不同連作時(shí)期對(duì)烤煙氮素吸收和利用的影響

王 鵬，孟 蕾，張吉立，關(guān) 鑫

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江 大慶 163319；2.大慶職業(yè)學(xué)院，黑龍江 大慶 163255；3.哈爾濱煙葉公司肇州分公司，黑龍江 肇州 166400）

由于我國(guó)受到土地利用政策和人多地少的影響，烤煙輪作栽培受到限制，從全國(guó)煙葉生產(chǎn)范圍看，相當(dāng)比例的烤煙是進(jìn)行重茬栽培。隨著烤煙多年的重茬，煙株前期生長(zhǎng)緩慢，病害嚴(yán)重，后期中上部葉不開(kāi)片，產(chǎn)量降低，品質(zhì)降低。目前對(duì)重茬烤煙栽培采取的措施是增加氮肥用量用以促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，往往難于達(dá)到理想效果。在烤煙栽培中，氮素對(duì)于烤煙的產(chǎn)量以及品質(zhì)影響很大[1-4]。黑龍江省地處高寒地區(qū)，作物僅一年一熟，與兩年三熟或一年兩熟地區(qū)相比，同一地塊輪作的機(jī)會(huì)大大減少，烤煙連作栽培難易控制。目前關(guān)于大豆[5]，梨，李，桃[6]，蘋(píng)果[7]，西瓜[8]，辣椒[9]等 20余種作物連作研究較多，而烤煙連作對(duì)養(yǎng)分的影響研究較少。本試驗(yàn)主要研究黑鈣土烤煙連作對(duì)氮積累、分配以及氮肥利用率的影響，以期掌握烤煙連作栽培對(duì)各器官氮素的生理代謝及分配，明確連作栽培對(duì)煙葉含氮量的影響，探討連作烤煙的障礙機(jī)理，為不同連作年份烤煙制定不同的施肥措施，促進(jìn)烤煙的生長(zhǎng)，以穩(wěn)定煙葉產(chǎn)量和提高質(zhì)量提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2009年5—9月在黑龍江省大慶市肇州縣永勝鄉(xiāng)煙草栽培示范田進(jìn)行。在示范田內(nèi)選擇 3年茬口，5年茬口的烤煙田塊作為試驗(yàn)田，土壤深度0～30 cm，2個(gè)試驗(yàn)田相距500 m。連作3年供試土壤 pH 7.43，有機(jī)質(zhì) 31.13 g/kg，堿解氮 124.22 mg/kg，速效磷71.88 mg/kg，速效鉀160.00 mg/kg；連作5年供試土壤pH 7.51，有機(jī)質(zhì)28.68 g/kg，堿解氮 120.88 mg/kg，速效磷 52.82 mg/kg，速效鉀221.62 mg/kg

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為龍江911，4月10日溫室內(nèi)托盤(pán)育苗，5月6日移栽，移栽后生長(zhǎng)期共17周。

小區(qū)試驗(yàn)，3次重復(fù)，每重復(fù)48株，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為 15 m×5 m，5行區(qū)，株行距0.5 m×1.1 m，18180株/hm2。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)重茬處理：（1）ZR3：連作 3年（不施任何肥料，CK）；（2）CG3：連作3年當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量；（3）ZR5：連作5年（不施任何肥料，CK）；（4）CG5：連作5年當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量。連作 3，5年當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥處理，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶1∶2，肥料為復(fù)合肥和硝酸鉀按試驗(yàn)要求比例混合施用。氮用量 52.5 kg/hm2。施肥方法為單株施基肥，一次施入，生長(zhǎng)期間不施任何追肥。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

于移栽后第 3，5，7，9，11，13，15，17周的每個(gè)周三取樣，每重復(fù)取樣3株。第3和5周采整株葉片，7—17周按煙株上、中、下3個(gè)部位（每個(gè)部位葉片數(shù)均為 6～7片葉）分別采收，取樣后洗凈擦干，置于烘箱中105 ℃殺青，然后在70 ℃下烘干備用。11周打頂，全株共留21片葉。

植株全氮測(cè)定采用過(guò)氧化氫-硫酸消化，半微量凱氏定氮法[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

