基肥减氮增钾对烤烟光合特性及产质量的影响

2017-10-13谭小兵杨焕文王戈张金峰白羽祥韦俊吕世保

湖北农业科学 2017年17期

谭小兵+杨焕文+王戈+张金峰+白羽祥+韦俊+吕世保

摘要：为了探讨楚雄烟区基肥减氮增钾对烤烟光合特性和产质量的影响，以K326为材料，设置基肥不同氮钾运筹处理开展了大田试验。结果表明，不同程度减氮增钾均能明显影响烤烟生长发育、光合特性和产质量，其中处理N2K3（N减量20%+K增量40%）烤烟生长发育较快，农艺性状优良，净光合速率显著高于其他施肥水平，叶片SPAD值最大，各项经济指标均表现最高，产量2 737.5 kg/hm2、产值83 020.5元/hm2，化学成分协调。综上，推荐楚雄烟区生产K326基肥氮钾最佳施用量为氮72 kg/hm2、钾151.2 kg/hm2。

关键词：烤烟；基肥；氮钾运筹；光合特性；产质量

中图分类号：S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）17-3300-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.17.028

Effects of Reducing Nitrogen and Increasing Potassium in Basal Fertilizer on Photosynthesis Characteristics， Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

TAN Xiao-bing1，YANG Huan-wen1，WANG Ge1，ZHANG Jin-feng2，BAI Yu-xiang1，WEI Jun1，LYU Shi-bao1

（1.College of Tobacco Science，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China；

2.Baoshan Tobacco Company，Baoshan 678000，Yunnan，China）

Abstract： Aiming to investigate the effects of reducing nitrogen and increasing potassium in basal fertilizer on the photosynthetic characteristics，yield and quality of flue-cured tobacco in Chuxiong tobacco area，field experiment including different nitrogen and potassium treatment were conducted by using K326 as experimental material. The results showed that different levels of reducing nitrogen and increasing potassium obviously affected the growth and development，photosynthetic characteristics， yield and quality of the flue-cured tobacco. The growth and development of the treatment N2K3（N reduction of 20%+K increment 40%） were faster，agronomic characters were good， net photosynthetic rate was significantly higher than other levels of fertilization，the highest SPAD value， the yield and quality was the highest，the chemical composition was coordinated，production reached 2 737.5 kg/hm2， output value reached 83 020.5 yuan/hm2. Recommended the best fertilizer of production K326 is nitrogen 72 kg/hm2， potassium 151.2 kg/hm2.

Key words： flue-cured tobacco； base fertilizer； ratio of N/K； photosynthetic characteristics； yield and quality

煙草是中国也是世界的主要经济作物之一，无论种植面积还是总产量，中国都居世界首位，是中国财政收入的重要来源之一[1]。但是，中国的烟草生产大而不强，主要体现在烟叶的化学品质上[2]。氮素是决定烤烟产量和品质的重要因素之一。研究表明，烟叶产量和化学成分受氮素施用率的影响远大于土壤肥力总量的影响[3]。钾是烤烟正常生长发育需要量最大的营养元素，是氮素的1.4倍，充足的钾素供应是获得优质高产烟叶的重要条件[4]。关于氮素、钾素用量与烤烟产量和品质的关系已有诸多研究和报道。在一定范围内，随着施氮量的增加，烤烟的产量、效益和品质逐渐提高；当超过一定范围时，增加施氮量，产量有所提高，但效益和品质反而降低[3，5]。钾肥表现同样如此，低钾不能满足烟株对钾的需要，而高钾则会使烟株养分失调，二者都不会获得理想的产质量[6]。还有研究表明氮、钾营养交互作用在作物生长、发育和代谢过程中广泛存在，而氮、钾的营养平衡及合理配比对改善烤烟品质十分重要[7，8]。

肥料在提高作物产量的同时，也带来了一系列环境问题。中国目前存在着明显的化肥过度施用的情况。根据农业部公布的数据显示，中国农作物 667 m2化肥用量平均为21.9 kg，远高于世界的平均水平（8 kg/667 m2），是美国的2.6倍，欧盟的2.5倍。从20世纪70年代开始，中国的耕地肥力出现了明显下降，全国土壤有机质含量平均不到1%。与之对应的是，国内的化肥用量及其增长速度惊人，三大粮食作物氮肥、磷肥、钾肥的利用率仅为33%、24%和42%[9]。为追求更高的经济收益，中国烟农普遍存在肥料滥施现象，主要体现在氮肥过量施用，特别是基肥施氮量过大，造成肥料利用率下降等问题；而钾肥施用量过少，且氮钾配比不合理。有研究表明，在中国云南[10]、湖南[11]等南方多雨烟区，基施比例过大时，氮肥不能被烟株及时吸收利用而损失加剧，导致氮肥利用率低下。endprint

