安康低海拔区域烤烟水肥一体化下氮肥减施效应研究

2020-10-30陈昌海陈仁义

农学学报 2020年10期

赵鹏，薛峰，朱峰，陈昌海，陈仁义

（1安康市烟草公司平利分公司，陕西平利 725500；2安康市烟草公司汉滨分公司，陕西安康 725000；3陕西省烟草公司安康市公司，陕西安康 725000）

0 引言

氮素是烤烟生长发育必需的大量元素，是烤烟蛋白质、烟碱、叶绿素、核酸等有机物的组成成分，优质烤烟单位产量对氮素的吸收总量基本稳定，吸收规律表现为生根期少、旺长期多、成熟期少，各阶段氮素吸收量过多或过少都不利于优质烟叶产、质量的形成[1]。氮素的供给来源于土壤和施肥，土壤的供氮能力与不同地域的土壤类型、气候等有关，刘青丽等[2]研究认为，西南烟区典型红壤、黄壤、水稻土在烤烟打顶前氮素累积比例差异显著，分别为87.8%、47.3%和49.2%，云南红壤烤烟生长前期的氮素吸收速率最高。氮素的吸收利用不仅与气候有关，而且与氮肥中硝态氮的比例、有机氮比例、追施氮比例等有关[3-5]，与烤烟品种特性有关[6]，马兴华等[7]研究认为，在总施肥量相同时，70%追肥与30%追肥相比，肥料的残留率提高19.9%，损失率降低49.7%，利用率提高20.6%。不同氮素水平影响鲜烟叶叶绿素含量、氮代谢酶活性、抗氧化酶活性和原烟还原糖含量、烟碱含量以及烟气中的巴豆醛、氨和NNK含量[6,8-9]。为了实现肥料氮素供给与烤烟氮素吸收规律相吻合，前人做了大量的探索研究，确定了适宜当地的施氮量和施氮模式。

氮素吸收利用与土壤含水量关系密切，而烤烟各生育期内的降水量在年际间变化大，且难以准确预测，造成氮素在各生育期的吸收与需求不能匹配，这成为传统烤烟旱作栽培施肥技术难以解决的问题。滴灌水肥一体化的使用，使得自然降水对肥料吸收利用的影响程度大幅降低，肥料的施用时期和施用量都能精准控制，更能满足作物的需肥规律，该技术在烤烟上已有应用，氮肥利用效率较常规施肥有明显提高[10-12]。霍昭光等[13]研究认为，水肥一体化可以创造良好的根系形态,提高根系生理活性，增强光合作用和光能利用效率,从而促进烤烟生长发育，提高烟叶产质量。贺文俊等[14]研究认为，南阳烟区水肥一体化下，50%硝态氮+50%铵态氮处理烤烟产值最高。何佳等[15]研究认为，豫中烟区水肥一体化技术可显著提升烤烟产质量，但不同品种提升效果不同，‘豫烟6号’表现最优。各地区土壤、气候、主栽品种等不尽相同，研究结果不能直接应用，只能借鉴，同时在水肥一体化下，因地制宜地研究减施氮肥对烤烟生长及产质量的影响效应的研究较少。

陕西省安康市地处秦巴山区，常年种植烤烟面积在六七千公顷，主要集中在海拔600～1000 m 的中高山，近年来，随着国家退耕还林、高山移民、精准扶贫等惠民政策的实施，中高山农户急剧减少，传统的单户、小面积种植模式遭遇严重挑战，在海拔400～600 m 的浅山、川道区域，土地资源丰富，地势较平坦，便于开展机械化作业，是安康烟叶发展的重点潜力区域，种植区域的转移为传统旱作栽培模式向水肥一体化栽培模式转变提供了条件。针对此，本研究以传统施肥量为基础，设置不同的氮肥减量梯度，拟通过分析水肥一体化条件下的氮肥减施效应，确定适宜当地的施肥模式，以期为主烟区转移储备技术。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2017 年在安康市汉滨区恒口镇西山村烤烟示范园进行。试验点海拔450 m，土壤为黄棕壤，前茬为绿肥，试验土壤pH 7.01，有机质17.8 g/kg，碱解氮141.0 mg/kg，有效磷4.9 mg/kg，速效钾102.0 mg/kg,有效镁375.0 mg/kg，有效钙1634.0 mg/kg，有效锌4.5 mg/kg，有效硼0.4 mg/kg，氯0.06 mg/kg。

