滴頭間距和施肥方式對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

王玉玨，薛如君，馬二登，趙正雄

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，昆明 650201;3.云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，昆明 650031)

近年來，水肥一體化技術(shù)在烤煙生產(chǎn)中逐漸推廣發(fā)展。作為一種壟作作物，滴灌是烤煙高效節(jié)水灌溉中常采取的灌溉模式，合理選取滴管帶主要參數(shù)可以有效提高灌水質(zhì)量的水分效率，充分發(fā)揮滴灌技術(shù)優(yōu)勢。其中，滴頭間距是滴管器(帶/管)最重要的技術(shù)參數(shù)之一，其與土壤類型、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)和工作制度等因素密切相關(guān)，是管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的主要指標(biāo)。研究表明[1-3]，滴頭間距可通過影響土壤濕潤均勻度和水分入滲過程，最終影響到作物生長和作物產(chǎn)質(zhì)量。目前，有關(guān)滴灌對烤煙影響的研究大多集中在灌溉定額[4-6]和灌溉水分指標(biāo)[7,8]等方面，有關(guān)滴頭間距對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響研究較少，導(dǎo)致烤煙滴灌設(shè)計中對滴管帶參數(shù)的選擇存在一定隨意性。

滴灌水肥一體化技術(shù)體系中，微灌專用水溶肥是最為適宜的肥料施用種類。然而，受微灌專用肥成本和生產(chǎn)習(xí)慣等因素的影響，現(xiàn)階段烤煙生產(chǎn)中，大多利用滴灌系統(tǒng)僅用于灌溉，在烤煙養(yǎng)分管理環(huán)節(jié)大多施用的依然是常規(guī)煙草專用顆粒肥[9,10]，有關(guān)烤煙階段性滴灌施用水溶肥或烤煙全生育期滴灌施用水溶肥的研究鮮見報道。炭基肥是一種近年來出現(xiàn)在煙草生產(chǎn)中的新型肥料，可以調(diào)節(jié)碳氮比，有助于改善土壤微生物環(huán)境[11]。對此，本文通過田間試驗(yàn)研究了烤煙滴灌系統(tǒng)中2種滴頭間距(30和50 cm)滴灌帶條件下，3種施肥方式(水溶肥、復(fù)合肥和炭基肥)對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在為烤煙滴灌系統(tǒng)中的滴灌帶參數(shù)選擇和科學(xué)養(yǎng)分管理提供科學(xué)理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地點(diǎn)位于云南省煙草科學(xué)研究院研和鎮(zhèn)試驗(yàn)基地進(jìn)行，地處102°30′E，24°14′N，屬中亞熱帶半濕潤涼冬高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫15～16 ℃，年降水量800～900 mm，日照時數(shù)2 265 h。供試土壤為紅壤，pH值6.13，有機(jī)質(zhì)14.59 g/kg，全氮0.77 g/kg，全磷1.12 g/kg，全鉀6.99 g/kg。供試烤煙品種為K326，中心花開第一朵封頂。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

田間試驗(yàn)于2016年進(jìn)行，包括滴灌滴頭間距和施肥方式兩個因素。滴頭間距設(shè)置兩個水平，分別為30和50 cm。施肥方式設(shè)置3個水平，分別為水溶肥、煙草專用復(fù)合肥和炭基肥。因此，試驗(yàn)包括：30-水溶肥；30-復(fù)合肥；30-炭基肥；50-水溶肥；50-復(fù)合肥；50-炭基肥；共計6個處理。每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)約50株煙，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。

各處理N肥施用時間和用量見表1，其中，水溶肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17，煙草專用復(fù)合肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17，炭基肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17。各處理于5月24日移栽煙苗。水溶肥施用方式為：將水溶肥溶于灌溉水配制成濃度0.4%的肥液通過滴灌施入；煙草專用復(fù)合肥施用方式為，基肥采用塘施，即首先在煙壟上打塘，后將肥料置于煙塘中部充分與塘土拌勻。追肥采用環(huán)施，即以煙塘為中心點(diǎn)，10 cm為半徑將肥料環(huán)繞施用后覆土。炭基肥的施用方式為雙層塘施，即先打深塘(約20 cm)，將50%的炭基肥施入后覆蓋約5 cm土層，之后再將剩余50%炭基肥置于上層煙塘中部并充分與塘土拌勻。

