氮钾肥配施对烤烟生长及养分利用的影响

2024-06-03杨明华李永东林力廉云刘金亮

江苏农业科学 2024年8期

杨明华李永东林力廉云刘金亮

摘要：为了探讨不同施氮量和施钾量配比对烤烟田间生长及养分利用的影响，以烤烟品种贵烟202为试验材料进行田间试验，采用二因素随机区组设计，设2个施氮水平，施氮量分别为75、105 kg/hm2（即N1、N2），每个施氮水平下设置3个施钾水平，施钾量分别为150、300、450 kg/hm2（即K1、K2、K3），测定不同处理下烤烟团棵期、盛花期的农艺性状、干物质积累、养分吸收利用等性状。随着施钾量的增多，团棵期株高逐渐下降，打顶后烟株高度则呈先升后降趋势，且2个生育期施钾量K3处理株高均下降显著。施钾量K3处理显著减少团棵期的出叶数量，对盛花期叶片数无显著影响。团棵期时，干物质积累量随施钾量增加而逐渐减少；盛花期时，干物质积累量随施钾量增加呈现先增后减趋势，2个生育期各处理的叶片干物质分配系数差异均不显著。团棵期时，氮、磷、钾的积累量均随施钾量增加而逐渐减少，且均在施钾量K3处理达到显著水平；氮、磷、钾在盛花期的积累量随施钾量增加均呈先增后减趋势，差异水平不显著。盛花期时，单株氮元素积累量2.82～3.56 g/株，N1K2处理积累量最多，叶片氮元素分配系数为0.58～0.63；单株磷元素的积累量249.80～312.10 mg/株，以N1K3处理积累量最多，叶片磷元素分配系数为0.46～0.54；单株钾元素积累量1.77～2.23 g/株，以N1K2处理积累量最多，叶片钾元素分配系数为0.55～0.61，N1水平下，K3处理的叶片钾素分配系数为0.57，显著大于K1、K2处理；N2水平下，K2处理的叶片钾素分配系数为0.55，显著小于K1、K3处理。氮肥的农学利用率（N1、N2水平下）、生产效率（N2水平下）均以K2处理的数值相对较大，钾肥农学利用率在2个施氮水平下均随着施钾量的增加而降低；在K3处理下，钾肥生产效率分别为36.54、34.26，较同一氮肥水平下K1、K2处理均为最小。烤烟生长离不开对肥料的使用，但过量配施钾肥对烟株造成不利影响的同时还增加了肥料成本，建议当地以施钾量300 kg/hm2、配施氮肥不超过105 kg/hm2为佳。

关键词：烤烟；氮钾配施；干物质积累；养分吸收

中图分类号：S572.06 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）08-0073-07

收稿日期：2023-10-07

基金项目：贵州省烟草公司科技计划（编号：201806）；贵州省科技计划（编号：黔科合基础［2019］1108号）。

作者简介：杨明华（1996—），男，贵州黎平人，硕士研究生，主要从事烤烟绿色优质高产高效栽培理论与技术研究。E-mail：11481347154@qq.com。

通信作者：刘金亮，博士，副教授，硕士生导师，主要从事烤烟绿色优质高产高效栽培理论与技术研究。E-mail： liujinliang0827@163.com。

氮元素供应是烟株生长的基础，施氮量影响烤烟的生理代谢进而调控烟株生长，也是决定烟叶产质量及烟叶风格的重要因素［1-5］。植株内较高浓度的钾素有利于韧皮部薄壁细胞活动增强，提升光合效率，而钾素缺失易导致细胞膜脂过氧化，限制叶片的光合作用［6-8］。烟叶中的钾素具有良好的助燃作用，适当的含钾量有提升烟叶燃烧性能的效果［9］。氮、钾肥合理配施，是调控烤烟氮、钾素吸收利用［10-12］、改善烟叶品质［13-14］及提升经济效益的重要措施［15-17］。在供氮不足的情况下，增施钾肥有利于增加烟叶的叶绿素b含量、叶面积；供钾不足，增施氮肥可以提高烟叶实际光化学效率和对钾的吸收量，钾氮交互作用是研究改善烟叶品质和提高生产综合效益的基本理论［18-20］。研究认为，持续为烟株提供钾营养可以有效提高烟叶的钾含量及上等烟率；也有研究认为，只要基肥和追肥用量得当，减少追肥次数有利于平衡各部位烟叶钾素含量和提高烟叶产量；有研究发现，一次性施肥与烤烟高茎壮苗深栽结合，可有效激发根系活力，促进烟株生产和烟叶产值，同时实现降本增效［21-24］。本研究设置与生产用量接近的2个施氮量水平和3个施钾水平，分析各处理下烟株的主要表现及差异，研究处理对不同生育期烤烟植株养分吸收的影响，以期为烤烟品种贵烟202的优质高产高效栽培提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

