根区施肥对烤烟干物质积累及氮吸收的影响

2018-05-18王筱滢张云贵刘青丽李志宏张美娟黄纯杨彭玉龙张之矾

江苏农业科学 2018年8期

王筱滢，张云贵，刘青丽，李志宏，张美娟，黄纯杨，彭玉龙，张之矾，孟源，王鹏

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所／烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室，北京100081；3.贵州省烟草公司遵义市公司，贵州遵义563000）

氮素在烟株生长发育过程中具有重要作用，特别是对烤烟产量、品质影响较大，在一定范围内施氮水平的提高能增加烟叶产量、提高烟叶等级［1］。然而受施肥方式和根系在土壤中非均匀分布的影响，只有局部土壤营养空间能够满足根系对养分的需求［2］，导致化肥利用率低，而通过区域施肥的方式可以提高肥料利用率［3－4］。而在耕层中如何选择最佳的施肥位置，目前报道较少。尽管一些研究已经证实肥料深施、穴施或条施均可以不同程度提高肥料利用率［5］，但施肥位置对提高肥料利用率还能有多大的潜力和空间有待进一步研究［6］。有研究指出，局部供应磷素可以促进小麦幼苗生长及同化物向根系的运输［7］；局部供应氮、锌元素有利于根系向养分富集区生长［8］；研究表明，养分局部供应区域根系的吸收能力明显增大，可以补偿根区养分非均匀供应造成的影响，这种局部供氮使根系生长提高是对缺氮部分的生长补偿［9］；目前有关养分局部供应的研究多集中在模式植物上，国内有关局部施肥对烤烟养分吸收利用和分配的研究尚未见报道。本试验探讨根区内不同施肥空间对烤烟氮素吸收与利用的影响，旨在探讨烤烟对氮素吸收和对肥料利用率的影响，为烤烟生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2017年在贵州省遵义市正安烤烟科技园进行，试验品种为云烟87。

1.2 试验设计

本试验设4个处理，T1为对照，施肥方式为条施；T2施肥直径为15 cm，深度20 cm；T3施肥直径为20 cm，深度20 cm；T4施肥直径为25 cm，深度20 cm。试验采取随机区组设计，3次重复，小区面积66.7 m2。施肥方法：T1处理为起垄之后肥料条施，施肥深度20 cm；T2、T3、T4分别将不同管径施肥管置于土壤20 cm深，然后肥料施于不同管径范围内的土壤中，将施入的肥料与20 cm土体充分混合均匀后，将施肥管取出（图1）。

基肥用烟草专用基肥（复混肥：含N、P2O5、K2O分别为9%、9%、25%）、尿素、过磷酸钙、硫酸钾，追肥用烟草专用追肥（复混肥：含 N、P2O5、K2O分别为15%、0%、30%）。各处理氮磷钾用量均为纯 N 90 kg／hm2、P2O590 kg／hm2、K2O 240 kg／hm2（表1）。各处理其他田间管理相同。

1.3 田间采样与测定

1.3.1 土壤采样烤烟成熟期，T1、T2、T3、T4的各小区内选取代表平均长势的烟株1棵，以烟株为中心沿垄体平面做十字交叉，长40 cm、宽20 cm，取5 cm×5 cm×5 cm立方体土壤（图2），分别取垄体 0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm深度（图3），分拣各样品中的根系，称质量。土样测定土壤有效N含量。

1.3.2 植株采样与测定项目各处理移栽后30 d，选择能代表小区平均长势的烟苗挂牌为样品采集株；分别在移栽后5、7、9、11、13、15、17周取整株烟，分根、茎、下部叶（6张）、中部叶（6张）和上部叶5个部位，烟杈并入烟茎样品，烘干称质量，粉碎后测定氮含量。土壤碱解氮的测定采用碱解扩散法，植株全氮含量的测定采用过氧化氢－硫酸消煮，用凯氏定氮仪测定；氮肥利用率采用差减法进行测算。

1.4 数据处理

试验数据经Excel 2010整理后作图，并用SPSS 11.5软件对数据进行分析，显著性检验均采用SPSS分析方法。

表1 试验肥料用量

2 结果与分析

2.1 根区内不同施肥空间对土壤有效氮含量的影响

由图4可见，从土壤有效氮热度图上来看，各处理当耕层深度相同时，距离植株0～10 cm的土样，有效氮含量最高，随着距离的增加，有效氮含量逐渐降低。当与植株的距离一定时，随着耕层深度的增加，各处理有效氮含量总体是减少的。