1.2 试验材料

1.2.1 供试品种‘云烟87’，取自玉溪中烟种子有限责任公司。

1.2.2 试验用肥烟草专用肥(N:P2O5:K2O=10:12:18)、好多收多肽螯合活性生态有机肥（有机质＞45%）、以色列思沃特国际集团有限公司沃盾水溶性滴灌肥(N:P2O5:K2O=15:5:25)、农用硫酸钾（含K2O50%）、过磷酸钙（含P2O512%）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计试验设4 个处理，各处理的化学氮肥水平分别为90 kg N/hm2、75 kg N/hm2、67.5 kg N/hm2、60 kg N/hm2，每公顷施纯氮90 kg 为当地旱作栽培的传统施肥量。各处理的肥料用量见表1。

处理间除化肥氮用量有差异外，磷、钾、有机肥、滴灌次数都相同，利用顺科达TR-6型土壤温湿度仪测定土壤水分，当土壤含水量低于15%（土壤相对湿度40%～60%）时进行滴灌。

表1 不同施肥处理 kg/hm2

试验采用随机区组试验设计，共3个区组，每小区4行，60株，行株距为1.2 m×0.5 m。

1.3.2 测定方法

（1）农艺性状。按照烟草农艺性状调查方法(YC/T 142—1998)[16]记载各处理的株高、茎围、有效叶数、节距和最大叶面积。每处理选代表性烟株10株，标记烟株的第4～6 叶位（下二棚烟叶）、9～11 叶位（腰叶）和14～16叶位（上二棚烟叶），在移栽后30天、40天、50天及70 天（平顶期），测定烟株农艺性状，在烟叶烘烤后测定单叶重。

（2）经济性状。按照烤烟(GB 2635—1992)[17]评定原烟外观质量，并进行分级测产。

（3）内在质量。原烟化学成分含量和感官质量评价由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心完成。

1.3.3 统计分析方差分析采用SAS 9.3统计分析软件进行[18]，图表采用Excel制作。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量的烤烟农艺性状比较

由表2可见，不同生育时期处理间株高、茎围的差异程度均在移栽后70天达到最大，最大叶面积的差异程度在移栽后50 天、70 天明显大于移栽后30 天、40天，有效叶数的差异程度各时期相差不大，节距的差异程度在移栽后30 天、70 天明显大于移栽后40 天、50天，综合各农艺性状来看，随着烤烟生育进程的推进，不同氮肥处理间农艺性状的差异程度有增大趋势，在平顶期达到最大。

表2 不同生育时期氮肥处理间烤烟农艺性状的变异系数%

由表3可见，在烤烟移栽后30天，各处理节距差异为N75＞N90＞N67.5＞N60，有效叶数差异为N75=N90＞N67.5=N60；在移栽后40 天，各处理茎围差异为N90=N75＞N67.5=N60，节距差异为N60=N75＞N90=N67.5，有效叶数差异为N67.5＞N90＞N60=N75，最大叶面积差异为N90 处理显著高于其他处理；在移栽后50 天，各处理株高和最大叶面积的差异均为N90=N75＞N67.5=N60，有效叶数差异为N67.5=N75＞N90＞N60，N60 处理的茎围最小但节距最大；在移栽后70 天，各处理株高、节距、有效叶数、最大叶面积的差异均为N90=N75＞N67.5=N60，茎围的差异为N75＞N90＞N67.5＞N60。综合各农艺性状来看，随着施氮量的减少，在移栽后30天农艺性状整体差异不明显；在平顶期有变差趋势，但N90 和N75 间差异不明显、N67.5 和N60 间差异不明显；在移栽后40 天和50 天，施氮量最低的N60处理节距最大，这可能是因为N60 处理施用的肥料全部为水溶性滴灌肥，且在团棵期和旺长期施用的水溶性滴灌肥量较其他处理多，水溶性滴灌肥在短期内促进了烟株的拔节，因而造成N60 处理节距最大，但是N60处理的其他农艺性状都较差，表现为叶片更为鲜绿、茎秆细、叶面积小，烟株生长快而不健壮，而基肥、水溶性滴灌肥相结合的N75处理整体农艺性状表现最优。

