减施氮磷钾肥和氮肥基追比对云南曲靖烤烟产质量及养分利用的影响

余小芬，解 燕，杨树明，邹炳礼，刘加红，张瑞勤，吕亚琼，蔡永占，张素华，邱学礼*

(1.云南省农业科学院农业环境资源研究所, 云南 昆明 650205; 2. 云南省烟草公司曲靖市公司，云南 曲靖 655002; 3.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所, 云南 昆明 650205)

【研究意义】施肥是决定烟叶产量、产值及香味的重要因子，其贡献率分别为39.19 %、47.28 %和24.80 %[1]。近年来，由于烟农过量施用氮磷钾化肥及一次性施肥方式，导致部分烟区土壤养分非均衡性富集，降低烟叶品质、肥料利用率，大量养分损失污染环境，甚至降低烟田土壤质量[2]，已对烟草可持续发展造成威胁或障碍，如何在烟农中推进化肥减量、优化施用已成为实现烟草绿色生产的必然途径。【前人研究进展】在烤烟整个生长期中，其所吸收的氮素来自当季施氮占9.1 %～40.2 %，获取土壤氮养分占59.8 %～90.9 %，其伸根期、旺长期以吸收肥料氮为主，成熟期则吸收土壤氮为主[3]。土壤氮素偏高降低烟叶香型风格，中上部烟叶的总糖和还原糖含量升高[4]。烤烟对氮素吸收高峰在移栽后35～56 d，占氮素吸收总量95 %，成熟期占5 %～10 %[5]。合理的施氮量及分期施用可促进烟株生长发育和氮磷钾的吸收[6]，改善烟叶产量和品质[7]。在磷素方面，对低磷或中磷土壤，施磷促进糖类化合物、烟碱合成，提高烟叶香气物质总量；在速效磷含量较高的土壤上，施磷肥可促进烤烟对土壤速效钾的吸收，烟叶总糖、还原糖含量降低[8]。烤烟整个生育期对磷素吸收相对稳定，在成熟期，磷素不足导致烟株成熟期延长，烤后油分差，吃味平淡，磷素过多则阻碍烟株对铜、锌、铁、锰的吸收，烟叶缺乏弹性与油分，色泽变暗[8]；适量磷素施用促进烟叶磷、钾、钙、镁吸收，使烟株生长健壮，适时落黄，烤后烟叶颜色鲜亮，化学成分协调，香气足[9]。在钾素方面，适宜或较高的施钾量可促进烤烟光合作用、体内新陈代谢，改善烟叶内在和外观品质，提高香气和吃味、燃烧性和阴燃持火力[10]。烟株对钾素前期吸收少，栽后45～60 d达高峰值(占55 %)，成熟期钾素吸收速率减缓或下降[11]。【本研究切入点】虽然前人关于烤烟氮磷钾养分需求规律及其施用量、施肥方式对烤烟生长发育及品质的影响等方面已有许多研究[3-11]，但由于各地土壤、气候条件的差异，在云南烟草施肥中仍存在氮磷钾肥用量偏高及一次性基施的盲目性，合理运筹肥料进一步提高烟叶产质量和效率的研究尚少。【拟解决的关键问题】本研究以曲靖市当前烟农施肥量为基础，在自然降雨量高、中等的烟区，研究不同氮磷钾肥运筹方式对烤烟产质量及肥料利用率的影响，以期筛选适宜的氮磷钾用量及优化肥料施用技术。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在高降雨区罗平县罗雄圭山(烤烟大田期4-9月降雨量1045.7 mm)、中等降雨量区沾益区大坡河勺(烤烟大田期降雨量857.4 mm)进行田间试验。罗平试验地前茬为油菜，土壤为黄壤，土壤耕层pH 6.37，有机质41.41 g/kg，水解性氮147.13 mg/kg，有效磷32.74 mg/kg，速效钾215.32 mg/kg。沾益试验地前茬为冬闲，土壤为红壤，土壤耕层pH 6.02，有机质45.65 g/kg，水解性氮131.27 mg/kg，有效磷41.17 mg/kg，速效钾263.46 mg/kg。

