木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施对酸化植烟土壤养分与烟叶品质的影响

周杰文　李海平　肖志新　易克　张毅　周冀衡　范伟　蒋杰　陈筠

摘要：将木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施（比例为1 ∶3）用于降低烤烟生产中追肥的用量，研究其对土壤pH值、供钾能力、有效养分含量以及烤后烟叶内在化学成分含量的影响。结果表明，配施土壤调理剂使烟株根际土壤pH值提高了6.71%～11.34%。调理剂能够给土壤提高足够的速效钾，配施木本泥炭基腐殖酸钾能够提供酸化植烟土壤的钾素供应强度，在中耕培土时施用调理剂的2个处理土壤中缓效钾含量分别显著提高了9.95%、12.88%，提高了土壤钾素库容。相比于常规施肥处理，配施了2种土壤调理剂的T1、T2、T3、T4处理烟株根际土壤有效硫含量分别显著降低了47.00%、49.94%、47.86%、48.39%;土壤调理剂的施用能提高下部烟叶总糖、氧化钾含量，T4处理下部叶总糖含量提升到了31.02%，T3处理下部叶氧化钾含量提升到了5.34%。调理剂的施用还能降低中部烟叶烟碱含量，使其达到我国优质烟叶标准，且氮钾肥的减量不会影响其余烟叶主要化学品质;烟叶产量与均价最优的处理均为T3处理，分别达到了2 061 kg/hm2与32.06元/kg。综合土壤养分含量、烟叶品质以及产值、产量分析得出，与常规施肥处理相比较，在降低10%总钾施用量的条件下，配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥（矿物钾肥中耕培土施用），可以有效提高根际土壤pH值以及土壤有效养分供应强度。

关键词：植烟酸化土壤;木本泥炭基腐殖酸钾;矿物钾肥;钾素;烟叶品质

中图分类号： S572.06文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）08-0112-05

烟草属于喜钾作物，其叶片中钾含量的高低直接影响着烟叶品质[1]。我国烟叶中钾含量普遍低于国外烟叶钾含量[2]，只能达到2%左右，而国外一般能达到5%左右[3]。目前提高烟叶中钾含量的主要措施之一是提高钾肥的施用量[4-5]，特别是硫酸钾、硝酸钾的施用，但如果长期单一施用某种肥料，其所带入的元素日积月累后将会对土壤的理化性质产生影响[6]。残留在土壤中的酸根离子经一系列的反应后导致了土壤的酸化[7-9]。在烟草中减少硫酸钾等生理酸性肥料的施用已经成为了趋势[10-11]。近年来，采用新型钾肥提高烟叶中钾含量的研究已成为了研究热点之一，相关研究表明，枸溶性钾肥与硫酸钾配施能够提高烟叶各部位钾含量，改善烤后烟叶内在化学成分协调性，提高中上等烟比例与产量[12-14]。施用缓释钾肥在一定条件下能提高土壤钾含量，使烟叶内在化学成分协调[15-16]。有机钾肥与钾硅钙矿物肥能够提高烤烟根系活力与叶片成熟度，提升烟叶产值、产量[17-18]。木本泥炭基腐殖酸钾中含有丰富的腐殖酸钾，研究表明，施用木本泥炭基腐殖酸钾或矿物钾肥均能够提高土壤pH值，优化烟叶品质[19]。目前关于木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施部分替代生理酸性肥料对植烟根际土壤理化性质与烟叶化学品质影响的研究较少，本研究将木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥2种新型钾肥作为酸性土壤改良剂进行配施，并减少部分追肥的用量，研究其对烟株根际土壤理化性质与烟叶化学品质的影响，对如何减少烟草生产过程中生理酸性肥料的使用量进行科学探索，旨在为合理地提高我国烟叶鉀含量，阻止土壤酸化趋势加剧提供参考。

1研究区域概况

试验地区位于云南省腾冲市界头乡，土壤类型为水稻土，土壤基本理化性质见表1。

2材料与方法

2.1供试材料

供试品种为当地主栽品种K326，种植密度为 16 500株/hm2。有机无机互混肥（N ∶P2O5 ∶K2O=7 ∶12 ∶19）、氮钾肥（N ∶P2O5 ∶K2O=16 ∶0 ∶30）以及烤烟专用肥（N ∶P2O5 ∶K2O=6 ∶8 ∶24）为云南省烟草生产指定用肥，由云南省烟草公司发放;土壤调理剂为木本泥基腐殖酸钾、矿物钾肥，其中木本泥炭基腐殖酸钾购于香港中向国际有限公司，含K2O 10%;矿物钾肥购于中科建成矿物技术（北京）有限公司，含K2O 4%;硝酸铵购于云南省腾冲市界头乡门市，含N 15%。

