不同钾肥施用方式下烟草钾素积累动态模型与特征分析

2015-10-20朱丽等

江苏农业科学 2015年9期

朱丽等

摘要：为探索黄腐酸钾的不同施用方式对豫中烟区浓香型烟草钾素吸收特征的影响，以豫烟10号为研究对象，分别采用不同基追肥比例1 ∶0、4 ∶6、4 ∶3 ∶3施用黄腐酸钾，并监测整个生育期烟株的生长发育动态，建立烟草不同部位钾素积累动态模型，进而分析烟草钾素积累的动态特征。结果表明，钾肥基追比为4 ∶3 ∶3时，烟草叶、茎、根的钾素积累量均明显高于其他处理。叶片最大积累速率出现于移栽后58 d，快速增长期发生于移栽后43～73 d，此期间叶片钾素积累量为2.437 3 g/m2，占整个生育期烟叶钾素积累量的59.07%。茎部最大积累速率出现于移栽后63 d，快速增长期发生于移栽后57～70 d，此期间茎部钾素积累量为1.967 4 g/m2，占整个生育期茎部钾素积累量的57.81%。根系最大积累速率出现于移栽后67 d，快速增长期发生于移栽后53～80 d，此期间根部钾素积累量为0.764 3 g/m2，占整个生育期根系钾素积累量的59.72%。采用Logistic模型能较好地拟合烟草钾素积累动态，以基追比4 ∶3 ∶3施用黄腐酸钾能有效提高烟草钾素的积累速率和烟叶钾素积累量。

关键词：烟草；钾肥；施用方式；积累模型

中图分类号： S572.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0132-04

钾素对作物的生理功能有着极为重要的作用，烟草对钾素的需求量较大，含钾量高的烟叶香气足、吃味好、对人体健康危害小，因此含钾量已成为衡量烟草品质的重要指标[1-2]。世界优质烟叶的钾素含量为4%～6%，部分烟叶高达8%～10%[3-5]，而我国多数地区烟叶的钾素含量普遍为1.5%左右，显著低于世界优质水平；因此，提高烟叶钾素含量是提高我国烟叶品质的重要途径。烟草钾素含量主要受烟草品种、土壤特性、气候特征、栽培措施的影响，如今我国主要通过改变栽培措施以提高烟草钾素含量[6-7]。前人对提高钾肥施用量、增大钾肥施用基追比、增施有机酸等方法的研究[8-10]表明，烟草生长中后期的供钾水平对中上部烟叶的钾含量具有重要作用，提高中后期供钾水平有助于提高中上部烟叶的钾含量[7]。卢剑等认为施用黄腐酸钾对烟草中上部叶钾素吸收量的提高效果优于复合肥、高效钾、硝酸钾、硫酸钾等[8]。定量分析烟草生长过程中养分积累的动态变化，是揭示烟草产量形成、掌握烟叶高产调控指标的重要内容[11]。本试验在已有研究的基础上，对采用不同黄腐酸钾施用方式的处理分别建立烟草钾素的积累模型，探求烟草钾素的吸收规律，以期为烟草钾含量的提高及烟草精准施肥提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验地位于河南省许昌市襄城县紫云镇张村，地势平坦，土壤为沙壤土，土壤pH值8.52，有机质含量12.10 g/kg，碱解氮含量11.53 mg/kg，有效磷（P2O5）含量22.81 mg/kg，速效钾（K2O）含量150.60 mg/kg。供试烟草品种为豫烟10号，行株距为110 cm×50 cm。采用漂浮育苗，选取5叶1心生长茁壮的烟苗，于2013年5月4日移栽，中心花开放时进行打顶，打顶时每株烟留叶20～21张。大田管理及调制措施按照当地优质烟叶生产管理标准进行。

