不同鉀肥替代硫酸鉀對烤煙鉀肥利用及產(chǎn)質(zhì)量的影響

中圖分類號：S572.01

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-5119（2025）03-0037-08

Effects of Different Potassium Fertilizers as Substitutes for Potassium Sulfate on Potassium Utilization， Yield， and Quality of Flue-cured Tobacco

WANG Ping1， PENG Shuilian2， HAO Dong3， LI Jingchao3， SU Wenyan1， CONG Ping1， DONG Jianxin1*， TANG Lina4*

（1.InstituteofbacoResearch，CinesecademyfgriculturalienesQingdao66o，hina;2.LongyaBranchofujan

TobaccoCompany，Longyan623o，F(xiàn)ujian，hina;3.anpingTbaccoompanyofujiaProvice，nping30uja China; 4. Fujian Provincial Tobacco Agriculture Research Institute， Fuzhou 350o03， China）

Abstract：Long-termexcessveappicationof potassiumsulfatecanleadtosoilnutrientimbalances，acidification，andlow potasiumfertizeruseefficiency.Itcanalsohinder tobaccoroot growthandreduce leafcombustibilityultimatelyafectingtobacco leaf qualityToientifsuitablepotassimfertiersfortobaccoproductionintheFujiantobacogrowngregion，atwoearfeld experimentwasconducted inNanping，F(xiàn)ujianProvince，from2022 to2023.Potassiumsulfate，，thelocallyconventionallyused fertlizer，edasteotrol.Tesdyexaedtectsoffourtypsofpotassfertiles：potasscaboateas humate，and potassumsilcateonsoil properties，aswellas theyieldandqualityofflue-curedtobacco.Theresultsshowedas the follows. （l）Intesofsoilproperties，thepotassimcarboateandptassusicate treatmentssignificatlyinreasedsoilpHby 0.06 to 0.08units，whilethe potassumhumateand potassumsicate treatments signficantlreduced te availablepotassumcntet in the soil by 25.72% to 34.19% . The potassium carbonate treatment significantly reduced soil potassium dependency compared to the CK treatment， with reductions of 12.75% and 32.35% over the two years， respectively. （2） Regarding potassium absorption and utilization influe-curedtobacco，thepotasiumcarbonate treatmentsignificantlyincreasedthepotassumcontentintheroots （by 11.23% to 25.55% ， stems （by 4.16% to 39.31% ），middle leaves （by 4.35% to 9.13% ）， and lower leaves （by 8.27% to 8.34% ）， which in turn significantly enhanced total potassium accumulation （by 14.64% to 47.77% ）. In both 2022 and 2023，the potassium carbonate treatmenthadteighestapparentutilzationrateofpotassifertilize，agronomicffiiencyandpotassiupartialprouctiity whichwere significantly higher than the potassium sulfate treatment by 56.65% to 184.77% 53.85% to 83.33% ，and 3.73% to 6.40% respectively.（3）Acomprehensivequalityevaluation offlue-cured tobaccousing thefuzzy evaluationmethod indicatedthatthe potasiumcarbonate and potassiumhumate treatments achievedsuperiorsensoryqualitywithan overallqualityhighr thanhatof thepotasiumsulfate ratentIsumaryomparedtooertypesofpotassifertilzers，otassumcarboate pefodtebest inaleviatigslaiatireigotattibccootailt leafquaity，andbostingyieldandincome.Itisrecommendedtoapplypotassiumcarbonateinsteadofonventionalpotassum sulfate fertilizer in tobacco fields with high sulfur content in the soil and tobacco leaves.