2.2试验设计

大田试验于2016年4—9月在云南省腾冲市界头乡进行。于4月底对100%无病虫壮苗进行移栽。试验分为5个处理，不同处理施肥情况见表2。采用随机区组设计，3次重复，共计15个小区，单个小区面积约50 m2。田间管理措施参照当地特色优质烟叶生产技术规程。试验结束后收集烤后烟叶样品与根际土壤（距烟秆中心5～10 cm）样品，其中取下橘二（X2F）、中橘三（C3F）、上橘二（B2F）3个等级烟叶样品各1.5 kg用于烟叶化学品质分析，用土钻钻取根际0～15 cm土层样品用于土壤理化性质分析。

2.3测定项目与方法

土壤中pH值的测定参照NY/T 1377—2007《土壤pH的测定》;土壤速效钾和缓效钾含量的测定参照NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾的测定》;土壤有机质含量的测定参照NY/T 1121.6—2006《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》;土壤有效磷含量的测定参照NY/T 1121.7—2014《土壤检测第7部分：土壤有效磷的测定》;土壤交换性钙、镁含量的测定参照NY/T 1121.13—2006《土壤检测第13部分：土壤交换性钙和镁的测定》;土壤有效硫含量的测定参照NY/T 1121.14—2006《土壤检测第14部分：土壤有效硫的测定》。

3结果与分析

3.1调理剂配施对收获后烟株根际土壤理化性质的影响

3.1.1收获后烟株根际土壤pH值的变化

由图1可知，配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥可以提高烤烟收获后烟株根际土壤pH值，基础土样和CK处理与其余处理存在显著差异，pH值明显较低，仅为4.30与4.32。T3处理pH值提高最多，从4.30提高至4.81。T1、T2、T4处理相较于基础土样，pH值均显著提高，T1处理提高了0.31，T2处理提高至4.66，T4处理提高至4.61，这3个处理间差异不显著。各处理对收获后烟株根际土壤pH值改良效果表现为T3处理>T2处理>T1处理>T4处理>CK处理。

3.1.2收获后烟株根际土壤钾素含量变化

由表3可知，基础土样速效钾含量与各个试验处理存在较大差异，CK处理与各试验处理间速效钾含量差异不显著。CK处理土壤缓效钾含量显著低于其余处理，相较于基础土样，CK处理土壤缓效钾含量低96.66 mg/kg。T1、T2处理土壤缓效钾含量与基础土样差异不显著，显著高于CK处理。与T1处理相比，T2处理总施钾量下调了10%，但这2个处理之间土壤缓效钾含量差异并不显著。T3、T4处理土壤缓效钾含量分别显著高于基础土样 9.95%、12.88%，显著高于CK处理32.44%、35.97%，T4处理土壤缓效钾含量最高，达642.67 mg/kg。与CK处理相比，T3处理施钾量下调了10%，T4处理下调20%，矿物钾肥在中耕培土时施用，二者之间缓效钾含量差异不显著。

3.1.3收获后烟株根际土壤有效养分含量变化

由图2可以看出，配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥并减去部分氮钾肥施用量的T1、T2、T3、T4处理根际土壤有机质含量显著高于常規施肥处理（CK）以及基础土样，分别为46.12、46.33、47.68、46.41 g/kg，这4个试验处理间差异不显著，CK处理与基础土样差异不显著。本研究中CK处理烟株根际土壤有效磷、交换性钙与交换性镁等有效养分含量与其余4个试验处理没有显著差异，说明氮钾肥的减量没有对土壤一些主要养分造成太大的影响。试验研究时没有施用硫酸钾，但是烤烟收获后烟株根际土壤有效硫含量仍然达到了极高水平，CK处理根际土壤有效硫含量显著高于其余处理，达 101.99 mg/kg，相比于基础土样的15.58 mg/kg提高了554.62%，而配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的T1、T2、T3、T4处理土壤中有效硫含量则显著低于CK处理，且4处理没有显著差异。

3.2调理剂配施对烤后烟叶化学物质含量的影响

3.2.1烤后烟叶中氧化钾含量

由表4可知，在氮钾肥减量的前提下配施木本泥炭基腐殖酸钾和矿物钾肥能够保证各处理中上部烟叶钾含量处于我国正常水平。配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥能够有效地提高下部烟叶钾含量，以T3处理表现最好，烟叶钾含量达到了5.34%，与CK、T1、T4处理差异显著。T2处理表现稍次于T3处理，烟叶钾含量为 4.63%，与CK处理差异也达到了显著水平。T1、T4处理下部烟叶钾含量均有提高，但与CK处理差异不显著。下部叶钾含量提升效果表现为T3处理>T2处理>T1处理>T4处理。

