适产养分临界值模型对玉溪烤烟产质量的影响

陈检锋，赵文军，付利波，尹 梅，王志远，王 伟，王应学，杨艳鲜，陈 华

（1云南省农业科学院农业环境资源研究所，昆明 650205；2红塔烟草（集团）有限责任公司，云南玉溪 653100）

0 引言

烟草是国内主要的经济作物之一，面积和产量居世界首位，但烟叶质量总体偏低[1-3]。高端卷烟品牌发展、新品类的开发需要能彰显品牌特色的优质原料作支撑[4-5]。发展优质烟草既能给烟农们带来经济效益，又能满足市场需求[6-8]。在一定的生长环境和气候条件下，肥料的施用成为影响烟株生长和烟叶质量的关键[9-11]。科学施肥不仅能有效增加肥料利用效率，还能提高烟叶的品质和产值[12-14]。

目前玉溪地区普遍根据肥效效应田间试验和土壤分析测试结果分区域制定施肥方案，在大区域尺度上有一定的科学性，但对于区域土壤养分差异较大的地区还不够精准。烤烟适产养分临界值施肥模型是基于土壤养分基础上的田块尺度上的科学精准施肥方法[15]。本研究利用适产养分临界值施肥模型指导玉溪烤烟生产施肥，研究适产养分临界值施肥模型对烤烟农艺性状、产质量的影响，验证适产养分临界值施肥模型在烤烟生产中的有效性和适用性，旨在为烤烟适产养分临界值施肥模型的应用提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2019年4月—2020年11月在澄江县龙街镇后香村（北纬24°38′59.2″，东经102°52′55.6″）进行，试验地土壤类型红壤，海拔1725 m，土壤有机质44.2 g/kg、pH 6.01、碱解氮199 mg/kg、有效磷97.5 mg/kg、速效钾445 mg/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种为‘K326’，由玉溪市烟草公司提供。试验用肥为烟草专用复合肥(12-6-24)、硝铵(N 30%)、钙镁磷肥(P2O516%)、硫酸钾(K2O 50%)、硝酸钾(28-0-5)。

1.3 试验设计

根据土壤养分校正系数与土壤速效养分含量间的回归方程[式(1)～(3)]计算试验地土壤氮素、磷素和钾素校正系数，分别为0.113、0.179、0.081。

式中，yN、yP、yK分别为土壤氮素、磷素和钾素养分校正系数，xN、xP、xK分别为土壤碱解氮、速效磷和速效钾的含量[15]。

经计算，试验地最佳经济施肥量N 103.0～116.9 kg/hm2、P2O533.0～42.6 kg/hm2、K2O 257.2～289.4 kg/hm2[15]。

试验设4个处理，3次重复，小区面积52.8 m2，每个小区种植烤烟80株，行距1.2 m，株距0.55 m，随机区组试验。T1处理不施肥；T2处理为推荐施肥量，N 120 kg/hm2、P2O560 kg/hm2、K2O 300 kg/hm2；T3处理为最佳经济施肥量处理，N 110.0 kg/hm2、P2O537.8 kg/hm2、K2O 273.3 kg/hm2。其中T2处理为烟草公司的推荐施肥量，T3处理为适产养分临界值施肥模型计算所得施肥量。

试验以烟草专用复合肥为主，肥料总量的40%做底肥，双行条施；剩下的肥料分3次追肥，第1、2次追肥用量各为15%，兑水浇施；剩下30%在揭膜培土时环施。试验过程中除肥料因素外其他均按优质烟叶生产措施进行管理[16]。

2019年试验烤烟于2019年4月11日种植，分别于2019年7月20日、7月29日、8月7日、8月16日、8月25日、9月10日，分6次采收。2020年试验烤烟于2020年4月20日种植，分别于2020年7月25日、8月2日、8月10日、8月18日、8月27日、9月11日，分6次采收。

中心花开50%时打顶，打顶后7天按照烟草YC/T 142—1988进行烟株农艺性状调查。分别测定株高、茎围、有效叶数、节距、最大叶长、最大叶宽，并计算叶面积系数。烟叶成熟后，按不同处理分小区进行烘烤，烘烤后按GB2635—1992进行分级[17]，测定产量。

1.4 样品分析及数据处理方法

各试验点试验前采集基础土样1个，质量1 kg左右，带回室内风干后分析，分析指标主要为碱解氮、有效磷、速效钾、pH和有机质。其中有机质分析采用铬酸钾容量法，pH测定采用玻璃电位法，土壤碱解氮用碱解扩散法测定，有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定，速效钾用乙酸铵溶液浸提-火焰光度计法测定[18]。

每年各小区烟叶烘烤结束后，选取C3F、B2F等级样品各2 kg作为中部和上部代表性样品用于烟叶化学成分的检测，烟叶样品的分析测定方法参照国家烟草行业标准执行，烟碱含量按照YC/T 160—2002测定，总氮含量采用凯氏定氮法测定，总糖和还原糖含量按照YC/T 159—2002测定，氧化钾含量按照YC/T 172—2003测定，氯含量按照YC 162—2002测定，淀粉含量按照YC/T 216—2007测定。

用SPSS分析软件进行数据分析。其中肥料贡献率和肥料农学利用率的计算如式(6)～(7)[19]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟主要农艺性状分析

