泸州烟区烤烟干物质积累和养分吸收动态变化研究

崔权仁,牟仕香,陈 波,罗 引,宋 江,陈雪松,罗永海,谢 强*,何余勇,竟丽丽

(1.安徽省农业科学院烟草研究所,安徽合肥 230031;2.四川烟草公司泸州市公司,四川泸州 646000;3.中国烟草总公司四川省公司,四川成都610041)

烤烟是产质并重的叶用经济作物,烟叶品质是人们关注的焦点[1]。烤烟对氮、磷、钾养分的吸收及干物质积累是其产量和品质形成的基础,直接影响烤烟的经济效益。烟叶的产量取决于烟株总干物质积累量及在叶片中的分配量,而干物质积累和烤烟的质量又与烟株对氮磷钾等养分的吸收及其在烟株体内的分配密切相关[2]。烤烟移栽后,不同时期干物质和养分积累状况反映植株不同部位(根、茎、叶)干物质积累与养分吸收变化规律[3]。前人在不同生态区对烤烟干物质和养分积累分配规律等方面进行了大量研究。符云鹏等[4]研究表明,豫西雨养烟区烤烟前期生长缓慢,对干物质和养分的大量吸收积累较晚,干物质积累较少;王世济等[5]认为,移栽后30～75 d是皖南烟区烤烟干物质和大量元素、中量元素及微量元素的积累关键期;刘齐元[6]研究表明,干物质重与N、P 、K 养分积累量的关系在不同时期均呈极显著关系;吴雷等[7]研究表明,不同施肥处理对烟株矿质元素的吸收和干物质积累影响明显。黄元炯等[8],杨铁钊等[9]研究认为,烟叶产量与品质的形成是干物质和养分吸收积累相协调的结果,其累积不仅受生态、栽培等环境因子制约,还受烤烟品种的影响。说明不同品种干物质积累与养分吸收存在差异。因此,摸清泸州烤烟干物质积累与养分吸收动态变化规律,对采取有效措施调控烟株生长发育、提高烟叶的产量和品质具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料烤烟品种为中川208。2022年1月15日播种,漂浮育苗。4月5日移栽。栽后立即盖膜,45 d后全部揭膜。5月2日团棵。6月5日打顶,6月13日开始采烤,8月19日采烤完毕。

1.2 试验地概况供试土壤为白鳝泥,前茬作物为萝卜。试验地土壤基本肥力:pH 5.8,有机质34.40 g/kg,水解氮294.5 mg/kg,速效磷35.7 mg/kg,速效钾356.4 mg/kg。

1.3 试验设计选择同一品种(中川208)相同烟田,从成苗期、移栽后10 d开始,每间隔10 d取烟株整株样品,洗净烘干,按根、茎、叶不同部位单独计产。不同时期,根据烟株大小采集不同样品株数,成苗期采集样品50株,移栽后10 d采集样品30株,移栽后20 d采集样品10株,以后每间隔10 d采集样品3株,至采烤结束。用清水洗净后,把根、茎、叶器官单独分开作为不同样品,105 ℃杀青30 min后,60 ℃烘干,记载烟株的干物质积累量;烘干样品过40目筛,分析样品的氮、磷、钾元素含量,探讨烟株干物质积累和养分吸收积累规律。打顶时的顶芽及优化采摘叶片要单独收集,与后期采集样品一一对应归类后计为相应烟株植物学产量最终数值,试验安排在古蔺县大寨乡大寨村。习惯施肥情况:施化学纯N 104.85 kg/hm2、P2O5160.35 kg/hm2、K2O 344.85 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O为1∶1.53∶3.23。行距1.2 m,株距0.5 m。

1.4 样品测定方法样品采用H2SO4-H2O2法消解,凯氏定氮法测定全氮,钼锑抗比色法测定全磷,火焰光度计法测定全钾。烤烟其他化学成分分析参考肖协忠[10]的《烟草化学》。

1.5 数据分析试验数据选用 Excel 2010 和SPSS 17．0进行统计分析,并对有关数据进行数据处理和绘图

2 结果与分析

2.1 生育期内烟株不同器官干物质积累规律由图1可知,随着烟株生育进程的推进,根干重呈“S”型增加趋势,但不同时段增加幅度不同。移栽后0～40 d,烟株根干重增加缓慢,平均增速为0.088 kg/d,栽后40 d时根干重总积累量为52.98 kg/hm2;从41 d开始至移栽后70 d,烟株根干重增加迅速,平均增速为1.330 kg/d,栽后70 d时根干重总积累量达648.50 kg/hm2,打顶时根干重只有根总干重的32.83%,但打顶后10 d内(栽后60～70 d)根干重增加350.43 kg/hm2,增加干重占根总干重的38.60%,说明打顶明显加剧根系干物质积累及木质化程度;从71 d开始至采烤结束,烟株根干重增加速度减缓,平均增速为0.346 kg/d,采烤结束时根干重总积累为907.82 kg/hm2,采烤结束前10 d内,平均增速只有0.142 kg/d。

