不同氮形态和施用空间分布对烤烟效应及土壤氮素的影响

程培军，翟文汇，张 翔，李 亮，司贤宗，索炎炎，邱岭军，杨立均，李 琦

(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.驻马店市烟草公司，河南 驻马店 463000；3.河南省烟草公司，河南 郑州 450018)

氮是烤烟必需营养元素之一，而氮素是细胞内各种氨基酸、蛋白质和烟碱等化合物重要组成部分[1]。在烤烟生产中，土壤中硝态氮和铵态氮是烤烟能够吸收的主要有效氮源，烤烟对这2种氮形态的吸收及利用主要受种植地区土壤肥力和降雨等多种环境因素的影响[2-3]。因此，适宜的氮形态配比是提高烟叶品质的关键因素之一[4-5]。张新要等[6]发现不同氮形态配比可以提高烤烟的产量、产值和上等烟比例。张延春等[7]认为不同氮形态配比对烤烟的农艺性状、产量、产值、均价等没有明显影响，说明不同烤烟产区硝态氮铵态氮比例施用效果差别很大。前人关于氮形态和施氮量对烤烟产量、均价和烟碱的影响也有一定的研究[8-9]，但氮形态和施肥空间分布对烤烟效应影响的报道甚少。豫南烟区是河南省浓香型重要的烤烟产区，目前，该烟区生产中依旧存在因氮形态施用不明确，而导致烟叶产质量下降、浓香型烟叶风格不突出等问题[10]。为此，本试验探讨了氮形态和施肥空间分布对烤烟效应及土壤氮素影响，以期找出最优组合模式，为豫南烟叶高产高质提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年在河南省泌阳县高邑乡王湾村进行，试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。基础土壤理化性状：pH值6.25、有机质17.2 g/kg、全氮1.06 g/kg、全磷0.40 g/kg、全钾1.81%。试验前茬为烟草，烤烟品种为云烟87。

1.2 试验设计

验采用裂区设计，以氮形态为主区，设置100%铵态氮、50%铵态氮+50%硝态氮和100%硝态氮3个处理；以施氮深度为副区，设15 cm和25 cm 2个水平，共6个处理。

试验氮磷钾用量均为N 60 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2。饼肥、磷肥和硫酸钾条施。氮肥品种为硫酸铵(100% NH4+)、硝酸铵(50% NH4++50% NO3-)和硝酸钙(100%NO3-)，施用方式在垄上进行施用操作，氮肥进行穴施，用自制施肥器在垄上打直径2.5 cm、深度15 cm和25 cm的孔穴，将每株的氮肥施入孔穴底部，填土覆盖。于施肥点水平距离6 cm的位置移栽烟苗，试验采用随机设计，小区面积72 m2，3次重复。

1.3 取样及测定项目

于2019年烤烟种植前，采用S法采集0～20 cm的耕层土壤样品10～15个，充分混匀后，四分法保留1 kg。土壤的理化性质按照实验室常规方法测定各项指标[11]，各测定项目的测定方法：pH值测定采用pH计法(水、土质量比为2.5∶1)、有机质含量测定采用重铬酸钾容量法、全氮含量测定采用凯氏定氮法、速效磷含量测定采用钼锑抗显色法、速效钾含量测定采用火焰光度计法、全磷测定采用硫酸-高氯酸消煮法、全钾测定采用氢氟酸-高氯酸消煮法。

于烤烟生长的3个生育期(团颗期，移栽后30 d；旺长期，移栽后45 d；现蕾期，移栽后60 d)，每个小区任选5株，并测定其株高、茎围、叶片数、最大叶长、宽SPAD值等指标，叶面积=叶片长×叶片宽×叶面积指数，叶面积指数按通常用的0.6345计算[12]。在现蕾期随机选取3株样株，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，测其干物重。各小区单独计产，并根据烤烟国标对烤后烟叶分级，确定烤烟的产值、均价、上等烟比例及中上等烟比例。采用三段式烘烤工艺进行烘烤调制，并按烤烟42级国标进行分级[13]。在烟叶全部采收完成后，于两株之间烟垄上进行土壤垂直取样，每5 cm一个层次，取到40 cm的土壤深度，3个重复的土壤样品，同一层次样品多点混合，于4 ℃保存，用实验室常规方法测定土壤铵态氮和硝态氮含量[11]。

1.4 数据分析

采用Excel 2013软件进行数据处理，DPS 6.55软件进行裂区试验方差分析(Duncan法)。

2 结果与分析

2.1 不同氮素形态和施肥深度对烟株农艺性状的影响

从表1可知，不同氮形态和施氮深度的株高在团颗期均存在极显著差异，不同施氮深度的茎围在团颗期存在显著差异，氮形态和施氮深度的交互作用在团颗期的叶片数和叶面积存在极显著差异。不同氮形态和施氮深度的株高在旺长期均存在显著差异，氮形态和施氮深度的交互作用在旺长期的株高存在显著差异。在同一施氮深度下，随着铵态氮氮肥比例的增加，在团颗期和旺长期的株高和叶面积均呈降低趋势。

