施肥水平对烤烟的干物质、养分积累及分配的影响

王 军，田俊岭，刘 兰，宗钊辉，樊苗苗，罗福命

（1广东省烟草科学研究所，广东 韶关 512026；2广东烟草韶关市有限公司，广东 韶关 512026）

0 引言

烟草是国内主要经济作物之一。在烤烟生产中首先强调优质，同时尽可能实现丰产。烟叶产质量的形成会受到烤烟基因型、生态因子、栽培技术以及调制措施等因素的影响[1-4]。由于土壤并不能完全满足烟草生长对矿质养分的需求[5-8]，施肥成为调控烟叶产、质量的最主要措施之一[9-10]。不同施肥方式下烤烟的氮磷钾等元素的吸收积累分配规律不同。叶片相对于根茎等其他器官较为敏感，其矿质元素水平能直接反映烟株对土壤矿质元素的吸收利用状况[11]。烟株叶片中矿质元素的累积量在整个生育期不断变化，且各元素含量在不同时期的动态变化与烤烟生物量关系密切[12]。因此，烤烟干物质和养分积累及其在根、茎、叶器官中的分配比例不仅反映了烟株不同部位的生长发育和养分吸收状况，而且是烟叶产量与质量形成的物质基础。

合理施肥可显著改善增加光截获量和干物质积累量。烤烟产量的90%以上来自光合作用，而干物质是光合作用的最终产物，也是高产、优质的前提[14-15]，干物质累积和产量的形成以养分吸收为基础[16-17]。氮素供应影响烟株对氮素的吸收、分配和利用[18]。研究表明，干物质积累对氮肥用量的反应遵循报酬递减规律，过量氮素对烟株没有增产的作用[12]。李玥等[19]研究证明缺氮可以刺激侧根数量的增加，扩大根系与土壤的接触面积，进而促进氮素的吸收。增施氮肥可以促进烟株对钾的吸收积累但不能改变烟叶中钾含量的分布规律。许明祥[20]研究发现增施钾肥可显著提高烟叶含钾量。烤烟对磷的需求量不大，由于烟株经受光照等生态因子和空间环境的影响不一致，对烟叶的物质代谢和内在质量产生不同的影响，以至不同部位烟株养分累积量存在一定的差异。

近年来，一方面由于国内烟区长期对植烟土壤的掠夺性利用，导致团粒结构破坏、土壤板结、耕性差、养分缺乏或不均衡等现象出现，烟草产量和品质难以进一步提高；另一方面由于社会经济的发展，烤烟种植成本偏高、比较效益下降，导致部分烟区烟农烤烟种植积极性下降，实际种植面积萎缩。因此，根据土壤的供肥特点、烤烟的需肥规律和养分累积特征，研究氮、磷、钾各元素的施肥水平对烤烟产量和品质的影响，减少肥料施用、节约成本并提高产量、改善品质，进而提升烤烟种植经济比较效益十分迫切。

笔者在大田条件下设置不同施肥水平处理，探讨烤烟营养元素及物质积累特征，以期为烤烟优质丰产提供施肥方面的理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验安排在广东省烟草科学研究所试验基地。供试烤烟品种为‘粤烟98’，由广东省烟草科学研究所提供。供试土壤为由紫色土发育而来的牛肝土田，pH 7.31，有机质 2.26%，速效氮105.22 mg/kg，速效磷27.07 mg/kg，速效钾177.75 mg/kg。试验田前茬作物为水稻。供试肥料包括花生饼肥(N 5.8%)、烟草专用复合肥(N:P2O5:K2O=13.0:9.0:14.0)、过磷酸钙(P2O512.0%)、硫酸钾(K2O 44.5%)。

1.2 试验设计

试验设不施肥(T0，CK)、低肥水平(T1)、中肥水平(T2)、高肥水平(T3)4个处理。每处理重复3次，每小区植烟48株，随机区组设计。T0、T1、T2、T3施氮量水平分别为0.0、90.0、150.0、210.0 kg/hm2，N:P2O5:K2O=1.0:0.8:2.0。其中有机氮占总施氮量的30%。各处理不同肥料施用量见表1。烟草专用复合肥基施用量为总施用量的40%，追施为60%。花生饼肥和过磷酸钙100%基施，硫酸钾在旺长期和打顶后分2次各淋施总施用量的50%。

