不同配方富钾土壤调理剂施用对土壤钾素及烟叶品质的影响

陶远征，李海平，丁梦娇，张发明，李 刚，张 毅*，范 伟，周冀衡,吴岳庭

(1. 湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128;2. 云南省烟草公司保山市公司，云南 保山 678000;3. 湖南中烟工业有限责任公司，湖南 长沙 410014)

【研究意义】植烟土壤pH值与钾素含量是优质烤烟生长以及烟叶品质形成的重要因素，而养分投入的类型及用量会显著影响到烟株根际pH值、土壤钾素库容及供钾能力[1-2]。优质烟叶生产所需最优土壤pH值在5.5～6.5之间[3]，而云南省腾冲地区67.6 %烟田土壤呈弱酸性，31.4 %烟田土壤呈强酸性，土壤pH值更是低至4.16，这严重影响了优质烤烟的正常生长[4-5]。徐晓燕[6-7]等人研究了在烤烟根际土壤pH值从碱性到酸性转变的过程中，烤烟根系的根体积、干重、根系活跃吸收面积和总吸收面积均呈下降趋势，烟株生长受到明显抑制。云南腾冲地区植烟土壤酸化是长期自然及人为因素叠加所造成的，酸化土壤改良是一个长期的过程，通常当季植烟土壤改良通过施用土壤调理剂来实现，既可以提高烟叶产量与品质，也可以适度缓解土壤的酸化趋势。钾素在烤烟生长发育及品质形成过程中发挥着重要作用，尤其是烤烟生育中后期土壤钾素的供应能力的高低会直接影响到烟叶品质的形成[8]。土壤酸化会导致土壤钾素供应强度降低，但随着富钾型土壤调理剂的出现，在解决了烤烟根区土壤酸化加剧的趋势基础上，还可以提高了烤烟根区土壤钾素供应强度，为优质烟叶生产中后期植烟土壤钾素持续供应提供库容[6,16,20-22]。【本研究切入点】本文通过在烤烟生长中耕培土时期追施基肥和追肥富钾土壤调理剂，研究发现相关土壤调理剂在对酸性植烟土壤改良方面具有较好的效果，既可以促进烟株生长发育及烤后烟叶品质，还可以提供植烟土壤根区土壤钾素供钾能力。这为腾冲地区烤烟生产在中耕培土时富钾型土壤调理剂的合理施用提供理论支持和技术指导。【拟解决的关键问题】为提高我国南方烟区酸化植烟土壤地区在提高根区土壤pH值及土壤供钾能力，进而提高烤烟产值提供了选择途径。

1 材料与方法

1.1 试验地点

大田试验于2017年4月23号至9月15号在云南省保山市腾冲市界头镇进行，海拔1620 m，夏天平均温度大于25 ℃，冬天1月温度高于0 ℃，年平均气温14.8 ℃，年降雨量1600～1700 mm，并且集中在夏季，无霜期超过270 d，属典型的亚热带季风性湿润气候[16]，土壤类型为水稻土，该试验烟田土壤的理化性状见表1。

表1 供试土壤耕层的基本性状Table 1 Basic characters of plough horizon

1.2 供试材料

烤烟品种为K326。

石灰、钙镁磷肥购于云南省腾冲市当地；供试矿物钾肥(水热法)(27 % K2O)购于山西紫光钾业有限公司；木本泥炭基腐植酸钾(10 % K2O)购于北京中向利丰科技有限公司。

1.3 试验设计

烟苗于4月23号进行移栽，100 %无病虫壮苗移栽。株距60 cm，行距120 cm。

试验共5个处理，所有处理氮、磷、钾肥用量均一致，土壤调理剂以基肥的形式一次性以穴施的方式施用。试验采用随机区组设计，3次重复，共计15个小区，单个小区面积约75 m2。田间管理措施参照当地特色优质烟叶生产技术规程。各处理施肥用量见表2。

表2 各处理基施、追施富钾土壤调理剂用量Table 2 Fertilization amount of potassium-rich soil conditioner of different experimental treatment at topdressing

1.4 样品采集与分析

土壤样品：烤烟收获后根际土样(烟株茎周边5～10 cm)。每个试验小区均利用土钻分0～10、10～20、20～40 cm 3层取样，土壤pH采用复合电极法，土壤速效钾采用1 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测定。