方差分析采用DPS7.05版軟件，肥料利用率采用差減法計(jì)算。

2 結(jié) 果

2.1 自然肥力條件下烤煙總氮積累

在自然肥力條件下，烤煙總氮積累量（圖 1）隨時(shí)間推移逐漸升高，于17周達(dá)到最高值，連作3年（ZR3）和連作5年（ZR5）的氮積累量分別達(dá)到88.93 kg/hm2和74.31 kg/hm2，表現(xiàn)為3年茬烤煙在自然肥力下氮積累量高于5年茬。由圖1還可看出，3—7周氮積累量相似，第9周出現(xiàn)明顯的差別，此時(shí)3年茬烤煙開(kāi)始快速積累，而5年茬仍然處于緩慢積累期，表現(xiàn)為快速積累時(shí)期延后2周的現(xiàn)象。

圖1 自然肥力下烤煙氮積累Fig.1 The tobacco nitrogen accumulation in natural fertility

2.2 常規(guī)施肥條件下烤煙總氮積累

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥條件下，烤煙氮積累與自然肥力條件下相似（圖2），隨生育期延后積累量逐漸增加，17周積累量最高時(shí)連作3年（CG3）和連作5年（CG5）積累量分別為 110.09 kg/hm2和 89.90 kg/hm2，表現(xiàn)為施肥后3年茬烤煙氮積累量高于5年茬。由圖1和圖2可知，烤煙連作可以明顯的降低煙株內(nèi)氮積累量，并且連作5年烤煙氮快速積累期要落后于連作3年烤煙2周，由此表明，連作5年后常規(guī)施肥已經(jīng)嚴(yán)重限制烤煙氮積累。

2.3 自然肥力下烤煙不同器官中氮的分配

圖2 常規(guī)施肥下烤煙氮積累Fig.2 The tobacco nitrogen accumulation in conventional fertilization

整個(gè)生育期，烤煙各器官氮分配比例表現(xiàn)為葉＞根＞莖（表1），并且隨著生育期延后，根莖內(nèi)氮分配比例表現(xiàn)出逐漸升高變化，葉片內(nèi)氮分配比例呈現(xiàn)出逐漸降低的變化，17周時(shí)連作3年烤煙根莖葉氮所占比例分別為16.38%，19.68%，63.93%，而連作5年烤煙分別為10.22%，17.97%，71.82%。整個(gè)生育期，連作3年處理根莖內(nèi)氮分配比例始終高于連作5年處理，但是葉片內(nèi)分配表現(xiàn)出相反的結(jié)果，表明連作5年后氮大部分集中在葉片。方差分析結(jié)果表明，根、莖和葉連作3年與連作5年氮素積累量均達(dá)到顯著差異水平，表明自然肥力下，連作5年烤煙明顯降低了各器官氮的積累量。

2.4 常規(guī)施肥條件下烤煙不同器官中氮分配

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥條件下，烤煙氮分配規(guī)律與自然肥力下相同（表2），但是具體分配比例存在一定的差異。施肥后，根系氮分配比例增大，莖和葉片分配比例減小。同樣在常規(guī)施肥條件下，連作降低根和莖部氮素分配比例，差異達(dá)到顯著水平。

2.5 烤煙連作對(duì)肥料中氮利用率的影響

利用差減法計(jì)算氮肥利用率，可以反映施用氮肥后作物氮素營(yíng)養(yǎng)的實(shí)際利用程度。由表4可知，2個(gè)處理的氮肥利用率一直呈現(xiàn)出逐漸升高的變化規(guī)律，并且連作5年烤煙氮肥利用率生長(zhǎng)期內(nèi)始終低于連作3年烤煙。在3～7周利用率增長(zhǎng)較為緩慢，自第9周開(kāi)始，氮肥利用率有了較大提高，烤煙收獲后，連作 3年和連作 5年氮肥利用率分別為40.30%和29.70%，此表明，連作年數(shù)增大明顯降低烤煙氮肥的利用率，因此，在常規(guī)施肥條件下，烤煙連作年數(shù)不宜超過(guò)5年。