1.2 试验材料

供试烤烟品种：云烟 87。肥料种类：烟草专用复合肥(N∶P2O5∶K2O=15 %∶8 %∶25 %)；单质化肥：硝酸钾(N 13.5 %，K2O 46.5 %)、过磷酸钙(P2O516 %)和硫酸钾(K2O 50 %)。

1.3 试验设计

采用随机区组设计，设置氮磷钾减施与不同氮肥基追比组合试验，共8个处理，即处理T1(CK1)：常规施肥，氮磷钾肥全部作基肥处理；处理T2：常规施肥扣减10 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；处理T3：常规施肥扣减20 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；处理T4：常规施肥扣减30 %(氮肥基追比70 %∶30 %)；处理T5：常规施肥扣减10 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；处理T6：常规施肥扣减20 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；处理T7：常规施肥扣减30 %(氮肥基追比30 %∶70 %)；处理T8(CK2)：不施用任何肥料。重复3次，小区面积60 m2，每个小区栽烟80株。采用漂浮育苗，罗平点、沾益点分别于4月21日、23日移栽，株行距0.6 m×1.2 m，覆盖地膜。烤烟整个生育期N、P2O5、K2O施用量见表1，N∶P2O5∶K2O均为1∶2∶3。在处理2-处理7中，各处理全部磷、钾肥作基肥，氮肥除按处理基施外，追肥分别在烤烟移栽后长出第8和12片新叶时兑水浇施2次，每次追施量分别占追肥总量的50 %和50 %，其他管理措施按当地优质烤烟规范化生产进行。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 农艺性状测定 于烤烟移栽后50 d和采烤前，各小区选择健康有代表性烟株8株，按国家烟草行业标准YC /T142-2010测定烟株株高、茎围、有效叶片数、叶片长和宽，并计算叶面积、叶面积系数。

表1 各处理肥料施用量

1.4.2 经济性状测定 烟叶开始成熟时挂牌采收和烘烤，按小区单独采收、烘烤，烤后烟叶按照国标GB2635-921分级，统计产量、上中等烟比例，按2018年曲靖市烟叶收购单价，计算产值、产指、级指。

1.4.3 常规化学成分测定 以小区为单位，分别取烟叶B2F、C3F各2 kg作分析样。按 YC/T159-2002测定总糖和还原糖含量；采用YC/T33-1996测定总氮含量；采用YC/T468-2013测定烟碱含量；采用YC/T217-2007测定钾含量；采用YC/T162-2011测定水溶性氯含量。

1.4.4 全氮、全磷和全钾含量测定 在烤烟成熟期，按小区选取5株分别采集烟株根、茎、叶，取样后用清水将烟株冲洗干净，各器官分开，置于烘箱105 ℃杀青30 min，80 ℃下烘干分别测定干质量。粉碎干样后混合均匀，制成分析样品，并测定氮、磷、钾含量。按YC/T161-2002的方法测定全氮；全磷按GB 5009.87-2016的方法测定磷、钾。参考薛如君等[7]的方法计算肥料率用率。

肥料利用率=(施肥区烤烟养分吸收量-无肥区养分吸收量)/养分投入量×100 %

1.5 数据处理

采用 Microsoft Excel 2010和 SPSS19.0 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 各处理对烤烟农艺性状的影响

由表2可知，处理T8(CK2)烟株长势较差。在烤烟移栽后50 d，与处理T1(CK1)相比，各减肥处理在烟株株高、茎围、叶片数、叶面积和叶面积系数上差异不显著。在烤烟采烤前，与处理T1(CK1)相比， 处理T2、处理T5显著增加烟株叶面积、叶面积系数，但对烟株株高、茎围、叶片数影响较小； 处理T3、处理T6对烤烟农艺性状无显著影响，处理T4、处理T7则显著减弱烟株长势，2个生态点研究结果相似，表明在相同氮磷钾减施量下，不同氮肥基追比对烤烟株高、茎围、叶片数、叶面积及叶面积系数的影响不明显。