3.2.2烤后烟叶主要化学指标含量

烤烟的总糖、总氮、烟碱含量均与评吸质量呈相关关系，过低或过高均会对烟气产生影响[20-21]。由表5可知，常规施肥中钾肥减量并配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥对烤后中上部烟叶总糖含量影响不大，下部叶CK处理与其余处理差异显著，总糖含量仅有18.78%，配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥能够显著提高下部叶总糖含量，烟叶总糖含量最高达到了31.02%;CK处理中下部叶总氮含量显著高于其余处理，配施土壤调理剂降低了中下部烟叶的总氮含量，中部叶降幅为 10.97%～13.41%，下部叶降幅为13.77%～20.29%，各处理的上部叶总氮含量差异则表现为不显著。各处理上部叶以及下部叶烟碱含量差异不显著，基本处于我国烟叶正常烟碱含量范围内;CK处理中部叶烟碱含量显著高于其余配施了木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的处理，达到了3.69%，说明配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥，减少氮钾肥施用量能够降低中部烟叶烟碱含量，最高降低23.58%。

3.3调理剂配施对烤烟经济性状的影响

对收获后烤烟烟叶产量及经济价值进行统计，结果见表6，CK处理产量最低，仅有1 785.0 kg/hm2，T3处理产量最高，达到了2 061.00 kg/hm2，产量由高到低排列顺序为T3处理、T2处理、T4处理、T1处理、CK处理。产值最高的处理为T3处理，达到了66 075.66元/hm2，产值最低处理为CK处理，仅有 53 978.40元/hm2，产值按从高到低排列顺序为T3处理、T2处理、T4处理、T1处理、CK处理。T3处理均价最高处理，达到了 32.06元/kg，烟叶均价最低为CK处理，仅有30.24元/kg，均价由高到低排列顺序为T3处理、T2处理、T1处理、T4处理、CK处理。中上等烟比例直观差异表现不明显，各处理中上等烟比例都处于中上水平。

4讨论与结论

配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥可以提高烤烟收获后烟株根际土壤pH值，能够对酸化土壤进行可持续的改良。T1、T2、T3、T4处理烤烟收获后土壤pH值分别显著高于CK处理7.18%、7.87%、11.34%、6.71%，其中总施钾量减少10%，中耕培土时追施矿物钾肥的T3处理pH值上升得最高，这与李海平等的研究结果[19]一致，追施木本泥炭基腐殖酸钾后中耕培土能有效提高烤烟品质、改良土壤酸化。土壤中的钾素主要分为速效钾与缓效钾2种。速效钾是作物钾素营养的主要来源，其供应水平和强度受土壤风化程度、耕作和施肥的影响[22]。土壤缓效钾则是指存在于土壤固体颗粒中，且不能被某些中性阳离子代换出来的钾[23]。缓效钾和速效钾之间存在着动态平衡，是土壤速效钾的主要储备仓库，是土壤供钾潜力的指标[24]。木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施能够在施钾量比常规施肥水平低10%～20%的情况下保证正常的土壤速效钾供应，减少钾肥施用量的T2、T3、T4处理与CK处理以及未减少钾肥施用量的T1处理土壤速效钾含量无显著差异。相较于基础土样，CK处理土壤缓效钾含量降低了96.66 mg/kg，表明种植烟草会使土壤钾素耗竭与亏损。配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的试验处理土壤缓效钾含量均显著高于CK处理，表明这2种土壤调理剂能够很好地提高土壤中钾的库容。在总施钾量减少10%的情况下，相较于以基肥形式将木本泥炭基腐殖酸钾和矿物钾肥全部施入土壤的T2处理，在中耕培土时期施入矿物钾肥的T3处理土壤缓效钾含量显著提高 17.52%，说明在中耕培土时施用矿物钾肥型土壤调理剂能够提高土壤缓效钾阈值[25]，优化土壤肥力水平。本试验T1、T2、T3、T4处理有机质含量显著高于CK处理，表明配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的处理能够显著提高收获烤烟后土壤有机质含量，提高土壤供氮能力，同时不会显著影响土壤中有效磷以及交换性钙、镁的含量，不会影响土壤保水保肥能力，也不会污染环境[20，26-27]。植烟土壤有效硫适宜含量为10～20 mg/kg，当土壤中有效硫含量过高时会导致土壤pH值下降，也会导致烟株生长过于旺盛，烟叶粗糙，颜色发暗，内在品质明显下降[28-29]。本研究中CK处理根际土壤有效硫含量显著高于其余处理，高达101.99 mg/kg，而配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的T1、T2、T3、T4处理有效硫含量较低，说明配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥替代部分氮钾肥能够有效地降低烟株根际土壤有效硫含量，进而达到减缓土壤酸化的目的。

