基于土壤速效钾转移吸收利用系数的烤烟施钾水平研究

何冬冬 王淑民 徐辰生 冯芷菡 郑国建 陈志厚 熊德中 徐茜 刘泓

摘要 为减肥增效，通过研究土壤速效鉀吸收利用系数及烤烟钾肥利用率探讨烤烟施钾水平。结果表明， 烟株对土壤速效钾的吸收利用系数在旺长期和成熟期分别为0.19和0.26，烤烟旺长期及成熟期南平土壤速效钾有效供应量分别为16.95和23.25 kg/hm2，不同施钾水平对烤烟钾肥利用率有显著影响，旺长期钾肥利用率达16.58%～43.6%，成熟期达28.20%～70.79%。为达到目标产量，按16 500株/hm2计，最佳施钾量为180.30 kg/hm2。综合大田试验结果认为南平烟区施钾量为180.30～236.55 kg/hm2较适宜。考虑到烟株生长后期钾肥略显不足，中部叶及上部叶还原糖累积偏低，且烟株仍具有一定吸收钾的能力，氮磷钾配比为1.0∶0.8∶2.1时，特别是雨量充沛的年份，打顶后追施部分钾肥有利于烟叶品质的提高。

关键词 烤烟;钾吸收利用系数;钾肥利用率;减肥增效;钾肥用量

中图分类号 S506.2文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）11-0157-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.045

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract In order to decrease the fertilizer application and improve efficiency， the research on the regulation of soil， potash fertilizer and tobacco was studied. The results showed that the absorption and utilization coefficient of soil available potassium in its vigorous stage and mature stage of tobacco were 0.19 and 0.26， respectively. The effective supply of available potassium in Nanping soil in its vigorous stage and mature stage were 16.95 and 23.25 kg/hm2， respectively. Different potassium levels had significant effects on the utilization rate of potassium fertilizer in fluecured tobacco. Potash fertilizer utilization rates reached 16.58%-43.6% in their vigorous stage， 28.20%-70.79% in their mature stage. To achieve the target yield， the optimal potassium application rate was 180.30-236.55 kg/hm2 based on 16 500 plants per hectare.Considering that potash fertilizer was slightly insufficient in the later period of tobacco growth， the accumulation of sugar reduction in the middle and upper leaves was low， and tobacco still had a certain ability to absorb potassium. When the ratio of nitrogen， phosphorus and potassium was 1.0∶0.8∶2.1， topdressing potash fertilizer after topping was beneficial for improving tobacco quality， especially in good rainfall years.

Key words Fluecured tobacco;Potassium absorption and utilization coefficient;Potassium fertilizer utilization rate;Decreasing fertilizer application and improving efficiency;Potash fertilizer amount

基金项目 福建烟草公司南平分公司项目“烟草钾的吸收积累与调控研究”（201635070020114）;福建烟草公司南平分公司项目“南平市烤烟减肥增效土壤培肥研究”（NYK2016-03-03）。

作者简介 何冬冬（1994—），男，福建福清人，硕士研究生，研究方向：环境生物学。*通信作者，高级农艺师，从事烟草栽培学研究。

收稿日期 2019-02-10

钾肥利用率是指当季作物吸收钾素量与施入土壤中钾素总量的百分数[1]。研究表明，一定施肥基础上肥料利用率与土壤养分含量呈负相关[2]，土壤养分含量高则肥料利用率低。土壤是影响烟叶品质和烟株对肥料利用率的重要因素之一。不同土壤提供养分的特性有很大差别，且施肥后烟草对肥料的利用率也有差异[3]。研究土壤的养分供给特性及烟草对肥料的利用率可为科学施肥提供理论依据。