因此，如何通过科学的施肥运筹来提高烤烟生产中的肥料利用率，提高烤烟产质量，是当今烟草农业领域研究的重点之一。鉴于此，试验结合云南楚雄烟区生态条件，研究了基肥不同程度减氮增钾对烤烟生长发育、光合特性、总叶绿素含量以及产质量的影响，以期探索氮肥减量施用结合增施钾肥在烟叶生产中的可行性，并为确定合理的氮钾用量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地概况

供试烤烟品种为K326。试验于2015年4～10月在云南省楚雄州姚安县栋川镇进行，位于东经100°56′-101°34′，北纬23°13′-24°45′，海拔1 800 m，属于北亚热带冬干夏湿季风气候区。供试土壤为沙壤土，土地平坦向阳，排水良好，肥力中上等，前茬作物为烤烟，土壤基本理化性状：pH 7.77，有机质24.77 g/kg，全氮1.77 g/kg，全磷0.77 g/kg，全钾13.95 g/kg，水解性氮98.66 mg/kg，有效磷44.69 mg/kg，速效钾178.07 mg/kg。

1.2 試验设计

采用双因素试验设计，分别设置3个基肥氮、钾施用量处理，基肥施氮量处理分别为纯氮90 kg/hm2（N1，当地常规施用量）、72 kg/hm2（N2，减量20%）、54 kg/hm2（N3，减量40%）；基肥施钾量处理分别为108 kg/hm2（K1，当地常规施用量）、129.6 kg/hm2（K2，增量20%）、151.2 kg/hm2（K3，增量40%）。共9个处理（表1），随机区组排列，3次重复，共27个小区，株行距1.2 m×0.5 m，每个小区50株烟。磷肥施用量按当地常规施用量（90 kg/hm2）进行。采用常规漂浮育苗，4月28日移栽，试验基肥用复合肥1（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶18）和氮磷肥（N∶P2O5∶K2O=12.5∶6∶0）按处理要求一次性环施，钾肥不足用硫酸钾（K2O 50%）补足。各处理追肥用复合肥2（N∶P2O5∶K2O=12.5∶0∶33.5），按照当地常规300 kg/hm2施入，并于移栽后35 d内分3次对水追施完，P肥全部基施，不足的用过磷酸钙（P2O5 12%）补足。其他操作参照当地优质烟烤烟生产的栽培管理措施进行。成熟烤烟按小区采收，编杆烘烤，烤后烟叶按小区分级保管。

1.3 调查与测定项目

1）生育期。参照YC/T 142-2010烤烟生育期调查标准准确记录移栽期、团棵期、现蕾期、中心花开放期、脚叶成熟期、顶叶成熟期的时间。生育期按小区内进入某生育期的烟株数占总株数的比例达到50%的标准作为该小区烟株进入该生育期的时间。

2）农艺性状。烟株打顶后，选择有代表性的烟株10株，挂牌作观察株，参照YC/T142-2010测量株高、茎围、节距、叶长、叶宽等。

3）经济性状。统计各处理所有烟叶等级状况、产量、均价、产值和上等、中等和下等烟比例。烘烤结束后，对标识的每杆烟叶进行称重，记录每杆烟叶的干重；按叶位归类，并按国家四十二级分级标准（GB 2635-921）进行分级称重，以16 500株/hm2进行产量和产值计算。

4）SPAD值。烟株打顶后，用SPAD测定仪（日本产-502）测量各处理中部叶的叶绿素含量。选取3株长势良好差异不大的烟株进行SPAD测量，每株烟选取中部叶3片进行测定。

5）光合特性。2015年7月15日至7月17日期间，选取晴天上午9：00-11：00，用LI-6400型便携式光合作用测定仪在1 800 lx光强下测定功能叶的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率。每个重复的每小区随机测定3株。

6）烤后烟叶内在化学成分。从每个处理重复中的烤后烟叶中分别选取C3F烟样，主要检测烟碱（YC/T160-2002）、总氮（YC/T161-2002）、总糖（YC/T159-2002）、还原糖（YC/T159-2002）、钾（YC/T217-2007）、氯（YC/T162-2002）。

1.4 统计分析方法

利用Excel进行基础数据初步处理及作图，SPSS 19.0进行方差及Duncan显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮钾运筹处理对烤烟K326生育时期的影响

由表2可知，N1（常规）水平下，烟株生长发育最快，N3（减氮40%）水平下，烟株生长发育最慢。可见随着施氮量的降低，烤烟的生育期延迟，主要体现在各处理的团棵期、现蕾期和中心花盛开期。在同一施氮水平下，施钾量的不同对烤烟K326生长发育进程几乎没有影响。