1.2试验设计

大田试验设置钾肥基追比分别为1 ∶0、4∶6、4∶3∶3，肥料施用总量不变，氮磷钾比（N：P2O5∶K2O）为1.0∶1.0∶3.5，并设置不施钾肥的对照组（CK）。分别将纯氮、纯磷以 30 kg/hm2 作为基肥施入，并施入纯钾105 kg/hm2，其中氮素由硝酸铵提供，磷为重钙，钾素由黄腐酸钾提供。施用基肥时条施与穴施的比例为7 ∶3，施追肥采取灌根法。前期、后期追肥分别于移栽后30、60 d（表1）进行。

1.3测定方法

自移栽后30 d起，每隔10 d选取代表性烟株3株，分不同器官杀青（105 ℃ 15 min，并于65 ℃烘干至恒质量），记录根、茎、叶的干质量，粉碎过60目筛，保存备用。采用AAⅢ型连续流动化学分析仪（德国BRAN+LUEBBE公司）测定杀青样品的钾含量。

1.4数据分析

采用Curve Expert 1.5软件、Origin 9.0软件进行模型的拟合及统计分析[12]。将干质量与相应养分含量相乘，得到烟株钾的积累及其在植株各部分的分配，单位g/m2。采用 Logistic 方程对收集的数据进行非线性回归拟合并估算参数a、b、c。Logistic方程可模拟“S”形曲线（作物的生长），表达式为：

y=a1+be-cx。（1）

式中：y为移栽后x天作物养分的积累量，g/m2；常数a为作物潜在最大养分含量；常数b为与养分积累量有关的阻滞系数；常数c为养分含量的增长率。Logistic方程的实质为描述养分积累量随时间的增加而增大，且渐近于潜在最大值的1组曲线；因此，养分积累速率方程为（1）式的一阶导数，即：

dydx=abce-cx（1+be-cx）2。（2）

2结果与分析

利用烟株钾素积累量数据建立基于Logistic方程的烟草群体钾素积累动态模型（表2）。预测值与实测值间的相关系数r均较高，确保了模型曲线的统计可信度。

2.1各处理烟草叶片钾素积累变化规律

由烟株叶片钾素积累曲线（图1）可知，烟草生长前期钾素积累较为缓慢，表明植株在缓慢适应新环境；生长中期各处理烟草钾素积累迅速增长，此后又趋于缓慢增长，并于成熟期达到最大值。在整个生育期，3个处理的烟草叶片钾素积累量、积累速率均大于对照，最终成熟时叶片钾素积累量表现为CK

钾素积累速率模型是连续变化的单峰曲线，其峰值即为钾素增长速率的极大值。在极点之前，钾素增长速率随移栽时间的推移而增大；在极点之后，钾素增长速率随移栽时间的推移而不断减小；因此，积累速率达到最大值的时期是钾素增长曲线的拐点。在生育前期，T3处理钾素积累速率略低于T1、T2，随后T3钾素积累速率迅速增加，在生育中后期明显高于T1、T2处理。3个处理叶片钾素积累最大速率分别为0062、0065、0.093 g/（m2·d），分别出现于移栽后51、56、58 d，对照组于移栽后51 d达到最大积累速率 0.055 g/（m2·d）。对Logistic方程求三阶导数，令其等于0，由此求得烟草生长规律的2个特征点，2个时间点之间为钾素积累直线增长期。T1处理烟叶钾素积累的直线增长期为移栽后36～67 d，此期间叶片钾素积累量为1.708 g/m2，占整个生育期烟叶钾素积累量的58.63%，占整株钾素总积累量的27.00%；T2处理烟叶钾素积累的直线增长期为移栽后 39～72 d，持续33 d，此期间叶片钾素积累量为1.904 g/m2，占整个生育期烟叶钾素积累量的59.43%，占整株钾素总积累量的27.18%；T3处理烟叶钾素积累的直线增长期为移栽后43～73 d，此期间叶片钾素积累量为2.437 g/m2，占整个生育期烟叶钾素积累量的59.07%，占整株钾素总积累量的27.52%。