2.2 不同施氮量的原烟单叶重比较

由图1可见，随着施氮量的减少，单叶重有降低趋势，其中中部叶单叶重处理间差异不显著，下部叶单叶重N60 处理显著低于其他处理，上部叶单叶重差异为N90=N75＞N67.5＞N60，平均单叶重差异为N90=N75＞N67.5＞N60。

2.3 不同施氮量的原烟外观质量比较

由表4 可见，N90 和N75 处理原烟外观质量明显优于N67.5 和N60 处理，表现在颜色深、身份适中、油分多、色度强；N67.5处理好于N60处理；N60处理的烤烟颜色多为柠檬黄、身份薄，外观质量最差。

2.4 不同施氮量的原烟化学成分比较

由表5 可见，随着氮肥施量的减少，烤烟烟碱、总氮、总钾含量呈降低趋势；还原糖、总糖含量呈增加趋势；总氯含量变化不明显；糖碱比呈增加趋势；钾氯比呈降低趋势；两糖比、氮碱比变化不明显。部分处理烤烟化学成分在适宜范围之外，N60 处理的烤烟烟碱含量低于2%，这与N 肥减量较大有直接关系；所有处理的还原糖均大于22%、总糖均大于25%，这可能与地域气候、土壤有关，整体高于最适值上限；N67.5 和N60处理的总钾含量低于1.5%，糖碱比大于12，表现为关键化学成分含量不足，关键酸碱平衡指标偏大。综合来看，各处理的原烟内在质量表现为：N90=N75＞N67.5＞N60。

表3 不同氮肥处理的烤烟农艺性状

2.5 不同施氮量的原烟感官评析质量比较

由表6可见，N75处理的烤烟感官评析质量最优，主要表现在香气质较好、香气量较足、余味较舒适、刺激性较小。

2.6 不同施氮量的经济性状比较

由表7 可见，随着氮肥施量的减少，烤烟产值、产量降低速度均呈现先缓慢后加速的趋势，在单位面积施氮量减少15 kg 时，产值仅减少2.48%、产量减少3.54%，对种植收益影响不大，但当单位面积施氮量减少22.5 kg 和30 kg 时，产值已减少13.65%和20.18%，产量已减少11.18%和16.29%，对种植收益产生明显影响；均价的变化整体缓慢，变幅较小，在5%以内，在单位面积施氮量减少15 kg时有增加趋势，在施氮量进一步减少时有减少趋势。

