几种缓释钾肥对烤烟钾含量及产量产值的影响.

2014-05-25李进平涂书新陈振国彭孟祥魏文娟

中国烟草科学 2014年3期

刘金，李进平，涂书新*，陈振国，彭孟祥，魏文娟

（1.华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070；2.湖北省烟草科研所，武汉 430030）

烟草钾含量一般为 2%～4%[1]，是烟草吸收最多的元素之一。施用钾肥促进烟草的生长代谢，同时也影响烟草的品质[2-3]。研究表明，提高烟叶的钾含量不仅可改善烟叶的色泽、燃烧性和持火力[4]，还有利于烟叶中糖的积累和烟叶香气的形成[5-6]。我国烟叶钾含量相对较低，多在1%～2%，而优质烟叶钾含量多在 2.5%以上[7-8]。烟叶钾含量过低已成为限制我国烟叶质量的重要因子之一。

为提高烟叶钾含量，我国研究人员做了大量工作，也取得很大的进展[9]，但主要集中在钾肥施用量[10]、常规钾肥的施用品种[11]和钾肥追肥次数和时期[12-13]等方面的研究。新型的缓/控释肥料能够有效地延长肥料养分的释放，满足作物特定生育期的养分需求[14-15]。但我国缓/控释肥的研究是主要针对氮肥[16]，对缓/控释钾肥的研究[17]，特别是对烟草钾含量影响的研究较少[18-19]。

因此，笔者在实验室和大田条件下，对不同种类缓释钾肥的钾素养分释放特征及其对烤烟钾含量及产量产值的影响进行了研究，试图通过研究合理施用缓释钾肥，改善烤烟的钾营养状况，有效提高烤烟钾素含量，为烤烟品质的提高提供理论依据和技术手段。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试钾肥品种包括硝酸钾肥，包膜硝酸钾肥，氯化钾肥，腐植酸氯化钾肥，包膜腐植酸氯化钾肥。腐植酸氯化钾肥由湖北奥佳肥业提供，以腐植酸为包膜材料；包膜硝酸钾和包膜腐植酸氯化钾，设计控释期为70 d，由山东农业大学张民教授提供，以聚乙烯聚合物为包膜材料；其他肥料为普通商品肥。其中硝磷铵含N 30%、含P2O56%，过磷酸钙含P2O512%，硝酸钾含K2O 38%，包膜硝酸钾含K2O 35%，氯化钾含K2O 60%，腐植酸包膜氯化钾含K2O 38%，包膜腐植酸氯化钾含K2O 36%。

1.2 缓释钾肥静水释放试验

按照缓释肥料国家标准（GB/T 23348—2009），准确称取包膜硝酸钾、腐植酸氯化钾、包膜腐植酸氯化钾各10.00 g，放入100目尼龙网做成的小袋中，置于250 mL三角瓶中，加蒸馏水200 mL，加塞密封，于25 ℃恒温下静置，3个重复。取样时间为1、3、5、7、14、28、42、56、84 d。取样时将瓶内溶液混匀，使溶液浓度一致，完全移入250 mL容量瓶中，定容。每次取样后准确加入200 mL蒸馏水继续培养。采用火焰光度计（Cole-Parmer M410）测定钾的含量。

1.3 缓释钾肥土壤释放试验

试验于 2011年在湖北省恩施市咸丰县高乐山镇小模村大田进行。该地东经 109°06′11″，北纬29°28′34″，海拔814 m。试验地前茬为休闲田，土壤为黄棕壤，土壤pH 5.71，有机质19.91 g/kg，碱解氮111.74 mg/kg，速效磷34.18 mg/kg，全钾11.78 g/kg，速效钾110.9 mg/kg。供试品种为云烟87。