2.2各处理烟草茎部钾素积累变化规律

由图2各处理烟草茎部钾素积累与积累速率动态模型（图2）可知，在整个生育期中T1、T2、T3处理的茎部钾素积累量均大于对照，采收后T3、T2、T1处理的茎部钾素积累量分别为3.403、2.813、2.540 g/m2，分别占整株钾素总积累量的38.42%、40.16%、40.16%。其中T1、T2处理所占比例几乎一致，T3处理所占比例较低。T1处理最早达到最大积累速率，于移栽后55 d达到最大速率0.151 g/（m2·d）；T2、T3处理达到最大积累速率的时间相差较小，分别于移栽后61、63 d达到最大速率0.101、0.164 g/m2d；T3处理、对照均于移栽后63 d达到最大积累速率，但仅为0.099 g/（m2·d）。

T1、T2、T3处理茎部钾素积累的直线增长期分别发生于50～60、52～70、57～70 d，其间钾素积累量分别为1.583 2、1631 4、1.967 4 g/m2，分别占茎部全生育期积累总量的6233%、58.00%、57.81%。T3处理烟草茎部钾素积累的直线增长期比T1、T2处理晚发生7 d左右，T2处理在直线增长期的钾素积累速率最低，但积累时间最长，其间总积累量介于二者之间。

2.3各处理烟草根系钾素积累变化规律

根系是作物从土壤获取水分和养分的器官，其生长的好坏直接影响作物产量、质量的形成。由烟草根系钾素积累动态模型（图3）可知，T3处理在移栽后53 d之前低于T1、T2处理且高于对照，而在移栽53 d后明显高于其他处理。T2、T1处理采收后的根部钾素积累量分别为0.957 8、0.847 6 g/m2；T1处理采收后根部钾素积累量略低于对照，而T3处理成熟期根部钾素积累量为1.279 8 g/m2，明显高于其他处理。T3、T2、T1处理采收后钾素积累量分别占整株总积累量的1445%、13.68%、13.40%。不同处理达到最大积累速率的时间相差较大，T3、T2、T1处理分别于移栽后67、64、61 d达到根部钾素最大积累速率0.032、0.022、0.019 g/（m2·d）。

T1、T2处理根部钾素直线积累时间分别为移栽后46、50 d，均比对照提前；T3处理与对照较为接近，仅相差1 d。3个处理的钾素直线增长时间相差不大，其间T1处理的积累量为0.506 5 g/m2，略低于对照；T2处理的积累量为0.578 4 g/m2，略高于对照；T3处理的积累量为0.764 3 g/m2，明显高于其他处理，可能是由于T3处理根系发达，吸收钾素较多，可为叶片提供更多钾素。直线增长期各处理根部钾素积累量约占整个根部钾素积累量的60%，占整株钾素总积累量的比例均小于对照，可见不同的施肥方式优化了钾素的分布。

2.4各处理烟草整株钾素积累变化规律

烟草整株钾素积累规律与叶片积累规律有较高的相似性。由烟草整株钾素积累动态模型（图4）可知，3个处理烟株的钾素积累量在整个生育期均高于对照，T3处理在生育前期略低于T1、T2处理，而后期增长迅速，成熟期整株钾素积累量表现为T3>T2>T1>CK。对照于移栽后60 d达到最大积累速率0155 g/m2d，T1、T2、T3处理则分别于移栽后55、60、62 d达到最大积累速率0.215、0.182、0.276 g/（m2·d）。T3处理烟株钾素积累直线增长期的出现明显晚于其他处理，于移栽后50 d开始、73 d结束，共积累钾素5.179 1 g/m2，占全生育期总积累量的58.47%。T1、T2处理烟株钾素积累直线增长期分别为移栽后43～65、46～73 d，积累量分别为3.668 8、4.117 7 g/m2，分别占全生育期总积累量的58.01%、58.80%。

