不同栽培方式与追钾时间对烤烟光合特性、钾含量及产质量的影响

李 亮，张 翔*，王亚宁，毛家伟，司贤宗，索炎炎，余 琼，范艺宽，陈启龙

(1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司，河南 郑州 450018；3.临颍县烟草公司，河南 临颍 462600)

钾影响烤烟的内在及外观质量，被誉为“品质元素”[1]。钾含量高的烟叶，色泽呈橘黄色、香气足、吃味好、富有弹性及韧性、填充性强[2]。国际上普遍将含钾量作为考量优质烟叶的一项重要指标，美国烟叶钾含量为4%～6%，巴西烟叶钾含量3%～4%，但我国烟叶钾含量多在1%～2%[2-3]。河南烟区作为黄淮烟区的重要组成部分，烟叶年产量200多万担，对河南经济发展发挥至关重要的作用。但近年来，随着复种指数的提高及长期不合理肥料的施用，造成该区烟叶钾含量与优质烟叶生产区存在较大差距，烟叶钾含量一直徘徊在1.5%左右[4]，严重制约了该区烤烟生产的优质化和高效化。因此，如何提高钾含量已成为烟草科技工作者关注的重点。

烟叶钾含量主要受品种、生态条件及栽培技术等因素的影响，品种受生态条件的限制较难改变，但可在特定的生态条件下改进烤烟栽培方式以提高烟叶钾含量。前人研究认为，烤烟前期吸钾量较少，30 d后吸收强度加大，45～60 d是烤烟的吸钾高峰期，但60 d后吸钾量又开始减少[5]。因此在烤烟生产上，除了基施钾肥，主张追钾来保证中后期钾素的充足供应。河南烟区烤烟移栽期处于热量条件差，积温不足的春末夏初，通过地膜覆盖栽培能有效提高地温和土壤的保水保肥性能，为烟株的生长提供适宜的环境条件[6]。但在烟株生长中后期，为防高温障碍，应及时揭膜，否则会导致烟株侧根量少、根层浮浅、根系易老化、难以吸收充足的养分，易感染病虫害，质量下降[7-8]。培土可增加肥沃土层的厚度，扩大烟株的营养吸收面积，促进烤烟生长发育，既利于防旱保墒，又便于排水防涝，还能促进埋入土中烟茎上发生次生根，并为不定根的生长创造一个良好的伸根环境，有利于防止倒伏，减轻杂草。鉴于此，采用田间小区试验，通过改变地膜覆盖、追钾时间及揭膜培土等栽培方式来提高烤烟的钾含量及产质量，以期为指导河南烟区烤烟生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年5至10月在河南省漯河市临颍县固厢镇大师村进行，供试品种为中烟100，前茬作物为烟草。供试土壤质地为砂质壤土，耕层土壤基础理化性质为：pH值 7.9，有机质10.0 g/kg，碱解氮89.8 mg/kg，有效磷6.2 mg/kg，速效钾174.4 mg/kg，缓效钾978.8 mg/kg。试验地地势平坦，肥力均匀一致，排灌条件良好。

1.2 试验设计

如表1所示，试验设8个处理。采取田间小区对比试验，每个处理3次重复，共24个小区，小区面积72 m2(4.8 m×15 m)，随机区组排列。试验于5月10日选取长势健壮、大小均匀一致的烟苗进行移栽，行株距为120 cm×50 cm。6月13日揭膜培土，6月29日对T2、T4、T6、T8处理小区再次培土，每次培土高度保证在30～35 cm左右，垄顶宽30 cm左右，培土时墒面的松土要与烟株茎基部紧密结合，以利于不定根生长。各处理氮、磷、钾按当地烟农常规施肥，施肥量分别为N 67.5 kg/hm2、P2O5101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2。供试肥料种类为：芝麻饼肥(N 5%)，一铵(N 11%、P2O544%)，硝铵磷(N 32%、P2O54%)，硫酸钾(K2O 50%)。其中，氮肥70%条施、30%穴施，饼肥和磷肥全部条施，钾肥30%条施、20%穴施、50%追施。除试验因素外，其它栽培措施均按当地优质烟叶生产管理规范措施进行。

