不同比例缓释肥、烟草专用复合肥配施对植烟土壤肥力及烤烟产质量的影响

李先才，张晓龙，潘义宏,2，郑仕方，孙永华，周芳芳，雷福厚，曹加园

（1云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106；2西南林业大学化学工程学院，昆明 650224；3广西民族大学，广西林产化学与工程重点实验室，南宁 530006）

0 引言

化肥作为现代农业生产基础物质之一，对保障粮食生产安全和农业高效高产具有重要作用[1]。据联合国粮农组织估计，发展中国家粮食的增产中，其55%来自化肥的作用[2]。但化肥的当季利用率普遍较低，氮肥约为30%～35%；磷肥约为10%～20%；钾肥约为35%～50%[3]，资源浪费严重。烤烟是中国重要的经济作物，为使效益最大化，常年施用大量化肥导致土壤板结、地力衰退，致使烟叶品质下降，同时环境污染问题突出，限制了烟草农业的可持续发展[4-5]。另外，烤烟种植过程中需进行1～2次追肥，费工费时。自20世纪80年代以来，控/缓释肥料由于具有养分释放与作物需求同步、一次施用可以满足作物整个生育期需要等特点，已经成为肥料领域研究的热点[6]。当前缓释肥已经应用到粮食、蔬菜、水果等作物生长方面，并取得了较好的成效[7]。黄蕾[8]关于缓释肥在水稻上减肥效果的研究认为施用缓释肥可在减少1次施肥和减少纯氮用量的情况下，促进水稻生长，保持水稻产量稳定。梁阗[9]认为一次性施用甘蔗专用缓释肥可在降低人工成本的同时提高甘蔗产质量。李会合等[10]讨论了不同缓释肥对莴苣内含物质及产量的影响。目前也不乏缓释肥在烟草上的应用，王鹏[11]认为施用缓释肥能一定程度上提高烤烟产量、产值和等级结构。朱亚[12]认为缓释肥配施叶面肥可以在一定程度上提高烤烟株高及光合速率。但大多数研究仅对不同种类缓释肥料进行了对比，尚未有对不同比例缓释肥与烟草专用复合肥配施对植烟土壤及烤烟综合品质影响的报道。本试验拟通过研究，筛选出缓释肥和烟草专用肥的最佳组合比例，以期减少肥料淋溶，提高肥料利用率，降本增效，促进烤烟生长，提高烟叶品质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年在云南省宣威市热水镇营沟村开展，试验点平均海拔为1952.4 m，前茬为小麦，土壤类型为黄棕壤。供试品种为‘云烟105’。基肥为烟草专用复合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)和缓释肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)。

1.2 试验设计

试验设置5个处理和1个对照，具体处理方式详见表1。每个处理3次重复，每个处理300株烤烟。烤烟种植肥料采用烟草专用复合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)，每公顷施525 kg，纯氮量为97.5 kg/hm2，对照烤烟70%作基肥，30%作追肥。以试验地植烟土壤肥力状况为依据，配制缓释肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)的肥料配比见表1。烟叶成熟后挂牌烘烤，各处理的其他管理参照优质烟叶生产技术进行。

表1 缓释肥施用技术试验处理

1.3 烟叶取样、检测及评价

烟叶烘烤回潮后，按照国标GB 2635—1992进行分级测产，调查均价、产量、中上等烟比例以及产值等经济效益。分别选取各处理B2F和C3F烟叶3.0 kg作为烟叶样品用于综合品质的检测分析。烟叶物理特性、外观质量、感官评吸质量以及综合品质均参照《中国烟草种植区划》采用赋值权重指数和法进行评价[13]。烟叶常规化学成分采用模糊数学隶属函数的数据模型进行评价，烟叶常规化学成分的综合指数(I)划分为5个等级，即：高(I≥75)、较高(65≤I＜75)、中(55≤I＜65)、较低(45≤I＜55)和低(I＜45)[14]。

1.3.1 烟叶常规化学成分的测定 试样制备采用烘箱法(YC/T 31—1996)；测定项目包括烟叶总糖、氯离子、钾离子、还原糖、总氮和总植物碱等6项指标的含量，采用YC/T 217—2007和YC/T 159～162—2002（连续流动法）进行检测。

1.3.2 烟叶感官评吸 将各处理烟叶切丝后卷制成单料烟，经过48 h水分平衡后，由7名持证评吸专家按照YC/T 138—1998标准中“九分制”的方法对烟气的刺激性、浓度、余味、燃烧性、香气质、香气量、灰色、杂气和劲头等指标进行打分。

1.3.3 烟叶外观质量评价 包括烟叶的身份、颜色、色度、成熟度、油分、组织结构等6项指标，依据GB2635-92标准进行打分评价。

1.3.4 烟叶物理特性 包括烟叶抗张力、厚度、平衡含水率、叶面密度和含梗率等5项指标，依据GB/T12914—2008、GB/T451.3—2002和YC/T142—2010标准进行测定。