成熟时，T1处理烟株的钾素积累量为6.323 9 g/m2，其中叶、茎、根分别为2.912 3、2.539 9、0.847 6 g/m2，各部位所占比例分别为46.05%、40.16%、13.40%；T2、T3处理烟株的钾素最大积累量分别为7.003 3、8.857 8 g/m2，其中T2处理叶、茎、根钾素所占比例分别为45.73%、40.16%、13.68%，T3处理叶、茎、根钾素所占比例分别为46.58%、38.42%、1445%。各部位钾素积累量之和与整株钾素积累量不相等，这是由于回归分析中的平滑处理造成的。

3结论与讨论

采用模拟效果较好的Logistic方程模拟不同钾肥施用方式下烟株钾素的动态积累。钾素积累模型中并未考虑光照、积温等生态因子对烟草群体养分积累的影响。烟株的生长发育时间可基本反映积温、光照时数等变化，因此将移栽后时间作为衡量烟株生长发育的时间标尺，比其他生态因子更具代表性。

研究结果表明，烟株各部位钾素积累量随着钾肥施用次数的增加而逐渐增大。钾肥基追比为4 ∶3 ∶3的处理，烟草叶、茎、根的钾素积累量均明显高于其他处理，其叶片最大积累速率出现于移栽后58 d，快速增长期发生于移栽后43～73 d，此期间叶片钾素积累量为2.437 3 g/m2，占整个生育期烟叶钾素积累量的59.07%；其茎部最大积累速率出现于移栽后63 d，快速增长期发生于移栽后57～70 d，此期间茎部钾素积累量为1.967 4 g/m2，占整个生育期茎部钾素积累量的57.81%；其根系最大积累速率出现于移栽后67 d，快速增长期发生于移栽后53～80 d，此期间根部钾素积累量为 0.764 3 g/m2，占整个生育期根系钾素积累量的59.72%。烟草是以叶片为收获对象的经济作物，因此最注重烟叶钾含量的提高，本研究中T3处理成熟期叶片的钾素积累量最高，可能由2个方面原因造成：3次施用钾肥使得烟草在整个生育期均处于良好的钾环境中，尤其为快速增长期的钾肥供应提供了保障；烟草根系在成熟期的二次生长有利于吸收后期施用的钾肥。在烟叶生产中可适当增加黄腐酸钾的施用次数，从而提高烟株钾素积累量。

参考文献：

[1]周冀衡. 烟草生理与生物化学[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，1996.

[2]解燕，王文楷，赵杰，等. 烟草钾素营养与钾肥研究[J]. 中国农学通报，2006，22（8）：302-307.

[3]郭丽琢，张福锁. 不同时期的钾素营养对烤烟含钾量及其它品质指标的影响[J]. 农业现代化研究，2003，24（4）：293-295.

[4]罗建新，肖汉乾，彭建伟，等. 施钾方法对土壤供钾能力及烤烟钾累积的影响[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版，2000，26（5）：352-354.

[5]李强，周冀衡，何伟，等. 中国烤烟含钾量的区域特征研究[J]. 安徽农业大学学报，2010，37（2）：363-368.

[6]代晓燕，郭春燕，王海波，等. 钾肥施用方式对豫西烤烟钾含量及产质量的影响[J]. 中国烟草学报，2012，18（3）：42-49.

[7]徐祥玉，袁家富，赵书军. 化肥施用方式对烤烟氮、磷、钾累积动态的影响[C]//中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集：上，2008：4.

[8]卢剑，王龙，孙曙光，等. 不同钾肥种类对烤烟品质的影响[J]. 山西农业科学，2012，40（12）：1277-1281.

[9]张翔，马聪，毛家伟，等. 钾肥施用方式对烤烟钾素利用及土壤钾含量的影响[J]. 中国土壤与肥料，2012，05（5）：50-53.

[10]刘国栋，刘更另. 论缓解我国钾源短缺问题的新对策[J]. 中国农业科学，1995，01（1）：25-32.

[11]侯玉虹，陈传永，郭志强，等. 作物高产群体干物质积累动态模型的构建及生长特性分析[J]. 玉米科学，2008，16（6）：90-95.