2.2 各处理对烤烟经济性状的影响

由表3可知，处理T8(CK2)烟叶中上等烟比例、产量和产值最低。在氮肥基追比为70 %∶30 %下，与处理T1(CK1)相比，罗平点处理T2使烟叶等级结构、产量、产值、产指和级指略有提高，但差异不显著，而处理T3、处理T4则显著降低烟叶产量和产值；沾益点处理T2、处理T3可提高烟叶结构等级、产量和产值，其中产量、产值较处理T1(CK1)分别显著增加9.37 %～11.44 %和11.94 %～14.21 %，处理T4则显著降低烟叶产量和产值。在追氮比例30 %∶70 %下，与处理T1(CK1)相比，罗平点烟叶中上等烟比例、产量、产值、产指和级指随氮磷钾施用量的减少而显著降低，所有指标以处理T7最低；沾益点处理T5、处理T6的烟叶上等烟比例、产量、产值增加，其中产值显著增加，且烟叶产量、产值在处理T5、处理T6间差异不显著，但其显著高于处理T7。上述结果表明，减施氮磷钾肥10 %～20 %且同步降低氮肥基追比有利于提高烟叶结构等级及产量、产值。

2.3 各处理对烟叶主要化学成分的影响

由表4可知，处理T8(CK2)烟叶化学成分含量较低，氮磷钾肥运筹对烟叶化学成分的影响因氮肥基追比而异。从总糖和还原糖看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，与CK1相比，2个烟区均呈现中、上部烟叶总糖、还原糖随化肥用量减少而升高，在氮肥基追比30 %∶70 %下则相反，以处理T2、T3的烟叶总糖、还原糖较为适中。从总氮和烟碱来看，与CK1相比，中部和上部烟叶总氮、烟碱随化肥减施量增加而下降，其中处理T2与CK1差异不明显，处理T3、T4降幅较大。在减肥量相同的情况下，高追氮比例使中部和上部烟叶的总氮、烟碱含量升高，上部烟叶烟碱含量增加最为明显，2个生态点结果相似。从氧化钾看，与处理T1(CK1)相比，处理T2、T3均有利于提高中上部烟叶钾含量，处理T4则显著降低烟叶钾含量。在相同减肥量下，高追氮比例降低中上部烟叶钾含量。各处理对烟叶水溶性氯含量无明显影响。上述分析可见，减施氮磷钾肥10 %～20 %+氮肥基追比70 %∶30 %结合可使烟叶化学成分含量适宜，各成分间比例更协调。

表2 各处理对烤烟农艺性状的影响

注：同一试验点同列数据后不同小写字母表示在0.05水平上差异显著，下同。

Note: Data followed by different lowercase letters in the same column and same site were significantly different at the 0.05 level, the same as below.

表3 各处理对烤烟经济性状的影响

表4 各处理对烟叶主要化学成分的影响

表5 各处理对烤烟肥料利用率的影响

2.4 各处理对烤烟肥料利用率的影响

由表5可知，与处理T1(CK1)相比，处理T2、处理T3、处理T5、处理T6均可显著提高氮素利用率，处理T4、处理T7则使其显著下降。从烤烟磷素利用率看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，2个试验点均表现为处理T2、处理T3的烤烟磷素利用率显著高于处理T1(CK1)。在氮肥基追比30 %∶70 %下，与处理T1(CK1)相比，处理T5可显著提高烤烟磷利用率，罗平点处理T6、处理T7则显著下降；沾益点磷素利用率处理T6与处理T1(CK1)差异不显著。从烤烟钾素利用率看，在氮肥基追比70 %∶30 %下，2个试验点均表现为处理T2、处理T3烤烟钾利用率显著高于处理T1(CK1)。在氮肥基追比30 %∶70 %下，与处理T1(CK1)相比，处理T5可提高烤烟钾利用率，二者差异不显著，处理T6、处理T7则显著下降。在减肥量相同的情况下，高追氮比例反而降低氮磷钾的肥料利用率，2个试点研究结果一致，表明减施氮磷钾肥10 %+氮肥基追比70 %∶30 %处理可促进氮磷钾的吸收利用。

