滴灌下鉀肥施用量對(duì)煙草生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

巫彬芳， 鄧蘭生， 官利蘭， 程鳳嫻， 楊依彬， 楊 旭， 張承林

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510642； 2.廣州一翔農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司，廣東廣州 510620)

煙草是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作物之一，對(duì)地域經(jīng)濟(jì)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要拉動(dòng)作用[1-3]。在煙草生產(chǎn)中，鉀是最為重要的品質(zhì)元素[4-6]。目前，我國(guó)煙葉品質(zhì)存在的主要問(wèn)題之一是煙葉含鉀量過(guò)低，除云南、貴州、福建部分地區(qū)的煙葉含鉀量超過(guò)2%外，其他地區(qū)普遍低于2%，而一般優(yōu)質(zhì)煙葉含鉀量不能低于3%，美國(guó)等幾大優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)國(guó)的煙葉含鉀量更是高達(dá)4%～6%，這一現(xiàn)狀嚴(yán)重制約著我國(guó)目前煙葉生產(chǎn)的發(fā)展[7]。大量研究表明，合理灌溉和施肥是促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育和改善煙葉品質(zhì)的重要因素。王家民等研究表明，在常規(guī)施肥前提下，于移栽后50、60 d，噴施2次濃度為3%的硫酸鉀溶液，可使煙草產(chǎn)量提高6%，產(chǎn)值提高16%[8]。鄒芳蕓等研究表明，針對(duì)不同肥力土壤采用不同營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施有利于優(yōu)化煙草農(nóng)藝性狀，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[9]。李小龍等研究表明，與常規(guī)施肥相比，施用等量納米碳增效肥料可優(yōu)化煙葉田間農(nóng)藝性狀，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[10]。王少先等研究表明，煙草專用緩釋肥(BD肥)對(duì)初烤煙葉香氣有一定影響，且采用煙草專用緩釋肥處理的煙葉雜氣、余味均較對(duì)照好，其中以一次性施用BD肥1 200 kg/hm2的煙株表現(xiàn)最好[11]。在眾多栽培管理技術(shù)中，水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水肥綜合管理的重要技術(shù)措施之一，具有顯著節(jié)水、節(jié)肥、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等特點(diǎn)[12-14]，但關(guān)于該技術(shù)在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用研究很少。本試驗(yàn)在盆栽條件下研究投入同等養(yǎng)分時(shí)，常規(guī)施肥處理與滴灌施肥處理以及滴灌施肥條件下施用不同水平鉀肥對(duì)煙草生產(chǎn)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)于2015年11月至2016年5月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試作物為煙草品種K326。供試肥料為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物營(yíng)養(yǎng)與施肥研究室研制的煙草專用液體肥以及市售復(fù)合肥、硫酸鉀(K2O的質(zhì)量百分含量為54%)、硝酸銨(N的質(zhì)量百分含量為35%)、過(guò)磷酸鈣(P2O5的質(zhì)量百分含量為18%)。供試土壤為磚紅壤，取自廣東省湛江市徐聞縣，土壤基本性質(zhì)：pH值為5.6、電導(dǎo)率(EC)為0.3 mS/cm、有機(jī)質(zhì)含量為11.8 g/kg、堿解氮含量為41.3 mg/kg、有效磷含量為0.2 mg/kg、速效鉀含量為 49.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

根據(jù)煙草生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求情況及供試土壤肥力低的現(xiàn)狀，確定該試驗(yàn)的施氮量為0.2 g氮/1 kg土，施磷量為0.15 g P2O5/1 kg土，在等氮等磷的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)5個(gè)施鉀水平，分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g K2O/1 kg土，處理編號(hào)依次為K1、K2、K3、K4、K5，每個(gè)施鉀水平為1個(gè)處理，每個(gè)處理6個(gè)重復(fù)，其中3個(gè)重復(fù)用作煙葉鉀含量動(dòng)態(tài)變化檢測(cè)。采用高為30 cm、盆口直徑為30 cm、底部直徑為20 cm的塑料盆種植煙草，每盆裝土9 kg，施入3.5 g過(guò)磷酸鈣與土壤混勻作基肥，當(dāng)煙苗長(zhǎng)出第7張真葉時(shí)進(jìn)行移栽，每盆移栽1株，種植周期為120 d。從移栽后第5天開始通過(guò)滴灌系統(tǒng)追施氮、鉀肥，每7 d施1次肥，共施肥13次，每株具體的施肥量見表1。試驗(yàn)選用小型滴灌系統(tǒng)，每個(gè)盆安裝1個(gè)壓力補(bǔ)償式滴頭，流量為2.0 L/h。