烤烟钾吸收利用系数是指在不施钾的情况下，单位面积植株吸收的钾量与单位面积耕层土壤速效钾含量的比值[4]。过去曾认为养分利用系数是个常数，但试验证明其是个变量，随着土壤速效钾含量的增大而减小，因此不同地区土壤的植物钾吸收利用系数的研究对科学准确地推荐施肥尤为重要。以往均是针对植烟土壤的营养状况及烟草产量和品质来推荐施肥，而有关该烟区钾肥利用率及钾吸收利用系数方面的研究较少。

因此，笔者针对南平土壤速效钾的吸收利用特点，探明南平地区土壤速效钾的转移吸收利用系数，对了解土壤-烤烟系统中钾资源的高效利用及科学施肥尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

供试烟草品种采用K326。试验在福建省南平市建瓯南雅镇仁墩村进行，土壤质地为砂壤土，前作为水稻。试验地土壤基本养分状况：pH 4.6，有机质3623 g/kg，碱解氮141.19 mg/kg，有效磷11.79 mg/kg，速效钾40.00 mg/kg，水溶性氯6.20 mg/kg，交换性钙593.99 mg/kg，交换性镁69.46 mg/kg。

1.2 试验设计

试验采用6水平3次重复的随机区组设计，施钾肥量为等差跨度。为计算土壤速效钾的吸收利用系数，设置氮磷钾配比为1∶0.8∶0不施用钾肥处理（NP处理），而考虑到南平地区有机肥及烤烟专用肥的施肥习惯，以施钾处理C为对照进行烟叶养分品质分析。

纯N为112.50 kg/hm2，各小区钾肥（K2O）施用量分别为0、157.80、236.55、318.00、394.05、472.80 kg/hm2，按对照处理（C处理）施钾量的1/4（78.90 kg/hm2）作为各个处理间的差值设置。其中各个处理氮磷钾配比分别为1.0∶0.8∶0、1.0∶0.8∶1.4、1.0∶0.8∶2.1、1.0∶0.8∶2.8、1.0∶0.8∶3.5、1.0∶0.8∶4.2，分别标记为NP、A、B、C、D、E处理。试验共18个小区，每个小区4行，中间作为取样行。行株距120 cm×50 cm。试验中烟草专用肥、磷酸一铵、硝铵磷肥和硝酸钾作为基肥，硝酸钾作为追肥，分别于开盘前和团棵前施入。其他农事操作均统一按当地K326品种技术方案执行。

1.3 土壤及烟株取样

分别于烤烟不同生育期对不同钾处理的土壤进行取样，根围土具体采样方法：每个处理随机挑取3株具有代表性的烟株。采用抖根法取得土壤样品，并充分混匀，用4分法取样。土样风干，磨细，分别过0.149和2 mm筛备用。

烤烟移栽前测定土壤的耕层厚度、土壤容重，取样分析土壤的速效钾含量，并在团棵期、旺长期（移栽后50 d）和成熟期（移栽后89 d）定株定葉进行烤烟生长性状测量，每处理选取具有代表性的6株烤烟进行根、茎秆、叶、芽及花蕾的总干物重计量及全钾含量测定，以计算烤烟对土壤速效钾的吸收利用系数及烤烟的钾肥利用率。烟叶成熟后每处理采取4～6、9～11、倒3～5叶（分别代表上中下部叶）烘烤后进行烟叶品质分析，同时进行小区产量产值测定。 通过测定烤烟对土壤速效钾的吸收利用系数和钾肥利用率，计算不同速效钾含量田块的烤烟钾肥建议施用量，实现烤烟定量施用钾肥。

1.4 土壤及烟叶化学成分测定与赋值

烟叶烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾等化学成分测定及赋值按照翁泽斌等[6]的方法进行，采用综合相关法和层次分析法计算结果确定各化学成分指标相应的权重。采用指数法评价烤烟内在化学成分协调性综合情况。

1.5 烤烟钾肥建议施用量计算[7-10]