准确称取包膜硝酸钾、腐植酸氯化钾、包膜腐植酸氯化钾各15.00 g，放入100目尼龙网做成的小袋中，封口后肥料颗粒均匀平铺于尼龙网中，并于2011年5月17日（烟苗移栽时）埋入试验田15 cm耕层土壤中。分别于埋后14、42、70、98 d取样，每种肥料每次取3袋。取样方法：拆开尼龙袋，将肥料完全转移到 20目土壤筛中，用自来水冲洗，小心将肥料表面粘附的土壤洗净，再用蒸馏水冲洗2次，然后用吸水纸吸干肥料表面的水分，并置于预先称量好的小铝盒中，在 60 ℃烘箱中干燥至恒重，冷却后称量。样品称取0.300 g，采用硫酸-高氯酸消化后上机测定钾含量。

1.4 大田试验

试验地点、土壤与环境均与缓释钾肥土壤释放试验一致。试验为单因素大田试验，共6个处理，分别为CK（不施钾肥）、硝酸钾、包膜硝酸钾、氯化钾、腐殖酸氯化钾、包膜腐殖酸氯化钾。每个处理设置3个重复，随机区组排列。每处理施用等量的氮、磷肥做肥底，按 m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.2∶2.5，氮肥用量 87 kg/hm2，其中氮肥、磷肥按照当地常规方法施用，钾肥硝酸钾处理和氯化钾处理70%基施，30%移栽2周后开沟追施覆土。包膜硝酸钾、腐植酸氯化钾、包膜腐植酸氯化钾处理100%基施。4月28日施底肥，条施后覆盖起垄。

小区长5.5 m，宽4.8 m，行距1.2 m，株距0.55 m，每小区40株烟。采用漂浮育苗，4月25日成苗，5月17日移栽。

试验按当地优质烟生产规范管理，于打顶前和烤后取不同部位植物样，于团棵期、打顶前、成熟期取烤烟根际土壤样品。烟叶成熟后分次烘烤，烤后统计每小区产量产值。两期植物样均分上、中、下部叶等3个部分，105 ℃杀青0.5 h，70 ℃烘干后粉碎，测定全钾含量。土壤样品在室内风干后过20目筛，测定土壤中速效钾含量。

1.5 烟样和土样的分析测定

烤烟植物钾含量的测定采用浓 H2SO4-H2O2消化，火焰光度法测定。土壤速效钾的测定采用了1 mol/L醋酸铵法。有机质测定采用重铬酸钾容量法-外加热法，pH为电位法，有效氮为碱解扩散法，有效磷为0.5 mol/LNaHCO3法。

1.6 数据统计分析

数据统计分析采用DPS 7.05软件进行。

2 结果

2.1 缓释钾肥钾释放特征

在 25 ℃静水条件下，缓释钾肥的养分释放速率各不相同（图1）。包膜硝酸钾中钾的释放曲线呈“L”型，42 d以前为养分快速释放的线性期，42 d以后为养分减速释放的减衰期。初期（1 d）钾养分释放率和 28 d养分累积释放率分别为 5.9%与69.2%，K累积释放率达到80%的时间约为40 d。符合缓释肥料国家标准（GB/T 23348—2009）的规定行业标准的规定。

包膜腐植酸氯化钾释放曲线亦呈“L”型，但是其初期释放率为30.1%（国家标准为≤15%），28 d K累积释放率为87.5%（国家标准为≤80%），具有缓释作用但是没有达到缓控释肥料国家标准。腐植酸氯化钾初期释放率即达到87%，本试验条件下缓释效应不明显。

图1 静水中3种缓释钾肥钾的释放特征Fig.1 K release from three slowly-released K fertilizers in water

田间条件下土培试验结果表明（图2），包膜硝酸钾与包膜腐植酸氯化钾的养分释放趋势基本相同，但是70 d内包膜腐植酸氯化钾的钾释放更多。在土壤培养后14 d、42 d包膜腐植酸氯化钾的钾素释放率分别较包膜硝酸钾高20.65%和20.99%。70 d后包膜硝酸钾的钾素释放速率更高。