Keywords： flue-cured tobacco; potassium fertilizer; tobacco-growing soil; quality

鉀是烤煙生長發(fā)育和生理代謝必需的營養(yǎng)元素之一，它不僅能改善煙葉的燃燒性、降低焦油含量，還顯著影響烤后煙葉可用性[1-2]，被稱為烤煙的“品質(zhì)元素\"[3]。為追求煙葉品質(zhì)，滿足優(yōu)質(zhì)烤煙對鉀的需求，福建煙區(qū)烤煙生產(chǎn)普遍選擇大量施用硫酸鉀肥料。然而長期大量施用硫酸鉀肥料會導(dǎo)致鉀素利用率降低，并引起土壤養(yǎng)分不平衡、土壤酸化和板結(jié)等問題[4-5]。此外，硫酸根離子（ SO₄^2- ）積累會對煙草根系生長和烤后煙葉的燃燒性產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而降低煙葉品質(zhì)[。因此，篩選適宜的鉀肥種類對福建煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)具有重要意義。

近年來，關(guān)于不同鉀肥對烤煙鉀素積累及產(chǎn)質(zhì)量影響的研究逐漸受到關(guān)注。周碩野等[在豫南煙區(qū)進(jìn)行了不同種類的鉀肥試驗(yàn)，結(jié)果表明碳酸鉀肥代替常規(guī)硫酸鉀肥能提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。腐殖酸鉀肥作為新型高分子鉀肥，可通過絡(luò)合和吸附增強(qiáng)肥效[8]。與施用硫酸鉀肥相比，施用黃腐酸鉀能提高土壤速效鉀和煙葉鉀含量，改善煙葉品質(zhì)[9]。硅酸鉀是一種適合于酸性土壤的緩釋鉀肥，肥效持久[10]。朱經(jīng)偉等[11]研究表明，采用硅酸鉀替代硫酸鉀可以顯著改善黔中煙區(qū)植煙土壤的鉀素供給，增加烤煙根際微生物數(shù)量，提高烤煙根系活力。福建煙區(qū)由于長期、過量施用硫酸鉀肥，導(dǎo)致鉀素利用率低下、煙葉品質(zhì)下降等問題突顯，亟需探索替代性鉀肥品種，以優(yōu)化土壤鉀素供應(yīng)和提升煙葉品質(zhì)，從而滿足優(yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)需求。因此，本研究通過大田試驗(yàn)研究不同鉀肥種類對土壤性質(zhì)、烤煙鉀素吸收和產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在篩選出適宜福建煙區(qū)煙草生產(chǎn)的鉀肥種類，為以提升鉀素利用率為核心的鉀肥運(yùn)籌技術(shù)模式提供支撐，實(shí)現(xiàn)土壤-烤煙系統(tǒng)中鉀素的高效利用，同時也可為其他長期施用硫酸鉀的煙區(qū)篩選合適的替代性鉀肥研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料與試驗(yàn)地概述

供試烤煙品種為翠碧1號（CB-1）。試驗(yàn)于2022年1月—2023年7月在福建省南平市建陽區(qū)圳頭村 27^°12^′40^′′N 118^°7^′26^′′E ）開展，為期2年。當(dāng)?shù)貫閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，土壤類型為水稻土。試驗(yàn)地長期采用年內(nèi)煙稻輪作的種植模式（本研究僅涉及煙草季）。試驗(yàn)前耕層（ 0～20cm 土壤 pH 為4.49，有機(jī)質(zhì)為 32.45g/kg ，堿解氮、有效磷和速效鉀分別為134.78、134.62和 163.54mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置4種鉀肥處理。CK：施用硫酸鉀；K1：施用碳酸鉀；K2：施用腐殖酸鉀；K3：施用硅酸鉀；為計(jì)算鉀肥利用率，設(shè)置不施用鉀肥處理（KO）。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個處理3次重復(fù)，共計(jì)15個小區(qū)，行株距為 120cm×50cm ，小區(qū)面積 100m² ，種植密度為17400株 /hm² 。除KO外，各處理氮、磷、鉀用量一致；KO氮、磷用量同其他處理。氮肥施用量為 107.70kg/hm² ，各處理 N：P₂O₅：K₂O 均為 1：1：3.5 。供試肥料：復(fù)合肥（ ， P₂O₅8.0% ， K₂O22.5% ），硫酸鉀 K₂O52.0% ，碳酸鉀（ K₂O59.0% ，腐殖酸鉀（ K₂O12.0% ，硅酸鉀（ K₂O34.0% 和鈣鎂磷肥（P₂O₅12.0%） 。煙苗于每年1月5日田間移栽，4月27日打頂，5月6日采集腳葉，6月23日采集頂葉，其余生產(chǎn)管理及施肥參考當(dāng)年度“南平烤煙品種CB-1生產(chǎn)技術(shù)方案”。

