施钾水平对甘肃烤烟钾含量及经济效益的影响

胡娟，邱慧珍＊，何秀成，张文明，李亚娟，张春红

（1.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州730070；2.甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州730070）

我国烟草（Nicotiana）的种植面积和产量均居世界首位，在我国国民经济中占有重要地位［1］。然而，与津巴布韦和美国等国家相比，我国的烟草行业大而不强，表现为产量高、出口量低、种植效益差［2－4］。我国烟叶的总体质量与世界优质烟生产国家有较大差距，主要原因之一是烟叶钾含量低［1，5］。一般认为，烤烟烟叶钾含量的正常值是2%～8%［6］，最低含钾量不小于2%［7－9］，而我国13个主要烟区烟叶钾含量普遍偏低，一般为2%左右，北方烟区烟叶钾含量多在1%～2%［5，10］。因此，通过营养调控提高烟叶钾含量对中国烟叶品质的改善具有十分重要的意义［11－14］。

钾是植物生长的必需营养元素，也是所有活有机体必需的一价阳离子，钾的某些生理功能是其他一价阳离子无法代替的［14］。对于烟草而言，钾不仅是吸收量较大的元素，其吸钾量一般是吸氮量的1.35倍，吸磷量的3.5倍［5］，同时钾还是烟草最重要的品质元素之一，在烟株体内参与几乎所有的代谢过程，并对烟叶的品质起着十分重要的作用［7，8，15，16］。烟叶的钾含量直接影响其香气的质和量［16］，也与燃烧性和保火性密切相关［17，18］。钾含量高的烟叶油分足、富有弹性和韧性，加工后的烟丝燃烧性好［19］，而且阴燃持火力大，从而可减少有害物质的产生，提高卷烟制品的安全性［20］。因此，为了提高烟叶钾含量，改善烤烟品质，烟农常采用高于最高产量施肥量的钾肥用量。有学者认为，必须施用高于2～3倍最佳产量需钾量的钾肥，才能获得优质烟叶［18］。然而，在实际生产中肥料施用量必须考虑到施肥对作物经济效益的影响［21］，许多研究表明在某种程度上，肥料投入与经济效益呈负相关［22，23］。因此前人对烤烟氮磷钾的合理用量及其配比，特别是对最佳钾肥施用量的研究较多［24］。

烤烟种植区位于甘肃省庆阳地区南部的正宁县，属优质烤烟种植适宜区，许多气象因子接近或优于全国著名烤烟生产基地云南玉溪，烤烟栽培历史悠久，且烤烟生产已成为富民强县的一大支柱产业。然而，由于不合理施肥及长期连作等原因造成烟叶产量和品质持续下降，烟叶含钾量仅为0.75%，严重制约当地烤烟生产向规模化、优质化和高效化的方向发展［25］。因此，如何通过提高烤烟钾含量改善品质，已成为该县烤烟种植中亟待解决的问题，而有关正宁烤烟的相关研究鲜见报道。为此，通过田间试验，以期通过配方施肥和营养调控等措施提高烤烟的钾含量，为指导当地的烤烟生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

田间试验于2007年在甘肃省庆阳市正宁县进行。正宁县地处黄土高原沟壑区，属于黄淮海第3大烟区，渭北高塬陕北丘陵沟壑第2烤烟小区，属于优质烤烟种植的适宜区。全县烤烟主产区乡镇海拔一般处于1 177～1 250 m，全年日照2 447.4 h，日照率55%，烤烟生育期≥10℃积温为2 900℃，降水量约630 mm，蒸发量1 500 mm，无霜期180 d左右。光照充足，热量富裕。供试土壤为黑垆土，基本理化性状见表1。

表1 供试土壤的基本理化性状Table 1 Basic physicochemical properties of soil used

1.2 试验设计与方法

本研究是“庆阳市优质烤烟测土配方施肥和标准化生产技术集成研究与示范推广”田间试验的一部分，是农业部《测土配方施肥技术规范》中“3414”完全方案中的钾组处理，共4个水平：K0：不施钾肥，K1：K2水平×0.5，K2：当地最佳施钾量，K3：K2水平×1.5（该水平为过量施钾水平）。

每一水平的施钾量（K2O）分别为0，90，180，270 kg／hm2。每处理3次重复，随机区组排列，小区面积66 m2（12.0×5.5），行距1.1 m，株距0.6 m，种植密度为1.653×104株／hm2。供试品种为当地当家品种CV70，由正宁县烟叶生产管理局提供，烟苗采用切块育苗。

所有小区不施有机肥，氮肥用量为60N kg／hm2，N∶P2O5∶K2O比例为1∶1.5∶3，氮肥用硝铵磷（N含量32%，P2O5含量4.4%），磷肥用过磷酸钙（P2O5含量16%），钾肥用硫酸钾（K2O含量50%）。施肥和起垄同步进行，采用双层施肥技术，下层肥料于4月10日起垄前用犁开出深0.2 m的沟，并将氮肥的85%，磷肥和钾肥的70%施入沟中，之后起垄，垄高0.1 m，垄宽0.55 m，起垄后覆膜；上层肥料于5月12日移栽时施入，用打窝器在垄面上打出深0.15 m的移栽穴，将剩余的氮磷钾肥施入穴中，覆土后栽上烟苗，窄膜单行。

1.3 样品采集与分析

根据“生不采，熟不漏”的原则，成熟一片采收一片，分小区单独采烤、单独记产、计值，烘烤后按小区分下部叶（从下至上第1～7位叶，去掉1～2片无效叶，共采收5片有效烟叶）、中部叶（第8～14位叶）和上部叶（第15～20位叶）各取混合样300 g，75℃烘干，粉碎过1 mm筛待用。