植株样品：各小区烟叶采收后按三段式烘烤法烘烤，按烤烟42级国家标准(GB2635-92)分级，每个小区分别取X2F、C3F、B2F，3个等级的烟叶各1.5 kg，分别测定烟叶总氮、钾、烟碱、总糖含量。采用烟草行业标准YC/T161-2002、YC/T173-2003、YC/T160-2002、YC/T159-2002测定。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2016、Prism 8.0.2和SPSS 17.0对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 烤烟根区土壤pH

由图1所示，在中耕培土期，追施不同配方的富钾土壤调理剂均能提高烤烟土壤pH值。0～10 cm耕层土壤，T3、T4、T5处理效果最为显著，且3种不同配比富钾土壤调理剂之间改良效果差异较小。10～20 cm耕层土壤，T2、T3、T4、T5处理对均可以有提高效果土壤pH值，以T5效果最明显为5.74；20～40 cm耕层土壤，T2、T3、T5处理效果较为显著，同样以T5处理效果最好，土壤pH为6.11，与其他4个处理相比有显著性差异。T2、T3、T5处理后的耕层土壤pH值均在5.5～6.5之间。各处理对植烟土壤耕层pH值影响由大到小排列为T5>T3>T4>T2>T1。

不同小写字母表示差异达5 %显著水平(P<0.05)，下同Different lowercase letters indicate significant differences of 5 %(P<0.05)图1 施用不同配比富钾土壤调理剂不同耕层植烟土壤pH变化Fig.1 Changes of pH in different tobacco planting tillage soils with different soil conditioners

2.2 烤烟根区土壤钾含量

如表3所示，0～10和20～40 cm施用不同类型的富钾土壤调理剂处理，土壤速效钾含量均高于T1处理，且T4处理后的速效钾含量最高，分别为722.22、341.88 mg/kg，高于T1处理60.95 %和77.78 %。各处理对10～20 cm植烟耕层土壤中速效钾影响由大到小排列为T4>T2>T1>T5>T3。

烤烟根区土壤缓效钾含量以追施木本泥炭基腐植酸钾和矿物钾肥的T5处理最高，T2、T3、T4、T5处理均高于T1处理，分别高于T1处理14.19 %、26.17 %、16.63 %、37.39 %(表3)。同时，土壤全钾含量从低到高为T3>T2>T4>T5>T1。以上数据表明木本泥炭基腐植酸钾和矿物钾肥(水热法)按1∶3比例施用能够有效增加植烟土壤钾素库容，并且能为烟株根系提供更高的钾素供应能力。

表3 中耕培土时期追施不同配比富钾土壤调理剂对土壤钾含量的影响Table 3 Effect of potassium in different tobacco planting tillage soils with topdressing potassium-rich soil conditioners during turning and overlaying soil

2.3 烤烟根区土壤养分含量

如表4所示，追施富钾土壤调理剂会对降低烤烟根区土壤全氮含量，T1处理最高，为4.03 g/kg，T3处理最低，为3.38 g/kg，低至19.23 %；T2、T3、T5处理后的烟叶中有效磷含量均高于T1处理，其中T2处理最高，为106.09 mg/kg，高于对照68.48 %；T5处理后的烟叶中交换性钙含量最高，为1617.02 mg/kg，高出对照18.75 %。其次是T3处理，高出对照17.18 %；追施富钾土壤调理剂对土壤交换性镁的提升幅度由大到小为T5>T3>T2>T1>T4。

表4 中耕培土时期施用不同配比富钾土壤调理剂对的影响Table 4 Effect of different proportion of soil conditioner on soil nutrient during turning and overlaying soil

2.4 烟叶品质

如表5所示，不同处理下部烟叶化学成分中，T3处理总糖、还原糖含量分别显著高于T1处理36.3 %、69.51 %；总氮含量均有不同程度的提高，其中T3处理显著高于对照26.16 %；淀粉和水溶性氯含量以T4处理最佳；烟碱与氧化钾含量无显著差异。不同处理中部及上部烟叶化学成分，同样以T3处理效果最佳，总糖含量分别高于对照21.95 %、12.44 %；还原糖含量分别高于对照30.4 %、8.2 %；施用不同富钾土壤调理剂不仅降低了烟叶中烟碱含量，还不同程度的提高了总氮含量，达到协调烟叶中化学成分，间接提高烤烟品质及烟叶质量的目的。