表1 各處理N肥施用時間和用量 kg/hm2

1.2.2 測定方法

煙株農(nóng)藝性狀：選擇有代表性的5株煙株，于移栽后30 d測量煙株葉片數(shù)、株高、葉長、葉寬，移栽后60 d除上述指標(biāo)外，加測煙株莖圍。

煙葉葉綠素含量(SPAD值)：選擇有代表性的5株煙株，于煙株打頂前1 d，用手持式葉綠素測定儀( SPAD-502) 分別測定上部葉(從上往下第三片)、中部葉(從上往下第九片)和下部葉(從下往上第三片)葉綠素含量(SPAD值)，每片葉分別測定葉基、葉中和葉尖3個位置點(diǎn)的SPAD值。

煙葉主要化學(xué)成分：煙葉中總糖、還原糖、總氮、煙堿、氯、淀粉含量分別依據(jù)YC/T 159-2002、YC/T 161-2002、YC/T 160-2002、YC/T 162-2002、YC/T 216-2007利用AA3 連續(xù)流動分析儀進(jìn)行分析測定，鉀含量依據(jù)YC/T 274-2008用PE Analyst 300 原子吸收光譜儀進(jìn)行分析。

煙葉經(jīng)濟(jì)性狀：煙葉成熟后，以處理為單位進(jìn)行采收烘烤，進(jìn)行煙葉產(chǎn)量的測定和煙葉等級分級，并計算中上等煙比例和煙葉產(chǎn)值。剩余產(chǎn)值計算公式為：剩余產(chǎn)值=產(chǎn)值-施肥成本。

煙株N素吸收量：烤煙成熟期挖出整棵煙株，將根、莖和葉分開并置入烘箱中 105 ℃殺青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重，之后測定根、莖和葉N素濃度。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法

常規(guī)數(shù)據(jù)整理由Excel2007完成，方差分析、相關(guān)分析通過SPSS(13.0)統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。

氮素利用率 = 100%×(施氮區(qū)煙株吸氮量-無氮區(qū)煙株吸氮量)/施氮量。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙農(nóng)藝性狀

由表2可知，烤煙移栽后30 d，不同滴頭間距處理間煙株各農(nóng)藝性狀參數(shù)值無顯著差異(P>0.05)；不同施肥方式處理間，以炭基肥處理煙株各農(nóng)藝性狀參數(shù)值較優(yōu)，其中，滴頭間距30 cm條件下，炭基肥處理煙株葉片數(shù)和最大葉長均顯著大于水溶肥處理(P<0.05)?？緹熞圃院?0 d，不同滴頭間距處理間煙株各農(nóng)藝性狀參數(shù)值無顯著差異(P>0.05)；不同施肥方式處理間，僅株高在滴頭間距50 cm條件下表現(xiàn)為炭基肥處理顯著大于水溶肥處理外，其余煙株農(nóng)藝性狀指標(biāo)均無顯著差異(P<0.05)。方差分析表明，僅施肥方式對移栽30 d煙株最大葉長影響顯著(P<0.05)。

表2 各處理煙株農(nóng)藝性狀

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。下同。

2.2 煙株葉片葉綠素含量(SPAD值)和N素利用率

由表3可知，各施肥方式下，不同滴頭間距處理間煙株成熟期各部位葉片葉綠素含量均無顯著差異(P>0.05)；施肥方式對煙株成熟期各部位葉片葉綠素含量的影響因滴頭間距而異：滴頭間距30 cm條件下，煙株成熟期各部位葉片葉綠素含量以炭基肥處理最高，其中，炭基肥處理上部葉葉綠素含量顯著高于復(fù)合肥處理(P<0.05)；滴頭間距50 cm條件下，煙株成熟期各部位葉片葉綠素含量以復(fù)合肥處理最高，且復(fù)合肥處理各部位葉片葉綠素含量均顯著高于水溶肥處理(P<0.05)。