配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥能够提升下部烟叶钾含量，T3处理钾含量相比于CK处理提高了45.9%，下部叶钾含量提升效果表现为T3处理>T2处理>T1处理>T4处理。在追肥减少了氮钾肥施用量的情况下，中上部烤后烟叶钾含量仍与CK处理差异不显著，表明木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥能够提供足够的钾素来满足烟草的生长发育，这与前人研究结果[30-32]一致。施用木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥后下部烟叶总糖含量与CK处理相比显著增加，表明这2种土壤调理剂能够较有效地提高下部烟叶总糖含量。中上部烟叶总糖含量各处理之间差异不显著，说明木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥能够保证在追肥中减少氮钾肥用量的情况下，不影响烤后烟叶中上部总糖含量。CK处理中下部叶总氮含量显著高于其余处理，各处理上部叶总氮含量差异不显著，表明减少常规施肥中氮钾肥的用量能够降低中下部烟叶中的总氮含量而不会影响上部烟叶总氮含量。CK处理中部烟叶烟碱含量高达3.69%，与其余施用了木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的处理差异显著，而上部烟叶以及下部烟叶各处理差异不显著，表明2种土壤调理剂配施能够显著降低中部烟叶烟碱含量而不会导致其余部位烟碱含量过低。

本研究表明，配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥并减少追肥中氮钾肥的使用不会对烤后烟叶的产值、产量产生影响。产量最大的处理为T3处理，达到了2 061.0 kg/hm2，相比CK处理增产了15.5%，T3处理也是均价最高的处理，T3处理均价相比CK处理提高了6.0%。表明配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥（中耕培土时施入）并减去10%常规施肥中的氮钾肥能够达到本试验的最大产值、产量，同样为减去10%氮钾肥的T2处理产值、产量稍小于T3处理，这与矿物钾肥的施入时间有关，在中耕培土时施入矿物钾肥能够促进烟株不定根发育，进而促进烟株的生长发育。而减去20%氮钾肥的T4处理产值、產量并不理想，这可能与肥料减量过多以及木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥施用量过少有关。

本研究减少了一定量常规施肥中的氮钾肥用量，但配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥后，并未对烟草的整个生长发育过程产生影响，各项物理化学指标均与对照处理基本无显著差异甚至优于对照处理，结合土壤养分含量、烟叶品质与烤后烟叶经济性状得出本研究优势处理为配施木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥（中耕培土时施入），总钾量减少10%的T3处理。木本泥炭基腐殖酸钾中富含的腐殖酸与矿物钾肥中富含的钾元素结合起来能够提高植烟酸性土壤的pH值、缓效钾含量以及有机质含量，减少氮钾肥用量能够减少土壤中有效硫的带入，减缓土壤酸化趋势。烟叶内在成分方面，木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥配施并减少氮钾肥施用量能够提高下部烟叶氧化钾、总糖含量，降低中下部烟叶总氮含量和中部烟叶烟碱的含量，木本泥炭基腐殖酸钾与矿物钾肥的配施还能够提高烤后烟叶的产量与经济性状。本研究结果可为科学合理地提高烟叶钾含量提供一个可行的方案。

参考文献：

[1]代晓燕，郭春燕，王海波，等. 钾肥施用方式对豫西烤烟钾含量及产质量的影响[J]. 中国烟草学报，2012，18（3）：42-49.

[2]胡国松，张国显，曹志宏，等. 河南烟区烟叶片含钾量低的原因初探[J]. 中国烟草学报，1996，3（1）：13-17.

[3]Munson R D. Potassium in agriculture[M]. Masdisonn：ASA-CSSA-SSSA，1995：1023-1043.

[4]李集勤，屠乃美，易镇邪，等. 烤烟钾素吸收利用效率研究现状与展望[J]. 作物研究，2011，25（2）：165-170.

[5]介晓磊，化党领，谭金芳，等. 中国烟草钾营养研究现状分析（Ⅰ）烟草钾营养的各学科研究进展[J]. 中国农学通报，2005，21（10）：212-217.

[6]刘金，李进平，涂书新，等. 几种缓释钾肥对烤烟钾含量及产量产值的影响[J]. 中国烟草科学，2014，35（3）：17-22.

[7]Seidel H，Wennrich R，Hoffmann P，et al. Effect of different types of elemental sulfur on bioleaching of heavy metals from contaminated sediments[J]. Chemosphere，2006，62（9）：1444-1453.