表1 不同试验处理

注：普通白膜宽90 cm，黑白配色膜宽90 cm(中间透明部分20 cm，两边黑色部分膜宽35 cm)。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 干物质积累量测定

每个小区选择长势均匀一致的代表性烟株3株。团棵期取全株，旺长期、圆顶期和成熟期，分根、茎、叶取样并冲洗干净，放入烘箱105℃杀青30 min，在70℃下烘干称重。

1.3.2 叶绿素与光合特性测定

烤烟各生育期，采用叶绿素仪(Chlorophyll meter,SPAD-502)测中部叶，每个处理随机挑选3株烤烟，并分叶尖、叶中、叶基进行测定。

烤烟圆顶期(打顶后第7 d)，采用Li 6400便携式光合仪，于晴天上午9:00～11:00测定光合速率、气孔导度、叶肉胞间CO2浓度、蒸腾速率等指标[9]。每小区选取3株生长一致的烟株，测定上部叶(顶部倒数第3片功能叶)[10]。

1.3.3 钾含量测定

烤烟团棵期取全株样品，旺长期、圆顶期和成熟期分根、茎、叶取样，每小区选代表性样3株，烟叶杀青、烘干至恒重，采用浓硫酸-双氧水法消煮，用火焰光度计测定钾含量[11]。

1.3.4 烤后烟叶化学成分

取烤后烟叶中部叶进行总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量的测定。总糖含量采用蒽酮比色法测定，还原糖含量采用DNS比色法测定，烟碱含量采用提取脱色法测定，总氮含量采用凯氏定氮法测定，钾含量采用火焰光度法测定，氯含量采用莫尔法测定[12-13]。

1.3.5 经济性状计算

烟叶成熟后，按不同处理分区采收和计产，按国家标准《烤烟》(GB 2635-1992)进行分级，计算中上等烟率，并按2016年国家收购指导价格计算产值和均价。每公顷产量、产值由小区产量、产值折算。

1.4 数据处理

采用Excel 2013和Origin 8.0进行数据整理和作图，利用SPSS 17.0进行数据方差分析，并用Duncan,s进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式与追钾时间对烤烟干物质积累量的影响

由表2可知，黑白配色膜覆盖的烟株干物质积累量大于普通白膜覆盖的处理，可能是黑白配色膜既具有普通白膜增温保墒的优点，又能有效抑制杂草的生长，减少杂草的营养消耗对烟株生长的危害，保障了烟株的健壮生长。从烟株生长后期来看，黑白配色膜覆盖30 d追钾效果好于45 d追施钾肥，普通白膜覆盖45 d追施钾肥效果好于30 d追施钾肥。较揭膜培土1次的处理，揭膜培土2次更有利于促进烟株干物质量的积累。

表2 不同生育期烤烟干物质积累量 (g/株)

注：同列数据后不同小写字母表示同一生育期5%差异显著，下同。

2.2 不同栽培方式与追钾时间对烤烟叶片叶绿素含量的影响

烤烟生长发育及产质量的形成，最终取决于其个体与群体的光合作用，光合色素尤其是叶绿素，在植物的光合作用中对光能的吸收、传递和转化起着极为重要的作用，而SPAD值可以反应叶绿素的含量与光合作用强度[14-15]。由表3可知，烤烟生育期内，叶片SPAD值呈先升高后降低的趋势，各处理SPAD峰值均出现在旺长期，成熟期最低。团棵期至圆顶期各处理均是叶尖>叶中>叶基，而成熟期各处理均是叶基>叶中>叶尖。生长前期，黑白配色膜覆盖的SPAD值显著高于普通白膜覆盖的处理，30 d追钾提高了团棵至旺长期烟叶的SPAD值。在生长后期，45 d追钾烟叶SPAD值小于30 d追钾处理，表明烤烟移栽后45 d较30 d追钾更有利于促进烟株生长后期的成熟落黄。