表3 各處理煙葉葉綠素含量(SPAD值)和N素利用率

各施肥方式下，不同滴頭間距處理間煙株N素利用率無顯著差異(P>0.05)；施肥方式對煙株N素利用率的影響因滴頭間距而異：滴頭間距30 cm條件下，與復(fù)合肥處理和炭基肥處理相比，水溶肥處理煙株N素利用率分別顯著提高了32.7%和22.8%(P<0.05)。滴頭間距50 cm條件下，與復(fù)合肥處理和炭基肥處理相比，水溶肥處理煙株N素利用率分別提高了24.2%和21.1%(P<0.05)。

方差分析表明，滴頭間距和施肥方式對煙株成熟期各部位葉片葉綠素含量(SPAD值)均無顯著影響(P>0.05)；施肥方式對煙株N素利用率有顯著影響(P<0.05)。

2.3 煙葉化學(xué)品質(zhì)

不同處理各部位初烤煙葉總糖、還原糖、總氮和煙堿含量均處在較為適宜的范圍之內(nèi)(表4)。不同滴頭間距處理間各部位初烤煙葉總糖和還原糖含量差異不大。不同施肥方式間，以水溶肥處理煙葉總糖和還原糖含量最高。與復(fù)合肥處理相比，水溶肥處理B2F等級、C3F等級和X2F等級煙葉總糖含量分別增加2.1%～19.2%、14.3%～56.6%和4.4%～14.0%，還原糖含量分別增加4.9%～26.3%、18.9%～34.6%和2.8%～5.2%。與炭基肥處理相比，水溶肥處理B2F等級、C3F等級和X2F等級煙葉總糖含量分別增加9.5%～34.1%、1.2%～42.9%和9.3%～24.4%，還原糖含量分別增加12.7%～22.3%、1.7%～35.2%和11.7%～14.7%。

表4 各處理初烤煙葉主要化學(xué)成分含量

對于總氮和煙堿而言，不同滴頭間距處理間中上部煙葉總氮和煙堿含量均以30 cm滴頭間距處理較高。與50 cm滴頭間距處理相比，30 cm滴頭間距處理不同施肥方式下上部葉(B2F等級)和中部葉(C3F等級)總氮含量分別提高了2.2%～23.7%和0.4%～5.3%，煙堿含量分別提高了1.4%～36.7%和11.5%～33.7%；不同施肥方式間，以水溶肥處理中上部煙葉總氮和煙堿含量最低。與復(fù)合肥處理相比，水溶肥處理上部葉(B2F等級)和中部葉(C3F等級)煙葉總氮含量分別降低0.1%～11.0%和5.4%～9.5%，煙堿含量分別降低10.4%～11.7%和27.3%～39.4%。與炭基肥處理相比，水溶肥處理上部葉(B2F等級)和中部葉(C3F等級)總氮含量分別降低0.4%～7.6%和0.4%～5.0%，煙堿含量分別降低0%～24.7%和28.8%～32.0%。

初烤煙葉品質(zhì)的好壞不僅取決于化學(xué)成分含量的多少，還決定于各成分的比例是否協(xié)調(diào)。由表4可知，不同滴頭間距處理中部葉糖堿比和氮堿比均以50 cm滴頭間距處理較為協(xié)調(diào)。與30 cm滴頭間距處理相比，50 cm滴頭間距處理中部葉糖堿比和氮堿比分別提高了2.4%～42.6%和10.8%～27.3%；不同施肥方式間，以水溶肥處理各部位煙葉糖堿比和氮堿比較為協(xié)調(diào)。與復(fù)合肥處理相比，水溶肥處理上部葉(B2F等級)、中部葉(C3F等級)和下部葉(X2F等級)糖堿比分別提高18.8%～40.9%、85.1%～96.1%和9.8%～11.8%，氮堿比分別提高1.2%～11.5%、30.1%～49.2%和11.9%～17.9%。與炭基肥處理相比，水溶肥處理B2F等級、C3F等級和X2F等級煙葉糖堿比分別提高12.7%～62.4%、42.8%～98.9%和20.1%～48.2%，氮堿比分別提高0%～22.7%、39.7%～39.9%和0%～19.3%。

