有机替代部分无机氮肥对烟草生长发育及产质量的影响

2021-07-16郝浩浩李亚飞张翔程培军李亮司贤宗索炎炎许晓敬

安徽农业科学 2021年12期

郝浩浩李亚飞张翔程培军李亮司贤宗索炎炎许晓敬

摘要 [目的]探索有机肥替代部分化肥对烟株品质提高的作用机理，研究不同有机肥配比对烟株生长发育、化学成分和经济效益的影响。[方法]通过设置不同氮水平和有机肥替代部分化肥5个处理，对烟株农艺性状、根茎叶干物质积累、叶片SPAD值、光合作用、烤后烟叶化学成分和经济效益进行研究。[结果]在常规氮用量条件下，有机肥替代25%化肥后，烟株叶片数和叶面积分别增加8.41%和3.11%，净光合速率增加25.34%，烤后烟叶总氮和烟碱含量分别下降28.72%和21.63%，产量产值分别增加13.63%和19.96%。经过相关性分析，烟株根茎叶干物质积累、烤后烟叶总氮、烟碱、钾含量和产量产值与栽后45 d煙叶SPAD值和光合作用呈正相关，相关系数达显著水平。[结论]有机肥替代部分化肥的作用效果与烟株光合作用密切相关。

关键词有机肥;光合作用;化学成分;经济效益

中图分类号 S-572 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）12-0172-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.044

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Replacing of Chemical Fertilizer with Organic Fertilizer on Development and Yield and Quality of Flue cured Tobacco

HAO Hao hao1，LI Ya fei2， ZHANG Xiang2 et al

（1. Tobacco Company of Zhumadian， Zhumadian，Henan 463000;2.Institute of Plant Nutrient，Resources and Environment， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract [Objective] To explore thesis of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on increasing quality in flue cured tobacco， effects of chemical fertilizers with different organic manure on developing， chemical content and economic performance were studied.[Method]Five treatments were conducted， and agronomic character， dry matter accumulation， SPAD， photosynthesis rate， chemical content and economic performance were assayed and analyzed.[Result] After replacing of chetmical fertilizer with organic fertilizer under normal nitrogen condition， number of leaves and leaf area， Pn， yield and value increased by 8.41%， 3.11%， 25.34%， 13.63% and 19.96%， and total nitrogen and nicotine content decreased by 28.72% and 21.63%， respectively.Through correlation analysis， dry matter accumulation， total nitrogen content， nicotine and potassium content， yield and value were significantly positively correlated with SPAD and photosynthesis. [Conclusion]The effect of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on flue cured tobacco was closely correlated with photosynthesis in plant.

Key words Organic fertilizer;Photosynthesis;Chemical composition;Economic performance

近年来，烟农为了盲目追求产量，大量施用化肥，较少施用或不用有机肥，从而导致烤后烟叶化学成分含量不协调，降低了烟叶的工业可用性[1]。大量施用化肥，虽然在短时间内可以提高烟叶产量，但易造成土壤有机质下降、土壤养分比例失调、土壤微生物区系和多样性失调、土壤退化和营养环境恶化等土壤问题，对烟叶品质提高十分不利[2]。有机肥是一种富含有机质和大中微量元素的肥料，营养物质能完全释放到烟田，具有肥效较化肥长的特点，能够为烟株生长发育提供充足的营养物质[3]。研究表明，施用有机肥可以大幅缓解由于过量施用化肥带来的养分流失等问题，还能直接增加土壤有效养分，促进微生物繁殖，增强保肥保水能力。在烟田，施用有机肥能够增加土壤有机质含量，改善土壤理化性状，提高土壤肥力，增加土壤微生物数量，提高烟叶香气质量和化学成分协调性，是改善烟叶品质的有效措施之一[4]。聂庆凯等[5]研究指出，在烟田配施有机肥（高碳基肥、芝麻饼肥、生物有机肥）后，土壤有机质含量和土壤酶活性提高，烟叶总糖、还原糖、总氮和钾含量，烟叶产量产值增加，香气质量得到明显提升。卢红玲等[6]通过在植稻季减氮和搭配有机肥替代部分化肥处理，植烟季节常规处理研究发现，烟株田间长势良好，烟叶净光合速率和叶片SPAD值增大，烤后烟叶产值和上等烟比例增加，但在植烟季节进行有机肥替代部分化肥的研究较少。