表3 不同生育期烤烟叶片SPAD值

2.3 不同栽培方式与追钾时间对烤烟叶片光合特性的影响

烤烟是喜光作物，光合作用是作物生产过程中干物质积累和产量形成的基础[16]。烤烟圆顶期，光合产物可集中向烟叶分配，有利于烤烟干物质的积累，故该生育期光合作用对烤烟生长态势有重要影响，是决定烟叶产质量的关键时期[17-18]。从表4看出，圆顶期，烟叶的气孔导度、蒸腾速率与净光合速率呈现相同的变化趋势，为T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。而胞间CO2浓度则呈现相反变化趋势，为T6

表4 圆顶期烤烟叶片光合特性

2.4 不同栽培方式与追钾时间对烤烟钾素的影响

从图1看出，团棵期，全株钾含量较高，随着生育进程的推进，全株钾含量逐渐降低。根中钾含量变化范围为0.85%～1.80%，随着烟株的生长，根中钾含量也在逐渐降低，成熟期各处理根中钾含量差异不显著，究其原因主要是烟株的根部活力逐渐降低，吸钾能力减弱所致。茎中钾含量变化范围为0.83%～3.52%，T6处理茎中钾含量最高。旺长期，黑白配色膜覆盖处理的茎中钾含量均超过了3.00%，随着烟株的生长，茎中钾含量也在逐渐降低。烟叶钾含量的变化范围为1.20%～3.22%，各处理烟叶钾含量在旺长期均超过了2.00%，但各器官烟叶钾含量随生育期推进有明显降低的趋势，原因是烟株干物质的积累速度大于钾素的吸收速度，由烤烟的稀释效应所导致[2]。整体来看，T6处理烟叶钾含量显著高于其他处理。

从图2看出，根、茎、叶中钾积累量均随烟株生长呈递增趋势，且各器官钾素积累量呈叶(1.60～4.91 g/株)>茎(0.97～3.56 g/株)>根(0.23～0.78 g/株)的规律。整个生育期，不同处理对烟株根的钾素积累影响不大，但对烟株的茎和叶钾素积累有显著的影响，T6处理烟叶钾素积累量较其他处理要高。各器官钾素分布如图3所示，烟叶钾占全株的43.17%～69.78%，其次是茎为23.12%～40.99%，根仅为6.27%～14.66%，表明各处理大部分钾素分配在烟叶中，而根和茎中积累的钾素则显著少于烟叶的含钾量。

2.5 不同栽培方式与追钾时间对烤后烟叶化学成分的影响

从烟叶化学成分指标协调性来看，优质烟叶总糖含量要求达到18%～22%，还原糖16%～18%，烟碱含量2.4%～2.6%，总氮含量1.9%～2.1%，钾含量2%以上，氯含量1%以下，糖碱比6～10，氮碱比0.8～1.0，钾氯比≥8.0，还原糖与总糖的比值应≥0.9[20-21]。从表5看出，黑白配色膜覆盖烟叶化学品质比普通白膜覆盖协调，钾氯比提高明显。T5和T6处理中部叶的总糖、还原糖均在适宜范围内，烟碱、总氮、氯含量较低，钾含量均最高。

图1 不同生育期烟株钾含量

2.6 不同栽培方式与追钾时间对烤烟经济性状的影响

如表6所示，产量和产值均是T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。普通白膜覆盖除T4外，其余处理的均价和中上等烟率均小于黑白配色膜覆盖处理。表明黑白配色膜覆盖更有利于烤烟产量和产值的提高，黑白配色膜覆盖在移栽30 d后追施钾肥比45 d后追施钾肥对经济效益的提高更有积极的促进作用，白膜覆盖在烟苗移栽45 d后追施钾肥较30 d后追施钾肥有较好的经济效益。此外，培土2次的处理较培土1次的处理更有利于烟株根系的生长发育从而有利于烤烟经济效益的提高。