3 討 論

生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，黑鈣土供氮能力比較強(qiáng)，連作2～3年烤煙生長(zhǎng)發(fā)育良好，而且容易控制氮肥用量，避免烤煙貪青。生產(chǎn)中個(gè)別煙田連作達(dá)5年以上，在某些年份表現(xiàn)為煙株生長(zhǎng)發(fā)育嚴(yán)重受到限制，烤煙移栽后發(fā)育遲緩，直到烤煙成熟仍達(dá)不正常煙株的長(zhǎng)勢(shì)，俗稱“小老煙”。本試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是在自然肥力下還是常規(guī)施肥條件下，連作 5年烤煙氮積累量始終低于連作3年烤煙，并且連作5年烤煙氮素快速積累期比連作3年延后2周，重茬烤煙氮的積累規(guī)律表現(xiàn)出與干物質(zhì)[11]，鉀[12]，煙堿積累[13]相似的變化，表明烤煙重茬栽培會(huì)顯著的改變烤煙生長(zhǎng)的基本規(guī)律，進(jìn)而影響產(chǎn)量和品質(zhì)[14]。在氮的分配比例上，重茬3年烤煙根莖氮分配比例均高于重茬5年，重茬3年氮肥利用率高出重茬5年烤煙10.6個(gè)百分點(diǎn)，氮肥利用率的變化與磷肥[14]，鉀肥利用率[12]變化相似，表明了重茬會(huì)影響烤煙對(duì)施入土壤中肥料的利用。分析認(rèn)為，在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥情況下，重茬栽培不利于烤煙對(duì)氮素的吸收和利用，必須采用特殊的肥料處理方法才能降低烤煙的重茬障礙，在解決重茬障礙的研究中已經(jīng)取得了初步成果[15]，但是特殊的肥料處理對(duì)烤煙氮素吸收和利用的影響有待于繼續(xù)研究。

表1 自然肥力下氮在不同器官的分配Table1 The nitrogen distribution in different organs in natural fertility

表2 常規(guī)施肥下氮在不同器官的分配Table2 The nitrogen distribution in different organs in conventional fertilization

表3 連作烤煙氮肥利用率 %Table3 Nitrogen use efficiency

[1]李春儉，張福鎖，李文卿.我國(guó)烤煙生產(chǎn)中的氮素管理及其與煙葉品質(zhì)的關(guān)系[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2007，13（2）：331-337.

[2]左天覺(jué).煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M].上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1991.

[3]曹志洪.優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的鉀素與微肥[M].南京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，1995.

[4]谷海紅，劉宏斌，王樹(shù)會(huì).應(yīng)用15N示蹤研究不同來(lái)源氮素在烤煙體內(nèi)的累積和分配[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，41（9）：2693-2702.

[5]Mazzola M.Elucidation of the microbial complex having a causal role in the development of apple replant disease in Washington[J].Phytopathology, 1998, 88(9): 930-938.

[6]Braun P G.Effects of Cylindrocarpon and Pythium species on apple seedlings and potential role in apple re plant disease[J].Canadian journal of plant pathology,1995, 17(4): 336-341.

[7]趙其年.蘋(píng)果重茬再植障礙影響程度調(diào)查[J].山西果樹(shù)，2005（6）：40.

[8]魏大釗.西北的瓜[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1987：40-45.

[9]趙尊練，譚根堂，嚴(yán)小良，等.辣椒高效生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)[M].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2003：58-59.

[10]王瑞新.煙草化學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：258.

[11]張吉立，劉振平，王寧，等.不同重茬烤煙干物質(zhì)的積累規(guī)律及其產(chǎn)值[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（8）：111-115.

[12]張吉立，關(guān)鑫，焦峰，等.不同重茬年數(shù)烤煙鉀積累、分配和利用研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，27（9）：257-260.

[13]張吉立，關(guān)鑫，王曉也，等.重茬烤煙的煙堿積累和分配規(guī)律研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，19（4）：760-764.

[14]張吉立.重茬對(duì)烤煙養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[D].大慶：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2011：17-21.

[15]張吉立，劉振平，張金安，等.不同重茬肥配方對(duì)重茬烤煙生長(zhǎng)前期農(nóng)藝性狀的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，17（2）：103-106.