由表2可知，从土壤有效氮含量变化上来看，不同处理之间也存在差异。耕层0～5 cm深度范围内，除距离±5 cm处外，T1处理有效氮含量处于最高值，T2处理处于最低值，2个处理之间存在显著差异，T4处理除距离±10 cm处外，其余取样点均与T1处理之间无显著差异，T3处理在10 cm、20 cm处显著低于T1处理；耕层5～10 cm深度范围内，距离植株±（5～15）cm T1处理处于最高值，显著高于T2处理，距离±（5～20）cm取样点T4处理与T1处理之间均无显著差异，显著高于T2处理，T3处理在距离植株±15 cm、±20 cm处显著低于T1处理；耕层10～15 cm深度范围，T1处理处于最高值，其次为T4处理，2个处理之间无显著差异，T2处理处于最低值，显著低于T1、T4处理，T3处理在距离±5 cm处与T1处理之间无显著差异，距离植株±（10～20）cm处T3与T1处理之间差异显著；耕层15～20 cm深度范围，除距离植株±15 cm处之外，其余取样点均表现为T1最高，T4次之，2个处理之间无显著差异，同时T2仍然处于最低值，显著低于T1处理，T3与T1之间无显著差异。

表2 土壤有效氮含量变化分析

2.2 根区内不同空间施肥对烤烟干物质的影响

由图5可知，烤烟地上部干质量表现为随着生育期延后一直增加的变化趋势，T2、T3、T4处理均在移栽后17周达到最高值，同时在不同生育期不同处理之间存在差异。5～11周，T4处理处于最高值，与对照相比分别提高了58.84%、47.66%、44.19%、46.81%，方差分析结果表明，2个处理之间差异显著；7～9周，T3仅次于 T4，分别低于 T4处理448.91、879.12 kg／hm2，其中 7周时 2个处理间差异显著，9周时无显著差异，5、11周T2仅次于T4处理，无显著差异，同时，T2、T3与对照之间无显著差异；13～15周，对照干物质积累量处于最高值，T4次之，2个处理分别相差 43.60、64.87 kg／hm2，无显著差异，T3处于最低值，分别低于 T4处理1 084.78、847.41 kg／hm2，差异显著，T2分别高于 T3处理127.13、241.64 kg／hm2，无显著差异，T2显著低于 T1、T4处理；17周 T4分别高于其他 3个处理 644.90、1 057.38、1 308.70 kg／hm2，方差分析结果表明，T4与T1之间无显著差异，显著高于T2、T3处理，T2、T3与T1之间无显著差异。

2.3 根区内不同空间施肥对烤烟根系干物质积累的影响

由图6可知，烤烟根系干物质积累量表现为随着生育期延长先升高后降低的变化趋势，不同处理之间存在差异。5周时，T1分别高于 T2、T3、T4处理 32.18、31.96、1.82 kg／hm2，所有处理之间无显著差异，7、9周 T4处理处于最高值，其次为 T3处理，2个处理分别相差 6.55、0.11 kg／hm2，无显著差异，T2与 T1处理相近；11、13周 T1处理处于最高值，其次为 T3处理，2个处理之间相差38.56、6138 kg／hm2，无显著差异，T4处理分别低于 T1处理 63.31、135.52 kg／hm2，无显著差异；15周时，T2处理最高，分别高于T1、T3、T4处理 38.67、50.55、22.94 kg／hm2，无显著差异；17周时T4处理达到最高值，高于对照16.17 kg／hm2，无显著差异，T2、T3处理分别低于 T1处理 217.25、108.96 kg／hm2，差异显著。

2.4 根区内不同空间施肥对烤烟地上部分氮素吸收量的影响

由图7可知，烤烟地上部氮营养吸收量T1呈现出随着生育期延后一直升高的变化，而T2、T3、T4表现为先升高后略有降低的变化趋势。移栽后5、7、9、11、13周，T4处理氮吸收量一直处于最高值，与对照相比分别提高了 25.70%、1613%、32.92%、80.05%、2.77%，其中 5～11周 2个处理之间存在显著差异；5周时，T2、T3分别高于T1处理5.87、2.39 kg／hm2，无显著差异，T2处理在 7、9周分别低于 T1处理 7.45、7.88 kg／hm2，无显著差异，11周高于 T1处理4.73 kg／hm2，无显著差异，13、15、17周处于最低值，分别低于 T1处理 16.45、13.98、17.82 kg／hm2，差异显著；15周时，T3处理高于对照 8.67 kg／hm2，无显著差异，T4低于对照1.77 kg／hm2，无显著差异；17周时，T2、T3、T4分别低于对照17.82、9.04、6.07 kg／hm2，其中 T4与对照之间无显著差异，T2、T3均显著低于对照。