表4 不同氮肥处理的原烟外观质量（中部叶）

表5 不同氮肥处理的烟叶化学成分（中部叶）

表6 不同氮肥处理的感官评析质量

表7 不同氮肥处理的烤烟产质量

3 讨论

3.1 水肥一体化减氮对烤烟生长的影响

水肥一体化下，由于水分的精准供给，促进了肥料的吸收利用；由于水溶性滴灌肥的分批使用更符合烤烟的需肥规律，因而有利于提高肥料的利用效率。杜传印等[19]研究表明，在水肥一体化条件下较传统施氮量减少20%，烤烟株高、最大叶面积和干物质积累量变化不明显，但生育后期SOD、POD、CAT 和NR 活性和叶绿素含量降低明显，有利于烟叶落黄。席奇亮等[20]研究认为，在化肥施用量相同的情况下，全部水溶性滴灌肥与以基肥为主的模式相比，烟叶硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和烤烟氮代谢相关的NITR和GS基因表达量都是在移栽前40天内明显高，同时在移栽后80天明显低；烟株根系活力和根体积明显增加，氮肥利用率提高；干物质积累和氮素吸收高峰期提前，利于成熟落黄。刘维川等[21]研究认为，在水肥一体化技术条件下，随着施氮量的增加,田间烟株长势由弱趋强，大田生育期呈延迟趋势。以上研究表明，在水肥一体化条件下，适量减施氮肥对烟株生长影响不大，主要影响成熟期烟叶的落黄，有利于烟叶质量的形成。在本试验条件下，随着烤烟生育进程的推进，不同处理农艺性状的整体差异有增大趋势，在平顶期达到最大，表现为N90=N75＞N67.5=N60，这说明在氮肥减少比例小于16.67%时，对农艺性状影响不大，但是减少比例达到25.00%～33.33%时，农艺性状明显变差，这与前人研究结果有相同之处，但更加具体，适宜于当地实际。同时本试验表明单独使用水溶性滴灌肥（N60处理）有明显促进烟株拔节的作用，烟株在旺长期生长速度快但不健壮；而基肥与水溶性滴灌肥搭配使用（N75处理），肥效长短结合，有利于烟株快速且健壮生长。

3.2 水肥一体化下的适宜施氮量

适宜的氮肥用量，是烤烟优质适产的关键。周方等[22]研究认为，水肥一体化条件下，随着氮肥施用量的增加，烤烟产量、产值、均价和上等烟比例均表现出先增加后降低趋势，利用烤烟临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型能够精准地判断水肥一体化条件下烤烟移栽后40天到成熟期的氮素营养状况，豫中烟区的烤烟适宜氮用量应较本地区常规栽培减少25%～33.3%。梁志雄等[23]研究认为，水肥一体化条件下，广东始兴县‘K326’品种的适宜施氮量为165 kg/hm2，基追比为4:6，伸根期、旺长期和成熟期的追氮肥比例为15:70:15。陈竞楠等[24]研究认为，在水肥一体化条件下，贵州福泉市采用蒸渗仪，‘K326’品种每株施纯氮5 g(104.17 kg N/hm2)，基追比例7:3，伸根期、旺长期和成熟期每亩分别滴灌水120 mL、150 mL、120 mL时节水节肥综合效益最优。韩天华等[25]研究认为，在滴灌施肥方式下，云南丽江肥料用量可减少30%～50%，云烟系列品种、NC 系列品种亩施纯氮水平均应控制在5.0 kg以内。刘维川等[21]研究认为，在水肥一体化技术条件下，云南保山施甸县亩施纯氮量以5.5 kg 最好。以上研究表明，在水肥一体化条件下，各地的最佳施氮量都应重新试验确定，基本上都较原常规施氮量减少，但减少比例各不相同。在本试验条件下，随着施N量的减少，烤烟原烟外观质量和内在质量都表现出先无明显变化后明显变差的趋势；产量、产值都表现出先缓慢降低后迅速降低的趋势；均价和感官评析质量都表现出先缓慢上升后缓慢降低的趋势。

本试验通过综合分析本地区低海拔区域水肥一体化条件下的氮肥减施效应，确定适宜的施氮量，这与前人的研究方向和结论是一致的。本试验以常规施氮量为最大施氮量，在减施氮肥情况下，除均价和感官评析质量外，其他主要经济性状都为降低趋势，而且在前期降低速度缓慢，在后期降低速度加快，这说明本地常规施氮量在水肥一体化条件下并未产生副作用，但是适当减少施氮量，产、质量降低不明显，均价、评析质量同时稍有提高，氮肥的适宜减少比例与前人研究不同，这可能是因为各地区的土壤类型、气候特点、参试品种等不同。