叶面喷施钾、镁肥对烤烟生长及钾镁营养的影响*

2021-06-11徐兴阳李晓宁李文丹李明波李卫祥

云南农业大学学报(自然科学) 2021年3期

徐兴阳，李晓宁，李文丹，刘海，罗云，李明波，李卫祥

[1.云南省烟草公司昆明市公司，云南昆明 650051；2.云南农业大学资源与环境学院，云南昆明 650201；3.云南农业大学烟草学院，云南昆明 650201；4.红云红河烟草(集团)责任有限公司，云南昆明 650202；5.石林润叶烤烟技术服务专业合作社，云南石林 652201]

钾在烤烟体内参与多种碳氮代谢及同化产物的合成与运输，烟叶含钾量与卷烟的色泽、香吃味、燃烧性和持火力关系极为密切[1]，其已成为评定烤烟品质的重要指标。目前，中国生产的烟叶钾素含量平均低于2%[2]，相比国际和国内判定优质烟叶钾(K2O) 含量指标值(分别为2.5%和2%)[3]差距较大。如何科学施肥以提高烟叶钾含量已成为亟待解决的问题。

目前，提高烟叶钾含量的途径有培育钾高效品种、增加钾肥施用量、优化肥料配方以及钾肥施用方法和时间等[4-6]，其中以高钾用量、根区施肥和增加追肥次数应用最为广泛，但提钾效果有限且不稳定[7]。一方面，由于施入土壤的钾肥仅有少部分被烟株吸收利用，大部分钾肥在土壤钾素动态平衡过程中被土壤固定或随水淋失，降低钾肥利用率，造成钾肥浪费[8]；同时根际高浓度的钾会抑制根系对钙镁的吸收，或者由根系向地上部转运，从而降低烤烟产量和品质[9]。另一方面，烟叶钾含量受烤烟品种、气候条件、土壤特性、钾肥种类、施肥时间和施肥方法等诸多因素的影响[2]，其中土壤黏土矿物类型、水分状况、土壤酸碱度、土壤质地和有机质含量等土壤特性对烟叶钾含量稳定性干扰最大[10]。

近年来，叶面施肥因具有养分吸收快、针对性强、养分利用率高和用法简便等特点，已在烟草栽培上得到应用。研究表明：烤烟生长后期由于根系活力下降，导致肥料利用率降低，营养元素吸收缓慢，甚至出现外流现象[11]，此期及时喷施硫酸钾或磷酸二氢钾有利于促进烟株的生理代谢，增强烟株抗病抗逆能力，减轻烟叶病害，改善营养状况[12]，促进烟株生长发育、产量和产值提高，同时，均衡各部位烟叶钾含量，改善上部烟叶外观品质、香气质和香气量，降低上部烟叶总氮、氯的含量，化学成分更趋于协调[13]。也有研究表明：施用叶面肥能有效调节烟草体内物质代谢循环、提高其光合作用效率和根系活力，并通过离子拮抗作用降低烤烟对土壤重金属的富集，从而提高烟叶的安全性[14]。昆明是中国优质烟叶生产基地，因所产红花大金元烟叶清甜香浓、吃味醇和、余味干净和风格突出而受全国卷烟工业的关注和好评。受气候变化、核心烟区由坝区向山区、半山区转移导致的土壤养分不均衡等因素影响[15]，部分烤烟表现氮、磷、钾、钙和镁等营养不均衡，导致烟株生长缓慢、抗病性差、钾镁缺素症状加重和烟叶品质下降等问题，依靠喷施硫酸钾、硝酸钾或磷酸二氢钾不仅成本高，还易造成烟叶硫、烟碱含量增加，在施肥技术层面仍需要更多的研究和技术创新。为此，本研究针对红花大金元的需肥特性及昆明土壤特性，分析叶面喷施不同种类的钾、镁肥对烤烟生长、抗病性及烟叶钾、镁积累的影响，为有效提升昆明烟叶钾镁和未来叶面施肥技术应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年4—10 月在昆明板桥进行，试验地海拔1 680 m，土壤为紫色土，质地中壤，前作为烤烟—冬闲。烤烟移栽前耕作层(0～20 cm)土壤pH 6.1，有机质含量为21.34 g/kg，水解性氮含量为87.4 mg/kg，有效磷含量为43.0 mg/kg，速效钾含量为200.1 mg/kg，交换性镁含量为176.63 mg/kg，有效硼含量为0.45 mg/kg，有效锌含量为2.13 mg/kg，水溶性氯离子含量为8.70 mg/kg。