（1）耕层土壤中速效钾含量（kg/hm2）=耕层厚度（cm）×面积（10 000 m2）×容重（g/cm3）×土壤中速效钾含量（mg/kg）×10-5

（2）烤烟钾肥利用率=（NPK处理烟株吸收的钾量-NP处理烟株吸收的钾量）/钾肥施用量×100%

（3）烤烟对土壤速效钾的吸收利用系数=NP处理单位面积烟株吸收的钾量/单位面积耕层土壤中速效钾含量

（4）土壤速效钾的有效供应量=土壤中速效钾含量×土壤速效钾的吸收利用系数

（5）烤烟钾肥施用量=（烤烟目标产量需要的钾量-土壤速效钾的有效供应量）/钾肥利用率

1.6 数据统计与分析

数据分析采用MS Excel与SPSS进行，相关性分析方法采用Duncan新复极差法，取P<0.05为显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同施钾水平对烤烟经济性状的影响

由表1可知，A处理的烤烟经济性状显著低于其他处理。产量、产值及均价均以处理B最高，分别为2 040.90 kg/hm2、43 470元/hm2及21.30元/kg。中上等烟比例处理B高达94.55%，其中上等烟比例为30.69%。但随着施钾量的继续升高，产量、产值及均价并无显著变化，而C、D、E处理的中上等烟比例分别下降至86.81%、84.16%及87.50%，当施钾量达236.55 kg/hm2、氮磷钾配比为1∶0.8∶2.1时，烟叶品质和经济效益均最高，继续增加钾施用量并不能取得更高的品质，结合肥料成本的上升反而降低了收益。

处理Treatment产量Output kg/hm2产值Output value元/hm2均价Average price元/kg上等烟High class leaf%中等烟Middle class leaf%下等烟Low class leaf%肥料成本Fertilizer cost元/hm2

2.2 不同施钾水平对烤烟品质的影响

2.2.1 不同施钾水平对烤烟化学成分的影响。

由表2、3可知，A、B处理的下部叶P值显著高于其他处理，分别为66.10及67.86;B、C、D、E处理的中部叶P值分别在81.95～83.57，显著高于A处理;而上部叶的P值则表现为E处理显著高于其他处理。各处理烟叶的氮含量较合理，上中下部叶含氮量分别在2.01%～2.28%、1.50%～1.87%及1.54%～189%，上部叶和中部叶的钾含量偏低，分别在1.35%～196%及14%～1.87%，且随着施钾量的增加上部叶钾含量呈显著上升趋势，下部叶各处理钾含量适宜，均大于2%，致使中部叶及除E处理外的上部叶还原糖累积偏低，但糖碱比仍保持在较适宜的范围，显示出烟叶生长后期钾肥略显不足的现象，因此在施钾总量为236.55 kg/hm2、氮磷钾配比为1∶0.8∶2.1时，特别是雨量充沛的年份，打顶后追施部分钾肥有利于烟叶品质的提高。

2.2.2 不同施钾水平对烤烟不同生育期叶片全钾含量的影响。

由图1、2可知，随着施钾水平的提高烟叶钾含量呈抛物线变化，在旺长期，C处理的烟叶钾含量达最高，进入成熟期后D处理的烟叶钾含量达最高，其次依次为E、C及B、A处理，显示出烟草生长旺长期，B处理的施钾量可以满足烟叶正常生长的需钾量，施钾量继续提高并不能提高烟叶钾含量，反而呈下降趋势。而烟草进入成熟期，由于烟草体内的生物量继续累积，钾重新再分配及打顶措施的影响，且土壤供钾能力下降，致使成熟期的植物全钾含量有所下降，但各处理烟叶成熟期钾含量均大于2%。

2.3 不同施钾水平对烤烟生长的影响

2.3.1 不同施钾水平对烤烟农艺性状的影响。

株高是反映烤烟长势的重要农艺性状，也是各生长期的形态指标。株高与产量呈正相关。株高的变化，能从一定程度上反映烟株生长代谢的强弱。由表4可知，团棵期、旺长期及成熟期各处理差异不显著。茎围是茎秆健壮程度的外在表现，团棵期C处理烟草茎围显著高于其他处理，达7.86 cm。旺长期及成熟期各处理间茎围差异不显著。