1.3 樣品采集

土壤樣品采集：烤煙打頂后7天采集土壤樣品，用土鉆取壟畦剖面的土壤（ 0～20cm， 鮮樣，每小區(qū)5個樣點(diǎn)，混合均勻，每個處理3次重復(fù)。

植株樣品采集：打頂后7天每個小區(qū)選擇3株長勢均勻的煙株用鐵鍬整棵取出，用于測定干質(zhì)量及煙株不同部位鉀素含量。烤煙成熟時進(jìn)行煙葉采收及烘烤，葉片自下而上分3～4次采收，并取C3F進(jìn)行化學(xué)成分鑒定和感官質(zhì)量評價。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1土壤指標(biāo)測定及計(jì)算用pH計(jì)（SartoriusPB-10）測定土壤 pH 。采用乙酸銨法提取樣本速效鉀，并用火焰光度計(jì)（ThemoUV-1500）測定[12]。參照季璇等[13]方法計(jì)算土壤鉀肥依存率，公式為：

土壤鉀肥依存率 （%）=1 （不施鉀區(qū)烤煙鉀素積累總量/施鉀區(qū)烤煙鉀素積累總量） ×100 （1）1.4.2烤煙干物質(zhì)量及鉀素含量測定將采收的葉片以及相應(yīng)煙株的根、莖分別在 105^°C 殺青 0.5h 之后 75^°C 烘干至恒重，稱量記錄煙株不同組織的干質(zhì)量。采用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮樣品，火焰光度計(jì)測定烤煙鉀素含量[12]。

1.4.3鉀肥利用相關(guān)參數(shù)計(jì)算計(jì)算公式參照季璇等[13]、李高坡等[14]：

鉀素積累量（ kg/hm² ） ∣= 干質(zhì)量 × 鉀素含量 （2

鉀肥表觀平衡 （kg/hm² = 鉀肥投入總量-烤煙鉀 素積累總量 （3）

鉀肥表觀利用率 （%）=1 （施鉀區(qū)鉀素積累量-不施硫區(qū)鉀素積累量）/施鉀量 ×100 （4）

鉀肥農(nóng)學(xué)效率 （kg/kg）= （施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量-不施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量）/施鉀量 （5）

鉀肥偏生產(chǎn)力 （kg/kg）= 施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量/施鉀量 （6）

1.4.4烤后煙化學(xué)品質(zhì)及產(chǎn)量產(chǎn)值分析烤后煙葉中總氮、氯、總糖、還原糖、煙堿等化學(xué)成分采用AA3型連續(xù)流動化學(xué)分析儀（SEALAnalytical）測定[15]。參照YC/T138—1998[16]，由相關(guān)技術(shù)人員評吸鑒定烤后煙葉的感官質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)和計(jì)算烤后煙產(chǎn)量、均價以及中上等煙的比例，按當(dāng)?shù)厥召弮r格計(jì)算各處理產(chǎn)值?；瘜W(xué)成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀的數(shù)值通過隸屬函數(shù)[17]進(jìn)行歸一化，然后通過模糊綜合評價[18]計(jì)算不同指標(biāo)所占權(quán)重以研究不同鉀肥種類對烤煙綜合質(zhì)量的影響。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和繪圖使用MicrosoftExcel2016、SPSS26.0和Origin2024。不同處理指標(biāo)間差異采用單因素方差分析（One-wayANOVA），并用LSD法進(jìn)行多重比較 （plt;0.05） 。表格和圖中數(shù)據(jù)以平均值 ?± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果