表1 各处理不同肥料施用量 kg/hm2

供试烟苗采取湿润育苗方法育苗，4叶1心成苗时移栽，移栽时间为2019年4月17日，移栽密度为120 cm×60 cm。其他大田栽培管理措施按照当地优质烟叶生产技术规程进行。

1.3 取样测试

4月12日（团棵期）、4月26日（旺长期）、5月17日（圆顶期）分别小心挖取各小区代表性烟株1株，洗净擦干后立即用洁净的剪刀剪开根、茎、叶，120℃杀青，60℃烘干至恒重，分别测定各器官的干物重。样品粉碎过筛后，采用H2SO4-混合加速剂-蒸馏法测定各器官的全氮含量，采用钒钼黄比色法测定磷各器官的全磷含量，采用火焰光度计法测定各器官全钾含量[21]。

5月17日（圆顶期）计算氮、磷、钾肥的利用率，如式(1)[6]。

1.4 数据分析

采用SPSS 22.0软件进行数据的方差分析，用LSD法进行数据间差异的多重比较，用Office 2010作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烟株干物质积累及分配的影响

从表2可以看出，在大田烟株团棵期时，与T0处理相比，T1处理显著增加了茎、叶和整株的干物质积累量，分别增加2.05、9.46、12.43 g/株，但对根干物质积累量无显著影响；此期，相对于T1处理，T2处理的根、茎、叶和整株干物质积累量显著增加，分别增加1.90、3.13、8.04和13.07 g/株；T3处理此期各器官及整株干物质积累量与T2处理无显著差异。

表2 各处理对烟株干物质积累的影响 g/株

至大田烟株旺长期时，各处理间根干物质积累量差异显著，表现为T3＞T2＞T1＞T0；此时，T1处理烟株茎、叶及整株干物质积累量显著高于T0处理，分别增加 8.34、22.67、39.12 g/株；与 T1 处理相比，T2处理烟株的茎和整株干物质积累量分别增加13.67、33.15 g/株；T3处理烟株的茎、叶和整株干物质积累量与T2处理无显著差异。在圆顶期，T0处理烟株各器官及整株干物质积累量皆显著小于其他各处理；此期烟株的茎、叶以及整株干物质积累量，T1、T2、T3处理间已无显著差异。

从表3可以看出，团棵期时，烟株根干物质积累分配在8.87%～11.10%之间且各处理间无显著差异；至旺长期，处理T1、T2、T3显著高于处理 T0，分别高出6.12、8.87、4.03个百分点，处理T1与处理T2及处理T3间无显著差异；圆顶期时处理T0、T1、T3间无显著差异，处理T2显著高于处理T0和T1。从烟株茎干物质积累分配看，各生育期处理T1显著高于T0，处理T2和T3间无显著差异；在团棵期和旺长期处理T2显著高于处理T1，至圆顶期时处理T1、T2、T3间无显著差异。从表3还可以看出，处理T0的叶干物质分配在各生育期相对最高，皆达到70%以上，其中在旺长期和圆顶期皆显著高于其他各处理；在烟株各生育期，随着产量水平（施肥水平）的提高，烟株叶干物质分配呈先下降后增加的趋势，其中在旺长期处理T3显著高于处理T2。

表3 各处理对烟株干物质分配的影响 %

2.2 不同处理对烟株氮、磷、钾积累、分配的影响

从表4可以看出，团棵期时，处理T2、T3烟株叶氮积累量皆显著高于处理T0，分别提高0.863、0.733 g/株，但处理T1、T2、T3间无显著差异；随着施肥水平的提高，烟株叶磷和钾的积累量呈增加趋势，其中处理T3烟株叶磷积累量显著高于处理T1和T0，而钾积累量各处理间差异显著。

表4 各处理对烟株叶氮、磷、钾积累的影响（团棵期） g/株

旺长期时，烟株根和茎氮积累量随着施肥水平的增加而呈先增加后下降的趋势，其中T2和T3处理间烟株根氮积累量无显著差异，而T0、T1、T2、T3处理间烟株茎氮积累量差异显著；各处理烟株叶和整株氮积累量皆有随施肥水平的增加而增加的趋势，其中处理T2和T3间差异不显著，但皆显著高于处理T0。圆顶期时，烟株茎氮积累量呈随着施肥水平的增加而增加的趋势，其中处理T0显著小于处理T1、T2、T3，处理T1、T2、T3间无显著差异；烟株的根、叶及整株氮积累量呈随着施肥水平的增加先后下降的趋势，但处理T1、T2、T3间无显著差异（表5）。