表1 不同处理对烟株农艺性状的影响

2.2 不同氮素形态和施肥深度对干物质积累的影响

由表2可知，不同氮形态间、施氮深度间对叶干物质量分别存在显著差异。氮形态和施氮深度的交互效应对根干物质量和茎干物质量分别存在显著和极显著差异，而对叶干物质量和总干物质量没有显著差异。

表2 不同处理对烟株干物质积累的影响

2.3 不同氮素形态和施肥深度对经济性状的影响

由表3可知，不同氮形态间对产量和上等烟比例均存在显著差异。不同氮形态间和不同施氮深度间对产值均存在显著差异，而氮形态和施氮深度的交互作用对产值不存在显著差异。在同一氮形态下，施氮深度25 cm的产量、产值、均价和上等烟比例均高于施肥深度15 cm。在施氮深度15 cm下，50%铵态氮+50%硝态氮和100%硝态氮的产值和均价均显著高于100%铵态氮。在施氮深度25 cm下，50%铵态氮+50%硝态氮和100%硝态氮的产量、产值和上等烟比例均显著高于100%铵态氮。

表3 不同处理对烤烟经济性状的影响

2.4 不同氮素形态和施肥深度对土层硝态氮和铵态氮的影响

由表4可知，施氮深度对土层15～20 cm和25～30 cm的硝态氮含量分别存在极显著差异和显著差异，氮形态对不同土层的硝态氮含量没有显著差异，氮形态和施氮深度交互作用对土层20～25 cm和35～40 cm的硝态氮含量均存在极显著差异。

表4 不同处理对硝态氮含量的影响

由表5可知，氮形态对土层20～25 cm的铵态氮存在极显著差异，施氮深度对土层10～15 cm和25～30 cm的铵态氮均存在显著差异，对土层20～25 cm的铵态氮存在极显著差异。氮形态和施氮深度交互作用对土层0～5 cm的铵态氮存在显著差异，对土层5～10 cm和15～20 cm的铵态氮存在极显著差异。土层0～40 cm铵态氮含量范围在2.8～6.2 mg/kg之间，这表明该试验土层0～40 cm在烤烟采收结束时的供铵态氮能力较弱。

表5 不同处理对铵态氮含量的影响

3 结论与讨论

氮肥对烤烟的生长发育和品质影响很大。谢晋等[2]认为，硝态氮∶铵态氮=1∶1的处理组合对提高烤烟的株高、叶片数和叶面积等农艺性状，以及烟叶产量、产值和上等烟比例有显著作用。不同的氮素形态配比对烤烟各项农艺性状及烟叶产量、产值和上等烟比例等没有显著差异[14-15]。从不同的报道文献上看，各地硝态氮与铵态氮的配比对烤烟生长、产量和质量的影响不尽相同，这可能与当地气候条件有关。本研究结果表明：50%铵态氮+50%硝态氮且施氮深度25 cm的组合对烤烟的株高和叶面积，以及烟叶产量、产值和上等烟比例有显著作用。在同一施氮深度下，50%铵态氮+50%硝态氮的烟叶干物质量最大，100%硝态氮次之，可能是因为合理铵态氮硝态氮比能够提高烤烟叶面积，促进烟叶光合速率，从而增加烤烟的产量[2,7,16]。由不同部位干物质所占的比例可看出，在施氮深度25 cm下，50%铵态氮+50%硝态氮处理的烟叶干物质量占烟株总干物质量比例最大，表明施用不同氮形态能提高烟叶干物质量分配比例，降低根干物质分配比例。

关于烤烟结束之后，不同氮形态下土壤铵态氮、硝态氮含量的研究已有报道，表现为土壤硝态氮小于20 mg/kg，土壤铵态氮小于50 mg/kg[17]。本试验研究表明，不同氮素形态下，土壤硝态氮为7.2～19.4 mg/kg，土壤铵态氮小于6.2%，而铵态氮含量低可能与烤烟生育周期长和黏土矿物固定铵态氮有关[18-19]。前人的研究表明[20-21]，土壤硝态氮随着耕层深度增加呈降低趋势。本研究发现，土壤硝态氮随着耕层深度增加呈降低趋势，但在施肥深度位置时又有所增加趋势，可能施不同形态氮影响了土壤硝态氮含量，这与黄绍敏等的研究结果一致[22]。对于北方大多数土壤，土壤铵态氮转化成硝态氮，化学氮配施有机肥能提高土壤碱解氮[23-24]。本研究表明：在土层25～30 cm，50%铵态氮+50%硝态氮和施用深度25 cm处理的硝态氮显著高于100% NO3-和施用深度25 cm处理的，这可能是由施入硝态氮大量淋溶和施入铵态氮后期大量转化硝态氮引起的[1,25]。

综合分析，在豫南烟区生态环境下，不同氮素形态和施肥深度配比对当地烤烟产量和产值存在显著的影响，以50% NH4++50% NO3-+施用深度25 cm组合的产值和效益最好，保证了农户最为关心的产量产值。