2.2 不同氮钾运筹处理对烤烟K326农艺性状的影响

从表3可以看出，基肥氮肥减量及增施钾肥对烟株生长发育影响较小。各减氮增钾处理烟株株高和茎围均低于对照（NIK1），N2K3处理的节距、最大叶长和最大叶宽均高于其他处理。在N1（常规）水平下，随着施钾量的增加，烟株的各项农艺性状降低，但在N2（减量20%）和N3（减量40%）水平下，随着施钾量的增加，烟株的各项农艺性状增加。其中对照N1K1株高119.74 cm最高，茎围10.12 cm最大；其次是N2K3株高119.70 cm、茎围9.98 cm，二者之间差异不显著，最小的是N3K1，株高115.90 cm、茎围9.63 cm，此外N1K1和N2K3株高和茎围显著大于N3K1与N3K2。N2K3节距最长，比对照N1K1高5.8%，比最短的N3K1高10.2%。N2K3最大叶长最长，最大叶宽最宽，显著高于N3水平下的3个处理。

2.3 不同氮钾运筹处理对烤烟K326叶片SPAD值的影响

由图1可知，基肥减氮对中部烟叶SPAD值影响明显，在N1（常规）和N3（减量40%）水平下，增钾对SPAD影响较小，且随施钾量增加无显著差异。N1水平下，随着施钾量的增加，SPAD值略有降低；N3水平下，增施钾肥，SPAD值略有增加。但是N2（减量20%）对SPAD值影响较大，且随施钾量增加而增加，其中N2K3处理SPAD值最大。此外N1和N2水平的SPAD值都要大于N3水平，可以得出过量的减氮会降低烟株的SPAD值。endprint

2.4 不同氮钾运筹处理对烤烟K326光合特性的影响

由表4可知，各处理净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率之间差异明显。净光合速率最大的是N2K3，为23.08 μmol/（m2·s），显著大于其他处理；最小的是N3K1，为14.98 μmol/（m2·s）；在N1（常规）水平下，K1（常规）>K2（增量20%）>K3（增量40%），可以看出，N1水平下增施钾肥可降低净光合速率；同时净光合速率N2K3>N3K3>N2K2>N3K2>N2K1>N3K1，表明N2（减量20%）、N3（减量40%）水平下增施钾肥可增强净光合速率。气孔导度方面，N2K3和N2K1、N3K2有显著差异，与其余处理间差异不显著，气孔导度最大是N2K3，为0.63 mol/（m2·s），最小是N3K2，为0.27 mol/（m2·s）。胞间CO2浓度最大的是N2K3，为293.74 μL/L，最小的是N1K3，为266.77 μL/L，其中N1K1、N2K3、N3K3显著高于其他处理。蒸腾速率最大的是N3K1，为6.16 mmol/（m2·s），最小的是N3K2，为3.36 mmol/（m2·s）。综合来看，常规施氮水平下，施钾越高，净光合速率越低，蒸腾速率越低，证明此时增钾抑制光合作用；减氮N2处理的规律与常规相反。

2.5 不同氮钾运筹处理对烤烟K326经济性状的影响

由表5可知，各处理间产量存在明显差异。N2K3产量最高，为2 737.5 kg/hm2，产值最高，为83 020.5元/hm2，均价30.33元/kg，效益最好；其次是对照N1K1，最低的是N3K1。N2K3的各项经济指标要明显高于大多数处理，其中N2K3的产量、上等烟比例要显著高于N1（常规）和N3（减量40%）的处理。且从表5还可以看出，同一施氮水平下，随着钾肥施用量的增加，上等烟比例逐渐提高，中上等烟比例与均价提高不明显。在K1（常规）水平下，随着施氮量的减少，产质量下降；在K2（增量20%）和K3（增量40%）水平下，随着氮肥施用量的减少，产量、产值以及上等烟比例先升高，超过一定量又下降。综上所述，在一定范围减氮可以提高烤烟产质量，在一定的施氮水平下，增加施钾量可以提高烟叶产质量。以上各处理中以N2K3对烤烟经济性状影响最佳。

