水肥耦合对烤烟干物质积累、磷吸收和分配的影响

2020-05-06邵红英李健铭姚德贵闫培强王鹏

黑龙江八一农垦大学学报 2020年2期

邵红英，李健铭，姚德贵，闫培强，王鹏

（1.黑龙江八一农垦大学，大庆163319；2.黑龙江省烟草公司哈尔滨烟叶公司）

为解决烤烟生产实践中存在水分利用率低，肥料吸收量较低的现状，生产中提出利用水肥耦合技术来促进烤烟生长和对养分的吸收。在烤烟生产中，水分和养分存在着相互促进与相互制约的关系[1-2]，在施肥量一定的情况下，水分不足会影响烤烟对养分的吸收和利用，当肥料不足时，烤烟的生长量降低，从而也会影响烤烟对水分的利用[3]。磷是烤烟生长过程中必须的营养元素之一，其供应量的高低直接影响植株内碳氮代谢，并且充足的磷元素供应有利于烤烟根系的生长发育[4]。在相关研究中，利用水肥耦合技术可以显著促进烤烟对磷元素的吸收和利用[5-8]，同时还能提高水分利用效率，对提高作物产量和品质具有良好的作用[9-15]。磷肥利用率低是目前烤烟生产中存在的主要问题之一，利用水肥耦合技术是促进烤烟对磷营养吸收的有效手段之一[16-17]，也是提高烟叶质量的重要措施[18]。水肥耦合技术在促进人工施用磷肥吸收和利用之外，还能促进土壤中无效磷的分解和转化，从而有利于烤烟利用土壤内的磷营养，进而促进烤烟的生长[19]。在相关研究中，关于黑龙江省烤烟栽培中应用水肥耦合技术的相关研究较少，研究以此为契机，通过分析不同比例的水肥耦合对烤烟磷吸收的影响规律，以期为今后烤烟生产推广水肥一体化技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年5～10月在黑龙江省大庆市肇州县永胜乡哈尔滨烟叶示范基地进行，烤烟品种为“龙江911”，前茬作物为烤烟（2年茬），土壤类型为黑钙土，T3液体肥由黑龙江八一农垦大学农业资源与环境系提供，T4处理液体肥料由河南农业大学提供。土壤养分状况：土壤有机质 36.67 g·kg-1，碱解氮 138.5 mg·kg-1，速效磷 47.2 mg·kg-1，速效钾 190.0 mg·kg-1，pH=8.2。当地气候条件见表1。

表1 2017年肇州气象资料Table 1 Meteorological data of zhaozhou in 2017

1.2 试验方法

试验共设4个处理，T1：常规施肥（雨养对照）；T2：常规施肥+补灌（补灌对照）；T3：50%水肥耦合（50%肥料按常规施肥，50%肥料与水同时灌溉）；T4：100%水肥耦合（100%肥料与水同时灌溉），各处理的施肥以及灌水量如表2。所有处理均施用有机肥（N=3%，P2O5=1.0%，K2O=1.0%）150 kg·hm-2作为基肥，试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积为4.4 m×10 m=44 m2，株距 0.5 m，行距 1.2 m，密度为16 667株·hm-2，烤烟采用地膜覆盖栽培。

表2 各处理的施肥量及施肥时间表（mg·kg-1）Table 2 The amount of fertilizer applied and the time of fertilization in each treatment

续表2 各处理的施肥量及施肥时间表（mg·kg-1）Continued table 2 The amount of fertilizer applied and the time of fertilization in each treatment

1.3 田间取样及测定项目

试验烤烟于2017年5月9日移栽，分别于6月25日（团棵期），7月 10日（旺长期），7月 23（打顶期），即烤烟移栽后的第47天、第62天、第75天取样，团棵期采地上整株，每个重复取样3株，旺长期和打顶期每次重复取1株，按烟株上、中、下3个部位（全株总叶片数由下至上各取1/3作为下中上部叶），取样后洗净擦干，置于烘箱中105°杀青30 min，然后于70°烘干至恒重，测定干重，植株全氮含量测定采用浓硫酸-过氧化氢消煮，钒钼黄比色法[20]。