2.1不同種類鉀肥對土壤性質(zhì)的影響

如表1所示，與CK相比，K1和K3兩年土壤 pH 分別顯著提高 0.06～0.08 和 0.06～0.07 ；K2和K3兩年土壤速效鉀含量分別顯著降低28.05%～34.19% 和 25.72%～28.22% 。2022年和2023年各處理土壤鉀肥表觀平衡均大于0，表明土壤中鉀素均有盈余。與CK相比，K1兩年土壤鉀肥依存率顯著降低 12.75% 和 32.35% ，2023年K2和K3顯著降低 19.89% 和 12.38% 。

2.2不同種類鉀肥對烤煙鉀素吸收和利用的影響

2.2.1 不同種類鉀肥對烤煙不同組織鉀素含量的影響 如圖1所示，2022年，K1＼～K3根鉀素含量較CK顯著提高 6.79%～25.55% ；K1莖鉀素含量較CK顯著提高 4.16% ；K2和K3上部葉鉀素含量較CK顯著降低 10.60% 和 17.51% ，K1中、下部葉鉀素含量較CK顯著提高 4.35% 、 8.27% 。2023年，僅K1根鉀素含量比CK顯著提高 11.23% ：K1＼～K3莖鉀素含量比CK顯著提高 21.00%～39.31% K1和K3上、中、下部葉鉀素含量較CK分別顯著提高 5.58% 和 10.26% 、 9.13% 和 8.09% 、 8.34% 和 6.42% 。兩年結(jié)果均表明，與CK相比，打頂后K1可顯著提高根、莖、中部葉和下部葉的鉀素含量。

2.2.2不同種類鉀肥對烤煙不同組織鉀素積累量的影響由圖2可知，2022年，K1根鉀素積累量顯著大于其他處理，K1＼～K3根鉀素積累量較CK顯著提高 17.72%～42.46% ；與CK相比，K1和K2顯著提高莖鉀素積累量 14.70% 和 7.85% ；K2和K3較CK顯著降低上部葉鉀素積累量 12.86% 和21.61% ，僅K1中部葉和下部葉鉀素積累量較CK顯著提高 18.36% 和 9.25% ；K1較CK鉀素總積累量顯著提高 14.64% 。2023年，僅K1根鉀素積累量較CK顯著提高 22.45% ；K1＼～K3莖和中部葉鉀素積累量均較CK顯著提高 27.29%～102.06% 和12.34%～29.89% ；K3上部葉鉀素積累量較CK顯著提高 11.36% ；僅K1下部葉鉀素積累量較CK顯著提高 24.79% ；K1＼～K3鉀素總積累量均較CK顯著提高 14.12%～47.77% ?？梢姡蝽敽驥1顯著提高了根、莖、中部葉和下部葉的鉀素積累量，進(jìn)而顯著提高了煙株鉀素總積累量。

2.2.3不同種類鉀肥對烤煙鉀肥利用的影響由表2可知，2022年K1較CK顯著提高鉀肥表觀利用率 56.65% ，2023年各處理較CK顯著提高鉀肥表觀利用率 54.61%～184.77% 。兩年鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力均以K1最高，2022年K1分別較CK顯著提高 53.85% 和 3.73% ，2023年則分別顯著提高 69.70% 和 6.40% 。綜上，K1能夠顯著提高烤煙的鉀肥利用率。

2.3 不同種類鉀肥對烤煙C3F品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

2.3.1不同種類鉀肥對烤后煙葉化學(xué)成分的影響如表3所示，2022年C3F鉀含量范圍為 2.11%～2.51% K1較K3顯著提高C3F鉀含量18.96個百分點(diǎn)；K3較CK顯著提高C3F還原糖含量8.83個百分點(diǎn)；K1和K2較CK顯著降低C3F煙堿含量27.12和34.75個百分點(diǎn)；各處理總氮、氯、總糖差異不顯著。2023年C3F鉀含量范圍為 2.62%～2.76% K1＼～K3較CK顯著提高C3F全鉀含量 1.91～5.34 個百分點(diǎn)；各處理C3F總氮、氯、總糖、還原糖和煙堿含量無顯著差異。