2.4 煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

不同滴頭間距處理間烤煙各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)差異不大(表5)。不同施肥方式間，烤煙產(chǎn)量以炭基肥處理較高，但差異不大。煙葉等級結(jié)構(gòu)以水溶肥處理相對較高，復(fù)合肥與炭基肥處理間煙葉等級結(jié)構(gòu)相當(dāng)。與復(fù)合肥和炭基肥處理相比，水溶肥處理上等煙比例分別提高了1.7%～4.9%和5.5%～8.3%，中上等煙比例分別提高了5.8%～12.5%和11.8%～14.3%。

表5 各處理煙株經(jīng)濟(jì)性狀

由于水溶肥對煙葉等級結(jié)構(gòu)的提升效應(yīng)，其產(chǎn)值與復(fù)合肥和炭基肥處理相比，分別增加了17.1%～19.3%和13.0%～23.4%。煙葉單位N產(chǎn)值也以水溶肥處理最高，與復(fù)合肥和炭基肥處理相比分別增加了59.2%～98.8%和50.7%～64.5%。

3 討 論

(1)滴頭間距對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。滴灌系統(tǒng)中，滴頭間距主要是通過影響土壤濕潤比，進(jìn)而影響到水分在土體中的分布[12,13]。一般而言，與大間距滴頭的滴管帶相比，相同流量下的小間距滴頭的滴管帶土壤濕潤面積更大，水分在土體中更易呈現(xiàn)帶狀連續(xù)分布，可在最大范圍內(nèi)促進(jìn)N素養(yǎng)分的遷移，從而促進(jìn)肥效的發(fā)揮。本研究中，與50 cm滴頭間距相比，30 cm滴頭間距條件下的煙株葉片葉綠素含量和N素利用率均較高，這也一定程度上說明了30 cm滴頭間距更有利于根系對養(yǎng)分等吸收。不同滴頭間距條件下煙株主要農(nóng)藝指標(biāo)和煙葉產(chǎn)量差異不大，這可能是由于烤煙生育期較高的降雨量一定程度掩蓋了滴頭間距對肥效發(fā)揮及煙株生長的影響。王舒等[2]和張秀捷等[14]研究結(jié)果也表明，30 cm滴孔間距和50 cm滴孔間距間，黃瓜葉面積指數(shù)和黃瓜產(chǎn)量均無顯著差異。

本研究中，30 cm滴孔間距處理煙葉煙堿和總氮含量高于50 cm滴孔間距處理。一般而言，有利于根系對肥料養(yǎng)分吸收利用的農(nóng)藝措施，均可促進(jìn)烤煙煙堿的合成和總氮含量的提高[15]。就煙葉化學(xué)協(xié)調(diào)性方面，與30 cm滴頭間距相比，50 cm滴頭間距有利于中部煙葉糖堿比和氮堿比的優(yōu)化。原因可能是50 cm滴頭間距條件下肥效的發(fā)揮規(guī)律與烤煙生長的需肥規(guī)律更加接近，且能夠達(dá)到煙葉及時成熟落黃的效果，從而有利于成熟期煙葉內(nèi)涵物質(zhì)等轉(zhuǎn)化。就烤煙經(jīng)濟(jì)效應(yīng)而言，雖然兩種滴頭間距方式下烤煙產(chǎn)值相當(dāng)，但由于同樣面積上小間距滴頭滴灌帶的布設(shè)需要的滴灌帶數(shù)量更多，彎頭、旁通、三通、閥門等配套管件耗材的使用數(shù)量的相對較多，導(dǎo)致其安裝費(fèi)用也相應(yīng)增加[14]。因此，當(dāng)?shù)喂酂熖锩娣e達(dá)到一定規(guī)模時，在不影響煙葉產(chǎn)值效益的前提下，宜布設(shè)滴頭間距相對較大的滴灌帶，以降低工程成本和提高生產(chǎn)效益。