1.2 材料

供试烤烟品种为红花大金元。供试叶面钾、镁肥包括：硫酸钾(K2O≥52%，Cl-≤1.5%)，由国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司提供；有机钾(K2O≥25%，有机质≥25%)，由云南思创科技有限责任公司提供；高钙钾镁、高氮高钾和低氮高钾，均属植物活化剂类型，由包头元泰丰生物科技有限公司提供，其理化指标见表1；EDTA—镁肥(属多羟基螯合镁，MgO≥10%)，由衡水市格美微量元素有限公司提供。常规施肥：烟草专用复合肥[(m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=12∶10∶24)]和商品有机肥(总养分≥5%，有机质≥45%，由昆明云叶金元生物有机肥业有限公司提供)做底肥，硝酸钾(N 13.5%，K2O 46.5%)做追肥。

表1 3 种植物活化剂叶面肥理化指标Tab.1 Physicochemical indexes of leaf surface fertilizer for three types of plant activators

1.3 方法

试验在常规施肥的基础上设8 个处理，包括6 个叶面肥处理(T1～T6)、1 个叶面肥组合处理(T7)和1 个清水对照(CK)。T1：常规施肥+硫酸钾(兑水200 倍稀释液)；T2：常规施肥+有机钾(兑水600 倍稀释液)；T3：常规施肥+高钙镁钾型(兑水60 倍稀释液)；T4：常规施肥+高氮高钾型(兑水80 倍稀释液)；T5：常规施肥+低氮高钾型(兑水60 倍稀释液)；T6：常规施肥+EDTA—镁肥(兑水2 000 倍稀释液)；T7：常规施肥+低氮高钾型(兑水60 倍稀释液)+EDTA—镁肥(兑水2 000 倍稀释液)；CK：常规施肥+同期喷等量清水。

采用随机区组设计，3 次重复，共24 个小区，小区面积58 m2，每个小区栽烟80 株。采用漂浮育苗，4 月21 日膜下小苗移栽，株行距0.6 m×1.2 m，移栽时覆盖地膜，烟株团棵期揭膜。常规施肥：烤烟整个生育期N、P2O5和K2O 用量分别为41.79、26.39 和98.21 kg/hm2，即基施烟草专用复合肥263.91 kg/hm2和有机肥1 200 kg/hm2，追施KNO375 kg/hm2。于烤烟团棵期(6 月5 日)进行第1 次喷施，随后每隔10 d 喷施1 次，共喷施3 次，叶片正反面喷施，以叶片开始滴水为宜，其他管理按当地优质烤烟规范化生产进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 生育期调查

田间调查各试验小区50%烟株达到团棵、现蕾、封顶、脚叶和顶叶成熟等生育进程。

1.4.2 农艺性状测定

于烤烟采烤前(7 月5 日)在各小区选择健康有代表性烟株10 株，按《YC/T 142—2010 烟草农艺性状调查测量方法》[16]测定烟株株高、有效叶片数、茎围、腰叶长和宽，并计算叶面积。

1.4.3 杀青烟叶钾和镁测定

于烤烟中心花开放期(7 月5 日)，在每个小区内随机挑选正常的5 株烟株，取中部第10 片叶(自下而上)，105 ℃杀青，68 ℃烘干制成细粉作为待测样。参照《YC/T 173—2003 烟草及烟草制品钾的测定》[17]方法测定烟叶钾含量；按《YCT 175—2003 烟草及烟草制品镁的测定》[18]方法测定烟叶镁。

1.4.4 烟草病害分级与调查

按照《GB/T 23222—2008 烟草病虫害分级及调查方法》[19]调查烟草花叶病(7 月7 日)、气候性斑点病(7 月7 日) 和根结线虫病(8 月24 日)自然发病情况。

1.4.5 烟叶产质量及投入产出比的测定

于烤烟采烤结束后对初烤烟叶参照《GB 2635—92 烤烟》[20]进行分级，分小区测算单位面积的产量、产值、上等烟比例和中上等烟比例。

投入产出比也称投入产出率(return on investment，ROI)，是指单位种植面积获得的收益和投入成本的比值，收益即单位面积产值，投入成本即单位面积生产投入，ROI 值越大效益越好。

