掺混控释肥对不同酸碱土壤烤烟根系和烟叶产质量的影响

潘兴兵，封 俊，简连均，彭金国，袁家富，徐祥玉

（1.四川省烟草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 617026；2.湖北省农业科学院植保土肥研究所，武汉 430064）

施肥是决定烟叶适产优质的重要因子，对烟叶经济价值和工业可用性影响很大。合理调控烟草营养、科学施肥才能充分发挥各项农艺技术措施潜力，达到提高烟叶品质的目的［1］。单一施肥很难满足作物全生育期的养分需求，且存在利用效率不高、环境代价大、施肥次数多等问题［2］，因此，研制养分释放与作物需求同步的肥料就显得至关重要，缓控释肥成为近年来化肥革新和研究的热点［3，4］。烟草施用控释肥可以显著提高产量［5］、品质［6］和钾含量［7］。

控释肥养分释放受到土壤酸碱性的强烈影响［8］，土壤pH 对控释肥养分释放有明显影响，pH 通过影响包膜材料的稳定性来影响包膜肥料养分的释放速率［9］，如pH 对硫包膜和树脂包膜的氮素释放没有显著影响，而对含有金属磷酸盐的包膜肥料影响很大［9］，这可能是含有金属磷酸盐的包膜材料在水中的溶解度受pH 的影响大，故养分释放速率变化大［10］。同时，不同养分对环境敏感度不同，如酸性环境比碱性环境更有利于氮素的释放而磷素刚好相反［8］。因此，相同控释肥在不同酸碱土壤、不同控释肥在相同酸碱土壤上的养分释放不同。

掺混控释肥是指将控释化学肥料和普通化学肥料掺混成养分供应与目标作物养分需求基本匹配的专用掺混肥，从而达到一次性施用、养分释放合理、养分利用率提高的目的。目前，以控释尿素和常规复合肥掺混而成的掺混控释肥在水稻［11］、小麦［12］、玉米［13］、花生［14］、棉花［15］等作物上的施用均有报道。烟草由于养分需求规律特殊，上述掺混方法并不适用。本研究基于烟草需肥特点，以攀枝花烤烟种植过程中养分总投入、单质肥料为基础，研发出不包膜基施复合肥、专用包膜复合肥，并对包膜复合肥进行不同释放期包膜，并将不包膜复合肥、不同释放期包膜复合肥进行适当比例掺混，在不同酸碱土壤上施用，以期筛选出适宜的肥料配方和掺混比例，达到养分释放与烟草需肥相匹配的目的，实现一次性施肥。

1 材料与方法

1.1 试验地土壤性质

试验区域选择在攀枝花市盐边县和爱乡团结村龙井社（pH=4.873）和民主社。龙井社0～20 cm 土壤基本理化性质：pH 为4.873，有机质为28.53 g/kg，碱解氮为183.4 mg/kg，速效磷为82.9 mg/kg，速效钾为546.9 mg/kg；民主社0～20 cm 土壤基本理化性质：pH为5.453，有机质为22.19 g/kg，碱解氮为117.2 mg/kg，速效磷为94.9 mg/kg，速效钾为642.8 mg/kg。

1.2 试验设计

以自主研发的烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=12.0∶11.4∶21.6）为不包膜肥料，以自主研发的烟草专用复合肥（N∶P2O5∶K2O=8.5∶7.8∶26.0）为包膜肥料进行包膜，膜材以双组分聚氨酯（组分A 为异氰酸酯，组分B 为聚醚多元醇）进行热熔转鼓中涂覆，通过膜材质量占喷涂后肥料总量比例调控养分控释时间。以四川省烟草公司攀枝花市公司制定的大面积肥料施用技术方案为对照，共设置4 个处理：对照（总养分投入N∶P2O5∶K2O=6.75∶6.35∶17.90，CK）、控释掺混肥1（不包膜∶控释30 d∶控释60 d∶控释90 d=4∶3∶2∶1，总 养 分 投 入 量 为N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5，CF1）、控释掺混肥2（不包膜∶控释30 d∶控释60 d∶控释90 d=4∶4∶2∶0，总养分投入量为N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5，CF2）、控释掺混肥3（不包膜∶控释30 d∶控释60 d∶控释90 d=4∶3∶2∶1，总养分投入量为N∶P2O5∶K2O=6.9∶6.5∶16.9，CF3）。

