大時期為打頂后10 d內(nèi),分別為35.06和45.27 kg/(hm2·d),葉干物質(zhì)積累強(qiáng)度最大時期為移栽后41～50 d,達(dá)54.92 kg/(hm2·d),71 d至采烤結(jié)束根、莖、葉干物質(zhì)積累均緩慢增加,這與王世濟(jì)等[5,12]研究的皖南烤煙干物質(zhì)積累規(guī)律基本相同,與顧勇等[13]研究的根莖葉積累規(guī)律不符,這可能與中川208品種特性、田間生長勢強(qiáng)有關(guān)[14]。說明打頂前葉片干物質(zhì)積累在烤煙產(chǎn)量形成中起決定作用。因此,加強(qiáng)煙株旺長至圓頂期田間各項綜合栽培措施的管理,保證水肥的充足協(xié)調(diào)供應(yīng)是煙葉獲得較高產(chǎn)質(zhì)量的重要基礎(chǔ)[5,15]。

還苗后,煙株吸收氮、磷、鉀養(yǎng)分?jǐn)?shù)量迅速增加,氮、鉀吸收高峰均出現(xiàn)在移栽后31～40 d,分別達(dá)2.61和3.96 kg/(hm2·d),磷吸收高峰出現(xiàn)在移栽后51～60 d。移栽后50 d時,煙株氮積累量達(dá)73.19 kg/hm2,占總氮含量的77.17%,磷積累量達(dá)14.60 kg/hm2,占總磷含量的51.13%,鉀積累量達(dá)109.56 kg/hm2,占總鉀含量的84.64%,在瀘州烤煙生產(chǎn)過程中,移栽50 d內(nèi),不同營養(yǎng)元素吸收積累量為鉀積累量>氮積累量>磷積累量,因此,不同肥料施用順序為鉀肥早于氮肥早于磷肥。此期養(yǎng)分的充足供應(yīng)是烤煙獲得優(yōu)質(zhì)適產(chǎn)的基礎(chǔ),根據(jù)煙株對營養(yǎng)元素的積累規(guī)律,種植中川208品種時,氮肥和鉀肥應(yīng)作基肥施用,不宜追施,這與顧勇等[13]研究提出的瀘州煙區(qū)分次追施肥料較好的結(jié)果不一致。煙株生長后期不同營養(yǎng)積累強(qiáng)度總體表現(xiàn)為磷積累量>氮積累量>鉀積累量。瀘州煙區(qū)在烤煙生產(chǎn)過程中,施用不同肥料的偏生產(chǎn)力明顯不同,表現(xiàn)為氮肥偏生產(chǎn)力>磷肥偏生產(chǎn)力>鉀肥偏生產(chǎn)力。

從滿足煙株營養(yǎng)需求規(guī)律角度出發(fā),在瀘州烤煙生產(chǎn)施肥過程中,含氮、鉀肥料必須早施,結(jié)合磷肥特性,瀘州煙區(qū)烤煙生產(chǎn)施肥方式采用起壟時一次性施肥方法,更有利于煙株對營養(yǎng)元素的吸收積累和平衡烤煙化學(xué)成分,保障煙葉質(zhì)量。