表5 各处理对烟株氮积累的影响 g/株

表6结果显示，旺长期时，烟株根磷积累量随着施肥水平的提高呈先增加后下降的趋势，其中T2处理较T0处理增加0.046 g/株，T2、T3处理间无显著差异；T0、T1、T2处理间以及T2、T3处理间烟株茎磷积累量无显著差异；处理T1烟株叶磷积累量在各处理中最高，显著高于处理T0和T2，但与处理T3无显著差异；此期整株磷积累量T1、T2、T3处理间无显著差异。从表6还可以看出，圆顶期时，处理T1烟株根氮积累量较处理T0增加0.032 g/株，处理T2较处理T1增加0.051 g/株，而处理T2、T3间无显著差异；烟株茎磷积累量T1、T2、T3处理间无显著差异，但都显著高于处理T0；各处理间烟株叶磷积累量无显著差异；此期整株磷积累量处理T1、T2、T3处理间无显著差异。

表6 各处理对烟株磷积累的影响 g/株

从表7可以看出，旺长期时，烟株根钾积累量随着施肥水平的提高呈先增加后下降的趋势，其中T2处理较T0、T1处理分别增加0.534、0.274 g/株，T2、T3处理间无显著差异；烟株茎、叶及整株钾积累量随着施肥水平的提高呈增加趋势，其中烟株茎钾积累量各处理间差异显著，烟株叶钾积累量处理T3较处理T2提高0.988 g/株，处理T2、T3间整株钾积累量无显著差异。至圆顶期时，烟株各器官及整株钾积累量随着施肥水平的提高皆呈增加趋势，但处理T2、T3间皆无显著差异。

表7 各处理对烟株钾积累的影响 g/株

从烟株各器官氮、磷、钾分配来看，旺长期时，烟株根氮、磷、钾及茎氮、钾分配随着施肥水平的增加而呈先增加后下降趋势，其中烟株根和茎的氮、钾分配处理T2、T3间无显著差异（表8）；叶的氮分配则随着施肥水平的增加呈先下降后增加的趋势，其中处理T2和T3间差异不显著。随着生育进程至圆顶期，此时随着施肥水平的增加，烟株根氮、磷、钾分配随着施肥水平的增加呈先增加后下降趋势，但处理T2、T3间差异不显著；烟株叶氮分配呈下降—增加—下降的趋势，而磷、钾则持续下降，其中处理T2、T3间烟株叶氮、磷、钾分配无显著差异。

表8 各处理对烟株氮、磷钾分配的影响 %

2.3 不同处理对烟株氮磷钾利用效率

图1结果显示，处理T1和T2间烟株对氮素利用率无显著差异，当施肥量增加至T3处理水平时，烟株对氮素的利用率显著下降，与T2处理相比，T3处理对氮的利用率下降11.27个百分点；各处理对磷的利用率无显著影响；随着施肥量的增加，烟株对钾的利用率呈下降趋势，当施肥量达到T3处理水平时，烟株对钾的利用率显著低于处理T1，下降了6.95个百分点。

图1 不同处理烟株对氮、磷、钾肥利用率的影响

3 讨论

3.1 施肥水平对烤烟干物质积累影响

烤烟生长发育过程中所需的营养元素大部分来源于外施的肥力，不同施肥水平对烟株作干物质积累及其分配具有重要影响。前人研究发现，烟株全株及根茎叶干物质积累量与氮肥、磷肥用量呈显著正相关关系，与钾肥用量关系不大[22-23]。本研究结果表明，提高施肥水平促进了烟株根、茎、叶与全株的干物质积累，但是当施氮量增至150.0 kg/hm2，促进效果不显著，根干物质积累量显著下降，过量施用氮肥会抑制根系生长。对不同生育期各器官干物质分配比例的研究表明，烟株叶器官干物质分配比例最高，随着生育期的进行，分配比例呈下降趋势，整个生育期占比均在50%以上；提高施肥水平，旺长期、圆顶期烤烟根、茎干物质分配比例呈先上升后下降趋势，叶干物质分配比例呈现先下降后上升比例，在150.0 kg/hm2施氮量时达到峰值，表明增加施肥水平烤烟旺长期—圆顶期干物质向根、茎分配比例增加，有利于烤烟地下部生长，但是过量施用氮肥使干物质在叶片分配比例明显上升，表现为叶片贪青、营养生长过盛，不利于后期烤烟后期落黄[24]。本研究还发现，在圆顶期，T1、T2、T3处理茎、叶片与全株的干物质积累量无显著差异，说明施氮量达到90 kg/hm2即可满足烤烟正常生长，这可能与田块的肥力较高以及大田后期光照条件较差有关，下一步可以开展不同肥力烟田下施肥水平对烤烟干物质积累影响的研究。