1.5 数据处理

采用 Microsoft Excel 2010 和 SPSS 19.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 叶面喷施钾、镁肥对烤烟生育期的影响

由表2 可知：叶面喷施不同类型钾、镁肥处理对烤烟团棵期、现蕾期、封顶期、顶叶成熟期和大田生育期无显著影响，但对脚叶成熟期有一定影响。其中T1、T3、T4、T5和T7处理的脚叶较CK 提早3 d 成熟，而T2和T6的脚叶成熟期则与CK 一致，表明在常规施肥的基础上，喷施有机钾和EDTA—镁肥对脚叶成熟期无影响，而喷施硫酸钾、高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾以及低氮高钾与EDTA—镁混合肥均能促进脚叶提早成熟。

表2 施用不同类型钾、镁肥对烤烟生育期的影响Tab.2 Effects of application of different potash and magnesia fertilizers on the development stage of flue-cured tobacco

2.2 叶面喷施钾、镁肥对烤烟农艺性状的影响

由表3 可知：与CK 相比，喷施钾、镁肥可显著增加烟株打顶株高，增幅为4.36%～19.39%，且以T4处理增幅最大，T1、T2、T3、T5、T6和T7处理间差异不显著。除T1处理外，其他处理间喷施钾、镁肥后的叶片数无显著差异，但均显著高于CK。喷施钾、镁肥处理的烟株茎围较CK 略有增加，但各处理间差异不显著。T2、T4、T6和T7处理间的腰叶长差异不显著，但较CK显著增加1.14%～5.38%；其他处理烟株腰叶长较CK 稍有增加0.16%～0.82%，但均未达差异显著水平。从烟株腰叶宽看，所有喷施钾、镁肥处理的腰叶宽较CK 显著增加4.46%～14.50%，其中T1、T3、T4、T5和T7处理的腰叶宽显著宽于T2和T6处理。所有喷施钾、镁肥处理的叶面积均显著大于CK，增幅为7.16%～19.71%，其中T3、T4、T5和T7处理的叶面积显著高于T1、T2和T6处理。上述分析可知：在常规施肥的基础上，喷施高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾肥料以及低氮高钾与EDTA—镁混合肥可促进烟株生长发育，烟株长势增强。

表3 施用不同类型钾、镁肥对烤烟农艺性状的影响Tab.3 Effects of application of different potash and magnesia fertilizers on the agronomic traits of flue-cured tobacco

2.3 叶面喷施钾、镁肥对烟叶钾镁营养的影响

由表4 可知：不同处理对烟叶钾、镁含量影响不同。与CK 相比，喷施高氮高钾(T4)和低氮高钾(T5) 能显著提高烟叶钾含量，分别提高16.35%和19.71%，烟株叶片缺钾症状消失；其他处理与CK 差异不显著，提高幅度仅为1.92%～5.77%，且T1、T2、T3、T6和T7处理可减轻烟株叶片缺钾症状。从烟叶全镁含量看，除T1处理外，其他喷施钾、镁肥处理的烟叶镁含量较CK显著提高9.22%～23.77%，T3、T6和T7处理烟株叶片未出现缺镁症状，T2、T4和T5处理叶片缺镁症状减轻。由此可见，喷施高氮高钾和低氮高钾可显著提高烟叶钾含量，改善烟株缺钾症状；喷施高钙镁钾、EDTA—镁肥及低氮高钾与EDTA—镁混合肥能显著增加烟叶镁含量，并改善烟株叶片缺镁症状。

表4 施用不同类型钾、镁肥对烟叶镁、钾营养的影响Tab.4 Effects of application of different potash and magnesia fertilizers on the potassium and magnesium nutrition of flue-cured tobacco

2.4 叶面喷施钾、镁肥对烤烟主要病害的影响

由表5 可知：T1处理的烟草普通花叶病发病最重，发病率和发病指数分别为80.1% 和28.5，T3、T4、T5和T7处理的发病率和病情指数均显著低于CK，而T2和T6处理的发病率及病情指数则与CK 差异不显著。从烟株气候性斑点病发病情况看，除T2处理外，其他喷施钾、镁肥处理烟株发病率及发病指数均显著低于CK。在烟株根结线虫病发病情况上，除T1处理外，其他喷施钾、镁肥处理的烟株发病率及发病指数都显著低于CK。上述分析表明：喷施高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾以及低氮高钾与EDTA—镁混合肥均可增强烟株的抗病性，且较喷施硫酸钾和有机钾作用效果更为明显。