贵烟202由贵州大学烟草学院提供，该品种于2015年通过全国烟草品种审定委员会审定。

1.2 试验地点

试验于2022年4—9月在贵州省遵义市务川县都濡街道鹿坪村（107°49′19″E，28°27′26″N，）进行，海拔高度为1 162 m，土壤为黄壤，0～10 cm土壤容重为0.95 g/cm3，10～20 cm土壤容重为1.10 g/cm3，含全氮1.58 g/kg、全磷0.45 g/kg、全钾20.53 g/kg、碱解氮57.82 mg/kg、速效磷71.22 mg/kg、速效钾135.55 mg/kg、有机质2.30%，pH值为6.12。

1.3 试验方法

试验采用二因素随机区组设计，以纯氮计，设施氮量N1（75 kg/hm2）、N2（105 kg/hm2）2个水平；以K2O计，设施钾量K1（150 kg/hm2）、K2（300 kg/hm2）、K3（450 kg/hm2）3个水平，另设不施肥处理，每个处理重复3次。各处理的肥料一次性基施，生长过程中不再进行追肥。肥料为硫酸钾型复合肥（N、 P2O5、K2O含量均为15%，贵州西洋实业有限公司提供）、农业用硫酸钾肥（水溶性K2O含量≥52%、S含量≥17.5%、Cl含量≤1.0%，國投新疆罗布泊钾盐有限责任公司提供）。试验在同一地块进行，小区面积39.6 m2，种植规格为1.1 m×0.6 m，每个小区种植60株，其他管理措施均按当地优质烟叶生产规范执行。

1.4 测试项目及方法

1.4.1 农艺性状

移栽后35、65 d，分别在每小区随机选取12株长势优良且相对一致的烟株，测定其农艺性状。

1.4.2 干物质积累及分配

在团棵期、盛花期，每小区随机选取3株长势优良且相对一致的完整烟株带回实验室，分为根、茎、叶（盛花期分为根、茎、叶、花），置于105 ℃杀青40 min，在80 ℃烘干后称重。

1.4.3 氮、磷、钾含量及分配

烘干后的样品均粉碎过60目筛，称取粉碎后的植物样0.100 0 g置于消化管中，加入5 mL浓硫酸，采用H2SO4-H2O2法消煮，采用火焰分光光度计法测定钾含量，采用钼锑抗比色法测定磷含量，采用凯氏定氮法测定氮含量。根据根、茎、叶的干物质积累量及氮、磷、钾含量，计算各器官及整株氮、磷、钾积累量和养分利用率。

植株某养分积累量=植物干物重×某养分含量；

叶片干物质分配系数=叶片干物质量/烟株总干重；

叶片元素分配系数=叶片中元素积累量/该元素的整株积累量。

1.4.4 养分利用率

肥料农学利用率（AE）=（施肥区总干重－空白区总干重）/施肥量；

肥料生产效率（LPE）=单位面积烟叶重/单位面积烟株养分积累总量。

1.5 数据处理

试验数据使用Excel 2019、SPSS 26.0软件进行整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮钾肥配施对烟株农艺性状的影响

2.1.1 对烟株高度的影响

不同施肥处理对烟株团棵期高度（茎高）产生了一定的影响。由表1可知，在团棵期，N1处理下，烟株茎高随施钾量的增加呈先增后降趋势；N2处理下，烟株茎高随着施钾量的增加而降低。随着烟株的生长，在打顶后，各处理的株高之间无显著差异，2个施氮量水平下的烟株高度都随施钾量的增加呈先增后降趋势，同时N1处理的烟株高度整体大于N2处理；2个施氮量水平下，K3处理的烟株平均高度显著小于K2处理。

2.1.2 对叶片数的影响

由表2可知，在团棵期，2个施氮量水平对烟株叶片数的影响差异不显著，但烟株叶片数随着施钾量的增加呈逐渐减少的趋势。随着烟株的生长，盛花期各处理的叶片数量无显著差异，表明试验处理未对烟株叶片数量产生显著影响。

2.2 氮钾肥配施对烟株干物质积累与分配特征的影响

由表3可知，在团棵期，N1处理下的烟株干物质积累量大于N2处理；在相同施氮水平下，干物质

积累量随着施钾量的增加呈逐渐减少的趋势，表明施用过多的氮、钾肥不利于烟株团棵期的干物质积累。在盛花期，N1处理下烟株的干物质积累量总体大于N2处理；在相同施氮水平下，干物质积累量随着施钾量的增加呈先增后减的趋势，表明氮、钾肥用量过低或过高均不利于盛花期烟株干物质的积累。

