养分投入量与氮肥基追比对烤烟新品系GZ36产质量的影响

朱经伟, 王 轶, 谢升东, 刘艳霞, 张 恒, 夏海乾, 郑少清, 彭 友, 董详立, 蒋石香*

(1.贵州省烟草科学研究院, 贵州 贵阳 550081; 2.贵州省烟草公司 遵义市公司, 贵州 遵义 563099)

0 引言

【研究意义】烟叶风格特色的彰显程度是生态环境、烤烟品种和栽培技术共同作用的结果[1],其对烟叶质量的贡献率分别为56%、32%和10%[2-4]。在生态环境保持相对一致条件下,适宜的栽培技术措施有利于改善特色品种烟叶的风格特色。养分投入量及其在基肥与追肥中的分配比例是栽培技术施肥环节的关键,其中,以氮肥对烤烟产量和品质的影响最为显著[5-6]。因此,研究配套施肥技术对推动烤烟新品系推广应用具有现实意义。【前人研究进展】目前,针对烤烟新品系的配套施肥技术主要从烤烟全生育期施用氮磷钾中选一种或几种养分投入量对其产质量的影响开展研究。杨丽平等[7-10]通过设置氮肥投入量梯度,研究了云烟207、豫烟7号、豫烟9号、云烟97、09011的产质量对氮肥的响应;潘周云等[11-12]以云烟87和K326的氮磷钾推荐比例为蓝本,研究了烤烟新品种NC102、GN10-3和GN8-1的施肥推荐量;罗琳等[13-14]研究表明,“3414”肥料效应试验确定的养分投入量可作为引种品系KRK26、NC102的养分投入推荐量。【研究切入点】施肥量与氮肥的基追比是植物营养研究领域中影响烤烟产量与品质的关键因素[15-16]。目前,对烤烟新品系的施肥参数研究集中于单一养分,或多种养分配施,关于不同施肥量与氮肥基追比对烤烟产质量的影响研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】探究不同养分投入量和氮肥基追比对烤烟新品系GZ36农艺性状、经济性状、品质性状和感官质量的影响,筛选适宜其种植的养分投入量和氮肥基追比,以期为烤烟新品种(系)的推广应用和烤烟种植关键施肥技术的完善提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020—2021年在贵州省烟草科学研究院安顺市平坝试验基地进行,地处106.24°E、26.43°N,属中国喀斯特地貌典型区,亚热带湿润型季风气候,海拔1 248.0 m,年平均日照时数约1 100.0 h,年平均温度14.8 ℃,无霜期310 d,年降雨量1 030～1 100 mm。土壤类型为黄壤,质地为黏壤土,土壤pH 5.84,有机质34.4 g/kg,全氮2.2 g/kg,全磷0.7 g/kg,全钾16.1 g/kg,碱解氮163.66 mg/kg,有效磷10.5 mg/kg,速效钾336.9 mg/kg,容重1.10 g/cm3。

1.2 试验材料

1.2.1 烤烟 供试品种为烤烟新品系GZ36,由贵州省烟草科学研究院提供。

1.2.2 肥料 硝酸钾(13.5-0-44.5)、硫酸钾(0-0-50)、尿素(46-0-0)、氯化钾(0-0-60)、硝酸铵(34-0-0)、过磷酸钙(0-15-0)、磷酸一铵(10-50-0)均购自贵州科泰金福农业发展有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 2021年4-10月进行烤烟田间试验,采用正交试验设计,以养分投入量和氮肥基追比为试验变量,每变量分别设置3个梯度,养分投入量:377.1 kg/hm2、440.0 kg/hm2、502.9kg/hm2,氮肥基追比:4∶6、6∶4、8∶2,共9个处理,3次重复。其中养分投入量377.1 kg/hm2,氮肥基追比8∶2为贵州烟叶生产的常规施肥方式。按照随机区组排列,每小区种植4行,每行植烟15株,行距1.10 m,株距0.55 m。各处理氮、磷、钾投入比均为1.00∶0.76∶2.63,其中,磷肥均作基肥,追钾肥占钾肥总投入量的1/2,在烤烟移栽后20 d窝施。在烤烟移栽后40 d清除烟株脚叶2片,并于中心花开放50%时按照相应留叶数进行打顶。其他农事操作均按照当地优质烟叶生产技术规范进行[17]。

1.3.2 样品采集与分析

1) 农艺性状。烤烟圆顶期每小区选取具有典型代表性烟株5株,依据《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T 142—2010)[18]测定株高、茎围、最大叶叶长和叶宽、倒3叶(打顶端向下第3片有效叶)叶长和叶宽,并计算叶面积。