2.6 不同氮钾运筹处理对烤后烟叶化学成分的影响

云南优质烟叶标准为总糖≥24%；烟碱2.0%～3.2%；两糖差2.0%～5.0%；钾>2%，氯<1%；糖碱比8～10；钾氯比>4。从表6可以看出，各处理总糖和还原糖分别在28.76%～30.82%和18.70%～25.70%之间，都达到了优质烟叶标准，其中N2K3最大，总糖和还原糖含量分别为30.82%和25.70%，其还原糖含量显著大于其他处理。总氮和烟碱含量以N2（减量20%）水平下3个处理略高于其他处理，N2K3的总氮和烟碱含量显著大于N1（常规）及N3（减量40%）处理，且N1水平下，对照N1K1总氮和烟碱含量最高，并随着施钾量的增加，总氮和烟碱含量下降；N2和N3水平下，随着施钾量的增加，总氮和烟碱含量增加。对于烟叶中氧化钾的含量，所表现出来的规律不是施钾越高烟叶中含量越高，而是中度施钾水平下烟叶中含钾量较高，此外所有处理氧化钾含量都不符合优质烟叶标准。水溶性氯都小于1，两糖差以N2K3最小，糖碱比大都处于8～10之间，氮碱比多数约等于1，除N3K1、N1K2和N1K1外，其他处理钾氯比都大于4。综上所述，N2K3成熟度最好，各项化学指标最协调。

3 小结与讨论

从发育时期及快慢来看，氮素是影响烟草生长的快慢、叶片的大小以及产量的关键因素。各处理生育长短表现为常规N1（90 kg/hm2）

植物叶片中的叶绿素含量可作为植物本身生长健康状况的一个指标，一般而言，植物越健康，叶绿素含量越高，因此SPAD值越高代表植株越健康，同时也能够反映出植株目前需氮量越少[13]。试验在同一施钾量条件下，N1（常规）和N2（减量20%）的SPAD值都要大于N3（减量40%）处理，表明高氮水平下烤烟比低氮水平健康，但是常规高氮水平下随着施钾量的增加，SPAD值降低，减氮处理水平下，随着施钾量的增加，SPAD值增加。初步得出當施氮水平较高时，施钾会抑制烟株对氮的吸收，中氮和低氮水平下，施钾会促进烟株对氮的吸收。此结论在水稻上已经得到证实[14]，但是在烤烟上还有待于进一步从N、K养分的吸收和分配规律证实。从光合作用来说，N1水平下增钾抑制光合作用，N2水平和N3水平下增钾促进光合作用，其中N2K3光合作用最强，N3K1在氮钾供应不足时（低水平下），烟叶的光合作用受到限制，这与江力等[15]的研究结果一致，其原因可能是氮钾对光合电子传递及光合作用关键酶的影响引起的。

一般情况下，在一定范围内，随着施肥量的提高烟叶产质量都会增加，试验结果证明了这一点。当施氮量相同时，随着钾肥施用量的增加，上等烟比例逐渐提高，但是当施钾一致时，随着氮肥施用量的增加，产量、产值以及上等烟比例先升高，超过一定量又下降。表明在一定范围内降低施氮量可以提高烤烟产质量，在一定的施氮水平下，增加施钾量可以提高烟叶产质量，这一结果与靳辉勇等[16]和傅雪平等[17]的研究结果一致，本研究减氮20%、增钾40%的N2K3（N 72 kg/hm2+K 151.2 kg/hm2）在产量、产值、上等烟比例等方面要高于其他处理。造成以上结果的可能原因是高氮高钾水平会造成养分吸收的不协调，抑制烟株对养分的吸收利用[18]。从化学成分来说，N1水平下施钾量越多，总氮和烟碱含量越低，N2和N3水平下，随着施钾量的增加，总氮和烟碱的含量增加[19，20]。对于烟叶中氧化钾的含量，所表现出来的规律不是施钾越高烟叶中含钾量越高，而是中度施钾水平下烟叶中含钾量越高。此外，试验中烟叶含钾量较低，可能是大田旺长期和成熟期连续降雨所致。施氮量的多少与烟碱、总氮之间没有明显的关系，这与前人研究结果不一致，可能是烟株封顶打叉的高低不同造成的。

氮钾是影响烤烟生长发育的重要元素，同时氮钾之间存在互作作用，适宜氮钾比（氮钾施用量）通过影响烟株体内矿物质的吸收和分配，进而影响烟株体内各种酶的活性，以此来促进烟株的生长发育、提高产质量[21]。高氮不但不利于烤烟生长发育及产质量的提高，而且造成肥料的大量流失；适宜的氮施用量，不仅能降低肥料流失量，还能明显增加烤烟产质量。大多研究都表明，在一定的范围内，烤烟产量随钾用量的增加而增加，当钾用量达到一定水平后，继续增加其用量对烟叶产量没有显著影响，但烟叶品质还会不断提高[16]。本试验条件下，不同减氮增钾对烤烟的光合特性、产质量等产生明显影响，综合烤烟的生长发育、产质量、光合特性和化学成分，以N2K3（N 72 kg/hm2+K 151.2 kg/hm2）最有利于当地烤烟的优质高产。

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