目前，已有试验明确指出，有机肥替代部分化肥对烟叶品质有明显提高作用，但其作用机理主要从土壤养分、土壤微生物数量、土壤酶等方面进行研究，而对于烟株田间生长发育方面的研究相对较少。为了进一步完善有机肥替代部分化肥对烟草生长发育和产质量的影响研究，笔者通过分析不同处理对烟株田间农艺性状、叶片SPAD值、光合作用、烤后烟叶化学成分、产量、产值和上等烟比例等指标的影响，进一步探索和完善有机肥替代部分化肥对提高烟叶品质的机理，旨在为烟草栽培生产中优化肥料结构和提高烟叶品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在河南省泌陽县双庙乡进行。试验地土壤基础性状：pH 5.22，有机质14.4 g/kg，速效氮129 mg/kg，有效磷20.42 mg/kg，速效钾118 mg/kg，氯离子10.9 mg/kg。试验地肥力均匀一致，地势平坦，排灌方便。

1.2 试验材料

试验前茬均为烟草，烤烟品种为云烟87。供试肥料种类有饼肥（N 5%），磷酸一铵（N11%、P2O544%），硝铵磷（N32%、P2O54%），硫酸钾含钾（K2O）50%。

1.3 试验设计

按照随机区组设计，设6个处理，分别为T1：纯无机肥（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T2：有机氮∶无机氮=25%∶75%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T3：有机氮∶无机氮=50%∶50%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T4：有机氮∶无机氮=25%∶75%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T5：有机氮∶无机氮=50%∶50%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）。试验设置3次重复，小区面积72 m2（4行，长15 m）。施肥方法：全部氮磷肥作基肥，其中氮肥70%条施、30%穴施，饼肥和磷肥全部条施，钾肥50%条施和20%穴施作基肥，30%追施。试验于4月25日移栽，8月24日采烤结束。其他各项田间生产管理措施统一按当地规范化措施进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 农艺性状。在旺长期，每个小区选择有代表性的烟株5株挂牌作标记，记录株高、茎围、叶片数、最大叶长及叶宽等农艺性状，叶面积=叶片长×叶片宽×叶面积系数，叶面积系数按通常用的0.634 5计算。

1.4.2 SPAD值。在移栽后30、45、60 d用SPAD-502叶绿素测定仪分别测定烟株倒数第5片功能叶的叶基、叶中、叶尖3个部位的SPAD值。

1.4.3 干物质重。在成熟期，烟株样品每个处理采集3株，用水将烟株冲净，分为根、茎、叶3部分，杀青烘干，称质量，然后粉碎过筛。

1.4.4 光合作用指标。在旺长期，选择晴朗无风的天气于09：30—11：00，采用Li-6400光合仪测定烟株光合作用，主要指标包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度。

1.4.5 化学成分。按照烟草行业标准YC/T 159—2002～YC/T 162—2002和YC/T 173—2003对烟叶常规化学成分进行测定，主要包括总氮、烟碱、总糖、还原糖、钾、氯和淀粉含量。

1.4.6 经济性状。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。

1.5 数据分析采用Excel 2010和DPS软件对试验数据进行统计分析，并进行Duncan新复极差法多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟株农艺性状的影响

由表1可知，不同处理对烟株农艺性状的影响不同。与施4 kg纯氮肥处理T1相比，有机肥替代部分化肥能够提高烟株长势，以T2处理表现最佳，但处理间差异未达显著水平，说明有机肥替代部分化肥和减氮25%对烟株田间长势无明显影响。与T1处理相比，T2处理烟株株高、茎围、叶片数和叶面积分别增加0.56%、8.92%、8.41%和3.11%。