叶片数及叶面积大小直接影响烟草的光合效率，钾肥施用是影响叶片数和叶面积的主要因素之一。团棵期以A处理叶片数最低，为14.53片/株，C处理叶片数最高，达15.53 片/株。旺长期及成熟期各处理间叶片数无显著差异。

烟草是葉用植物，叶面积是与烤烟产量关系最密切的因子。在团棵期时，烤烟最大叶面积是C处理，为857.41 cm2，最低值是A处理，为777.44 cm2。烟叶旺长期和成熟期时，各处理烤烟最大叶面积差异不显著。综上所述，在氮磷施用条件下，不同施钾水平的烟株在团棵期A处理各形态学指标偏低，烟株进入旺长期和成熟期后各指标差异不显著。

2.3.2 不同施钾水平对烤烟各器官干物质积累的影响。

烤烟根系是各种养分的主要吸收器官，对烤烟生长发育起重要作用，不同时期的根茎叶干鲜比可以表征烟株地上部和地下部的生长及干物质累积情况，干物质累积量在一定程度上影响烤烟的品质和产量。不同钾水平对烟株不同生育期的干鲜比影响差异不显著（表5），其结果与形态学指标结果一致。

2.4 不同施钾水平对土壤养分的影响

2.4.1 不同施钾水平对土壤供钾能力的影响。

烤烟属于喜钾作物，钾对烤烟正常生长和品质至关重要。速效钾是存在于土壤中易被植物吸收利用的钾，常被用作评价土壤供钾能力的指标之一。不同钾肥比例的施用会影响土壤速效钾含量。因此对植烟土壤速效钾含量的正确评价和有针对性地施用钾肥对生产优质烤烟具有重要意义。

由图3、4可知，在烟草旺长期和成熟期时，D处理（氮磷钾配比为1∶0.8∶3.5）的土壤速效钾含量均最高。烟草移栽前，土壤速效钾含量为40 mg/kg。NP处理土壤速效钾含量均显著低于施钾处理的土壤速效钾。同一生长时期，随着钾肥比例升高，土壤速效钾含量呈递增趋势。烟草旺长期各处理速效钾含量在106.28～161.11 mg/kg。钾肥的增施在一定程度上使得土壤中速效钾含量增加。烟草成熟期时土壤速效钾含量有所下降，在105.23～135.39 mg/kg，但仍处于中等供钾水平。

2.4.2 不同施钾水平对土壤缓效钾含量的影响。

土壤缓效钾是黏土矿物所固定的钾离子以及黑云母和部分云母中的钾，是反映土壤供钾潜力的主要指标。由图5、6可知，NP处理烤烟旺长期和成熟期土壤缓效钾含量分别为514.03和617.58 mg/kg，均低于施钾处理的土壤，烟叶成熟期不同施钾水平的土壤缓效钾含量随钾肥比例的增加而先增后降。

2.5 烤烟对土壤速效钾吸收利用系数

施钾水平会影响土壤中速效钾的含量，而烟叶钾含量与土壤速效钾含量密切相关。因此，利用大田试验，测定当地土壤速效钾吸收利用系数，并在此基础上推算的钾肥施用量针对性强，可以为土壤钾资源的高效利用及科学调控提供理论依据。烟草对土壤速效钾的吸收利用系数受单位面积烟株吸收的钾量和单位面积耕层土壤中速效钾含量的影响。结果表明，NP处理的烤烟在旺长期对土壤速效钾的吸收利用系数显著低于成熟期（P<0.05）。烟株对土壤速效钾的吸收利用系数在旺长期和成熟期分别为0.19和0.26。说明南平土壤能提供19%～26%的速效钾供烟株生长利用，随着烤烟生育期的推移，烤烟能更好地吸收利用土壤速效钾。