在龙井社和民主社各布置1 个试验，采取随机排列方式，3 次重复。

1.3 试验方法

供试品种为云烟87。2019 年在烟草团棵期（6月26 日）、旺长期（7 月22 日）、成熟期（9 月10 日）采烤中期分小区挖去烟株，通过根系扫描仪测量根系状况。成熟期分小区标记烘烤，详细记载各小区烟叶产量，结合烟草收购价格，计算各小区烟叶产值、上等烟、中等烟比例。待烟叶全部烘烤结束后，测定不同部位烟叶总钾、全氮、总糖、还原糖、烟碱、氯等指标，具体测定方法参照国家标准或农业农村部标准。

1.4 数据分析

采用软件Excel、R 语言对数据进行统计分析和作图，其中R 语言用到ggplot2、ggpubr、plotrix 和gridExtra 包。

2 结果与分析

2.1 不同掺混控释肥处理对烟草根系生长发育的影响

从根系状况（图1、图2）看，在土壤高pH 下，除了0.5～1.0 mm 直径根总数量和总分叉数2 个指标外，其他指标大体上在7 月中下旬达到高峰，然后开始降低。7 月下旬各处理与6 月底相比，在pH 较低土壤上，所有处理根系大多数参数大幅度增加，烟株总根长增加240.0%（CF1）～897.3%（CF3）、总根尖数增加144.4%（CF1）～609.4%（CF3）、总分叉数增加36.7%（CF1）～419.4%（CF3）、0～0.5 mm 直径根长增加1 048.0%（CF1）～5 227.8%（CF3）、0.5～1.0 mm 直径根长增加188.0%（CF1）～628.0%（CF3）、0～0.5 mm直径根总表面积增加778.9%（CF1）～2 977.8%（CF3）、0.5～1.0 mm 直径根总表面积增加176.7%（CF1）～604.5%（CF3）、0～0.5 mm 直径根总数量增加170.4%（CF1）～682.5%（CF3），而0.5～1.0 mm 直径根数总数量则降低，降幅为16.8%（CF3）～54.2%（CF1）。在pH 较高的土壤上，所有处理根系大多数参数大幅度增加，烟株总根长增加182.4%（CK）～522.0%（CF3）、总根尖数增加202.5%（CK）～701.0%（CF3）、总分叉数增加82.6%（CF2）～497.6%（CF3）、0～0.5 mm 直径根长增加1 203.9%（CK）～2 519.4%（CF3）、0.5～1.0 mm 直径根长增加222.1%（CF2）～547.3%（CF3）、0～0.5 mm 直 径 根 总 表 面 积 增 加788.0%（CK）～1 681.3%（CF3）、0.5～1.0 mm 直径根总表面积增加196.4%（CF2）～523.4%（CF3）、0～0.5 mm直径根总数量增加243.8%（CK）～838.7%（CF3），而0.5～1.0 mm 直径根数总数量在3 个处理上降低，降幅为12.4%（CF2）～23.1%（CK），在CF3 处理上则增加了81.2%。