2.3.2不同種類鉀肥對烤煙感官質(zhì)量的影響如圖3所示，2022年C3F綜合得分為： K2gt;K1gt;CKgt; K3，CK在風(fēng)格和香氣方面弱于K1和K2；K1刺激性較大，煙氣較細(xì)膩，香氣質(zhì)較好；K2風(fēng)格較突出，甜感較好，略有刺激；K3刺激較大。2023年C3F綜合得分為： 1gt;1gt;1gt;13gt;1gt;11K1香氣質(zhì)較好，K2煙氣稍粗糙、殘留稍重，K3刺激性較大、殘留較重，CK殘留較重、香氣量少。兩年的數(shù)據(jù)均表明，K1和K2感官質(zhì)量優(yōu)于CK。

2.3.3不同種類鉀肥對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響如表4所示，2022年各處理間經(jīng)濟(jì)性狀無顯著性差異；2023年僅K1較CK顯著提高了產(chǎn)值和均價，增幅分別為 5.92% 和 6.02% 。

2.3.4不同種類鉀肥對烤煙綜合質(zhì)量的影響通過模糊綜合評價法對烤煙化學(xué)成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)賦分，其綜合質(zhì)量得分如表5所示，2022年K1、K2化學(xué)成分和感官質(zhì)量得分較高，K1、K3經(jīng)濟(jì)性狀得分較高。2023年K1、K3化學(xué)成分得分較高，K1、K2感官質(zhì)量得分較高。綜上可知，兩年K1和K2烤煙綜合質(zhì)量均高于CK。

3討論

3.1不同種類鉀肥對土壤性質(zhì)的影響

土壤pH是土壤的重要化學(xué)性質(zhì)，可直接影響煙草的生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量[19-20]。本研究中，與施用硫酸鉀相比，施用碳酸鉀和硅酸鉀可在短期內(nèi)略提高土壤pH，這可能有助于緩解施用硫酸鉀造成的土壤酸化。這種變化可能與堿性鉀肥（如碳酸鉀和硅酸鉀）中和土壤酸性有關(guān)[10.21]。然而，土壤 pH的變化通常是一個緩慢的過程，后續(xù)仍需探究碳酸鉀和硅酸鉀肥對pH的多年影響效應(yīng)。土壤鉀素形態(tài)與烤煙鉀素吸收密切相關(guān)，土壤鉀素可分為速效鉀、緩效鉀和無效鉀，其中速效鉀是作物吸收利用的主要形態(tài)[22]。本試驗(yàn)中，施用腐殖酸鉀和硅酸鉀較施用硫酸鉀顯著降低了土壤速效鉀含量。可能是因?yàn)榱蛩徕浭撬苄苑柿?，而腐殖酸鉀和硅酸鉀是緩效型肥料，肥效不能在煙株生長期充分發(fā)揮[8，而這種緩釋效應(yīng)可能在后茬作物水稻中有所體現(xiàn)。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，施用碳酸鉀較施用硫酸鉀顯著降低土壤鉀素盈余量和依存率（土壤鉀肥表觀平衡和依存率反映了土壤對煙株鉀積累量的貢獻(xiàn)[13-14]），這表明碳酸鉀處理中土壤對煙株鉀素積累量貢獻(xiàn)小;而施用碳酸鉀處理的烤煙鉀素積累量顯著高于硫酸鉀處理，這表明碳酸鉀處理下，煙株對土壤鉀的依賴程度降低，而更多依賴于肥料直接供鉀，因此碳酸鉀肥料對煙株鉀素積累量貢獻(xiàn)高于硫酸鉀肥料。其原因可能在于鉀肥的伴陰離子不同，從而導(dǎo)致烤煙對鉀素吸收的差異[23]。施用硫酸鉀后， K⁺ 被植物吸收而 SO₄^2- 過剩于土壤中， SO₄^2- 為陰離子，根系需分泌 H⁺ 以實(shí)現(xiàn)電荷平衡[4.24]。 H⁺ 濃度升高一方面降低了土壤中鉀飽和度的有效度，另一方面， H⁺ 與 K⁺ 會競爭原生質(zhì)膜上的結(jié)合點(diǎn)，或降低 H⁺ 外排泵的效率，無法有效排出 H⁺ ，從而抑制 K⁺ 的吸收[25]。而 CO₃^2- 作為堿性陰離子，會在酸性土壤中中和 H⁺ ，從而降低 H⁺ 濃度[26]，不會進(jìn)一步抑制煙株根系對 K⁺ 的吸收。

