硝酸钾滴灌不同追施量对烤烟氮、磷、钾利用及化学品质的影响

薛如君，高 天，蒋彬虎, 马二登，赵正雄

(1.云南农业大学 烟草学院，云南 昆明 650201; 2.云南省烟草农业科学研究院，云南 昆明 650031; 3.云南农业大学 资源与环境学院，云南 昆明 650201)

【研究意义】云南是全国最大烟叶产区，但烟区存在化肥过量施用、盲目施用等问题，近年来化肥施用量为N 105 kg/hm2左右，部分烟区高达N 135 kg/hm2。长期大量地施用化肥造成植烟土壤板结酸化、C /N 比减小、微生物活动能源降低，导致烟叶产量和品质下降，对环境也带来不良影响[1-2]。农业部《到2020年化肥使用量零增长行动方案》[3]持续推进的背景下，烤烟(NicotianatabacumL.)作为一种主要经济作物，亟需改进施肥方式，以提高肥料利用率和减少不合理化学肥料投入。烟叶产、质的形成是其生态因素、遗传因素和栽培因素共同作用的结果[4-5]。烤烟对肥料养分的吸收利用效率不仅受到土壤水分、酸碱度等土壤特性的影响[6]，还因肥料种类、形态、用量而异[7-8]。【前人研究进展】有报道指出，化肥减量施用不影响作物产量，且有利于肥料利用率的提高[9-10]。对番茄[11]等作物的研究表明，水肥一体化技术条件下，肥料用量可降低10 %～50 %，且不影响作物产量和品质。【本研究切入点】现阶段，受肥料成本和生产习惯等因素的影响，烤烟生产中往往采取基肥常规施用(多为塘施或环施)配以追肥滴灌施用的模式是相对经济可行的水肥一体化技术方式。但是，有关水肥一体化技术条件下，基于养分高效利用的烤烟追肥适宜用量研究报道较少[12-14]。硝酸钾(KNO3)则是烤烟生产中追肥阶段最常使用的一种水溶肥。【拟解决关键问题】通过田间试验研究4种硝酸钾滴灌施用量对烤烟氮、磷、钾吸收利用及化学品质的影响，旨在为烤烟生产中的养分管理提供科学理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地及试验材料

试验地点位于云南省烟草科学研究院研和镇试验基地，地处102°30′E，24°14′N，属中亚热带半湿润凉冬高原季风气候，年平均气温15～16 ℃，年降水量800～900 mm，年日照时数2265 h。供试土壤为红壤，pH值6.12，全氮0.57 g/kg，全磷1.25 g/kg，全钾9.08 g/kg，有机质15.4 g/kg。供试烤烟品种为K 326，烟苗移栽株行距为110 cm×55 cm，中心花开第一朵封顶。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 田间试验于2016年进行，设置5个处理：处理1，不减量处理，硝酸钾滴灌追施量333 kg/hm2；处理2，减量20 %，硝酸钾滴灌追施量266 kg/hm2；处理3，减量40 %，硝酸钾滴灌追施量200 kg/hm2；处理4，减量60 %，硝酸钾滴灌追施量133 kg/hm2；处理5(CK)，不施肥处理。烤烟全生育期不施肥料。每个处理3次重复，每个重复约150株烟，随机区组排列。各施肥处理基肥施用方式一致，均于5月14日烟苗移栽当天塘施复混肥450 kg/hm2(N-P2O5-K2O=10-12-24)，追肥施用硝酸钾(N 13.5 %，K2O544.5 %)。各处理施肥量(N、P、K)设置见表1。追肥于烟苗移栽后30 d一次性通过滴灌施用。烤烟生产田间管理按优质烟叶生产技术进行，单株留叶数18～20片。滴灌系统滴头间距为50 cm，滴头出水量1.8 L/h。

1.2.2 测定项目与方法 于烤烟成熟期，在各处理重复内选择有代表性的3株烟，分别采集根、茎、叶后，置入烘箱中 105 ℃杀青 30 min，然后在 80 ℃下烘干至恒重，获取烟株不同部位生物量，并检测根、茎、叶中的氮、磷、钾含量。