表5 施用不同类型钾、镁肥对烤烟主要病害的影响Tab.5 Effects of application of different potash and magnesia fertilizers on the main diseases of flue-cured tobacco

2.5 叶面喷施钾、镁肥对烟叶产质量的影响

由表6 可知：不同处理对烟叶产质量影响不同。除T6处理外，其他处理的烟叶产量和产值均、上等烟比例和中上等烟比例均与CK 差异极显著。由此可见，在常规施肥的基础上，喷施高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾、硫酸钾、有机钾以及低氮高钾与ETDA—镁混合肥均可显著提高烟叶产质量。

表6 施用不同类型钾、镁肥对烟叶产质量的影响Tab.6 Effects of application of different potash and magnesia fertilizers on the yield and quality of flue-cured tobacco

2.6 投入产出比分析

由表7 可知：各处理的投入产出比在1.41～2.10 之间，由高到低依次为T4＞T3＞T7＞T5＞T2＞T1＞T6＞CK。由此表明：在常规施肥的基础上，供试的所有叶面肥均能提高投入产出比，其中以喷施高氮高钾、高钙镁钾和低氮高钾与ETDA—镁混合肥的效益表现突出，投入产出比≥1.98，与CK相比投资回报率提高40.43%以上。

3 讨论

本研究表明：在常规施肥的基础上，与同期喷等量清水相比，叶面喷施高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾肥料及低氮高钾与EDTA—镁肥混合液，能显著提高烟株株高、叶片数、腰叶长宽和叶面积，这与李鑫等[21]的研究结果相一致。同时，喷施高氮高钾和低氮高钾肥后烟株长势强于喷硫酸钾，这可能与钾影响植物NO3-N 的吸收和转运，缺钾后根系形态发生明显变化，根系吸收NO3-N 的能力减弱有关[22]；当然，还可能与这2 种叶面肥本身含有少量的氮素有关，因为氮素是影响烟株生长发育最重要的营养元素[23]。本试验条件下，以喷施高钙镁钾、高氮高钾、低氮高钾与EDTA—镁肥混喷处理的烤烟抗病性最强，烟草普通花叶病的发病率和病情指数较CK 分别下降7.0%～13.3%和5.45%～23.74%，气候性斑点病的发病率和病情指数较CK 分别下降13.4%～18.3%和40.33%～51.38%，根结线虫病的发病率和病情指数较CK 分别下降9.3%～12.7%和20.45%～26.21%。一方面，可能是钾素能提高与植物抗病能力正相关的酚类代谢苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD) 等防御酶的活性所致[24-25]；另一方面，喷施叶面肥促进烟株对营养元素吸收，调节烟株地上部分的生长，从而增强烟株的抗性[14]。本研究表明：喷施高氮高钾和低氮高钾较CK 能显著提高烟叶钾含量，改善烟叶生长后期缺钾症状，提高了烟叶产质量，作用效果优于喷硫酸钾和有机钾，这主要是高效钾能促进烟株生育后期主根的伸长和根系干物质积累，发达的根系增强了烟株获取钾的能力，增加烤烟的上部及根系钾含量，且烟叶氮钾较为平衡[26]；当然，还可能与这2 种叶面肥的氮营养与钾营养产生了正效交互作用有关，因为氮会促进钾的吸收、运输和积累[27]。本试验条件下，喷施高钙镁钾、EDTA—镁肥以及低氮高钾与EDTA—镁肥混合喷施能显著增加烟叶镁含量，烟株叶片缺镁症状明显减轻，这主要是高钙镁钾属植物活化剂肥料，其K+和Mg2+以氧化物形态存在于玻璃状晶体内，喷施后较易被植物吸收，并改善了烟株的钙钾镁平衡。与单喷EDTA—镁相比，EDTA—镁与低氮高钾肥混合喷施后增产及“增镁”效应显著，可能是EDTA—镁属多羟基有机盐，镁元素的释放较差，搭配低氮高钾肥植物活化剂后产生了钾镁的正效交互作用[28]，其中钾营养促进了烟叶对镁元素的吸收所致，但具体机理尚待研究。