(2)施肥方式對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。不同施肥方式主要是通過肥料施用量、肥料形態(tài)和施用位置的改變，從而影響肥效發(fā)揮，最終影響煙株生長及煙葉產(chǎn)量的形成。本研究中，與其他施肥方式相比，施用碳基肥有利于煙株前期(移栽后0～30 d/團(tuán)棵期)生長發(fā)育，這與以往報道[16]類似?？緹煶墒炱?，不同施肥方式間主要農(nóng)藝指標(biāo)和產(chǎn)量無顯著差異。原因可能是由于滴灌施肥的水肥耦合效應(yīng)和復(fù)合肥等追肥效應(yīng)，促進(jìn)了煙株中后期的生長發(fā)育。雖然滴灌施肥(水肥一體化)方式下，肥料(N)投入量相對較小，但由于滴灌技術(shù)的水肥耦合效應(yīng)，大大提高了肥料利用效率，從而可以基于較少的養(yǎng)分投入滿足烤煙生長發(fā)育所需[17,18]。本研究中，水溶肥處理煙葉葉綠素含量較低，而N素利用率較高，這也一定程度反映了滴灌施肥較高的養(yǎng)分利用效率。

以往研究[19]認(rèn)為，與常規(guī)施肥方式相比，滴灌施肥條件下烤后煙葉化學(xué)品質(zhì)及其內(nèi)在協(xié)調(diào)性較優(yōu)。本研究結(jié)果也表明，水溶肥處理各部位煙葉糖堿比和氮堿比較為協(xié)調(diào)，煙葉化學(xué)品質(zhì)更好。煙葉經(jīng)濟(jì)形狀方面，與其余施肥方式相比，水溶肥處理上等煙比例、中上等煙比例和煙葉產(chǎn)值均有明顯的提高。水肥一體化方式下，養(yǎng)分供給更為符合煙株生長規(guī)律，進(jìn)一步改善了田間煙株群體結(jié)構(gòu)，有利于初烤煙葉等級結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[20]，為煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的形成奠定了良好的基礎(chǔ)[21,22]。另外，水溶肥滴灌施用的單位N 產(chǎn)值均要明顯高于常規(guī)復(fù)合肥和炭基肥，可見，相同無機(jī)N投入條件下，水溶肥滴灌施用的綜合效益最高。

4 結(jié) 語

滴頭間距對烤煙生長和煙葉產(chǎn)量無顯著影響(P>0.05)。較小的滴頭間距更有利于煙株對土壤養(yǎng)分的吸收利用，進(jìn)而促進(jìn)烤煙煙堿的合成和總氮含量的提高。與50 cm滴頭間距相比，30 cm滴頭間距條件下烤煙上部和中部葉總氮含量分別提高了2.2%～23.7%和0.4%～5.3%，煙堿含量分別提高了1.4%～36.7%和11.5%～33.7%；與30 cm滴頭間距相比，50 cm滴頭間距中部葉化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)，其中部葉糖堿比和氮堿比分別提高了2.4%～42.6%和10.8%～27.3%。

施肥方式對烤煙N素利用率有顯著影響(P<0.05)，水溶肥滴灌施用促進(jìn)了煙株根系對養(yǎng)分的吸收利用。與復(fù)合肥處理和炭基肥處理相比，水溶肥處理煙株N素利用率分別提高24.2%～32.7%和21.1%～22.8%；不同施肥方式間，以水溶肥處理煙葉化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)，煙葉產(chǎn)值較高。與復(fù)合肥處理和炭基肥處理相比，水溶肥處理不同部位煙葉糖堿比提高了9.8%～98.9%，氮堿比提高了0%～49.2%，煙葉產(chǎn)值增加了13.0%～23.4%。

本研究表明，烤煙滴灌系統(tǒng)的滴頭間距宜選擇50 cm(與當(dāng)?shù)乜緹熢耘嘀昃嘁恢?，這不僅有助于提升煙葉化學(xué)品質(zhì)，而且可以降低工程成本和提高生產(chǎn)效益；烤煙生產(chǎn)中，采用水溶肥滴灌施用，有利于煙葉化學(xué)品質(zhì)的提高，煙葉等級結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和煙葉產(chǎn)值等增加，同時減少了土壤中化學(xué)肥料的投入，有助于改善煙田土壤環(huán)境；鑒于不同參數(shù)滴灌帶以及施肥方式對水、肥效應(yīng)的發(fā)揮受到烤煙品種、土壤類型和氣候條件等因素等制約，有關(guān)烤煙滴灌系統(tǒng)適宜參數(shù)和施肥方式仍需進(jìn)一步研究。