烟叶中总糖、还原糖、总氮、烟碱、淀粉含量分别依据YC/T 159-2002、YC/T 161-2002、YC/T160-2002、YC/T 216-2007利用AA3 连续流动分析仪进行分析测定，钾含量依据YC/T274-2008用PE Analyst 300 原子吸收光谱仪进行分析。

1.2.3 数据处理方法 常规数据整理由Excel 2007完成，方差分析、相关分析通过SPSS(13.0)统计软件进行分析。

肥料(氮、磷、钾)利用率(%)= 100×(施肥区烟株养分吸收量-无肥区烟株养分吸收量)/施肥量。

2 结果与分析

2.1 各处理对烟株生物量的影响

由表2可知，与处理5(CK)相比，各硝酸钾施肥处理烟株生物量均有不同程度提高，其中烟株根部生物量增加18.0 %～45.6 %，茎部生物量增加19.1 %～29.2 %，叶部生物量增加17.9 %～22.9 % 全株生物量增加21.5 %～30.1 %；不同处理间烟株的根、茎、叶及全株生物量均无显著差异(P>0.05)；不同处理间烟株根、茎、叶占比均无显著差异(P>0.05)。随着硝酸钾滴灌追施量的降低，烤烟根生物量比重呈现逐渐下降趋势，叶生物量呈现逐渐增加趋势。

表1 各处理施肥量

表2 各处理烟株生物量

注：同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同。

Note: The data followed by different lowercase in the same column meant significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 各处理对烟株肥料利用率的影响

从表3可看出，不同处理间烟株氮素和磷素利用率无显著差异(P>0.05)，不同处理间烟株钾利用率有显著差异(P<0.05)。随着硝酸钾施用量的降低，烟株氮素和钾素利用率大致呈逐渐提高的趋势。与处理1相比，硝酸钾减量处理烟株钾素利用率提高2.3～7.3个百分点，其中，处理3和处理4均达显著水平(P<0.05)；相关分析表明，烟株成熟期氮、磷、钾利用率与烤烟生物量之间相关系数分别为0.763、0.649和-0.163，均达显著相关(P<0.05)。

2.3 各处理对烤烟主要化学成分含量的影响

由表4可知，各硝酸钾施肥处理烟叶主要化学成分含量与处理5(CK)相比均有不同程度增加。其中，总糖和还原糖含量分别增加9.1 %～19.5 %和17.0 %～23.5 %，烟碱和总氮含量分别增加0.5～1.6和0.4～0.9倍，钾和淀粉含量分别增加0.3～0.5和0.5～1.2倍；随着硝酸钾滴灌施用量的减少，叶片烟碱和总氮含量亦处下降趋势；与处理1相比，处理3和处理4的烟叶烟碱含量分别下降34.5 %和37.9 %，总氮含量均下降13.3 %，相关分析表明，硝酸钾滴灌追施量与烟叶烟碱和总氮含量间相关系数分别为0.839和0.633，均达显著相关(P<0.05)；除烟碱和总氮外，不同处理间其它化学成分含量无明显变化规律，且差异不大；烟叶氮碱比随着硝酸钾滴灌追施量的降低而提高，与处理1相比，硝酸钾减量滴灌处理烟叶氮碱比提高5.8 %～38.5 %。

表3 各处理烟株肥料利用率

注：* 表示在P<0.05水平上显著相关，下同。

Note: * indicated a significant correlation at the 0.05 level. The same as below.

