不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟产质量的影响

2018-03-29吕世保杨焕文李军营徐照丽王戈白羽祥谭小兵程亚东

山东农业科学 2018年2期

吕世保杨焕文李军营徐照丽王戈白羽祥谭小兵程亚东

摘要：为探讨不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟产质量的影响，在人工气候室内进行模拟试验，以烤烟K326为供试材料，研究了不同降雨量、不同氮肥减施比例对烤烟农艺性状、光合特性和产质量的影响。结果表明，随着氮肥的适当减施，烤烟的农艺性状、光合特性和产质量都有较明显的改善，且随着降雨量的增加，相同减氮处理烤烟各测定指标基本呈现出先上升后降低的变化趋势。降雨量偏低的区域、适中的区域和偏高的区域，分别以N-25%处理（3.75 g/株）、N-35%处理（3.25 g/株）和N-25%处理（3.75 g/株）最佳，建议在生产中先进行大田验证试验后推广应用。

关键词：降雨量；氮肥减施；农艺性状；光合特性；烤烟；产质量

中图分类号：S572.062文献标识号：A文章编号：1001-4942（2018）02-0098-07

Abstract The aim was to study the effects of reducing nitrogen application amount on yield and quality of flue-cured tobacco in Yunnan Province under different rainfall conditions. The simulation test was carried out in artificial climate chamber using the tobacco cultivar K326 as test material to study the agronomic traits， photosynthetic characteristics， yield and quality under different rainfall and nitrogen reduction ratio. The results showed that with the appropriate reduction of nitrogen fertilizer， the agronomic traits， photosynthetic characteristics， yield and quality of flue-cured tobacco were improved obviously， and with the increase of rainfall， the determination indexes of flue-cured tobacco treated with the same nitrogen were basically increased firstly and then decreased.Respectively， the optimum nitrogen amounts in the areas with lower， moderate and higher rainfall were N-25% （3.75 g per plant）， N-35% （3.25 g per plant） and N-25% （3.75 g per plant）， which could be popularized after field test.

Keywords Rainfall； Reducing application of nitrogen； Agronomic traits；Photosynthetic characteristics；Flue-cured tobacco； Yield and quality

在目前的烤烟生产中，肥料施用存在不合理的现象特别是氮肥施用量普遍过大，这不仅导致生产成本较高，而且加剧了农业环境污染，造成土壤板结等，对烟叶的生长和产质量带来了不利的影响[1]。根据云南“2260”优质烟叶工程对云南植烟土壤的取样、调查、分析，云南植烟区域80%以上的土壤肥力中等偏上。因此，在烟叶生产中，如何实现有效精确地控制氮肥施用量并保证烟叶的产质量是烤烟生产中的研究重点。氮肥供应过多会导致烟叶烟碱含量高、刺激性大，易引起各种叶面病害。过量施氮还会导致蛋白质含量增加，影响烟叶的燃烧性[2]；氮肥供应不足会导致烟叶轻、烟碱含量低、刺激性不够、劲头不足；适量的氮素可以促进烟株的生长发育，利于产质量的形成[3]。周柳强等研究指出，合理的施氮量可以保证烤烟正常的生长发育，有利于碳氮化合物之间的比例平衡，对烤烟产质量有明显促进作用[4]。