由表1可以看出，空白处理(T1)农艺性状表现最差。2019年T3处理株高、茎围、有效叶数、最大叶宽、叶面积系数略低于T2处理，差异不显著；最大叶长、节距略高于T2处理，差异不显著。2020年T3处理株高、茎围、有效叶、节距略低于T2处理，差异不显著；最大叶长、最大叶宽、叶面积系数略高于T2处理，差异不显著。

表1 不同处理对烤烟农艺性状的影响

2.2 不同处理对烤烟产量、产值的影响

由表2可知，T1处理产量、产值表现最低。2019年T3处理产量为2788.5 kg/hm2，比T2处理高7%。T3处理产值为74017.50元/hm2，比T2处理高出11.1%。T3处理均价、上等烟比例及中上等烟比例均高于T2处理。2020年T3处理产量为2824.5 kg/hm2，比T2处理高7.2%。T3处理产值为72543.00元/hm2，比T2处理高出8.5%。T3处理均价、上等烟比例及中上等烟比例均高于T2处理。

表2 不同处理对烤烟产量、产值的影响

2.3 不同处理对烤烟化学成分的影响

如表3所示，2019、2020年均表现为T3处理烟碱含量要高于T2处理，均高于最优烟碱范围的下限。两糖差值比T2处理更趋于协调，中部烟叶糖碱比稍低，上部叶更协调，非烟碱氮/总氮值也较适中。所有处理钾含量均偏低，T3处理中部烟叶钾氯比高于T2处理，上部叶则低于T2处理。

表3 不同处理对烤烟化学成分的影响

烟叶化学成分是决定烟叶质量的内在因素，然而烟叶化学成分复杂多变，从单独的几项化学成分指标很难比较全面和准确地评价烟叶质量的高低。本研究运用灰色关联度分析法对3个处理的中部叶(C3F)和上部叶(B2F)各指标进行综合评价，灰色关联度越大代表烟叶内在化学成分越协调，烟叶品质更优。对关联度进行排序，结果见表4。3个处理中部叶灰色关联度排序为T3＞T1＞T2，上部叶排序为T3＞T2＞T1，说明T3处理烟叶化学成分比T2处理更协调。

表4 不同施肥量烟叶化学成分的灰色关联度及排序

2.4 不同处理对肥料贡献率及农学利用率的影响

由表5可以看出，T3处理肥料贡献率和肥料农学利用率均高于T2处理。2019年T3处理肥料贡献率为24.2%，比T2处理高5.1个百分点；2020年T3处理肥料贡献率为31.8%，比T2处理高4.9个百分点。2019年T3处理肥料农学利用率为1.60，比T2处理高53.8%；2020年T3处理肥料农学利用率为2.13，比T2处理高43.9%。

表5 不同处理对肥料贡献率和农学利用率的影响kg/kg

3 讨论

3.1 适产养分临界值模型对烤烟农艺性状的影响

植烟土壤养分供应状况直接影响烤烟生长[19-21]。施肥是改变土壤养分含量的重要手段[22]，但长期过多或过少施用氮磷钾对烤烟的发育有负面作用。烟草农艺性状可反映烤烟的产量情况，本研究中，T3处理施肥量（氮、磷、钾总量）比T2处理低58.9 kg/hm2，化肥适当减施对烤烟农艺性状并没有很大的影响，与李亮等[23]和张硕等[24]研究的结果一致。

3.2 适产养分临界值模型对产质量的影响

烤烟是特殊作物，优质比高产更受关注[25]。通常认为，烤烟质量的优劣与烤烟中化学成分有关，在本试验条件下，烤烟总糖含量为20.0%～28.6%，还原糖含量为14.2%～19.7%，烟碱含量为1.1%～3.2%，达到优质烟叶标准[26]。大量研究表明，烤烟科学精准施肥，烤烟中总氮、总糖、烟碱的含量趋于相对协调[27]。本试验研究结果表明，T3处理有利于提高烤烟化学品质。科学合理施肥对提高烟叶产量和品质具有十分显著的作用[28-29]。适产养分临界值施肥模型可根据土壤肥力水平计算当季施肥量，达到精准施肥的目的，T3处理施肥量（氮、磷、钾总量）比T2处理低58.9 kg/hm2，化肥减施对烤烟农艺性状影响不大，但T3处理产量产值比T2处理平均高7.1%（2019、2020年2年平均），与前人的研究一致[30-31]。T3处理肥料贡献率比T2处理平均高5.0个百分点（2019、2020年2年平均），肥料农学利用率比T2处理平均高48.9%（2019、2020年2年平均），这可能是因为在当地的气候和土壤条件下，T3处理和烟株生长发育的需肥规律较一致。

不同处理烤烟的化学成分整体呈高糖低碱状态，烤烟化学成分的含量与施肥量之间并不是单纯的随着施肥量的增加而增加的趋势变化[32-33]，也验证了适当减少施肥量能提高烟叶质量。

4 结论

本研究2年田间试验的结果表明，适产养分临界值施肥模型与常规推荐施肥相比，在烤烟生长、烤烟产量和品质、经济效益和肥料利用率方面都有全面和显著的改善。适产养分临界值模型的优良表现在通过优化N、P、K肥施用量实现养分的平衡供应，满足整个生长季的养分需求有关。因此，适产养分临界值可以达到精准施肥的目标，为烤烟施肥管理提供了一条可靠、实用的途径。