图1 高pH 土壤上不同处理烟草根系情况

图2 低pH 土壤不同处理烟草根系情况

与6 月到7 月根系参数变化相比较，7 月下旬至9 月上旬所有参数收窄，且有一定的降幅，在pH 较低土壤上，9 月上旬各处理与7 月下旬相比，烟株总根长变幅为-35.0%（CF3）～13.9%（CF2）、总根尖数为-9.3%（CF3）～67.2%（CF2）、总分叉数为13.2%（CF3）～140.9%（CF2）、0～0.5 mm 直径根长为-44.2%（CF3）～4.6%（CF2）、0.5～1.0 mm 直径根长为-19.1%（CF3）～54.3%（CK）、0～0.5 mm 直径根总表面积为-44.4%（CF3）～-1.4%（CF2）、0.5～1.0 mm 直径根总表面积为-18.1%（CF3）～56.7%（CK）、0～0.5 mm 直径总根数量为-10.1%（CF3）～66.6%（CF2）、0.5～1.0 mm 直径总根数量为54.1%（CF3）～112.3%（CF2）。在pH 较高的土壤上，烟株总根长变幅为-42.8%（CK）～-5.4%（CF2）、总根尖数为-35.8%（CF3）～28.0%（CF1）、总分叉数为7.6%（CF3）～104.2%（CF2）、0～0.5 mm 直径根长为-40.7%（CF3）～5.3%（CF2）、0.5～1.0 mm 直径根长为-60.5%（CK）～-27.2%（CF2）、0～0.5 mm 直径根总表面积为-35.7%（CK）～-0.9%（CF2）、0.5～1.0 mm 直径根总表面积为-52.1%（CK）～-28.2%（CF2）、0～0.5 mm 直 径 总 根 数 量-35.6%（CF3）～28.5%（CF1）、0.5～1.0 mm 直 径 总 根 数 量-45.7%（CK）～14.4%（CF1）。

2.2 不同掺混控释肥处理对烟草产量产值的影响

从表1 可以看出，2 块试验田上所有处理之间烟草产量、产值无显著差异，但产量、产值在不同酸碱土壤上不同处理间表现不一致。低pH 土壤中，CF2处理烟草产量和产值均为最高，分别比对照（CK）高17.1%和16.6%，CF3 处理烟草产量和对照（CK）基本一致，产值比对照（CK）高12.6%，但CF1 处理烟草产量稍低于对照（CK）、产值稍高于对照（CK）。

表1 不同掺混控释肥对不同酸碱土壤上烤烟产量产值的影响

高pH 土壤中，以CF3、CF2 和CF1 处理烟草产量分别比对照（CK）升高10.0%、降低2.2% 和降低6.0%，产值则分别升高22.3%、34.1%和3.4%，可见CF3 产量最高、CF2 产值最高，主要是CF2 处理均价最高。这与前面的根系研究分析结果基本一致，从侧面说明根系状况基本可以判断烟草产量和产值的高低。

2.3 不同掺混控释肥处理对烟叶化学成分的影响

表2 显示，掺混控释肥处理使低pH 土壤上不同部位烤烟烟叶总氮和烟碱含量大体上呈降低趋势，而总糖和还原糖大体上呈升高趋势；在高pH 土壤上，掺混控释肥同样使不同部位烤烟烟叶总氮和烟碱含量大体上呈降低趋势，总糖、还原糖、钾含量大部分处理明显提高，并使钾/氯比大幅度提高。说明在肥力基本相同的不同pH 土壤上，控释肥可以降低养分投入量，提高烟叶糖含量，明显提高pH 较高土壤上烟叶钾含量，并由此大幅度提高钾氯比，可改善烟叶品质。