生态环境、品種特性、施肥措施等是影响植株对氮的吸收和利用能力的主要因素，复杂的影响因素导致了氮肥的不合理施用，进而造成生产中普遍存在氮肥施用过量的问题[5-7]。降雨量是生态因素中的主要因子之一，其对土壤营养循环和利用具有重要的修饰限制作用[8]。不同降雨量条件下，土壤营养特性和植株营养吸收和利用能力均存在较大差异。这也说明不同降雨量条件下的减肥空间也必然存在差异。因此，系统研究不同降雨量条件下不同的氮肥减施梯度对烤烟生长发育及产质量的影响，对于实现精准控肥具有重要的指导和现实意义。有关云南省降雨量和施氮量这两个因素的综合研究报道较少。本试验基于对云南省主要植烟区域30年（1981—2011年）烤烟大田生长期（4月下旬—9月上旬）降雨量数据分析基础上[9]，研究了不同降雨量条件下不同氮肥减施梯度对烤烟生产的影响，以期充分利用云南特色的生态气候条件，为云南不同降雨量植烟区域优质烟叶生产中合理施用氮肥提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2016年在云南省烟草农业科学研究院玉溪市研和试验基地人工气候室内进行。供试烤烟品种为K326，种植密度为16 500株/hm2，基础土样风干后测定土壤样品理化性状（表1）。云南省植烟区域土壤肥力数据、烤烟大田生育期降雨量数据由云南省烟草农业科学研究院和云南省气象局提供。

1.2 试验设计

试验采用双因素设计，以降雨量和氮肥减施为因素，其中降雨量3个水平，以云南省50个植烟区域烤烟大田生长季（4月下旬—9月上旬）30年（1981—2011年）平均降雨量（780 mm）为对照，分别低20%（624 mm）和高20%（936 mm）为低降雨量和高降雨量处理；减氮比例以当地常规施肥量（纯氮：82.50 kg/hm2即5.00 g/株）为对照，分别减氮5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%和不施氮，共10个肥力梯度。分别用NCK、N-5%、N-10%、N-15%、N-20%、N-25%、N-30%、N-35%、N-40%、N-100%来表示，共30个处理，每处理2株，重复3次，完全随机区组设计。

其中降雨量由人工气候室（北京库蓝科技有限公司）模拟进行，试验过程中每隔3 d模拟一次降雨，移栽期、团棵期、现蕾期、成熟前期、成熟中期和成熟后期的降雨量分别占烤烟整个生育期总降雨量的5%、13%、22%、24%、21%和15%（参照各植烟区域烤烟各生育期降雨量占全大田生育期降雨量的30年的平均水平），具体处理见表2。试验所用桶底直径30 cm，桶高35 cm，桶口直径40 cm，每桶装土35 kg，每桶移栽1株烟苗，烟苗在研和试验基地采用漂浮育苗方式获得。试验用土于研和试验基地采集中高肥力植烟土壤，土壤采集后经风干、过筛、熏蒸消毒、称量再装桶。供试肥料为当地烟草专用氮磷钾复合肥（N∶P∶K=10∶10∶15），复合肥分为基肥和追肥两部分施用，施用比例为3∶7。基肥于移栽后溶于定根水中施用，追肥按照当地常规于移栽后一个月分3次施完，第1次追肥是在移栽后10 d 左右作提苗肥追施，第2、3次追肥是在移栽后17、24 d追施。除按处理要求减少氮肥施用量外，磷钾肥与常规生产施用量一致，磷肥一次性基施，钾肥按照4∶6于第2、3次追肥时施用。以氮磷钾复合肥为基础，用过磷酸钙（含P2O5 16%）和硫酸钾（含K2O 51%）补足由氮肥减少导致的复合肥中磷钾施用量的不足，具体用量见表3。其他栽培管理措施参照当地优质烟叶栽培技术进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状测定打顶后，每处理随机选取3株烟，测其株高、茎围和叶面积等农艺性状。

1.3.2 光合特性测定于移栽后90 d，用SPAD测定仪（502）定点测量各处理一片中部叶（从下往上数第十二片叶）三个部位的叶绿素含量，然后取平均值进行统计分析。

在晴朗的上午9∶00—11∶00，每小区选取1株生长一致的烤烟，用软毛刷刷去中部叶表面的灰尘，然后用Li-6400型便携式光合作用测定仪（Li-COR Inc，美国）并应用Li-6400-02B蓝红光源探头，在光合有效辐射1 200[PAR，μmol/（m2·s）]为环境光强以及CO2注入系统设定值为400 μmol/mol下测定烤烟中部叶（从下往上数第十二片叶）的光合特征参数：净光合速率（Pn），胞间CO2浓度（Ci）、气孔限制值（Ls）、气孔导度（Cond）、蒸腾速率（Tr）、瞬时水分利用率（WUE）。