同時(shí)設(shè)置一個(gè)常規(guī)施肥處理作為對(duì)照(CK)，氮、磷、鉀肥施用量分別為0.20 g N/1 kg土、0.15 g P2O5/1 kg土、0.60 g K2O/1 kg土。具體施肥時(shí)間及用量為第1次施肥時(shí)間為煙草移栽時(shí)，將基肥與土壤混勻施用，施肥量為3.5 g過(guò)磷酸鈣、 5.0 g市售復(fù)合肥、 5.0 g硫酸鉀；第2次施肥時(shí)間為煙草移栽后25 d，采用條施方式，施肥量為2.0 g硝酸銨、2.3 g市售復(fù)合肥、2.3 g硫酸鉀，在煙株兩側(cè)各開1條長(zhǎng)5 cm、寬 1 cm、深2 cm的溝，將肥料均勻施入溝中，并覆土。

表1 滴灌施肥下不同處理的單次施肥量

在煙草生長(zhǎng)期間按常規(guī)措施進(jìn)行水分和病蟲害管理，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行養(yǎng)分管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在煙草生長(zhǎng)期間，定期檢測(cè)煙葉鉀含量的動(dòng)態(tài)變化，每個(gè)處理選取固定的3株作為檢測(cè)對(duì)象，分別在移栽后30、60、90 d 和收獲時(shí)(下位葉移栽后105 d、中位葉移栽后112 d、上位葉移栽后120 d；上、中、下位葉的區(qū)分方法為去除煙草基部最老的2張葉片，保留18張有效煙葉，其中下部6張煙葉為下位葉、中部6張為中位葉、上部6張為上位葉)的4個(gè)時(shí)間段分別取1張煙草的上、中、下位葉，共3張葉片，進(jìn)行鉀含量的測(cè)定。在采收時(shí)測(cè)定煙株的株高、莖粗以及有效葉片的干質(zhì)量、鮮質(zhì)量。煙葉烘干后測(cè)定其氮、磷、鉀、淀粉、還原糖、煙堿等指標(biāo)的含量。其中全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗分光光度法測(cè)定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮，原子吸收分光光度計(jì)法測(cè)定；淀粉含量采用蒽酮比色法測(cè)定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定；煙堿含量采用紫外分光光度法測(cè)定[15-17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并利用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀處理對(duì)煙葉干物質(zhì)量的影響

由圖1可知，K1、K2、K3、K4、K5處理煙葉的干質(zhì)量均顯著高于CK處理。在5個(gè)滴灌施肥處理中，K3、K4處理的煙葉干質(zhì)量與K5處理差異不顯著，但顯著高于K1、K2處理，表明在一定范圍內(nèi)增加施鉀量可提高煙葉產(chǎn)量。

2.2 不同施鉀處理對(duì)煙葉氮含量的影響

由表2可以看出，K1、K2、K3、K5處理上、中、下位葉的氮含量均顯著高于CK處理，但K4處理3個(gè)部位煙葉的含氮量與CK處理差異不顯著。

表2 不同施鉀處理對(duì)煙葉氮含量的影響

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.3 不同施鉀處理對(duì)煙葉鉀含量的影響

由圖2可知，K3處理上、中、下位葉的鉀含量均顯著高于CK處理，其中上位葉鉀含量的增幅最大，顯著提升了煙葉的品質(zhì)。在滴灌施肥下，隨著施鉀量的增加不同部位煙葉的鉀含量均呈先升高后降低的趨勢(shì)，在施鉀量為7.2 g/株時(shí)，各部位的葉片鉀含量均達(dá)到最高。從下位葉鉀含量數(shù)據(jù)來(lái)看，各處理間差異顯著，K4處理煙葉中鉀含量最高，為50.5 g/kg；K5處理煙葉中鉀含量顯著低于K4處理，但顯著高于K1、K2、K3處理。從中位葉鉀含量數(shù)據(jù)來(lái)看，K4、K5處理煙葉中鉀含量較高，顯著高于K1、K2、K3處理；K4處理煙葉鉀含量最大，為 52.0 g/kg。各處理上位葉的鉀含量與下位煙葉趨勢(shì)相同，同樣為K4處理時(shí)最大，為83.8 g/kg。