不同施肥处理对烟株团棵期、盛花期的干物质分配有一定的影响。由表4可知，在团棵期，2个施氮水平下，根的干物质积累量均以K3处理最少，表明过多的施钾量不利于烟株团棵期根的干物质积累。茎、叶的干物质积累量均随施钾量的增加而逐渐减少。从根、茎、叶的干物质积累量来看，施钾量对烟株生长的影响在增加施氮量下更加明显。由表5可知，在盛花期，2个施氮水平下，根、茎、叶的干物质积累量均随施钾量的增加呈先增后减的趋势，根、茎、叶的干物质积累量最多的均是N1K2处理，根、茎、叶和花的干物质积累量均以N2K3处理最少。2个生长期烟株的叶片干物质分配系数均随着施钾量的增加呈逐渐增大的趋势，表明增加钾肥用量对提高叶片干物质分配系数有一定作用。

2.3 氮钾肥配施对烟株养分积累与分配特征的影响

2.3.1 对氮素积累与分配的影响

由表6可知，在团棵期，2个施氮水平下，烟株的氮素积累量均随着施钾量的增加而呈逐渐减少的趋势，表明施钾量过高不利于烟株团棵期氮素的积累。在盛花期，2个施氮水平下，烟株的氮素积累差异不显著，但均随施钾量的增加呈先增后减的趋势，表明配施过少或

过多的钾肥均不利于烟株氮素的积累。

由表7可知，在团棵期，烟株氮素积累量的大小表现为叶＞根＞茎。N1处理整体大于N2处理，但差异不显著；2个施氮水平下，根的氮素积累量均随施钾量的增加而逐渐减少，以N2K1处理的积累量最多，N2K3处理最少。与根、叶相比，茎的氮素积累量占整株氮素积累量比重较小；2个施氮水平下，茎的氮素积累量随施钾量的增加均呈逐渐减少的趋势，以N1K1处理最多，N2K3处理最少，表明施钾量过多会减少团棵期烟株茎的氮素积累。叶的氮素积累占整株氮素积累比例最高，各处理叶片氮素分配系数均高于0.8。2个施氮水平下，叶的氮素积累均随着施钾量的增加而呈减少的趋势，表明施钾量过多会减少团棵期烟株叶的氮素积累。

由表8可知，在盛花期，根的氮素积累量明显增加。总体来看，N1处理根的氮素积累量大于N2处理；在2个施氮水平下，根的氮素积累量随施钾量的增加均呈先增后减的趋势，以N1K2处理的积累量最多，N2K3处理最少，各处理间差异不显著，但配施钾肥过多会减少氮素在根的积累。烟株茎的氮素积累量比根、花多，但明显低于叶的占比。2个施氮水平下，茎的氮素积累量随施钾量的增加均呈先增后减的趋势，N1K2处理的积累量最多，N1K1、N2K3处理的积累量相对较低，但各处理间差异不显著。叶的氮素积累量占整株氮素积累比例最高，各处理叶片的氮素分配系数为0.58～0.63；N1水平下叶的氮素积累量均随施钾量的增加而呈先增后减的趋势，N2水平下则先持平后减少，表明施钾量过多或过少均会减少盛花期烟株叶的氮素积累。随着生殖生长的进行，氮素逐渐向花器官积累，总体来看，N1处理烟株花的氮素积累量大于N2处理。N1處理下，花的氮素积累量随着施钾量的增加呈逐渐增多的趋势；N2处理下，花的氮素积累量随着施钾量的增加呈先增后减的趋势；以N1K3处理最多，N2K3处理最少，但各处理的积累量差异均不显著。

2.3.2 对磷素积累与分配的影响

由表9可知，在团棵期，烟株磷素积累量最多的处理是N1K1，为38.70 mg/株；2个施氮水平下，烟株的磷素积累量均随施钾量的增加呈逐渐减少的趋势。在盛花期，磷素积累量最多的处理是N1K3，为312.10 mg/株。N1处理下，磷素积累量随着施钾量的增加呈先减后增的趋势；N2处理下，磷素积累量随着施钾量的增加呈先增后减的趋势。2个生育期，N1处理下烟株的磷素积累量总体均高于N2处理，说明低氮和低钾水平处理能增加烟株的磷素积累量。

由表10可知，叶片是烟株磷素的主要分布器官，不同施肥处理对烟株各器官磷素积累有一定的影响。在团棵期，根的磷素积累量大于茎但小于叶；根、茎、叶的磷素积累量在2个施氮量水平下均随施钾量的增加呈逐渐减少的趋势。从整体看，N1处理各器官的磷素积累量均大于N2处理，表明低氮和低钾组合处理能促进团棵期烟株根、茎、叶的磷素积累。

由表11可知，在盛花期，烟株的磷素积累量总体表现为叶＞茎＞花＞根；在2个施氮水平下，根、茎、叶、花的磷素积累量均随着施钾量的增加而基本呈先增后减的趋势，各处理间差异不显著，表明试验处理未对盛花期烟株的磷素积累量产生显著影响。但N2处理下磷素积累量整体小于N1处理，说明N1处理更有利于盛花期磷素的积累。