叶面积=叶长×叶宽×0.634 5

2) 经济性状。依据《烤烟》(GB 2635—1992)[19]进行分级,统计各处理烟叶产量、产值、上等烟比例、上中等烟比例和均价。

3) 常规化学成分。每处理选取C3F、B2F等级烟叶样品1.0 kg,去梗后样品用于测定烟碱、还原糖、钾、总氮、总糖和氯含量[20-25],并计算糖碱比、氮碱比和钾氯比。参照《中国烟草种植区划》[26]计算烟叶常规化学成分协调性评价综合得分,即每项指标赋值得分与相应权重的乘积之和,各指标赋值方法如表1所示。烟碱、总氮、还原糖、钾、糖碱比、氮碱比和钾氯比权重分别为0.18、0.10、0.15、0.09、0.27、0.12和0.11。

表1 烤烟化学成分指标的赋值

4) 烟叶感官质量。由贵州省烟草科学研究院7位获得省级及以上感官评价资质的专家参照《烟草及烟草制品 感官评价方法》(YC/T 138—1998)[27]对烟叶的香气质、香气量、吃味、杂气、刺激性等指标进行感官评价,并采用九分制标准打分。参照《中国烟草种植区划》计算综合得分[26],综合得分越高,烟叶各指标质量越好。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2013、SAS 9.1和Sigmaplot 12.0对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟圆顶期的农艺性状

从表2看出,不同养分投入量与氮肥基追比对烤烟新品系GZ36农艺性状的影响明显。随着养分投入量增加,烤烟的株高、茎围、叶片数、最大叶面积均呈增加趋势。当养分投入量为502.9 kg/hm2时,烤烟株高、茎围、叶片数、最大叶面积和倒三叶面积均达最大,分别为105.2 cm、9.8 cm、23.6片、1 279.9 cm2和479.8 cm2,其中,株高、叶片数、最大叶面积分别较养分投入量377.1 kg/hm2处理显著增加13.1%、11.3%、27.5%。不同氮肥基追比对烤烟的茎围、叶片数和倒三叶面积的影响差异不显著。当氮肥基追比达6∶4时,烤烟的株高、茎围和叶片数均达最大,分别为105.0 cm、9.6 cm和22.3片,其中,株高较氮肥基追比为4∶6和8∶2处理分别显著提高8.0%和4.4%,最大叶面积较氮肥基追比为4∶6处理显著提高24.6%。表明,当养分投入量为502.9 kg/hm2、氮肥基追比例为6∶4时,有利于改善烤烟圆顶期的农艺性状。

表2 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟新品系GZ36圆顶期的农艺性状

2.2 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟的经济性状

从表3看出,不同养分投入量与氮肥基追比对烤烟新品系GZ36的经济性状存在不同程度影响。随着养分投入量和氮肥基追比逐渐增加,烤烟的产量、产值增加。当养分投入量为502.9 kg/hm2时,烤烟的产量和产值达最大,分别为2 671.8 kg/hm2和5.0万元/hm2,较养分投入量为377.1 kg/hm2处理分别显著提高24.6%和19.0%;而3种养分投入量处理烤烟的上等烟比例、中上等烟比例和均价分别为36.9%～37.8%、72.5%～75.8%和18.9～19.4元/kg,差异均不显著。当氮肥基追比达8∶2时,烤烟的产量和产值达最大,分别为2 738.8 kg/hm2和5.3万元/hm2,较氮肥基追比4∶6处理分别显著提高29.7%和29.3%。3种氮肥基追比处理烤烟的上等烟比例、中上等烟比例和均价分别为35.3%～39.7%、72.1%～75.2%和18.6～19.6元/kg,差异均不显著。综合看,增加养分投入量或氮肥在基肥中的施用比例,有利于提高烤烟的产量和产值,从而提高种植效益。