1.4 数据分析

数据处理采用Excel 2007软件，方差分析使用SPSS 21.0版软件。

2 结果与分析

2.1 水肥耦合对烤烟地上部干物质积累的影响

烤烟总干物质积累随着生育期延后呈现出增加的变化趋势（图1）。于烤烟团棵期，补灌与雨养相比，烤烟干物质积累量提高了33.61%，差异达到显著水平；于烤烟旺长期与打顶期，补灌与雨养处理相比，烤烟干物质积累量虽有所升高，但是差异不显著。于烤烟团棵期和旺长期，50%水肥耦合与补灌相比干物质积累量显著降低，表明在这两个生育期50%水肥耦合不利于烤烟干物质积累量的升高；于烤烟烤烟打顶期，50%水肥耦合较补灌干物质积累量提高了14.15%，且差异达到显著水平，表明50%水肥耦合对促进打顶期烤烟干物质积累量升高效果显著。100%水肥耦合与补灌相比，于团棵期、旺长期、打顶期降低了烤烟干物质积累量，但是差异不显著，表明100%水肥耦合不会对烤烟干物质积累产生显著影响。结果表明，补灌与雨养相比有利于烤烟团棵期生长发育，对团棵期后无明显影响；50%水肥耦合有利于烤烟打顶期生长发育，而100%水肥耦合处理与补灌相比差异不显著。

图1 水肥耦合对烤烟地上部干物质积累的影响Fig.1 Effect of water and fertilizer coupling on above-ground dry matter accumulation of flue-cured tobacco

2.2 水肥耦合对烤烟地上部磷素吸收的影响

由图2可知，烤烟地上部磷吸收随着生育期延后呈现出增加的变化趋势。于烤烟团棵和旺长期，补灌与雨养相比提高了总磷素吸收量，但无显著差异，表明补灌在这两个时期虽然促进了烤烟总磷吸收量增加，但是效果不显著；于烤烟打顶期，补灌地上部磷素吸收量较雨养提高了15.36%，差异达到显著水平，表明补灌对促进烤烟打顶期地上部磷吸收效果显著。50%水肥耦合与补灌相比，团棵期降低了烤烟地上部磷吸收量，但是效果不显著，旺长期与平顶期50%水肥耦合地上部烤烟磷素吸收显著高于补灌处理15.26%和23.07%，差异显著，表明该处理可以显著促进这两个时期烤烟总磷吸收量的增加；100%水肥耦合与补灌相比，团棵期提高了地上部磷吸收量，但是效果不显著；于烤烟旺长期和打顶期，100%水肥耦合处理磷素吸收量低于补灌处理15.90%和6.10%，差异显著，表明该处理在旺长期和打顶期会显著降低烤烟总磷吸收量。

图2 水肥耦合对烤烟地上部磷吸收的影响Fig.2 Effect of integrated water and fertilizer technology on above-ground phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.3 水肥耦合对烤烟茎磷素吸收的影响

由图3可知，烤烟茎部磷吸收不同处理在不同生育期存在差异。于烤烟旺长期，补灌茎部磷素吸收量与雨养相比无显著差异，表明在旺长期补灌虽然促进了烤烟茎磷吸收量增加，但是效果不显著；于烤烟打顶期，补灌与雨养相比茎部磷素吸收量提高了34.60%，差异达到显著水平，表明与雨养相比，补灌可以显著促进打顶期烤烟磷吸收量增加。50%水肥耦合与补灌相比，旺长期和平顶期均促进了烤烟茎磷吸收量增加，其中打顶期T3比T2提高了19.47%，差异显著，表明与补灌相比50%水肥耦合对促进打顶期烤烟茎内磷吸收量的增加效果显著。T4与T2相比，旺长期和平顶期均降低了烤烟茎内磷吸收量，其中打顶期T4比T2降低了21.61%，差异显著，表明与补灌相比，100%水肥耦合处理会使烤烟打顶期茎内磷吸收量显著降低。综合分析来看，补灌和50%水肥耦合对打顶期烤烟茎磷吸收产生显著影响，对旺长期无显著影响。

图3 水肥耦合对烤烟茎磷吸收的影响Fig.3 Effect of water and fertilizer coupling on stem phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.4 水肥耦合对烤烟下部叶磷素吸收的影响

由图4可知，不同处理对烤烟下部叶磷吸收的影响存在差异。于烤烟旺长期和打顶期，补灌与雨养相比提高了下部叶磷吸收量，但是差异不显著。水肥耦合与补灌相比，在旺长期降低了磷吸收量，差异不显著，打顶期提高了磷吸收量，差异也不显著。总体分析来看，水肥耦合对烤烟下部叶磷吸收无显著影响。

图4 水肥耦合对烤烟下部叶磷吸收的影响Fig.4 Effect of integrated water and fertilizer technology on lower leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.5 水肥耦合对烤烟中部叶磷素吸收的影响