2.6 烤烟钾肥利用率

土壤速效钾的吸收利用系数和钾肥利用率能反映烟株、土壤及钾肥三者之间的相互作用关系。肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的重要指标，钾肥利用率的研究能为合理施用钾肥提供理论依据，在减少肥料损失的同时也能减少对环境的危害。

由表6可知，在旺长期，随着钾肥的增施和烤烟的生长发育，烟株吸收钾量呈逐渐递增的趋势。在烤烟成熟期，随着施钾量的提高烟株吸收的钾量先增加后趋于稳定。在烟草旺长期，C处理烟株吸收钾量最高，达108.75 kg/hm2，D处理和E处理次之，而进入成熟期，除A处理外其他处理的烟株吸收钾量无显著差异。

不同钾肥施用比例的烟株在不同生育期吸收钾的绝对量不同（表7），在烟草旺长期C处理烟株吸收钾的绝对量较高，进入成熟期B、D和E处理的烟草钾吸收绝对量显著高于A处理，同时成熟期各处理的烟株吸收钾绝对量均大于旺长期，显示出烟草进入成熟期仍能继续吸收土壤中的有效态钾，并在叶部累积。

不同生长期烤烟钾肥利用率的结果表明（表8），烤烟不同生育期和不同施钾水平对烤烟钾肥利用率有显著差异。在烤烟旺长期和成熟期，A处理的钾肥利用率最高，分别达70.79%和43.60%。随着钾肥比例的升高，烤烟钾肥利用率降低，综合烤烟的农艺性状和经济性状看，B处理最高。

3 讨论

钾是烟叶重要的品质评价指标，提高烟叶含钾量是提高烟叶品质的有效途径之一[11]。钾肥的增施不仅能提高烤烟根际、根围土壤中有效钾含量[6]，还可以提高钾素在烟株体内的积累量[12]。研究表明，在一定钾肥比例下，随着烤烟生育期的推移，烟叶钾含量呈下降趋势，生育后期的下降率大于生育前期[13-16]。许明祥等[14]研究表明，在一定钾肥比例下，烤烟钾含量下降的主要原因是烤烟成熟期产生的干物质积累的“稀释效应”。李智勇等[17]研究表明，在一定范围内，烟叶含钾量与施钾量、土壤速效钾呈正相关关系。艾绥龙等[18-19]研究表明，土壤缓效钾是钾素供应的潜在指标，烟叶钾含量与土壤速效钾含量呈极显著正相关（P<0.05）。土壤中充足且持续的钾供应是提高烟叶钾含量的关键[20]。宋荣官等[21]研究表明，在速效钾含量较高的土壤上提高钾肥用量的2～3倍，烟叶含钾量无明显提高。该研究表明，施钾量并非唯一限制烟叶含钾量的因素。当施钾量超过394.05 kg/hm2时，烟叶含钾量呈下降趋势。说明施入的钾未被烟株有效吸收，可能被土壤固定或随水淋失[22]，也有可能是钾素供应过多，造成钾的外溢和重新分配[23-24]，因此“减钾增效”有利于经济效益的提高。

烘烤后的烤烟品质分析表明，还原糖、总糖对烟叶品质具有促进作用。参照南平市烟叶主要化学成分评价标准，中上部叶烤烟还原糖含量在22.5%～27.5%最为适宜。该试验条件下不同钾处理的中上部叶还原糖变幅在标准范围内，且随着施钾量的增加，烤烟中上部烟叶还原糖有升高趋势。这为提高南平烟叶还原糖含量提供理论依据。该试验结果表明，烤后烟叶烟碱含量表现为上部叶>中部叶>下部叶。不同钾肥处理烤烟中部叶和上部叶烟碱含量分别在1.13%～178%和2.76%～3.33%，基本在标准范围之内。各钾处理中部叶总氮含量处于优质范围内，但上部叶总氮含量偏高。综合看，B处理（氮磷钾配比为1∶0.8∶2.1）有利于改善烟叶质量。