1.3.5 烟叶经济性状 依据GB2635—1992，分别调查和统计各处理烟叶的等级，计算等级结构，同时统计均价和产值。

1.4 土壤取样、检测及评价

烟叶成熟采收后，对各处理植烟土壤进行取样，土壤样品经风干后，测定pH及有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量。根据主成分分析法及模糊数学分别确定各项肥力指标的权重和隶属度，二者的乘积作为土壤肥力综合指标值(Integrated Fertility Index，IFI)，以此来评价土壤肥力[15]。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 植烟土壤综合肥力

烟叶成熟采收后，对各处理植烟土壤进行取样分析，计算植烟土壤综合肥力，详见表2。从各项指标看来，CK主要表现为土质偏酸，氮、磷、钾含量较低，5个处理的植烟土壤综合肥力IFI值均优于CK。其中T3处理效果最为明显，与对照相比，能使植烟土壤综合肥力指数提高23.21%。其次为T4、T5，土壤肥力综合指标值均提高了16.07%，最低为T1、T2，土壤肥力综合指标值均提高了12.50%。说明不同比例缓释肥配施烟草复合肥均能使土壤综合肥力得到不同程度改善。

表2 植烟土壤养分及土壤综合肥力指数

2.2 烤烟产质量评价

2.2.1 烟叶物理特性 各处理中、上部烟叶物理特性见下表3，就中部烟叶而言，各处理综合得分均高于CK，由高到低排序为T4＞T1＞T5＞T2＞T3，上部叶除T5外的各处理综合得分均高于CK，排序为T4＞T2＞T3＞T1。从各项指标来看，CK处理中部烟叶叶面密度偏低，上部叶叶面密度偏高。通过计算中、上部烟叶物理特性综合平均得分可知，T4得分最高，为88.58分，CK得分最低，为83.18分，T4相比CK提高了6.49%。说明不同比例缓释肥配施烟草复合肥可以一定程度提高烟叶物理特性，以20%复合肥+80%缓释肥(T4)处理表现最优。

表3 烟叶物理特性

2.2.2 烟叶外观质量 各处理中、上部烟叶外观质量见表4，就中部烟叶而言，T3、T5综合得分较低，CK和T1、T2、T4相差不大。就上部烟叶而言，T2、T4综合得分较低，CK和T1、T3、T5相差不大。从各项指标来看，中部烟叶T2、T3处理油分较低，T3、T4处理色度较低。通过计算中、上部烟叶物理特性综合平均得分可知，T1得分最高，为82.03分，CK仅次于T1，得分为81.43，T5得分最低，为78.63分，其余各处理之间相差无几。综合来看，T1处理可代替常规施肥方式。

表4 烟叶外观质量

2.2.3 烟叶常规化学成分 不同处理烟叶常规化学成分检测结果见表5，对比各处理烟叶化学成分综合得分，中部叶T1、T2、T3和T4处理高于CK，分别较CK提高了20.33%、5.79%、9.87%、16.57%，其中T1、T3和T4处理达到中等水平，T5相较于CK下降了19.39%。从化学成分指标来看，CK处理还原糖、总植物碱较低，氯离子含量偏高。上部烟叶除T5处理外均达到综合得分标准的较高水平，配施缓释肥使烟叶化学成分更加协调，T1、T4处理对中部烟叶化学成分的提高作用最佳，T5处理烟叶化学成分协调性较差。

表5 烟叶常规化学成分

2.2.4 烟叶感官评吸质量 由表6可知，各处理烟叶感官质量综合得分均高于CK。其中，中部烟叶最高为T4，达74.33分，相较于CK提高了7.46%，表现为质感细腻性较好，浓度较浓，刺激性较小，余味较干净，愉悦性和甜润感较好，CK表现为香气量、香气质较差，浓度较低，刺激性较大；上部烟叶最高为T2，达76.00分，相较于CK提高了7.21%，计算各处理综合平均得分可知，各处理得分均高于CK，以T4表现最优，相较于CK提高了6.74%。

表6 烟叶感官质量

2.2.5 烟叶综合品质评价 各处理综合质量评价结果见表7，除T5外，各处理中部烟叶综合品质得分均高于CK，其中最高为T4处理，达72.57分，较CK提高8.35%；各处理上部叶综合品质得分均高于CK，其中最高为T4处理，达75.20分，较CK提高5.04%。计算各处理中、上部烟叶综合平均得分可知，配施或全施缓释肥使烟叶品质相较于CK提高了0.19%～6.64%，T4处理表现最优。从各项指标来看，T5处理中部烟叶化学成分协调性较差、外观质量较低，全施缓释肥不利于中部烟叶品质的形成。