烤烟中部叶磷素吸收随着生育期延后呈现出不断增加的变化趋势（图5）。于烤烟旺长期和打顶期，补灌与雨养相比提高了中部叶磷吸收量，但是差异不显著，表明两个处理对烤烟中部叶磷素吸收的影响处于同一水平。50%水肥耦合与补灌相比，于烤烟旺长期降低了烤烟中部叶磷吸收量，差异显著，打顶期T3比T2提高了20.86%，差异显著，表明50%水肥耦合与补灌相比，在旺长期和打顶期均可以对烤烟中部叶磷吸收产生显著影响；100%水肥耦合与补灌相比，旺长期显著降低了中部叶磷吸收量，打顶期提高了中部叶磷吸收量6.19%，但差异不显著，表明100%水肥耦合会对旺长期烤烟中部叶磷吸收产生显著影响，而不会对打顶期烤烟中部叶磷吸收产生显著影响。

图5 水肥耦合对烤烟中部叶磷吸收的影响Fig.5 Effect of integrated water and fertilizer technology on middle leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.6 水肥耦合对烤烟上部叶磷素吸收的影响

由图6可知，烤烟上部叶磷素吸收于不同处理间吸收量不同。于烤烟旺长期和平顶期，补灌与雨养相比，烤烟上部叶磷素吸收表现出略升高的变化，两个处理之间无显著差异，表明补灌不会对烤烟上部叶磷吸收产生显著促进作用。50%水肥耦合与补灌相比，于烤烟旺长期和打顶期，磷吸收量分别提高了53.92%、43.79%，差异显著，表明与补灌相比，50%水肥耦合处理对促进烤烟上部叶磷吸收增加效果显著。100%水肥耦合与补灌相比，烤烟上部叶磷素吸收量于旺长期降低了18.22%，打顶期略有升高，但均无显著差异，表明100%水肥耦合与补灌相比不能显著促进烤烟上部叶磷吸收量的增加。

图6 水肥耦合对烤烟上部叶磷吸收的影响Fig.6 Effect of integrated water and fertilizer technology on upper leaf phosphorus uptake of flue-cured tobacco

2.7 水肥耦合对烤烟磷分配的影响

由表3可知，从烤烟旺长期至打顶期，烤烟上部叶磷素分配比例降低，茎部磷素分配比例提高，烤烟磷素的主要分配器官由上部叶转为茎部。于烤烟旺长期，烤烟磷素分配比例表现为：茎部26.44%～27.84%、下部叶11.24%～15.84%、中部叶15.58%～23.56%、上部叶34.03%～46.73%，其中，50%水肥耦合与其他处理相比，上部叶磷素分配比例较大；于烤烟打顶期，烤烟磷素分配比例表现为：茎部39.82%～47.70%、下部叶：11.50%～16.06%、中部叶18.33%～21.11%、上部叶：20.43%～23.87%，其中，补灌与各处理相比，茎部磷素分配比例较高。结果表明，50%水肥耦合有利于提高旺长期上部叶磷素分配比例，补灌有利于促进打顶期烤烟茎部磷素吸收。

表3 水肥耦合对烤烟磷分配的影响（%）Table 3 Effect of coupling of water and fertilizer on phosphorus distribution in flue-cured tobacco

3 讨论

在水肥耦合条件下，烤烟对磷元素的吸收量会表现出增加的变化，但是不同比例的水肥耦合对烤烟磷吸收的影响存在差异[21]。从烤烟磷吸收的变化上来看，早期100%水肥耦合促进了烤烟对磷元素的吸收，这可能与试验地旺长期自然降水较少，水肥耦合技术改善了烤烟的水分状况，促进了烤烟生长有关。水肥耦合与补灌处理相比，在团棵期磷吸收量差异不显著，这可能与该生育期植株生长量较低导致对水分和磷元素的吸收量有限有关；50%水肥耦合与100%水肥耦合相比，50%水肥耦合技术对促进烤烟地上部磷吸收效果显著优于100%水肥耦合处理，这与袁宇霞[23]、邢英英[24]的研究结果相似，分析原因认为磷元素的吸收受到水分供应量的高低所限制。从100%水肥耦合对烤烟磷吸收的影响来看，各器官均无显著的促进作用，这与李美蓉[24]的研究结果相似，分析原因认为，这可能与过多的水分供应不利于烤烟对磷元素的吸收和利用。综合比较磷在烤烟各器官的分配情况来看，补灌和水肥耦合有利于提高磷元素在茎内的分配比例，降低磷在上部叶中的分配比例，这与刘凡[22]的研究结果相似，分析原因认为，这可能与水分对上部叶和茎生长的促进作用不同有关[23-25]。综合烤烟干物质积累、磷吸收、磷素分配来看，烤烟前期降水偏少的情况下，采用补灌措施对促进烤烟生长、养分吸收效果十分明显；采用水肥耦合措施，对烟株的发育和养分吸收主要表现在后期效果明显，其中50%水肥耦合技术优于补灌和100%水肥耦合技术。