1.3.3 产量测定以小区为单位单独采收烘烤、分级计产，将各小区测得值进行平均计算，便于统计分析。

1.3.4 烟叶品质测定每处理选取C3F烟叶0.50 kg，按烟草行业标准测定其常规化学成分，包括烟碱含量、钾含量、氯含量、还原糖含量、总糖含量。总糖、还原糖、烟碱、总氮和氯含量采用连续流动法测定，依据标准分别为YC/T159—2002、YC/T216—2007、YC/T161—2002和YC/T162—2002；钾含量依据YC/T173—2003采用火焰光度法测定。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2010进行数据处理和图表绘制，采用SPSS 20.0软件进行相关性分析，选择最小差数法（LSD）进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟农艺性状的影响

在不同降雨量条件下，随着氮肥减施比例的增加，烤烟株高、茎围、最大叶面积均呈现先增加后减小的趋势。而且随着降雨量的增加，相同减氮处理的农艺性状亦基本呈现相同的变化趋势（表4）。

在低降雨量条件下，N-25%处理株高显著高于其他处理，N-5%、N-30%、N-35%与NCK没有显著差异；N-25%处理茎圍显著高于其他处理，其余各处理与NCK没有显著差异；N-20%和N-25%处理最大叶面积没有显著差异但与其他处理间差异显著，其余各处理间差异亦显著。在中降雨量条件下，N-30%与N-35%处理株高没有显著差异但显著高于其他处理，N-40%与NCK没有显著差异；N-35%、N-30%处理与N-15%、N-20%、N-25%处理间茎围没有显著差异，但显著高于其余处理；N-35%处理最大叶面积显著高于其他处理，其余各处理间差异亦显著。在高降雨量条件下，N-25%处理株高显著高于其他处理，且茎围最大，与N-100%处理差异显著，但其余各处理间没有显著差异；N-25%处理最大叶面积与其他处理间差异显著，且其余各处理间差异亦显著。

以上结果表明，在不同降雨量条件下适量减施氮肥，可以提高烤烟的长势。其中低中高各降雨量条件下，氮肥减施比例分别以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.2 不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟成熟前期中部叶光合特性的影响

在不同降雨量条件下，随着氮肥减施比例的增加，烤烟成熟期中部叶的SPAD值、Pn均呈现先增加后减小的趋势，Ci、Ls、Cond、Tr、WUE等光合特征值基本呈现出相同的变化趋势（表5）。而且随着降雨量的增加，相同减氮处理的光合特性与农艺性状基本呈现出相同的变化趋势。

在低降雨量条件下，N-25%处理SPAD值、Pn最大，且Pn显著高于其他处理，综合表现为：N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-30%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%，其余光合特征值规律性不强；在中降雨量条件下，N-35%处理SPAD值、Pn最大，且Pn显著高于其他处理，综合表现为：N-35%>N-30%>N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-5%>N-40%>NCK>N-100%，其余光合特征值变化规律不明显；在高降雨量条件下，N-25%处理SPAD值、Pn最大，且Pn显著高于其他处理，综合表现为：N-25%>N-20%>N-15%>N-30%>N-10%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%，其余光合特征值变化规律不明显。

以上结果表明，在不同降雨量条件下适量减施氮肥，可以提高烤烟叶片的SPAD值、Pn、Ci、Cond、Tr等光合特征参数，更利于烤烟进行光合作用和干物质的积累。其中低中高各降雨量条件下，氮肥减施比例分别以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.3 不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟产量的影响

表6表明，在不同降雨量条件下，随着氮肥减施比例的增加，各处理的烤烟产量呈现先增加后降低的趋势。而且随着降雨量的增加，相同减氮处理的烤烟产量与农艺性状、光合特性基本呈现出相同的变化趋势。