3 讨 论

氮、磷、钾肥是决定烤烟产量和品质的重要因素。本研究表明，常规施肥模式的基础上，无论是减施氮磷钾肥10 %～20 %+氮肥基追比70 %∶30 %处理，还是减施氮磷钾肥10 %～20 %+氮肥基追比30 %∶70 %处理均能增加烟株株高、茎围、叶面积及叶面积系数，说明在保证烟株生长需氮磷钾肥量的前提下，氮肥基追比高低对烟株生长影响较小，这与薛如君等[7]烤烟滴灌减少氮肥20 %处理不影响烟株生长结果相一致。从经济性状及肥料利用率看，与常规施肥相比，减施氮磷钾肥10 %～20 %可显著提高烟叶等级结构及产量、产值及养分吸收，但在减肥量的相同情况下，氮肥基追比70 %∶30 %更有利于提高烟叶经济性状及肥料利用。这可能是常规施肥中高氮且全部作基肥施入，导致烟株生长前期土壤中氮素质量浓度过高，抑制根系生长[9]，而减施氮磷钾肥10 %～20 %和增加前期追氮比例满足了烟株不同生长发育时期对氮磷钾的需求及其吸收利用率提高(表5)，同时降低烟株生长后期氮素过多对烟株干物质积累的负效应[6]。本研究在2种氮肥基追比下，减施氮磷钾肥30 %处理抑制烟株生长，烤烟产量、产值及氮肥利用率显著降低，可能与施入的氮磷钾量不足，无法满足烟株生长所需养分[12]。本研究表明，在相同减肥量条件下，高追氮比例(追肥氮占70 %)反而降低氮磷钾的肥料利用率，可能是供氮时期与烤烟最大吸氮时期不匹配所致。文献表明，烤烟伸根期、旺长期以吸收肥料氮为主，成熟期则吸收土壤氮为主[3]，氮素吸收高峰在移栽后35～56 d，占氮素吸收总量95 %，成熟期占5 %～10 %[5]。

已有研究表明，氮磷钾施用与烟叶化学成分密切相关，如增施氮肥使烟叶总氮、烟碱及氮肥利用率随之升高[13]，总糖、还原糖含量降低，钾、水溶性氯含量变化不明显[14]。增施磷肥对烟叶总糖、还原糖、总氮、烟碱、钾和氯含量无明显影响[15]。增施钾肥可增加总糖、还原糖、钾含量，但烟叶总氮、烟碱和水溶性氯降低[13]。本研究表明，与常规施肥模式相比，减施氮磷钾肥10 %～20 %与氮肥基追比70 %∶30 %结合使中部和上部烟叶总糖、还原糖、氧化钾含量升高，总氮、烟碱含量下降，水溶性氯含量无明显变化，提高了中部和上部烟叶化学成分的协调性，这与前人[16-18]研究结果一致。在相同减肥量条件下，高追氮比例反而降低中部和上部烟叶总糖、还原糖和氧化钾含量，说明在烤烟后期施氮过多追氮比例会降低烤烟的碳代谢；相反，提高氮肥追施比例使烟叶总氮、烟碱含量升高，一方面可能是追施的氮素是上部烟叶烟碱的重要来源，追施氮素在烟碱合成中的利用率较基施高[19]；另一方面，本研究中，试验点罗平罗雄和沾益区大坡烤烟当季大田期(4-9月)降雨量分别为1045.7、857.4 mm，按穆彪等[20]研究，烟草整个大田生育期总耗水量约5010 m3/hm2，相当于500 mm的降水量，试验区充足的降雨量促进肥料中营养元素的释放，尤其在常规施肥中的高施氮量或烟株生长后期追氮过多使烟株生长繁茂，烟田透光通风不良，烟叶落黄稍差，导致烟叶产质量下降，这与张海伟等[21]研究结果相似。

4 结 论

在曲靖高肥力植烟土壤上，以当前烟农施肥模式相比，减施氮磷钾肥10 %，结合氮肥基追比70 %∶30 %可显著提高烟叶产量、产值和改善烟叶品质，提高中部和上部烟叶化学成分的协调性及氮磷钾肥料利用率。最佳养分管理模式为罗平点施纯N 63 kg/hm2、P2O5126 kg/hm2、K2O 189 kg/hm2；沾益点施纯N 94.5 kg/hm2、P2O5189 kg/hm2、K2O 283.5 kg/hm2为宜，氮肥基追比均为70 %∶30 %。