图2 不同生育期烟株钾积累量

图3 不同生育期烟株钾的分布

处理总糖(%)还原糖(%)烟碱(%)总氮(%)钾(%)氯(%)糖碱比氮碱比钾氯比两糖比T124.21a20.80a3.19a2.30a1.58b0.51a6.52ab0.72a3.10c0.86abT222.93a18.97ab3.07a2.27a1.64b0.49a6.18b0.74a3.35c0.83bT323.80a19.30ab2.84b2.09b1.83ab0.54a6.80ab0.74a3.39c0.81bT420.04b18.00b2.49bc1.98c1.91a0.48a7.23a0.80a3.98bc0.90aT520.35b17.15b2.37c2.02c1.99a0.32b7.24a0.85a6.22a0.84bT621.06b17.40b2.40c2.08c2.03a0.40ab7.25a0.87a5.08b0.83bT720.10b18.01b2.62bc2.11b1.89ab0.38ab6.87ab0.81a4.97b0.90aT821.21b17.23b2.42c2.04c1.93a0.31b7.12ab0.84a6.23a0.81b

表6 烤烟的经济性状

3 结论与讨论

烤烟是河南重要的经济作物，但河南烟区烤烟生产长期面临前期温度偏低，旺长期伏旱等不利气候因素，影响烟叶的产质量，而地膜覆盖有利用保持地温，并且增强土壤的保墒和提墒作用，促进烟株早生快发，对烤烟生产发挥了积极有效作用，但烤烟生长中后期覆膜土温过高，导致肥效发挥提前、烟株生长前旺后衰、根系发育不良、株形变化等。因此适时揭膜培土能克服地膜覆盖的不利影响，可弥补河南不利气候因素对烟叶生长发育的障碍因素[22]。陈茂建等[23]采用灰色关联分析法研究了不同揭膜时间对烤烟产质量的影响，发现烤烟移栽后35 d揭膜处理烟叶产质量最优，烟叶化学成分协调，品质好，故本研究在移栽后35 d左右进行揭膜培土处理。

不同的覆盖物能调节土壤温度、水分，改变土壤环境，从而影响烟株的长势及烤后烟叶化学成分[24]。本研究发现，对砂质壤土而言，与普通白膜覆盖相比，前期覆盖黑白配色膜能提高地温和协调水肥气热，烟株缓苗快，长势好，可能是黑白配色膜较普通白膜覆盖能更好地限制杂草的生长。生产上旺长期揭膜后一般只培土1次，要求垄面整齐、微呈拱形，表土与烟茎基部密接，但因雨水冲刷常使烟垄变矮变窄，2次培土加厚了活土层，为不定根的发育创造了良好条件，更有利于烟株根系的发育、吸收充足养分，改善烟叶化学成分，且能显著提高烟叶产量、产值、均价和上等烟比例。

钾主要以离子形态赋存在代谢比较旺盛的组织和器官中，它在维持细胞内物质代谢、促进光合作用、光合产物的运输及蛋白质合成等方面发挥着重要的作用[25]。钾在烟株体内流动性很强，在旺长和打顶后地上部的钾存在回流到根中并外溢的现象，再者河南烟区土壤钾素的有效性较低，施入的钾肥易被土壤固定，故烤后烟叶钾含量往往低于1.5%[26-27]。裘宗海等[28]报道了，烟叶对钾素的吸收积累均与钾素的供应呈正相关，增加钾素的供应能提高烟叶对钾的积累。杨铁钊等[29]和景沙沙等[30]研究表明，保持土壤中后期较高的供钾能力，是提高烟叶钾含量的关键所在。所以采取“基肥+适时追钾”相结合的施钾方式，才能提高烟草对钾素的吸收效率，从而达到在相同供肥量下提高烟叶产质量的目的。但不同时期追钾对烟叶钾含量有迥异的影响，生育前期施钾对烟叶钾含量影响较小，主要对其产量影响较大，而生育后期供钾对烟叶产量作用较小，主要影响烟叶钾含量[31]。对砂质壤土而言，黑白配色膜覆盖+30 d追钾+揭膜后培土2次的栽培方式能最大限度地发挥栽培技术的优越性，达到高产高效生产特色优质烟叶的目的，在河南省乃至黄淮烟区具有推广利用价值。