在低降雨量条件下，N-25%处理产量显著高于其他处理，综合表现为：N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-30%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%；在中降雨量条件下，N-35%与N-30%处理产量无显著差异，但均显著高于其他处理，综合表现为：N-35%>N-30%>N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-5%>N-40%>NCK>N-100%；在高降雨量条件下，N-25%处理产量显著高于其他处理，综合表现为：N-25%>N-20%>N-15%>N-30%>N-10%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%。

以上结果表明，在不同降雨量条件下适量减施氮肥，可以提高烟叶产量，有利于烤烟的生产。其中低中高各降雨量条件下，氮肥减施比例分别以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.4 不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟C3F化学成分的影响

一般认为优质烟叶的总糖含量要求达到18%～22%、还原糖16%～18%、总氮含量1.5%～3.5%、烟碱1.5%～3.5%、钾2%以上、氯1%以下、糖碱比以10左右为好，氮碱比以1左右为好，钾氯比以4～10为宜。

表7表明，各处理的总糖含量高于优质烟叶标准。在低、中、高三个降雨量条件下，分别以N-25%、N-35%、N-25%处理总糖含量最高，各处理总糖含量呈现先增加后降低的趋势且随着降雨量增加总糖含量亦呈现相同变化趋势；各处理还原糖含量变化趋势与总糖含量变化趋势基本一致，基本符合优质烟叶标准；烟碱含量均处于适宜的范围内。除N-100%处理外，在低、中、高降雨量条件下，分别以N-25%、N-35%、N-25%处理烟碱含量最低；各处理钾含量低于标准，但中、高降雨量条件下，其N-35%和N-25%处理钾含量接近优质烟叶标准；各处理氯含量在优质烟叶要求范围内，随着氮肥的减施氯含量呈现先增加后降低的趋势。

以上结果表明，在不同降雨量条件下适量减施氮肥，可以提高烟叶质量，有利于烟叶化学成分趋于协调。其中低中高各降雨量条件下，氮肥减施比例分别以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

3 讨论与结论

在本试验条件下，适当的减施氮肥，烤烟的生长发育和产质量等都得到了明显有效的改善。本试验结果表明，在低中高三个降雨量条件下，烟株的株高、茎围、最大叶面积、SPAD值、Pn、Ci、Ls、Cond、Tr、WUE、产量和化学品质等都随着氮肥的减施基本呈现先增加后降低的趋势。其中各降雨量条件下，氮肥减施比例分别以N-25%、N-35%和N-25%处理最佳。而且随着降雨量的增加，相同减氮处理烤烟各测定指标基本呈现出相同的变化趋势。

综合分析认为，不同降雨量条件下氮肥减施的空间会有差异。在云南省不同降雨量植烟区域内，降雨量偏低的区域（宾川、昭阳、南涧、建水、弥渡、祥云、宜良、江川、巧家、南华、泸西、陆良等12个植烟区）、适中的区域（云县、峨山、红塔、华宁、石屏、弥勒、镇雄、新平、楚雄、石林、澄江、永仁、隆阳、永平、双柏、马龙、禄丰、施甸、禄劝、文山、砚山、宣威、永胜、寻甸等24个植烟区）和偏高的区域（玉龙、丘北、景东、师宗、临翔、镇沅、凤庆、墨江、马关、耿马、宁洱、腾冲、盈江、羅平等14个植烟区），分别以N-25%处理（3.75 g/株）、N-35%处理（3.25 g/株）和N-25%处理（3.75 g/株）最佳，有利于烤烟的生长发育和产质量的提高。