表7 烟叶综合质量评价

2.2.6 烟叶经济性状 各处理烟叶经济性状统计结果见表8。结果表明，T1、T2上等烟比例、中上等烟比例较低，T3和T4处理上等烟略高于CK，T3、T4和T5中上等烟比例略高于CK。产量最高为CK，与T3、T4处理相近，其余处理略低。除T5外，各处理均价均高于CK，最高为T4处理，达24.91元/kg。综合比较，T4处理均价和产值分别较CK提高5.28%和4.25%，效果最佳。

表8 烟叶经济性状

3 结论

对6种不同肥料配比组合的植烟土壤及烤后烟叶的检测分析表明，不同比例缓释肥替代烟草专用复合肥均可提高植烟土壤肥力，以60%～100%缓释肥替代(T3、T4、T5)表现最优。但是全施缓释肥(T5)对烤烟综合品质的改善不理想，各处理综合品质平均得分相较于CK提高了0.19%～6.64%，其中，以80%缓释肥替代烟草专用复合肥能较好的提高烟叶物理特性、外观质量、感官评吸质量，化学成分最为协调，经济效益最高。可以肥料配比为缓释肥:烟草专用复合肥=80%:20%在一定范围内示范推广。

4 讨论

试验中不同比例缓释肥配施烟草专用复合肥使土壤综合肥力相较于常规施肥提高了12.50%～23.21%，但从各项土壤肥力指标来看，各处理养分含量均处于较高水平，说明配施或全施缓释肥足以满足烤烟生长所需养分，且能够一定程度提高地力，降低人力成本，具有实践推广意义。地力的提高推测与土壤微环境的改善有关。土壤微生物控制着土壤生态系统功能的关键过程，氮素养分的转化、矿物质的转化、有机质的分解及腐殖质的合成均需要各种微生物的参与，大量研究表明不同的施肥措施造成土壤微生物种群、数量和活性上的差异，进而影响土壤结构及肥力[16-18]。胡可[19]认为施用生物缓释肥能显著提高土壤微生物数量，并抑制脲酶活性，脲酶是氨基水解酶[20]，其活性被抑制对提高土壤速效养分的长效性具有重要意义[19]。在本试验中表现为基肥中缓释肥占比越高其土壤速效养分整体上较低，但就烟叶品质看来，配施缓释肥处理综合品质较高，说明速效养分的相对降低并未影响烤烟的生长及品质的形成，也就是说配施缓释肥可以在满足烤烟生长所需养分的同时减缓肥料水解，提高化肥利用率，减少浪费。

在6个试验处理中，80%缓释肥+20%烟草专用肥一次性基施(T4)对烤烟产质量的提升最优。常规施肥(CK)中部烟叶叶面密度明显偏低，上部叶叶面密度又偏高，T4处理显著改善了中部烟叶叶面密度，但上部叶效果相对较差，使物理特性综合平均得分提高了6.49%，并使中部烟叶化学成分综合得分相较于CK提高了16.57%，上部烟叶达到评分标准的“较高”水平，评吸质量明显改善，平均得分上升6.74%，均价和公顷产值分别提高5.28%和4.25%。其次T1处理也对烤烟品质的改善有一定促进作用，但效果不如T4处理。单施缓释肥(T5)使土壤肥力综合指标值提高了16.07%，但对烤烟品质改善的效果不太理想，尤其对中部烟叶化学成分来说，综合得分相较于CK下降了19.39%。烤烟在生长前期干物质积累较少，主要以根系生长为主，生长至团棵期时干物质积累量迅速增加[21]，此时期烤烟对水肥需求较大。推测缓释肥在烤烟团棵期的养分释放速率尚无法满足生长所需，影响了烟株的代谢活动导致化学成分失调，所以需要配施一定的复合肥以保证养分的充足供应。也说明缓释肥所提供的养分总量虽然能够满足烤烟整个生育期，但其释放规律与烤烟需肥规律并不完全同步，因此筛选与烤烟需肥规律一致的缓/控释肥具有巨大的应用前景。

相比美日等发达国家，中国在缓/控释肥料研究方面起步较晚，于20世纪70年代开始有所进展，但由于其巨大的应用价值现已成为化肥革新和研究的热点[22]。可大致将缓/控释肥料分为包膜型水溶性肥料和微溶性有机氮化合物，包膜型肥料即在常规氮磷钾肥或多元复合肥表面附上一层膜从而减缓或避免肥料的流失浪费，有机氮化合物可以进一步划分为生物可降解的（脲醛类）和化学可降解的（如异丁烯环二脲等），氮的释放受限于土壤性质和外界条件，所以当前包膜型肥料的需求量要大于有机氮化合物[23,24]。尽管施用缓/控释肥可以简化施肥技术、降低人力成本、提高肥料利用率且对环境友好，但受限于复杂的材料制作工艺和昂贵的肥料价格[25]，农民普及度较低，尚未在烤烟生产上大规模应用。因此如何简化包膜材料制作工艺、降低成本、改进养分释放及供应模式将是缓/控释肥料研究的重点。