表5 不同处理烤后烟叶化学成分含量分析Table 5 Statistics of chemical composition of tobacco leaf in different treatments

2.5 烤烟经济性状

由表6可知，与对照施用石灰处理相比，施用木本泥炭基腐植酸钾、水热法矿物钾肥及钙镁磷肥按1∶3的比例施用处理的烤烟产量、产值、均价、中上等烟比例均有不同程度的提高，其中以追施1∶3的木本泥炭基腐殖酸钾与水热法矿物钾肥的T4处理最高，T4、T5处理后的烤烟产量分别高于T1处理12.60 %、9.51 %，烤烟产值分别显著高于T1处理17.29 %、12.71 %。不同处理间烟叶均价并无明显差异，中上等烟比例T4、T5最高，其余两个处理理与对照无显著差异。

表6 中耕培土时期不同配比富钾土壤调理剂配施对烤烟产量及中上等烟比例的影响Table 6 Effect of different proportion of soil conditioner on the yield of flue-cured tobacco and the proportion of middle and top grade tobacco during turning and overlaying soil

3 讨 论

本研究表明，在烤烟生长过程中，施用含有硫酸根离子的肥料会使烤烟根区土壤酸化趋势进一步加剧，更会最终影响到烤烟的产量与质量。施用木本泥炭基腐植酸钾、钙镁磷肥和水热法矿物钾肥可以有效的缓解并改良土壤酸化问题，这与周杰文[24]等人研究结果一致，施用石灰等四种土壤调理剂均可以有效提高植烟酸化根际土壤pH值。本研究中，将不同富钾型土壤调理剂进行配施结果表明，基施木本泥炭基腐植酸钾、追施钙镁磷肥按1∶3施用效果最佳，对比以往单独施用效果更为显著。

钾肥是烤烟生产中投入量最高、费效比最低的养分元素[9-11]，国内外许多研究表明，增施钾肥能够促进烟株对钾素的吸收，提高烟叶中含钾量及产量，从而达到改善烟叶品质的作用[12-17]。黄锦福[7]等人研究表明，基施木本泥炭基腐植酸钾有助于促进土壤养分的吸收、改进土壤结构、提升土壤利用率，有助于烤烟根系对土壤养分的吸收。水热法矿物钾肥可以提供烤烟生长过程中钾元素的供应，谢建昌[23]研究表明，水热法矿物钾肥提供的钾元素优于其他土壤调理剂，并且还有增加土壤碱解氮、交换性钙、镁的含量等优点。

本研究表明，追施水热法矿物钾肥和木本泥炭基腐植酸钾(基肥)(1∶3)、追施木本泥炭基腐植酸钾和矿物钾肥(基肥)(1∶3)、木本泥炭(基肥)和钙镁磷肥(1∶3)处理后的土壤中速效钾含量显著高于T1处理60.95 %、44.76 %、27.62 %；追施不同配方富钾调理剂对土层中的缓效钾含量也有显著的提高，T2、T3、T4、T5处理分别高于T1处理14.19 %、26.17 %、16.63 %、37.39 %。基施木本泥炭基腐植酸钾、追施水热法矿物钾肥按1∶3施用烟叶产量最高，达2190 kg/hm2，高于对照245 kg/hm2，产值高于对照7825.4元/hm2，中上等烟比例高于4.8 %，为5个不同配方中最大值。

4 结 论

综合施用不同配方富钾土壤调理剂对烤烟根区土壤pH值、钾素含量以及烟叶产量和烟叶品质等影响，以基施木本泥炭基腐植酸钾和追施水热法矿物钾肥按1∶3施用效果最佳。基施木本泥炭基腐植酸钾可以促进植烟土壤养分供应能力，还能促进烟株对钾素吸收利用；追施水热法矿物钾肥也可以提高烤烟生育期内土壤钾素供应能力，通过两种富钾性土壤调理的配施，可以有效提高烤烟生育期根区土壤pH和钾素供应能力，这为我国南方烟区植烟酸化土壤低钾烟叶区域优质烟叶生产提供理论与技术支持。