土壤速效钾含量可作为土壤供给钾能力的判断参比[25]，是决定土壤钾素肥力状况的重要因素，也是预测烤烟施钾的重要指标。烤烟成熟期土壤速效钾含量较旺长期有所下降，且烤煙在旺长期和成熟期，土壤速效钾含量均为D处理（氮磷钾配比为1∶0.8∶3.5）最高。说明钾肥施用量能显著影响土壤速效钾含量。烤烟成熟期的土壤缓效钾含量随施肥量先增加后降低，显示出土壤缓效钾在一定条件下受施钾水平的影响，烟叶成熟期缓效钾能逐渐释放出来被植株吸收利用[26]。

水溶性钾肥易被烤烟吸收利用，同时也易被土壤固定或淋失。因此，土壤速效钾含量的高低不能有效反映烤烟吸收钾素含量的高低[6]。通过计算不同钾水平下的烤烟钾吸收利用系数及钾肥利用率，对提高土壤肥力、促进植株生长发育、减少施肥浪费具有重要意义。该试验中成熟期不同比例施钾水平烤烟的钾利用率在28.20%～70.79%，随着钾肥比例的升高，烤烟钾利用率显著降低（P<0.05）。研究表明，施钾水平较低时作物能高效地吸收利用钾养分，过量施用钾肥会降低钾素利用率[27-28]。该试验中，A处理（氮磷钾配比为1∶0.8∶1.4）下的烤烟钾肥利用率最高，达70.79%。随着钾肥比例的升高，烤烟钾肥利用率呈下降趋势。

土壤速效钾在一定施钾范围内随钾肥比例升高而升高，但钾肥利用率显著降低，B处理的烤烟产量及产值最高（P<0.05）。施钾比例的增加，对烟叶农艺性状和品质的改善无显著差异。因此，综合分析烤烟生长发育、钾肥利用率及土壤钾养分管理等因素，在保持烟叶品质的前提条件下，减钾增效切实可行且可以提高经济效益，以B处理（氮磷钾比例为1∶0.8∶2.1）综合指标最高。

4 结论

肥料效应受土壤养分的影响，土壤养分含量随耕作、栽培、品种及人为活动变化。为适应烟区土壤肥力变化，适宜的烤烟施肥建议是环境友好农业的保障。经计算，南平烤烟不同生长期土壤速效钾有效供应量分别为16.95和23.25 kg/hm2。

B和C处理产量较接近于目标产量。B处理的钾肥利用率较高，且经济收益和烟叶品质达到最高，继续提高钾施用量并不能取得更高的品质，结合肥料成本的上升反而降低了收益。故认为B处理（K2O量为236.55 kg/hm2）为合理施肥量。

烤烟移栽前，试验点土壤钾含量较低。烟叶的产值和均价显著高于未施用钾肥处理及A处理。成熟期B、D处理烟株吸收的钾量显著高于其他钾处理。B处理的产量和产值最高，分别为1 950.90 kg/hm2及43 470元/hm2，处理C次之，达2 029.95 kg/hm2和39 540元/hm2。处理间的肥料成本按447.30元/hm2的梯度递增。为达到目标产量，按16 500株/hm2计，最佳施钾肥方案应为183.30 kg/hm2。综合产量、产值及中上等烟比例来看，B处理的烤烟经济效益较高。从投入产出及环境友好角度出发，认为南平烟区施钾量为183.30～236.55 kg/hm2较适宜。

考虑到烟株生长后期钾肥略显不足，中部叶及上部叶还原糖累积偏低，且烟株仍具有一定吸收钾的能力，氮磷钾配比为1∶0.8∶2.1时，特别是雨量充沛的年份，打顶后追施部分钾肥有利于烟叶品质的提高。

参考文献

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