2.3.3 对钾素积累与分配的影响

由表12可知，2个施氮量水平下，团棵期烟株的钾素积累量随施钾量的增加均呈逐渐减少的趋势。随着烤烟的生长，在盛花期，烟株的钾素积累量平均值随着施钾量的增加呈先增后减的趋势，N1K1处理的积累量最少，N1K2处理积累量最多，各处理间差异不显著。

由表13可知，在团棵期，叶片是烟株钾素积累量最大的器官。N1水平下，根的钾素积累量总体高于N2水平。2个施氮水平下，根、茎、叶的钾素积累

量均随施钾量的增加呈逐渐减少的趋势，表明K3施钾水平一定程度减少了团棵期根、茎、叶的钾素积累量。

由表14可知，在盛花期，烟株的钾素积累量以及在根、茎、叶的分配较团棵期有一定区别。N1水平下，根、茎的钾素积累量整体高于N2水平的各处理。2个施氮水平下，根、茎的钾素积累量均随施钾量的增加均呈先增后减的趋势。N1水平下，叶的钾素积累量随施钾量增加呈先增后减的趋势；N2水平下，叶的钾素积累量随着施钾量增加呈先减后增的变化趋势，各处理间差异不显著。花的钾素积累量在各处理间无显著差异，其中N1水平下各处理的钾素积累量高于N2水平，以N2K3处理积累量最少。

叶的钾素分配系数从团棵期的0.83～0.86到盛花期时降低至0.55～0.61，盛花期各处理叶的钾素分配系数存在显著差异。N1水平下，K3水平叶片钾素分配系数显著变大；N2水平下，K2处理的钾素分配系数显著小于K1、K3处理，表明K3处理可以显著提升盛花期叶片的钾素分配系数。

2.3.4 氮钾肥配施对烟株养分利用的影响

肥料农学利用率是阐述作物养分吸收利用的重要参数。由表15可知，氮肥农学利用率（AE）在2个施氮水平下，随着施钾量的增加均呈先增后减的变化趋势，表明施钾量过多或不足均会降低烟株对氮肥的利用。2个施氮水平下，钾肥农学利用率（AE）随着施钾量的增加而呈逐渐降低的趋势。氮肥和钾肥烟叶生产效率（LPE）可反映施肥对烤烟经济性状的贡献。N1水平下，氮、钾的LPE值随着施钾量的增加均逐渐降低；N2水平下，氮、钾的LPE值随着施钾量的增加呈先增后减的趋势，N1K1处理的氮肥LPE值最大，N2K2处理的钾肥LPE值最大。

3 讨论与结论

适当增加钾肥施用量可有效提高作物氮代谢关键酶的活性，促进蛋白质的合成与积累，进而激发作物生长并提高作物的产质量［25-26］。株高、叶片数是烤烟发育特征的重要表现，株高受施钾量影响，配施钾肥不足或过量均可对烟株生长造成不利影响。本研究表明，氮钾配施对烟株团棵期的叶片数有一定影响，但随着烟株的生长，盛花期时各处理叶片数在25张左右，表现在合理区间［27］。叶片数是核基因控制的数量性状，受主效基因及微效多基因的共同调控，是遗传性较强的性状，常规栽培措施调整不易对其产生明显的影响［28-29］。

不同土壤质地及其理化性质导致供肥能力不同，进而影响烟株生长及干物质分配，氮营养供应对烟株干物质积累的影响大于钾，而钾营养的供应主要是调控叶片及整株的钾含量［30-32］。本研究表明，一定范围增加钾肥用量有助于提高烟株干物质积累和叶片干物质分配系数，钾肥过量则会抑制烟株的生长，与李桂湘等的研究结果［33］类似。钾素被称为烟叶的“品质元素”，增加烟叶钾素含量是提升烟叶品质的重要途徑，配施钾肥与否对烟株的钾素积累量和烟叶钾素分配系数有显著影响，但配施钾肥后烟株钾素积累量以及在叶片分配系数差异可能不显著［34-35］。大田条件下，配施过量的钾肥会在一定程度上抑制烟株生长，同时减少钾素的积累，降低叶片的钾素分配系数［36］。本研究表明，施氮量较低时，适当增加钾肥用量，有利于烟株对肥料的吸收利用；而施氮量较高又配施过量钾肥，烟株生长易受到抑制，施肥过量程度与养分报酬递减效果显著相关，且过量施肥造成养分利用效率降低的同时还会徒增生产成本［37］。

综合烟株的生长情况以及对养分的吸收利用考虑，当地施钾量450 kg/hm2时易对贵烟202的生长造成抑制，建议当地以施钾量300 kg/hm2配施氮肥不超过105 kg/hm2为佳。

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