表3 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟新品系GZ36的经济性状

2.3 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟的品质性状

从表4看出,不同养分投入量与氮肥基追比对烤烟新品系GZ36烤后烟叶的主要化学成分指标影响存在差异。中部叶:与养分投入量为377.1 kg/hm2比,养分投入量为440.0 kg/hm2水平下的总氮和钾含量分别提升0.12百分点和0.23百分点,协调性评价总分较高,为95.64分;当养分投入量增加至502.9 kg/hm2,虽然中部叶的钾氯比显著提高,但其余指标与养分投入量440.0 kg/hm2水平的差异均不显著。随氮肥基追比增加,还原糖含量、糖碱比和钾氯比均呈先升高后降低趋势,协调性评价总分以氮肥基追比为6∶4最高,达97.65分。上部叶:随着养分投入量增加,虽然烟碱、总氮和钾含量呈逐渐增加趋势,但烟叶的化学成分协调性下降,与养分投入量440.0 kg/hm2水平比,增加养分投入量后,烟叶协调性评价总分降低0.32～3.21分。不同氮肥基追比对上部叶主要化学成分的影响与养分投入量规律相似,随着氮肥基追比提高,烟碱含量呈增加趋势,但氮碱比和钾氯比降低,当氮肥基追比达8∶2时,协调性评价总分降低至86.23分。可见,提高养分投入量和氮肥基追比例,在一定程度上可有效改善烤烟中部叶的主要化学成分协调性,但过量的养分投入和氮肥基追比例不利于烤烟上部叶主要化学成分协调性的改善。结合养分投入量和氮肥基追比例对烤后烟叶主要化学成分的影响规律认为,最佳养分投入量为377.1～440.0 kg/hm2,最适氮肥基追比例为4∶6～6∶4。

表4 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤后烟叶的常规化学成分及协调性评价

2.4 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤烟的感官质量

从表5看出,当养分投入量为377.1～440.0 kg/hm2时,烤烟新品系GZ36烟叶的香气质、香气量、杂气和余味分别为7.78～7.80分、7.82～7.83分、7.27～7.33分和8.11～8.20分,刺激性均为7.45分,综合得分较高,为85.50～85.77分;且2个水平各指标间差异均不显著;当养分投入量达502.9 kg/hm2时,各评价指标显著降低,综合得分最低,为83.42分。从氮肥基追比看,随着氮肥基肥比提高,香气质、香气量和余味均呈先升高后降低趋势,杂气和刺激性呈降低趋势。其中,氮肥基追比为6∶4时烟叶的香气质、香气量、杂气、余味和刺激性均较高,分别为7.85分、7.89分、7.33分、8.24分和7.45分,综合得分最高,为86.13分。综上表明,过量的养分投入和氮肥基追比均不利于提高烟叶的感官质量,当养分投入量为440.0 kg/hm2,氮肥基追比为6∶4时,烟叶的感官质量表现最佳。

表5 不同养分投入量与氮肥基追比处理烤后烟叶的感官评价

3 讨论

施肥是影响烤烟生长发育和烟叶品质的关键因素,在施肥过程中,养分的投入量及氮肥基追比对烤烟产量和质量的影响尤为显著[28-30],但不同烤烟品种对养分的需求存在一定差异,主要由品种的耐肥性决定。烤烟K326与毕纳1号作为贵州烟叶生产中的2个主栽品种,其原烟外观质量和感官质量相当,但由于前者耐肥能力较强,推荐养分投入量为420.0～540.0 kg/hm2,氮磷钾比例为1∶1∶2;后者的推荐养分投入量为487.5 kg/hm2,氮磷钾比例为1∶1∶3[31]。由于烤烟新品系GZ36对磷肥耐受能力较低,故采用氮磷钾推荐比例为1.00∶0.76∶2.63,磷肥在养分投入量中的占比分别较烤烟K326和毕纳1号低2.7百分点和7.7百分点,钾肥施用比例介于2个品种之间。从养分投入量看,过量的养分投入水平降低烤烟新品系GZ36的产量,且其产值、上部叶主要化学成分协调性和感官评价总分均呈降低趋势,原因是烟叶养分过盛导致调制过程中OPP酶活性降低,使烟叶的外观质量降低,从而不利于烤烟经济性状和品质性状的改善[32]。烤烟对氮肥的吸收强度随生育期不断变化,一般在移栽后40～55 d氮素累积强度最高,因此,不适宜的氮肥基追比不仅无法生产出优质烟叶原料,还可能增加农田面源污染风险[33-34]。本研究中,随着氮基肥比例的提高,在氮素累积强度较高的旺长期中,烤烟新品系GZ36对氮素养分吸收利用逐渐向过盛方向发展,即使氮素施用量控制在同一水平,其生长前期过量吸收的氮素也对上部烟叶的化学成分协调性和感官评价造成不利影响,与谭波[16]的研究结果一致。同时,该品种在适宜氮肥基追比条件下的经济性状和品质性状均显现营养过盛现象,说明种植该品种的养分投入量仍有减施空间,但还需进一步开展研究进行验证。

4 结论

综合不同养分投入量和氮肥基追比处理烤烟新品系GZ36的农艺性状、经济性状、品质性状和感官质量表现,烤烟新品系GZ36按照氮磷钾比例为1.00∶0.76∶2.63、养分投入量为440.0 kg/hm2、氮肥基追比为6∶4的施肥方案最有利于改善烟叶化学成分协调性,提高烤烟产质量,进而提升烤烟的种植效益和工业可用性。