表2 不同掺混控释肥对不同酸碱土壤烤烟化学成分的影响

3 讨论

3.1 掺混控释肥对烟草根系的影响

所有植物根系的生长发育受到内部因素（自身遗传因素）和外部因素（自然条件）的双重影响，其中土壤环境条件至关重要，而根系的形态结构是内外因素的共同作用和植物适应外界环境的直接体现，可直接反映了根系的生长状况。本研究中烟株根系定型后根系形态的某些指标远高于已有报道［16-20］，但和有些报道基本一致［21］，这种差异和土壤、气候、施肥等均有关系，如地膜通过影响氮素运移严重影响根系发育［17］，而高磷可促进一级侧根发育、低磷则促进不定根发育［16］，沙质土壤上施用生物炭可明显促进根系发育［21］。控释肥能显著增加水稻根系生物量、促进根系总长和根系体积［22］，提高番茄根系活力［23］，本研究中控释掺混肥能明显提高根系各项指标，尤其是CF3 处理，这说明在总养分投入量不变的情况下，施用控释掺混肥显著促进了根系生长发育，为高产优质打下了基础，而养分投入量降低的控释肥处理（CF1 和CF2）则对根系的影响低于CF3，但与CK 处理无明显差异，这说明掺混控释肥具有明显的减肥效果。

从不同pH 来看，在土壤pH 较高的情况下，CF3处理烟草根系表现最好，根系所有指标均以CF3 处理最高，而在土壤pH 较低的情况下，除CF3 处理外，CF2 处理在后期（7 月下旬以后）表现比较突出，这可能是酸性土壤使CF3 处理配方中90 d 控释肥（膜更厚、更不易破碎）控释效果降低，导致CF3 和CF2 处理之间差异缩小。同样具有90 d 控释肥的CF1 和CF3 处理相比，不论土壤pH 如何，CF1 处理对根系发育的影响与对照（CK）基本类似，CF1 处理相比对照（CK）和CF3 处理，其养分总投入量降低了16%，可见在包膜情况下，将养分投入量降低并不会降低肥料对根系的影响；在养分总投入不降低的情况下，包膜处理有助于根系发育。

3.2 不同pH 土壤烟叶产量和化学成分

土壤pH 对控释掺混肥的效果有不同影响，与对照相比，CF1 处理在低pH 土壤上产量稍有降低，CF2提高，而CF3 则基本持平；在高pH 土壤上，CF1 处理产量基本持平，CF2 则稍有降低，而CF3 则提高，但不论那种pH 土壤，掺混控释肥不同处理与对照之间产量差异不显著。已有报道表明，控释肥对烟株生长、干物质积累量和产量作用并不一致，既有显著促进作用［24-27］，也有无明显效果甚至减产的报道［28］。这说明控释肥对烤烟产量的影响与生态环境、气候条件等密切相关。本研究中与对照（CK）相比较，CF1 和CF2 处理养分投入量降低、CF3 处理则养分投入量基本持平，而在不同pH 土壤上烤烟产量表现并不相同，这与土壤本身性质也有一定关系，但总体来说，烤烟产量在统计学上无显著差异。

控释肥可促进烟株的生理生化活性［25］、提高烟草抗病性［29］、影响烟叶钾含量［7，25］；有研究显示，控释肥可提高烤烟还原性糖、总糖含量和降低烟碱含量［28］，或降低还原性糖和总糖含量［25］。综合来看，含钾控释肥能提高烟叶钾含量［7，30］。本研究中，在较高pH 条件下，控释掺混肥明显提高烟叶钾含量并由此大幅度提高钾氯比，与上述研究结果一致。

4 小结

不包膜烟草专用复合肥配方N∶P2O5∶K2O=12∶11.4∶21.6、包膜烟草专用复合肥配方N∶P2O5∶K2O=8.5∶7.8∶26.0，且不包膜∶控释30 d∶控释60 d∶控释90 d=4∶3∶2∶1 的比例条件下，总养分投入量为N∶P2O5∶K2O=6.9∶6.5∶16.9 的混配比例在土壤pH 稍高的情况下烟草根系表现和产量更好；不包膜∶控释30 d∶控释60 d∶控释90 d=4∶4∶2∶0，总养分投入量为N∶P2O5∶K2O=5.9∶5.5∶14.5 的掺混比例在土壤pH较低的情况下烟草产值表现更好，该掺混比例养分总养分投入降低15%。低pH 条件掺混控释肥有提高烟叶钾含量的趋势；在较高pH 条件下，控释掺混肥明显提高烟叶钾含量，并由此大幅度提高钾氯比，改善烟叶品质。