同 25 ℃水中包膜硝酸钾钾养分的释放曲线比较可以发现，土培法中缓释肥钾的释放与其趋势基本相同，但是由于田间土壤环境复杂，土壤水分不稳定等因素，土培法中缓释肥料钾素释放速率要比水中包膜缓释钾肥钾的释放速率低。在42 d时，土培法中包膜硝酸钾和包膜腐植酸氯化钾的钾素释放率分别比静水试验中低31.02%、15.21%，说明土壤水分含量等环境条件是影响缓释肥养分释放的重要因素。但2种方法中肥料的钾的总释放率基本相同，总释放率为94%～98%。

图2 土壤培养法测定的3种缓释钾肥钾的释放特征Fig.2 K release from three slowly-released potassium fertilizers under field conditions

2.2 烤烟打顶前各部位钾含量

大田试验结果表明，施钾肥可以提高烤烟打顶前各部位的钾含量，而缓释钾肥的效果较普通钾肥更为明显（图3）。包膜硝酸钾处理上、中、下部叶钾含量分别为3.34%、3.08%、3.88%，较普通硝酸钾处理分别提高了 19.83%、8.45%、7.08%。腐植酸氯化钾和包膜腐植酸氯化钾处理烤烟各部位钾含量基本持平，较氯化钾处理的烤烟各部位钾含量分别提高达15.30%、29.09%、50.63%和17.15%、36.20%、53.46%。统计分析表明，与对照相比，包膜硝酸钾处理可显著提高烤烟打顶前上部叶的钾含量，而腐植酸氯化钾和包膜腐植酸氯化钾处理可显著提高烤烟打顶前上、中、下部叶的钾含量。

图3 打顶前不同钾肥处理烤烟各部位钾含量Fig.3 Leaf K content before topping with various K fertilizer treatments

2.3 烤后烟叶钾含量

大田试验结果表明（图4），与对照相比，各施肥处理烟叶钾含量均明显提高。而缓释钾肥处理烟叶钾含量较普通钾肥处理也都有不同程度的提高。包膜硝酸钾处理的烤烟上、中、下部叶钾含量分别达2.49%、2.61%、2.88%，均高于硝酸钾处理，增幅分别为15.70%、17.55%和12.93%，其中中部叶达到显著水平。腐植酸氯化钾和包膜腐植酸氯化钾处理烤烟各部位烟叶钾含量明显高于普通氯化钾处理，腐植酸氯化钾处理中、下部叶和包膜腐植酸氯化钾处理的下部叶达到显著水平，分别提高了26.69%、25.11%和 38.99%，但是包膜腐植酸氯化钾处理中部叶钾含量略有降低。

各缓释钾肥处理对中、下部叶钾含量影响比上部叶大。上部叶中包膜硝酸钾处理，中部叶包膜硝酸钾、腐植酸氯化钾处理，下部叶各缓释肥处理烟叶钾含量大于2.5%，达到优质烟叶钾含量标准。

图4 施用不同钾肥烤烟不同部位烟叶烤后钾含量Fig.4 Cured leaf K content of plants treated with various K fertilizers

2.4 土壤速效钾含量

所有钾肥处理都提高土壤速效钾含量，但其变化趋势存在显著差别（图5）。在烤烟不同生育期取样的结果表明，不施钾肥的对照土壤速效钾含量基本无变化，施用硝酸钾和氯化钾的土壤随着烤烟的生长土壤速效钾含量在不断降低。这表明施用钾肥后可以为土壤提供高浓度的钾营养，但是未被烤烟利用的钾会被土壤固定或者随雨水淋失导致土壤速效钾含量降低。

而施用缓释肥处理，烤烟采收后的土壤速效钾含量同团棵期并没有降低，特别是腐植酸氯化钾、包膜腐植酸氯化钾处理的速效钾含量明显增加，这与缓释肥料在后期能够缓慢释放钾营养有关。