图1 生育期内根干物质积累量Fig.1 Root dry matter accumulation during the growth period

由图2可知,随着烟株生育进程的推进,茎干重呈“S”型增加趋势,但不同时段增加趋势不同。移栽后30 d内,烟株茎干重增加缓慢,平均增速为0.233 kg/d,栽后30 d时茎干总积累量只有104.94 kg/hm2;从31 d开始至移栽后70 d烟株茎干重迅速增加,平均增速为2.296 kg/d,栽后70 d时茎干重总积累量达1 482.32 kg/hm2;71 d开始至采烤结束,烟株茎干重增加速度减缓,平均增速为0.706 kg/d,采烤结束时茎干重总积累量为2 011.68 kg/hm2。打顶时茎干重为茎总干重的51.18%,说明打顶前茎的干物质积累大于根干物质积累。

图2 生育期内茎干物质积累量Fig.2 Stem dry matter accumulation during the growth period

由图3可知,随着烟株生育进程的推进,叶干重呈“S”型增加趋势,但不同时段增加趋势不同。移栽后20 d内,烟株叶干重增加缓慢,平均增速为0.750 kg/d,栽后20 d时,叶干物质总积累量为225.06 kg/hm2;从21 d开始至移栽后80 d烟株叶干重增加迅速,平均增速为2.311 kg/d,栽后80 d时,叶干物质总积累量达2 304.69 kg/hm2;打顶时叶干重为1 773.44 kg/hm2,占叶总干重的68.47%,说明打顶前叶片干物质积累在烤烟产量形成中起决定作用,因此,加强烟株旺长至圆顶期田间各项综合栽培措施的管理,保证水肥的充足协调供应是烟叶获得较高产质量的重要基础。从81 d开始至采烤结束,烟株叶干重增加速度减缓,平均增速为0.476 kg/d,采烤结束时叶干物质总积累量为2 590.16 kg/hm2。

图3 生育期内叶物质积累量Fig.3 Leaf dry matter accumulation during the growth period

2.2 生育期内不同时段烟株各器官干物质积累强度分布规律由图4可知,生育期内,烟株根积累强度总体呈“凸”字型分布,在移栽后41～50和61～70 d出现2次峰值。移栽后40 d内,烟株根干重增加缓慢,积累强度较弱,最高为17.09 kg/(hm2·10 d),从41 d至移栽后70 d烟株根干重积累强度迅速增加,根干重日积累强度平均为19.94 kg/(hm2·d),特别是打顶后10 d内根干重日积累强度最高达35.06 kg/(hm2·d);从71 d开始至移栽后90 d,烟株根干重日积累强度呈迅速减弱趋势,从71 d开始至移栽后80 d,烟株根干重日积累强度平均降低25.04 kg/(hm2·d),从91 d至采烤结束,积累强度趋于平缓。

图4 生育期内不同时段根干重积累强度Fig.4 Root dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

由图5可知,生育期内,烟株茎积累强度总体呈“凸”字型分布,在移栽后41～50和61～70 d出现2次峰值。移栽后30 d内,烟株茎干重增加缓慢,积累强度较弱,最高为7.46 kg/(hm2·10 d),从31 d开始至移栽后50 d烟株茎干重积累强度迅速增加,茎干重日积累强度平均为30.89 kg/(hm2·d),从51 d至移栽后60 d烟株茎干重积累强度减弱,从61 d至移栽后70 d烟株茎干重积累强度迅速增加,茎干重日积累强度最高达45.27 kg/(hm2·d),为整个生育期内茎积累强度最高值,说明打顶有利于促进烟株茎干物质积累。从71 d至移栽后100 d,烟株茎干重积累强度呈逐渐减弱趋势,茎干重日积累强度平均为14.7 kg/(hm2·d),从101 d至采烤结束,积累强度趋于平缓。

图5 生育期内不同时段茎干重积累强度Fig.5 Stem dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

由图6可知,生育期内,烟株叶积累强度总体呈“凸”字型分布,移栽后10 d内,烟株叶干重增加缓慢,积累强度较弱,仅为5.22 kg/(hm2·10 d),从11 d至移栽后50 d烟株叶干重积累强度迅速增加,叶干重日积累强度平均为36.59 kg/(hm2·d),从51 d至采烤结束时,烟株叶干重积累强度总体呈下降趋势,只有打顶后10 d烟株叶干物质积累强度呈小幅增加趋势,日均积累强度为34.98 kg/(hm2·d),增幅量小于11 d至移栽后50 d烟株叶干重的积累强度,特别是移栽81 d以后,平均日积累强度只有7.14 kg/(hm2·d),与移栽初期相当,这可能与2023年泸州烟区后期极度干旱,叶片干物质合成受阻有关。