烤烟生产中适当的减施氮肥不但不会降低产质量反而会优化产质量结构，这与庄光泉、朱兆良等在水稻、玉米上的研究结果基本一致[16，17]，庄光泉通过田间试验表明，氮肥在减施20%时，不会造成水稻减产，还可以降低穗颈瘟发病率和优化产量结构。韩小斌的研究表明，在农户施氮量的基础上适当降低氮肥用量能提高烟叶的产量、产值，以减氮15%最佳。减氮使烟叶内在化学成分含量适宜、协调性好且随着氮肥减施比例的不断增大，烟叶总氮及烟碱含量不断降低，而过量减氮导致下部烟叶内含物不足而降低烟叶质量[18]。本试验中氮肥减施比例较大，这可能是由盆栽试验肥料利用率高的原因导致的。

在不同的生态区域内氮肥减施比例不同，因此在实际生产中应先研究各区域的适宜施氮量，再以区域适宜施氮量作为宏观调控的基础，结合田块具体情况进行微调，寻找适宜的氮肥减施比例。不同降雨量条件下氮肥减施空间的确定可以优化氮肥的施用量、提高烟叶产质量，为各植烟区域优质烟叶生产提供一定理论指导。但本试验的结果是在人工气候室内进行盆栽模拟试验得出的，只是从理论的角度探究了不同降雨量条件下氮肥减施对云南烤烟产质量的影响。因此在实际生产中，还需要在不同降雨量植烟区域内进行大田试验验证。

参考文献：

[1] 刘国顺，王彦亭，汪耀富，等.烟草栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003：68-80.

[2] 李良勇，邹喜明，黄松青，等. 不同栽培条件对烤烟农艺、经济性状及烟碱含量的影响[J]. 江西农业学报，2007，19（3）：1-5.

[3] 左天觉，朱尊权.烟草的生产、生理和生物化学[M].上海：上海远东出版社，1993.

[4] 周柳强，黄美福，周兴华，等.不同氮肥用量对田烤烟生长、养分吸收及产质量的影响[J].西南农业学报，2010，23（4）：1166-1172.

[5] Court W A. Effect of time of post-transplant nitrogen application on agronomic indices and certain chemical characteristics of flue-cured tobacco[J]. Tob. Sci.，1996（3）：117-121.

[6] 李友鹏.烟草肥料学[M].郑州：河南农业科学院烟草研究所，1981.

[7] 朱兆良.中国土壤氮素研究[J].土壤学报，2008，45（5）：778-783.

[8] 孙传范，曹卫星，戴廷波.土壤—作物系统中氮肥利用率的研究进展[J]. 土壤，2001，33（2）：64-69，97.

[9] 郑东方，许嘉阳，卢秀萍，等. 云南省烤烟需水量及灌溉需求指数的时空特征[J]. 应用生态学报，2015，26（7）：2091-2098.

[10]戴冕.我国主产烟区若干气象因素与烟叶化学成分关系的研究[J].中国烟草学报，2000，6（1）：28-35.

[11]陈伟，王三根，唐远驹，等.不同烟区烤烟化学成分的主导气候影响因子分析[J].植物营养与肥料学报，2008，14（1）：144-150.

[12]石俊雄，陈雪，雷璐.生态因子对贵州烟叶主要化学成分的影响[J].中国烟草科学，2008，29（2）：18-22.

[13]许自成，刘国顺，刘金海，等.铜山烟区生态因素和烟叶质量特点[J].生态学报，2005，25（7）：1748-1753.

[14]胡雪琼，黄中艳，朱勇，等.云南烤烟气候類型及其适宜性研究[J].南京气象学院学报，2006，29（4）：563-568.

[15]黄中艳，范立张，朱勇，等.基于GIS和烟叶品质的云南烤烟种植气候分区[J].中国农业气象，2009，30（3）：370-374.

[16]庄光泉，郭红艳，杨利，等.硅、锌、硼配合氮肥减施对水稻生长的影响 [J].农业科学与技术：英文版，2016，17（7）：1618-1620.

[17]朱兆良.推荐氮肥适宜施用量的方法论刍议[J].植物营养与肥料学报，2006，12（1）：1-4.