2.2 不同处理对烟株干物质积累的影响

干物质积累数量是衡量烟株田间生长发育和物质积累状况的重要指标。由图1可知，不同处理对烟株干物质积累数量的影响不同，且以T2处理积累量最高。与T1处理相比，T2处理烟株根、茎、叶和整株干物质积累数量分别增加13.20%、9.76%、13.81%和12.19%，T3处理烟株根、茎、叶和整株干物质积累数量分别增加8.70%、6.24%、7.51%和7.30%，T5处理烟株根、茎、叶和整株干物质积累数量分别增加6.10%、8.08%、4.37%和6.11%，说明有机肥替代部分化肥，有利于烟株干物质的积累。

2.3 不同处理对烟叶SPAD值的影响

由图2可知，不同处理对不同时期烟株烟叶SPAD值存在一定影响。移栽后30 d，不同处理以T1处理最大，T4处理最小，其他处理居中，处理间差异未达显著水平;移栽后45 d，不同处理以T2处理最大，T4处理最小，其他处理居中，处理间差异未达显著水平;移栽后60 d，不同处理以T1处理最大，T4处理最小，其他处理居中，部分处理间差异达显著水平。移栽后45 d，与T1处理相比，T2处理烟叶SPAD值提高4.76%，说明有机肥替代部分化肥能够为旺长期烟株生长发育提供充足的营养物质。

2.4 不同处理对烟叶光合特性的影响

由表2可知，不同处理烟株烟叶光合特性的差异不同，其中净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均以T2处理最高，T4处理最低，其他处理居中，部分处理间差异达显著水平。与T1处理相比，T2处理烟株烟叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别升高25.34%、35.71%和2.75%，T3处理烟株烟叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别升高13.07%、10.71%和1.18%，T5处理烟株烟叶净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别升高14.08%、25.00%、-1.51%和0.39%，说明有机肥替代部分化肥能够明显提高烟株光合作用。

2.5 不同处理对烤后烟叶化学成分的影响

化学成分是评价烟叶质量的重要指标[7]。由表3可知，不同处理烟叶化学成分存在较大差异，部分处理间差异达显著水平。与T1处理相比，有机肥替代处理烟叶总氮和烟碱有下降趋势，部分处理烟叶总糖和还原糖有升高趋势，其中，T2处理烟叶总氮和烟碱分别下降28.72%和24.82%，T3处理烟叶总氮和烟碱分别下降24.91%和24.82%，烟叶总糖和还原糖增加7.91%和6.62%，T4处理烟叶总氮和烟碱分别下降33.91%和13.83%，烟叶总糖、还原糖和钾含量分别升高4.56%、1.58%和10.53%，T5处理烟叶总氮和烟碱分别下降45.33%和22.34%，对优质烟叶形成奠定了物质基础。

2.6 不同处理对烟叶经济性状的影响

由表4可知，不同处理对烟叶经济效益指标的影响不同，其中烟叶产量、产值和上等烟比例以T2处理表现最佳。与T1处理相比，T2处理烟叶产量、产值、均价和上等烟比例分别提高13.63%、19.96%、5.49%和18.98%，T3处理烟叶产量、产值、均价和上等烟比例分别提高8.55%、13.37%、4.45%和15.69%，T4处理烟叶产值、均价和上等烟比例分别提高0.53%、1.58%和2.01%，T5处理烟叶产量、产值、均价和上等烟比例分别提高6.81%、9.63%、2.66%和4.56%。