表4 各处理烟叶主要化学成分含量

3 讨 论

3.1 硝酸钾滴灌施用量对烤烟生物量及肥料利用的影响

均衡施肥是作物高产和肥料高效利用的关键途径，肥料用量过高或过低均不利于养分利用率的提高[15]。研究显示，不同硝酸钾滴灌追施量处理下烟株生物量均无显著差异。水肥一体化技术条件下，由于滴灌技术的水肥耦合效应，提高了肥料利用效率，使之较少的养分投入就可满足烤烟生长发育所需。以往研究表明，在水肥一体化技术方式下，作物肥料用量减少10 %～50 %，不会降低作物产量，还有利于作物品质的改善[11]。随着硝酸钾滴灌追施量的降低，烤烟根生物量比重呈现逐渐下降趋势，叶生物量比重呈现逐渐增加趋势。这表明，硝酸钾减量滴灌施用可在一定程度上降低烟株根系生物量累积比重，促进烟株叶片的生长发育，为后期烟叶产量形成和品质提升奠定良好的基础。

研究发现，随着硝酸钾滴灌施用量的减少，肥料氮素和磷素利用率无显著变化。氮、磷利用率与烤烟生物量之间具有显著正相关，说明硝酸钾减量施用到一定程度影响了烤烟生物量的形成(尤其是烤烟根部)，削弱烤烟对肥料氮素和磷素等吸收利用；钾素在叶片和茎部中的浓度高于根部，累积量主要分布于叶和茎[16]，烤烟根部生物量的减小对钾素的吸收利用的影响不大。试验调查表明，与硝酸钾不减量相比，硝酸钾追施量减少40 %～60 %(133～200 kg/hm2)的烟株钾肥累积量相当，从而提高了钾素利用效率。

3.2 硝酸钾滴灌施用量对烤烟化学品质的影响

在一定范围内，施肥是增加烟叶产量的有效手段之一[17]，但施肥量过高会造成烟叶体内总氮、烟碱、氨基酸等含量过度累积，导致烟叶贪宵晩熟，不易烘烤，品质下降[18]。试验研究表明，硝酸钾滴灌追施量与烟叶烟碱和总氮含量呈显著正相关。烟碱主要由烤烟根部合成[19]，而硝酸钾减量施用在一定程度上降低烟株根系生物量累积比重，这可能是烟碱含量下降的主要原因。研究表明，随氮肥施用量的减少，烟叶中总氮和烟碱含量都相应降低[20]。

在硝酸钾减量滴灌条件下，虽然烤烟根系发生了一定变化(如生物量下降和分布浅层化)，但未影响到烤烟叶片的生长发育(烟叶生物量比重呈现增加趋势)。研究结果显示，硝酸钾追施量减40 %～60 %(133～200 kg/hm2)的烟叶氮碱比更优，硝酸钾减量滴灌有利于叶片中含氮化合物的代谢转化，减少烟叶中非烟碱氮的含量，烟叶化学协调性得到进一步优化。杨军等[14]研究认为，膜下滴灌方式下，烤烟总施氮量减少15.4 %(82.5 kg/hm2)可以满足烟株养分需求，且烤后烟叶化学品质及其内在协调性较好。

4 结 论

不同硝酸钾滴灌追施量间烟株根、茎、叶及全株生物量均无显著差异(P>0.05)；随着硝酸钾滴灌追施量的降低，烤烟根生物量比重呈现逐渐下降趋势，叶生物量呈现逐渐增加趋势；不同硝酸钾滴灌追施量间烤烟氮、磷利用率无显著差异(P>0.05)；与不减量处理相比，硝酸钾减量处理烟株钾素利用率提高了2.3～7.3个百分点，其中硝酸钾减量40 %处理和减量60 %处理均达显著水平(P<0.05)。

硝酸钾滴灌追施量与烟叶烟碱和总氮含量呈显著正相关(P<0.01)；与不减量处理相比，硝酸钾减量40 %和减量60 %烟叶烟碱含量分别下降34.5 %和37.9 %，总氮含量均下降13.3 %；烟叶氮碱比随着硝酸钾滴灌追施量的降低而提高，与不减量处理相比，不同硝酸钾滴灌追施量处理烟叶氮碱比提高了5.8 %～38.5 %。

节肥增效是实现现代烟草农业绿色发展的主要技术途径。研究显示，在施N量90 kg/hm2条件下(基追比5∶5)，硝酸钾滴灌追施量宜减少40 %～60 %，有利于钾肥利用率的提高和烟叶品质的提升。