2.5 不同空间施肥对烤烟根部氮吸收的影响

由图8可知，T4处理根系氮吸收量在移栽后5～9周呈现出一直升高的变化，9～17周呈现出降低的变化，其他处理在5～13周一直表现出升高的变化，13～15周表现出降低的变化，不同处理根系氮吸收量存在差异。移栽后5周，T2、T3、T4分别低于对照 0.87、1.25、0.87 kg／hm2，所有处理之间无显著差异；7、9周T4处于最高值，与对照相比分别提高了1.43、2.40 kg／hm2，无显著差异，T3与对照之间无显著差异，T2分别高于对照 0.09、0.56 kg／hm2，无显著差异；11、13周T1处理处于最高值，分别高于 T2处理 2.91、2.89 kg／hm2，差异显著，T4分别低于 T1处理 2.81、0.82 kg／hm2，其中 11周时差异显著；15周时，T3处于最高值，分别高于T1、T2、T4处理 1.10、2.91、0.28 kg／hm2；17周时，T4仅低于对照0.15 kg／hm2，无显著差异，2个处理均显著高于 T2、T3处理。

2.6 根区内不同空间施肥对氮肥利用率的影响

由图9可知，不同处理对烤烟氮肥利用率的影响存在差异。从试验结果来看，T2低于对照8.92%，无显著差异；T3低于对照4.31%，无显著差异，T2处理和对照相似；T4高于对照34.48%，差异显著，T4处理能显著提高烤烟氮肥利用率。

3 讨论与结论

烤烟主要通过根系吸收养分，所以根系分布范围以及根系分布区内养分供应状况直接影响烤烟的生长［10］，通过分析和研究土壤中养分的分布对烤烟生长以及氮吸收的影响规律，对指导烤烟根际施肥生产实践具有重要作用。

3.1 不同空间施肥对烤烟地上部及地下部干物质量的影响

烤烟地上部干物质积累量受根际施肥直径的影响而不同，根际施肥直径在25 cm时（T4）对促进地上部以及根系干物质积累量增加效果最佳，分析原因认为这可能与烤烟根系分布范围较大有关，特别是后期，根系主要吸收区域的外延使得施肥分布范围大的处理更加有利于根系吸收营养并促进烤烟植株生长［11］，而施肥根际范围15 cm（T2）由于距离烤烟根系过近，导致后期营养不足，从而使得烤烟干物质积累量降低比较显著，而施肥范围在20 cm时（T3），烤烟干物质积累量与T4之间并无显著差异，但是与对照之间也没有显著差异，证明该施肥直径仍然过小，不利于烤烟后期生长对养分的需求［12］。

3.2 不同空间施肥对烤烟地上部及地下部氮积累量的影响

烤烟氮吸收高峰一般在9～13周之间［13］，该生育阶段氮肥供应量的高低直接影响烤烟氮营养的吸收量高低，从烤烟地上部氮吸收量变化上来看，T2处理处于最低值，说明该处理不利于烤烟氮吸收，T4处理与对照之间无显著差异，说明施肥直径在25 cm时对促进烤烟地上部氮吸收效果最佳；从根系氮吸收变化上来看，仅T4处理与对照之间无显著差异，其余2个处理均显著低于对照，证明根际施肥半径低于20 cm不利于烤烟根系对氮营养的吸收［14］。

3.3 不同空间施肥对土壤有效氮含量的影响

从土壤有效氮含量变化上来看，T2处理根际周围有效氮含量最低，T4处理最高，说明根际施肥对土壤内有效氮含量具有较大影响；本试验研究表明，T1、T2、T3处理土壤有效氮含量皆低于CK处理的土壤有效氮含量。成熟期土壤氮素的降低，有利于烤烟落黄和烟叶品质的提高［15］。CK处理各土层有效氮含量相近原因还有待进一步研究。