图6 生育期内不同时段叶干重积累强度Fig.6 Leaf dry weight accumulation intensity at different time periods during the growth period

2.3 生育期内烟株不同营养元素积累规律由图7可知,在整个生育期内,烟株氮积累量随着生育期的推进呈“S”型增加趋势,但不同时段增加趋势不同。移栽后10～50 d,烟株氮积累量增加迅速,日均氮积累量为1.80 kg/hm2,栽后50 d时氮积累总量达73.19 kg/hm2,占总氮含量的77.17%,移栽后51 d至采烤结束,烟株氮积累量增加缓慢,日均氮积累量为0.32 kg/hm2,采烤结束时烟株氮积累总量为94.83 kg/hm2,说明在泸州烤烟生产过程中,含氮肥料必须要早施,氮素施用过迟,不利于叶片氮素积累,影响产量形成。

图7 不同时期烟株氮积累量Fig.7 Nitrogen accumulation of tobacco plants at different periods

由图8可知,在整个生育期内,烟株磷积累随着生育期的推进呈“S”型增加趋势,但不同时段增加趋势不同。移栽后10～70 d,烟株磷积累量增加迅速,日均磷积累量为0.41 kg/hm2,栽后70 d时磷积累总量达24.53 kg/hm2,占总磷含量的85.92%,移栽50 d时磷积累量仅占总磷含量的51.13%,移栽后71 d至采烤结束,烟株磷积累量增加缓慢,日均磷积累量为0.08 kg/hm2,采烤结束时烟株磷积累量为28.55 kg/hm2。

图8 不同时期烟株磷积累量Fig.8 Phosphorus accumulation of tobacco plants at different periods

由图9可知,在整个生育期内,烟株钾积累随着生育期的推进均呈“S”型增加趋势,但不同时段增加趋势不同。移栽后10～50 d,烟株钾积累量增加迅速,日均钾积累量为2.72 kg/hm2,移栽后50 d时钾积累量达109.56 kg/hm2,占总钾含量的84.64%,移栽后51 d至采烤结束,烟株钾积累量增加缓慢,日均钾积累量仅为0.29 kg/hm2,采烤结束时烟株钾积累总量为129.44 kg/hm2,说明在泸州烤烟生产过程中,含钾肥料必须要早施,钾肥施用过迟不利于叶片钾素吸收积累。

图9 不同时期烟株钾积累量Fig.9 Potassium accumulation of tobacco plants at different periods

综上所述,在泸州烤烟生产过程中,移栽50 d内,不同营养元素吸收积累量为钾积累量>氮积累量>磷积累量,因此,不同肥料施用顺序为钾肥早于氮肥早于磷肥。

2.4 生育期内不同时段烟株营养元素积累增量分布规律由图10可知,生育期内,烟株氮积累强度总体呈“凸”字型分布,在移栽后11～40 d,烟株氮积累强度迅速增加,其中,移栽后31～40 d,烟株氮积累强度达到顶峰,积累强度达26.16 kg/(hm2·10 d),从移栽后41 d至采烤结束,烟株氮积累强度开始呈下降趋势,移栽后50 d,氮净积累量达72.89 kg/hm2,占总氮含量的76.86%,但从移栽后61 d至采烤结束60 d,氮净积累量只有14.54 kg/(hm2·60 d),占总氮含量的15.33%,说明打顶后烟株吸收氮素量较少,因此,从满足泸州烟区烟株吸氮规律的角度出发,在烤烟生产施肥过程中,含氮肥料必须早施。

图10 不同时段氮净积累量Fig.10 Net nitrogen accumulation at different time periods

由图11可知,生育期内,烟株磷积累强度总体呈“凸”字型分布,在移栽后11～60 d,烟株磷积累强度总体呈增加趋势,其中,移栽后51～60 d,烟株磷积累强度达到顶峰,积累强度达6.65 kg/(hm2·10 d),从移栽后61 d至移栽后100 d,磷积累强度总体呈缓慢下降趋势,从移栽后101 d至采烤结束,烟株磷积累强度有小幅增加,移栽后60 d内,磷净积累量达21.15 kg/hm2,占总磷含量的74.09%,但从移栽后61 d至移栽后100 d,磷净积累量为7.16 kg/(hm2·40 d),占总磷含量的25.07%,说明打顶后,烟株对磷吸收仍有一定量需求。