2.7 相关性分析

由表5可知，烟株干物质积累和烟叶化学成分及产质量与烟叶SPAD和光合作用有密切的相关性，烟株根茎叶干物质重量、总氮、烟碱含量、烟叶产量、产值、均价和上等烟比例与烟叶SPAD和光合作用指标多呈正相关，烟叶总糖和还原糖与烟叶SPAD和光合作用指标多呈负相关。其中，烟株根茎叶干物质重量、烟叶产量、产值、均价和上等烟比例与移栽后45 d时烟叶SPAD和Pn、气孔导度、胞间CO2和蒸腾速度的相关系数达显著或极显著水平，说明旺长期烟株色素含量和光合作用对烟株干物质形成及烟叶产质量形成有重要的影响。

3 讨论

3.1 有机肥对物质积累和光合作用的影响

烟株各器官干物质积累是衡量作物生长发育和代谢强度的重要指标，是奠定烟叶品质形成的物质基础[7-8]。有机肥替代部分化肥的施用，能够增加植株养分物质的形成和积累[8]。另外，光合作用是烟株生长发育和物质形成与积累的重要代谢活动，是烟叶品质形成的关键[9]。有机肥的施用效果往往通过烟株生长发育状况来直观体现[9]。王亚雄等[10]通过施用不同种类有机肥研究发现，施用有机肥后植株叶片叶绿素含量、蒸腾速率和气孔导度均呈不同程度的增大趋势，光合作用增强，与该试验结果较为相似。王通明等[11]研究指出，施用有机肥后，烟叶叶绿体呈现出梭状，长宽比增大，叶绿体基粒垛叠片层数增加，对提高光合作用有积极回应。在该试验中，有机肥替代部分化肥后，烟株株高、茎围、叶片数和叶面积有增加趋势，叶片SPAD值和光合作用明显增强，烟株根茎叶干物质积累大量增加，部分处理间差异达显著水平。在相关性分析中，烟株根、茎、叶和整株干物质重量与移栽后45 d时叶片SPAD值和Pn、气孔导度、胞间CO2和蒸腾速度有密切相关。由此说明，有机肥替代部分化肥可能通过影响烟株光合作用实现提高烟叶品质的效果，有待于进一步研究确定。

3.2 有机肥对烟叶化学成分和经济效益的影响

化学成分是评价烤后烟叶品质的重要指标[7，12-13]。一般情况下，优质烟叶要求烟叶总氮和烟碱含量均在1.5%～2.5%[7]。杨自军等[14]研究得出，施用有机肥能够显著影响烟叶還原糖、总氮、钾含量和香气质量以及化学成分协调性，对提高烟叶透发性有利。汤宏等[15]研究得出，施用有机肥能够提高烟叶总糖、还原糖和钾含量，化学成分协调性增强，刺激性和杂气降低，评吸质量变好。在该试验中，有机肥替代部分化肥能够降低烟叶总氮和烟碱含量，符合优质烟叶的要求，对改善烟叶刺激吸食强度有正面作用。另外，有机肥替代部分化肥后，烟叶产量产值增加，经济效益明显增加。相关性分析发现，烟叶产量产值等经济效益指标与旺长期烟叶SPAD值和光合作用密切相关。植株SPAD值是进行营养诊断的重要指标，与叶片色素含量呈密切正相关[16]。因此，烟株叶片色素含量和光合作用的提高可能是有机肥替代部分化肥的一个重要作用机理，有待于进一步确定。

4 结论

有机肥替代部分化肥后，烟株株高、茎围、叶片数和叶面积增加，田间长势好，叶片SPAD值和光合作用提高，烟株根茎叶干物质积累明显增加，烤后烟叶总氮、烟碱含量下降，钾含量提高，化学成分协调性强，烤后烟叶产量产值、均价和上等烟比例增加，经济效益提高，处理间以T2处理表现最佳。在相关性分析中，烟叶根茎叶干物质积累、烟叶总氮、烟碱含量和产量产值与旺长期烟叶SPAD值和光合作用呈正相关，相关系数达显著水平。由此可知，烟叶光合作用与烟叶物质积累和品质形成密切相关。

参考文献

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