[8]Ju X T，Kou C L，Christie P，et al. Changes in the soil environment from excessive application of fertilizers and manures to two contrasting intensive cropping systems on the North China Plain[J]. Environmental Pollution，2007，145（2）：497-506.

[9]Bolan N S，White R E，Hedley M J. A review of the use of phosphate rock as fertilizers for direct application in Australia and New Zealand[J]. Australian Journal of Experimental Agriculture，1990，30：297-313.

[10]杨波，吴元华，董建新，等. 不同硫酸钾用量对烤烟氮、钾、硫吸收的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（4）：116-119.

[11]李健鹏，陈清，谭钧，等. 木本泥炭腐殖酸钾的田间应用效果[J]. 腐植酸，2017（1）：41-48，52.

[12]贺丹锋. 枸溶性钾肥施用方式对烤烟生长及烟叶品质的影响[D]. 长沙：湖南农业大学，2016.

[13]李鑫，周冀衡，张毅，等. 枸溶性钾肥与硫酸钾配施对烤烟生长及钾素积累与分配的影响[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版），2016，42（5）：480-483.

[14]李鑫，周冀衡，贺丹锋，等. 干旱胁迫下枸溶性钾肥配施对烤烟土壤理化性质、微生物数量及根系生长的影响[J]. 核农学报，2016，30（12）：2434-2440.

[15]张雪芹，彭克勤，王少先. 缓释钾肥钾素释放特征及其在烤烟上的应用[J]. 中国烟草学报，2009，15（3）：39-43.

[16]王振振，张超，史春余，等. 腐殖酸缓释钾肥对土壤钾素含量和甘薯吸收利用的影响[J]. 腐植酸，2013（4）：43.

[17]张翔，翟文汇，孙大为，等. 有机钾肥和钾硅钙矿物肥对烤烟生长及烟叶产量质量的影响[J]. 中国土壤与肥料，2014（6）：71-75.

[18]唐莉娜，熊德中. 土壤酸度的调节对烤烟根系生长与烟叶化学成分含量的影响[J]. 中国生态农业学报，2002，10（4）：69-71.

[19]李海平，丁夢娇，张发明，等. 不同富钾土壤调理剂对植烟土壤供钾特性和烟叶品质的影响[J]. 中国烟草科学，2017，38（4）：64-69，75.

[20]杜文，谭新良，易建华，等. 用烟叶化学成分进行烟叶质量评价[J]. 中国烟草学报，2007，13（3）：25-31.

[21]蒋佳磊，陆扬，苏燕，等. 我国主要烟叶产区烤烟化学成分特征与可用性评价[J]. 中国烟草学报，2017，23（2）：13-27.

[22]贾恒义. 黄土高原内蒙、山西土壤钾素的初步研究[J]. 华北农学报，1987，2（4）：61-66.

[23]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京：中国农业出版社，2008：39-114.

[24]赵欢，芶久兰，赵伦学，等. 贵州旱作耕地土壤钾素状况与钾肥效应[J]. 植物营养与肥料学报，2016，22（1）：277-285.

[25]陈江华，李志宏，刘建利，等. 全国主要烟区土壤养分丰缺状况评价[J]. 中国烟草学报，2004，10（3）：14-18.

[26]罗建新，石丽红，龙世平. 湖南主产烟区土壤养分状况与评价[J]. 湖南农业大学学报（自然科学版），2005，31（4）：376-380.

[27]Bai R S，Abraham T E. Studies on enhancement of Cr（Ⅵ） biosorption by chemically modified biomass of Rhizopus nigricans[J]. Water Research，2002，36（5）：1224-1236.

[28]张昕，孙腊梅，周淑梅. 从酸雨到酸沉降——关于对酸雨的认识[J]. 生物学通报，2006，41（8）：22-23.

[29]李玉梅，徐茜，熊德忠. 不同硫肥用量对烤烟产量和品质的影响[J]. 中国农学通报，2005（2）：171-174.

[30]刘国顺，何永秋，杨永锋，等. 不同钾肥配施对烤烟质体色素和碳氮代谢及品质的影响[J]. 中国烟草科学，2013，34（6）：49-55.

[31]余垚颖，蒋长春，顾会战，等. 有机无机复混钾肥钾素表观释放特征及对烤烟产质量的影响[J]. 中国烟草科学，2016，37（1）：14-19.

[32]齐鑫，韩成，刘建明. 不同用量钾硅钙微孔矿物肥对水稻生长及产量的影响[J]. 生态与农村环境学报，2010，26（3）：282-285.