图11 不同时段磷净积累量Fig.11 Net phosphorus accumulation at different time periods

由图12可知,生育期内,烟株钾积累强度总体呈“凸”字型分布,在移栽后11～40 d,烟株钾积累强度迅速增加,其中,移栽后31～40 d,烟株钾积累强度达到顶峰,积累强度达36.90 kg/(hm2·10 d),从移栽后41 d至采烤结束,烟株钾积累强度开始呈下降趋势,移栽后50 d内,钾净积累量达109.11 kg/hm2,占总钾含量的84.30%。从移栽后61 d至采烤结束的60 d,钾净积累量只有9.65 kg/(hm2·60 d),占总钾含量的7.45%,说明打顶后烟株钾积累量较少,因此,从满足泸州烟区烟株吸钾规律的角度出发,在烤烟生产施肥过程中,含钾肥料必须早施。

图12 不同时段钾净积累量Fig.12 Net potassium accumulation at different time periods

综合分析图9～12可知,烟株生长后期不同营养积累强度不同,总体表现为磷积累量>氮积累量>钾积累量,与移栽50 d内不同营养元素积累强度规律相反。

综合分析图7～12,从满足烟株营养需求规律角度出发,在泸州烤烟生产过程中,含氮、钾肥料必须早施,结合磷肥特性,建议泸州烟区烤烟生产施肥方式采用起垄时一次性施肥方法,更有利于烟株对营养元素的吸收积累。

2.5 泸州烟区不同肥料对烤后干烟偏生产力的影响泸州烟区在烤烟生产过程中,施用不同肥料的偏生产力明显不同,氮肥偏生产力为24.70 kg/kg,磷肥偏生产力为16.15 kg/kg,钾肥偏生产力为7.51 kg/kg,氮、磷、钾肥偏生产力大小为氮肥偏生产力>磷肥偏生产力>钾肥偏生产力。

3 结论与讨论

干物质和氮、磷、钾最大积累速率出现时间及最大积累速率在不同品种、同一品种的不同器官间存在一定差异[11]。该研究的泸州烟区中川208的根、茎、叶不同器官干物质积累强度规律不同。根系在移栽后40 d内,茎在移栽后30 d内,叶在移栽后20 d内均增加缓慢,根、茎、叶分别从移栽后41、31和21 d至移栽后70 d干重迅速增加,至移栽后70 d,不同器官干物质迅速增加,分布达到相应器官总干重的71.45%、73.69%和81.97%。根、茎干物质积累强度最大时期为打顶后10 d内,分别为35.06和45.27 kg/(hm2·d),叶干物质积累强度最大时期为移栽后41～50 d,达54.92 kg/(hm2·d),71 d至采烤结束根、茎、叶干物质积累均缓慢增加,这与王世济等[5,12]研究的皖南烤烟干物质积累规律基本相同,与顾勇等[13]研究的根茎叶积累规律不符,这可能与中川208品种特性、田间生长势强有关[14]。说明打顶前叶片干物质积累在烤烟产量形成中起决定作用。因此,加强烟株旺长至圆顶期田间各项综合栽培措施的管理,保证水肥的充足协调供应是烟叶获得较高产质量的重要基础[5,15]。

还苗后,烟株吸收氮、磷、钾养分数量迅速增加,氮、钾吸收高峰均出现在移栽后31～40 d,分别达2.61和3.96 kg/(hm2·d),磷吸收高峰出现在移栽后51～60 d。移栽后50 d时,烟株氮积累量达73.19 kg/hm2,占总氮含量的77.17%,磷积累量达14.60 kg/hm2,占总磷含量的51.13%,钾积累量达109.56 kg/hm2,占总钾含量的84.64%,在泸州烤烟生产过程中,移栽50 d内,不同营养元素吸收积累量为钾积累量>氮积累量>磷积累量,因此,不同肥料施用顺序为钾肥早于氮肥早于磷肥。此期养分的充足供应是烤烟获得优质适产的基础,根据烟株对营养元素的积累规律,种植中川208品种时,氮肥和钾肥应作基肥施用,不宜追施,这与顾勇等[13]研究提出的泸州烟区分次追施肥料较好的结果不一致。烟株生长后期不同营养积累强度总体表现为磷积累量>氮积累量>钾积累量。泸州烟区在烤烟生产过程中,施用不同肥料的偏生产力明显不同,表现为氮肥偏生产力>磷肥偏生产力>钾肥偏生产力。

从满足烟株营养需求规律角度出发,在泸州烤烟生产施肥过程中,含氮、钾肥料必须早施,结合磷肥特性,泸州烟区烤烟生产施肥方式采用起垄时一次性施肥方法,更有利于烟株对营养元素的吸收积累和平衡烤烟化学成分,保障烟叶质量。