2.4 不同施鉀處理對(duì)不同生育期煙葉鉀含量變化的影響

由圖3可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理下位葉的鉀含量大幅增加，移苗后60 d時(shí)，明顯高于K1和CK處理；而CK、K1處理煙葉中鉀含量呈現(xiàn)出緩慢降低的趨勢(shì)，直至采收。在移苗后60～105 d，K2、K3、K5處理下位葉的鉀含量增加量相對(duì)平緩，而K4處理則持續(xù)上升。通過(guò)對(duì)比K4、K5處理煙葉的鉀含量可知，在移苗后30～90 d，2個(gè)處理間下位煙葉鉀含量無(wú)明顯差別，但在移苗后105 d時(shí)，K4處理含鉀量高于K5處理，表明下位葉中鉀含量的累積主要集中在移苗后30～60 d。通過(guò)對(duì)比CK、K3處理的鉀含量可知，在相同施鉀量下，滴灌施肥可明顯提高下位葉各生長(zhǎng)時(shí)期的鉀含量，并抑制移苗60 d后煙葉鉀素回流土壤的現(xiàn)象，保持煙葉的高鉀含量。

由圖4可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理中位葉鉀含量快速增加，呈現(xiàn)與下位葉相似的變化趨勢(shì)，移苗后60 d時(shí)，明顯高于CK、K1處理，移苗后60 d至采收期間鉀含量基本保持不變；而CK、K1處理從移苗后30 d到采收期間中位葉的鉀含量呈緩慢下降趨勢(shì)，并在采收時(shí)達(dá)到最低值。通過(guò)對(duì)比K4、K5處理的鉀含量可知，在移苗后60 d，K5處理的中位葉鉀含量高于K4處理，但之后K5處理的中位葉鉀含量呈下降趨勢(shì)，主要是由于中位葉鉀元素部分回流土壤，因此鉀含量稍有下降；而K4處理中位葉的鉀含量還在緩慢上升，且在采收時(shí)明顯高于K5處理。由此可知，中位葉鉀的累積也主要集中在移苗后30～60 d；當(dāng)施鉀量過(guò)多時(shí)，在中位葉生長(zhǎng)中后期(移苗 60 d 以后)會(huì)對(duì)其鉀元素吸收積累產(chǎn)生一定的抑制作用。通過(guò)對(duì)比CK、K3處理的鉀含量可知，在試驗(yàn)條件下，滴灌施肥可明顯提高中位葉各生長(zhǎng)時(shí)期的鉀含量。

由圖5可知，對(duì)于上位葉的鉀含量來(lái)說(shuō)，滴灌施肥可促進(jìn)整個(gè)生育期內(nèi)鉀元素的不斷累積，過(guò)高的施鉀量(K5處理)對(duì)鉀的累積具有一定的抑制作用。就上位葉而言，在移苗后 30 d，不同處理間的鉀含量差異明顯，表現(xiàn)為CK處理

2.5 不同施鉀處理對(duì)煙葉淀粉含量的影響

由圖6可知，K5處理下位葉的淀粉含量最高，且顯著高于其他各處理，而CK、K2、K3、K4處理間差異不顯著。K1、K2、K3、K5處理間的中位葉淀粉含量無(wú)顯著性差異，但顯著低于常規(guī)施肥處理，而K4處理的中位葉淀粉含量則最低。CK處理上位葉淀粉含量顯著高于其他5個(gè)處理。因此，除下位葉外，中、上位葉中常規(guī)施肥處理的煙葉淀粉含量均高于滴灌施肥處理，無(wú)論施鉀量高低，滴灌施肥處理均有利于降低中、上位葉的淀粉含量，提升煙葉品質(zhì)。

2.6 不同施鉀處理對(duì)煙葉還原糖含量的影響

由圖7可知，不同施鉀量可對(duì)煙葉的還原糖含量產(chǎn)生顯著影響。在下位葉中，CK處理的煙葉還原糖含量最高，而K1處理還原糖含量最低，顯著低于其他處理，僅為 12.41%，遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)(16%～18%)；K2處理的下位葉還原糖含量也低于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，而其他處理均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。在中位葉中，CK處理還原糖含量顯著高于其他處理，同樣K1處理含量最低，僅為12.49%，顯著低于其他處理；K3、K4、K5處理間差異不顯著，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。中位葉中K3、K4、K5處理達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙的還原糖含量標(biāo)準(zhǔn)，而CK處理偏高，K1、K2處理偏低。在上位葉中，K1處理煙葉還原糖僅為13.49%，顯著低于其他處理，K3、K4、K5處理間沒有顯著性差異，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。在上位葉中，CK、K3、K4、K5處理達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙的還原糖含量標(biāo)準(zhǔn)。綜合而言，在滴灌施肥條件下，不同處理煙葉還原糖含量隨著施鉀量的增加整體呈增加趨勢(shì)，當(dāng)施鉀量達(dá)到5.4 g/株及以上時(shí)，還原糖含量即可達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉的標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 不同施鉀處理對(duì)煙葉煙堿含量的影響