样品钾含量的测定：浓H2SO4－H2O2消煮，火焰光度计测定［26］。起垄前采集土壤基础土样，测定土样的基本理化性状［27］。

1.4 试验数据处理

试验数据采用 EXCEL 2003和SPSS 11.5软件进行统计分析，用新复极差法进行平均数的显著性检验。

2 结果与分析

2.1 施钾水平对烤烟不同叶位钾含量的影响

试验结果表明，随施钾水平的提高，烤烟叶片的钾含量明显增加（表2）。

表2 施钾水平对烤烟叶片钾含量的影响（平均值±标准差）Table 2 Effects of potassium fertilizer rates on potassium content in flue－cured tobacco leaves（Mean±SD）

烤烟叶片钾含量随施钾水平的提高而增加，以K3水平增加的幅度最大，上、中、下部叶片钾含量分别比对照增加了55%，80%，56%（表2）。由此可见，增施钾肥是提高烤烟叶片钾含量的有效途径［1，28，29］。在本试验条件下，当施钾量为K3水平，即270 kg／hm2时，中部叶片钾含量可达2.11%，不仅远高于我国北方烟区烟叶钾含量的平均水平，而且接近云南和贵州烟区烟叶的钾含量［30］。

试验结果也表明，烤烟不同叶位叶片的钾含量对施钾水平的的反应明显不同。

不同叶位中以中部叶片钾含量的增幅最大。与K0相比，中部叶在K1、K2、K3处理中的钾含量分别增加了39%，69%，80%，上部叶和下部叶分别增加了21%，42%，55%和23%，50%，56%。

当施用钾肥后，不同叶位叶片的钾含量高低顺序发生了变化。在K0处理中，以中部叶的钾含量最低，当施用钾肥后，中部叶片钾含量明显高于上部叶和下部叶，尤其是在高钾水平处理中，说明中部叶钾含量对钾肥的敏感程度最高，其可能的原因是中部叶的生长时期正是烟叶钾素吸收积累的高峰期［31，32］。

在收获的18片烟叶中，中部叶为第8～14片叶，占收获叶片的39%，中部叶钾含量的提高对增加单位面积的产值有重要意义。因为烟叶钾含量越高，品质越好，中上等烟比例也越高，因而单位面积的烟叶产值也高［33］。

2.2 施钾水平对烤烟产量和经济效益的影响

试验结果表明，烤烟产量、均价、中上等烟比例和产值等经济效益参数均随施钾水平的提高而增加（表3）。

表3 施钾水平对烤烟产量及经济效益的影响Table 3 Effects of potassium rates on yield and economic benefit in flue－cured tobacco

随施钾水平的提高，烤烟产量随之增加，说明钾素可增强烤烟对营养物质的吸收，同时促进生物量增加及干物质积累，因而，增施钾肥可提高烤烟产量。与K0相比，K1、K2和K3处理的产量分别增加了2%，13%和19%，但K1和K0间的差异不显著（表3）。出现这一结果的原因之一是供试土壤的速效钾含量仅为150 mg／kg，这一水平在我国植烟土壤钾素分级指标中属于缺钾水平［18］，说明本试验的施钾水平设置偏低，施钾水平和产量之间关系的分析结果（图1）也说明了这一点。

在本试验条件下，无法用经典的一元二次肥料效应模型拟合施钾水平与产量之间的关系，由于施钾水平与烤烟产量之间的关系属非典型模型，因此，在本试验条件下，无法计算相应的施肥参数，推测经济最佳施钾量与最高产量施钾量可能在K3水平以上（图1）。这一水平高于我国黄淮烟区钾肥推荐用量180～225 K2O kg／hm2［19］，因此，有关当地钾肥施用量参数的确定有待于进一步试验。

图1 施钾水平对烤烟产量的增产效应Fig.1 Effects of potassium fertilizer rates on the yield flue－cured tobacco

随施钾水平的提高，烤烟的均价、中上等烟比例和产值也随之增加。与K0相比，K1、K2和K3处理的均价分别提高了0.77，1.48和1.79元／kg，中上等烟比例分别提高了5.99%，14.22%和14.06%，产值分别增加了2 110，5 793和7 743元／hm2（表3），说明施钾量越高，产值越高。

尽管均价和中上等烟比例在K2和K3水平间的差异不显著，但是二者间的产值差异显著。综合肥料成本的经济效益分析结果表明，单位面积的纯收入K3比K2增加了1 300元／hm2（表3），由此可见，增施钾肥不仅可明显提高烤烟产量，同时通过增加叶片的钾含量改善烟叶的品质，从而对提高单位面积的产值有重要意义。

3 小结

烟叶钾含量随施钾水平的提高而增加，以K3水平增加的幅度最大，中部叶钾含量达2.11%。

烤烟不同叶位叶片钾含量对施钾的反应明显不同，随施钾量的提高，中部叶钾含量增加幅度最大。

施用钾肥后，烟株上、中、下部叶片钾含量的高低顺序发生改变。

随施钾水平的提高，烤烟产量随之增加，但可能由于本试验的处理水平不够，推测经济最佳施钾量与最高产量施钾量可能在K3水平以上。

随施钾水平的提高，烤烟均价、中上等烟比例和产值均随之增加。

在正宁县目前的生产条件下，在氮、磷肥用量为60 N kg／hm2和90 P2O5kg／hm2的基础上，当施钾量为K3水平，即270 K2O kg／hm2（N∶P2O5∶K2O比例为1.0∶1.5∶3.0）时即可获得最高的经济效益。

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