图5 烤烟不同生育期不同钾肥处理土壤速效钾含量Fig.5 Soil available K content in different growth stages of tobacco plant treated with various K fertilizers

2.5 烤烟产量和产值

本试验表明，施用缓释钾肥可显著提高烟叶的产量和产值（表1）。这说明，施用缓释钾肥不仅对烤烟生长过程和烟叶的化学成分产生影响，而且对烤烟的产量、烟叶等级和产值产生影响。与硝酸钾处理相比，包膜硝酸钾处理的产量和产值都有显著提高，其增幅分别为32.08%和34.30%。包膜硝酸钾处理上等烟叶率略高于硝酸钾，但差异不明显。

本试验各氯化钾肥处理中，以腐植酸氯化钾处理效果最好，各项指标都大于氯化钾处理，其中产值达到了显著水平。同各硝酸钾肥处理相比，各氯化钾肥处理的产量、产值相比有明显降低。硝酸钾肥比氯化钾肥更适宜于烟草的生长，可以提高烤烟的产量。

表1 不同钾肥处理烤烟的产量和产值Table1 Tobacco yield and output value with various K fertilizer treatments

3 讨论

烤烟中钾含量的高低影响烤烟的品质[2]。目前，我国烤烟生产过程中存在不能有效提高烤烟钾含量的问题[4]。施用缓释钾肥成为提高烤烟钾含量的一种新的重要措施[19]。从本试验的结果来看，缓释钾肥可以提高烤烟烟叶的钾含量，施用缓释钾肥后烟叶钾含量在1.84%～3.27%，比施用常规钾肥提高12.93%～38.99%。杜志勇等[20]研究表明，缓控释肥能够显著提高烤烟的钾含量，是相同施钾水平条件下常规钾肥处理的1.8～2.3倍。张翔等[21]研究发现，同常规钾肥比，利用豆油及添加剂为包膜材料的控释硫酸钾肥也能较好地提高烟叶钾含量。已有的研究结果和本试验都能表明缓释钾肥能够提高烟叶钾含量。

烤烟打顶后烟叶钾含量会下降，但有研究表明，多次追施钾肥可以提高烤后烟叶的钾含量[12-13]。打顶后土壤钾素的持续供应可以显著影响成熟期烤烟对钾的吸收[22]，并且可以提高烤烟的根系活力，增强烤烟对养分和水分的吸收[23]，故提高烤烟生长后期土壤的速效钾含量有着重要意义。已有研究结果表明[18,20-22]，缓释钾肥的释放特征可以与烤烟的生长过程中需钾规律相一致，缓释钾肥中钾养分在烤烟生育中前期快速释放，在后期缓慢释放，这样可以降低钾流失和土壤固定等损失，即保证烤烟旺长期钾的需求，也能够明显提高打顶后土壤速效钾含量，保持土壤中较高的钾离子浓度[24]。本试验结果表明，包膜硝酸钾肥和包膜腐植酸氯化钾肥钾的释放可以较好的与烤烟生育过程的需钾规律相匹配。通过土壤速效钾的变化也可以看出，缓释钾肥处理中土壤速效钾在生育后期并未降低，保证了生育后期烤烟钾的需求。

有研究表明[18,21]，在同样的施钾水平下，与常规钾肥比，缓释钾肥能够提高烤烟的产量和产值，部分研究发现[21]，缓释肥可以提高烤烟中上等烟比率。缓/控释肥不仅可以提高烤烟的钾含量，也可提高烤烟抗性，降低气候斑、野火病、TMV、CMV等病情指数[25-26]，从而提高烟叶的品质。计玉等[27]研究发现，缓/控释肥对烤烟各化学成分有明显改善作用，比例较协调。本研究表明，缓释钾肥能够提高烤烟的产量、产值和经济效益。同常规钾肥相比，包膜硝酸钾肥处理产量和产值分别提高 32.08%和34.30%，而本试验中缓释钾肥对烤烟上等烟比率影响不明显。