3.2 施肥水平对烤烟养分吸收的影响

氮磷钾在烤烟器官内积累和转运状况会直接或间接影响烟叶产质量，施肥水平对烤烟生长发育的调节，很大程度上是作物器官内氮磷钾吸收与分配关系协调的结果[25]。本研究结果表明，叶片是养分的主要积累器官，各生育时期氮磷钾分配率均表现为叶＞茎＞根。提高施肥水平，根、茎、叶对氮素与磷素的积累呈现单峰曲线变化，各器官氮素积累最高峰出现在150 kg/hm2，根、叶磷素积累最高峰出现在150 kg/hm2，茎最高峰出现在210 kg/hm2，钾素积累呈上升趋势；T2与T3处理在旺长期、圆顶期各器官氮、磷、钾积累量差异不显著，这可能与施氮量与土壤供氮相互作用有关[24]。宇万太等[26]认为肥料氮对土壤氮库稀释作用使得随氮肥施用量的增加作物吸收的土壤氮进一步减少。在适宜范围内，提高施肥水平有利于氮、磷、钾的积累与向根、茎的转移，与干物质积累与分配结果一致，说明施肥水平主要通过干物质的积累影响烤烟养分吸收[27]，形成较大的库以吸收更多的养分。烤烟进入旺长期后氮、磷含量快速积累，这和霍昭光等[11]研究发现烤烟在旺长期的生长比较快，各个器官的发育需要消耗大量营养结果一致。因此在实践中应注重肥料的施用时期和施用水平，注意基追比，采用中等施肥水平可以促进烤烟的养分吸收积累。

3.3 施肥水平对养分利用效率的影响

合理调控土壤养分的投入量可以显著提高养分的利用效率，减少养分的无效损失。氮、磷、钾是土壤肥力中最活跃的组成部分，合理施肥对促进氮、磷、钾的有效吸收与利用具有重要意义[28-29]。本研究表明，T1处理与T2处理氮肥利用率无显著差异，但T3处理的氮肥利用率较T1、T2处理显著降低，氮肥利用率随施肥量提高呈现下降趋势，这可能是因为增施氮肥虽然促进烤烟氮素积累，但是烤烟吸收的氮素主要来源于土壤氮素，肥料中的氮素被烤烟吸收利用率相对较低，过多氮素滞留在土壤中，从而影响氮素利用率[27]。磷、钾是作物生长的必需营养元素，对作物体内糖、脂肪代谢，促进酶的活化，增强作物抗逆性有重要作用。本试验结果表明，与氮、钾相比，磷利用率较低，不到10%，随施肥水平的提高呈先上升后下降趋势，处理间差异不显著，这与前人研究结果不一致[30-31]，可能是在本试验条件下设置的磷肥施用量偏低；提高施钾量，钾肥利用率呈下降趋势，高肥水平处理的钾肥利用率显著低于低肥水平处理。因此生产上在确定肥料使用量时，不仅需要关注产质量，还应衡量肥料利用效率，不宜过量施用化肥。

4 结论

合理施用肥料可增加烤烟干物质积累与氮、磷、钾积累，施肥不足会减少烤烟各器官干物质量积累，导致烤烟不同程度的减产，过量施肥干物质积累量与氮、磷、钾积累无显著提高，但氮肥、钾肥的利用率有所降低，综合考虑干物质积累与养分利用情况，本试验条件下，施氮量150 kg/hm2(N:P2O5:K2O=1.0:0.8:2.0)较为适宜，这时烤烟干物质积累量与氮、磷、钾积累量和利用效率均处于较高或最高水平。本次研究过程中，只是针对试验肥力田块下不同施肥水平对烤烟干物质积累与氮、磷、钾积累和利用效率进行分析研究，想要明确施肥水平对烤烟的干物质、养分积累及分配的影响，还需开展高、中、低不同肥力土壤与不同土壤类型下施肥水平对烤烟干物质与养分积累分配影响的研究，进一步完善研究结果。