3.2不同種類鉀肥對鉀素吸收和利用的影響

烤煙對鉀的吸收和運(yùn)輸是一個逆化學(xué)濃度梯度的主動過程[27]。本研究在鉀肥用量相同的情況下，施用不同類型鉀肥，煙葉鉀含量明顯不同。施用碳酸鉀處理的中部葉和下部葉鉀含量顯著高于硫酸鉀處理，且顯著提高了煙株鉀素總積累量，與毛家偉等[28]研究結(jié)果一致，這表明碳酸鉀肥較常規(guī)硫酸鉀肥在提高煙葉鉀含量、提升煙葉品質(zhì)方面更具優(yōu)勢。本研究連續(xù)兩年的試驗(yàn)均以碳酸鉀處理的鉀肥表觀利用率最高，表明碳酸鉀肥具有更高的鉀肥利用效率，可減少鉀肥浪費(fèi)并降低環(huán)境污染風(fēng)險。相比硫酸鉀處理，碳酸鉀處理的鉀肥農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力顯著提高，可見兩種鉀肥促進(jìn)煙葉產(chǎn)量效果更好。為實(shí)現(xiàn)鉀肥的減肥增效，未來還需進(jìn)一步研究碳酸鉀用量對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以達(dá)到碳酸鉀高效利用。

3.3不同種類鉀肥對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

鉀素參與煙草的碳氮代謝，影響碳氮化合物的合成和煙葉的香氣質(zhì)和香氣量[29]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)施用硫酸鉀相比，施用碳酸鉀可顯著提高烤后煙葉的鉀含量，與周碩野等[研究一致。此外，施用腐殖酸鉀的煙葉感官質(zhì)量在兩年間均表現(xiàn)較好，可能與腐殖酸鉀有利于中性香味物質(zhì)中非酶棕色化降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物含量的增加有關(guān)[1]。本研究對烤煙化學(xué)成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行綜合質(zhì)量評價，發(fā)現(xiàn)碳酸鉀和腐殖酸鉀處理烤煙綜合質(zhì)量表現(xiàn)突出，為生產(chǎn)中替代硫酸鉀技術(shù)提供了依據(jù)。

4結(jié)論

碳酸鉀和硅酸鉀作為堿性鉀肥，有助于緩解長期施用硫酸鉀導(dǎo)致的土壤酸化，但硅酸鉀作為緩釋型鉀肥，降低了土壤速效鉀含量。碳酸鉀處理顯著提升了煙株的鉀素含量、鉀素總積累量和利用率。綜合質(zhì)量評價顯示，碳酸鉀和腐殖酸鉀處理感官質(zhì)量優(yōu)于硫酸鉀?？傮w而言，碳酸鉀在緩解土壤酸化、提高煙葉鉀素含量及品質(zhì)方面表現(xiàn)最佳，可以作為替代硫酸鉀的鉀肥應(yīng)用于福建及其他長期施用硫酸鉀的煙區(qū)。

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