由表3可知，常規(guī)施肥處理上、中、下位葉的煙堿含量均顯著低于其他處理。在滴灌施肥處理中，5個(gè)處理間的中位葉煙堿含量差異不顯著。K1處理上位葉煙堿含量最高，除K2處理外顯著高于其他處理。綜合可得，與常規(guī)施肥相比，滴灌施肥可顯著提高煙葉的煙堿含量。

表3 不同施鉀處理對(duì)煙葉煙堿含量的影響

3 討論與結(jié)論

滴灌施肥在很多作物上的應(yīng)用都具有顯著增產(chǎn)提質(zhì)效果，而在煙草上的應(yīng)用研究較少。本試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌施肥對(duì)煙草同樣具有顯著的增產(chǎn)效果，在相同養(yǎng)分投入的情況下，K3處理煙葉產(chǎn)量要比常規(guī)施肥處理增加26.79%。

煙草最為主要的品質(zhì)指標(biāo)為鉀含量，我國(guó)煙葉鉀含量普遍偏低，尤其是北方煙區(qū)，多在1%～2%之間，很少超過(guò)2%[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)滴灌施肥可以顯著提高煙葉的鉀含量。在等量養(yǎng)分投入的情況下，滴灌施肥可顯著提高煙葉的鉀含量，并大幅提高煙葉品質(zhì)，其中K3處理下、中、上位葉鉀含量分別達(dá)到43.9、44.1、66.0 g/kg，較常規(guī)施肥處理增加了47.92%、28.65%、96.41%。當(dāng)水肥同步施用時(shí)，施鉀量的多少對(duì)煙葉鉀元素的吸收積累具有顯著影響，當(dāng)施鉀量低于9.0 g/株時(shí)，煙草下、中、上位葉的鉀含量均隨著施鉀量的增加而增加，當(dāng)施鉀量為7.2 g/株時(shí)，煙葉鉀的累積量達(dá)到最大；當(dāng)施鉀量為9.0 g/株時(shí)，煙葉的鉀含量出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這與周一飛等的研究結(jié)果[19]類似。在滴灌施肥條件下，將鉀肥隨水施用，能夠促進(jìn)煙草根系通過(guò)質(zhì)流和擴(kuò)散吸收鉀元素，從而提高煙葉的鉀含量。在本試驗(yàn)中，根據(jù)煙草的需水規(guī)律，通過(guò)滴灌很好地控制了土壤水分，使土壤長(zhǎng)期保持適宜的含水量，減少了土壤對(duì)鉀的固定，從而促進(jìn)了煙草對(duì)鉀的吸收，進(jìn)而提高了煙葉的鉀含量，且當(dāng)?shù)涃|(zhì)量比為1 ∶4，即施鉀量為7.2 g/株時(shí)，煙葉的鉀含量達(dá)到最大值。

此外，煙葉中的淀粉、煙堿含量等也是煙草生產(chǎn)的重要品質(zhì)指標(biāo)。煙葉中過(guò)高的淀粉含量在烘烤后會(huì)對(duì)煙葉的燃燒性能產(chǎn)生影響；同時(shí)會(huì)在吸食時(shí)產(chǎn)生焦味、雜氣，影響煙葉本身的香味。國(guó)際上優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量在1%～2%范圍內(nèi)，而我國(guó)煙葉淀粉含量為4%～6%。從本試驗(yàn)結(jié)果看，與常規(guī)施肥相比，滴灌施肥可以顯著降低中、上位煙葉的淀粉含量，從而提高煙葉的品質(zhì)。滴灌施肥可提高煙葉對(duì)氮素的積累，根據(jù)對(duì)不同施氮量烤煙煙葉大田生長(zhǎng)期碳水化合物含量變化的研究可知，氮素的積累會(huì)抑制煙葉淀粉的合成[20]。淀粉酶可以促進(jìn)淀粉的分解，從而降低煙葉中淀粉的積累量，因此滴灌施肥在促進(jìn)煙葉對(duì)氮素積累的同時(shí)抑制了煙葉淀粉的合成，進(jìn)而提高了煙葉的品質(zhì)。此外，煙葉中的氮素含量在一定程度上影響煙堿含量，因?yàn)榈厥菬焿A的重要組成成分，煙堿分子中約含氮量17.3%，氮素對(duì)煙葉中煙堿的累積影響最大，且二者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[21]。本試驗(yàn)在滴灌條件下，施鉀量為5.4 g/株時(shí)，上位葉的淀粉含量最低，為2.66%。與常規(guī)施肥處理相比，滴灌施肥處理可以顯著提高煙葉中煙堿的含量，增幅達(dá)7.88%～16.03%。