有機替代部分無機氮肥對煙草生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響

郝浩浩 李亞飛 張翔 程培軍 李亮 司賢宗 索炎炎 許曉敬

摘要 [目的]探索有機肥替代部分化肥對煙株品質(zhì)提高的作用機理，研究不同有機肥配比對煙株生長發(fā)育、化學(xué)成分和經(jīng)濟效益的影響。[方法]通過設(shè)置不同氮水平和有機肥替代部分化肥5個處理，對煙株農(nóng)藝性狀、根莖葉干物質(zhì)積累、葉片SPAD值、光合作用、烤后煙葉化學(xué)成分和經(jīng)濟效益進行研究。[結(jié)果]在常規(guī)氮用量條件下，有機肥替代25%化肥后，煙株葉片數(shù)和葉面積分別增加8.41%和3.11%，凈光合速率增加25.34%，烤后煙葉總氮和煙堿含量分別下降28.72%和21.63%，產(chǎn)量產(chǎn)值分別增加13.63%和19.96%。經(jīng)過相關(guān)性分析，煙株根莖葉干物質(zhì)積累、烤后煙葉總氮、煙堿、鉀含量和產(chǎn)量產(chǎn)值與栽后45 d煙葉SPAD值和光合作用呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達顯著水平。[結(jié)論]有機肥替代部分化肥的作用效果與煙株光合作用密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞 有機肥;光合作用;化學(xué)成分;經(jīng)濟效益

中圖分類號 S-572? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）12-0172-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.044

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of? Replacing of Chemical Fertilizer with Organic Fertilizer on Development and Yield and Quality of Flue cured Tobacco

HAO Hao hao1，LI Ya fei2，? ZHANG Xiang2 et al

（1. Tobacco Company of Zhumadian， Zhumadian，Henan? 463000;2.Institute of Plant Nutrient，Resources and Environment， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract [Objective] To explore thesis of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on increasing quality in flue cured tobacco， effects of chemical fertilizers with different organic manure on developing， chemical content and economic performance were studied.[Method]Five treatments were conducted， and agronomic character， dry matter accumulation， SPAD， photosynthesis rate， chemical content and economic performance were assayed and analyzed.[Result] After replacing of chetmical fertilizer with organic fertilizer under normal nitrogen condition， number of leaves and leaf area， Pn， yield and value increased by 8.41%， 3.11%， 25.34%， 13.63% and 19.96%， and total nitrogen and nicotine content decreased by 28.72% and 21.63%， respectively.Through correlation analysis， dry matter accumulation， total nitrogen content， nicotine and potassium content， yield and value were significantly positively correlated with SPAD and photosynthesis. [Conclusion]The effect of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on flue cured tobacco was closely correlated with photosynthesis in plant.

Key words Organic fertilizer;Photosynthesis;Chemical composition;Economic performance

近年來，煙農(nóng)為了盲目追求產(chǎn)量，大量施用化肥，較少施用或不用有機肥，從而導(dǎo)致烤后煙葉化學(xué)成分含量不協(xié)調(diào)，降低了煙葉的工業(yè)可用性[1]。大量施用化肥，雖然在短時間內(nèi)可以提高煙葉產(chǎn)量，但易造成土壤有機質(zhì)下降、土壤養(yǎng)分比例失調(diào)、土壤微生物區(qū)系和多樣性失調(diào)、土壤退化和營養(yǎng)環(huán)境惡化等土壤問題，對煙葉品質(zhì)提高十分不利[2]。有機肥是一種富含有機質(zhì)和大中微量元素的肥料，營養(yǎng)物質(zhì)能完全釋放到煙田，具有肥效較化肥長的特點，能夠為煙株生長發(fā)育提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)[3]。研究表明，施用有機肥可以大幅緩解由于過量施用化肥帶來的養(yǎng)分流失等問題，還能直接增加土壤有效養(yǎng)分，促進微生物繁殖，增強保肥保水能力。在煙田，施用有機肥能夠增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，增加土壤微生物數(shù)量，提高煙葉香氣質(zhì)量和化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，是改善煙葉品質(zhì)的有效措施之一[4]。聶慶凱等[5]研究指出，在煙田配施有機肥（高碳基肥、芝麻餅肥、生物有機肥）后，土壤有機質(zhì)含量和土壤酶活性提高，煙葉總糖、還原糖、總氮和鉀含量，煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值增加，香氣質(zhì)量得到明顯提升。盧紅玲等[6]通過在植稻季減氮和搭配有機肥替代部分化肥處理，植煙季節(jié)常規(guī)處理研究發(fā)現(xiàn)，煙株田間長勢良好，煙葉凈光合速率和葉片SPAD值增大，烤后煙葉產(chǎn)值和上等煙比例增加，但在植煙季節(jié)進行有機肥替代部分化肥的研究較少。

目前，已有試驗明確指出，有機肥替代部分化肥對煙葉品質(zhì)有明顯提高作用，但其作用機理主要從土壤養(yǎng)分、土壤微生物數(shù)量、土壤酶等方面進行研究，而對于煙株田間生長發(fā)育方面的研究相對較少。為了進一步完善有機肥替代部分化肥對煙草生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的影響研究，筆者通過分析不同處理對煙株田間農(nóng)藝性狀、葉片SPAD值、光合作用、烤后煙葉化學(xué)成分、產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例等指標的影響，進一步探索和完善有機肥替代部分化肥對提高煙葉品質(zhì)的機理，旨在為煙草栽培生產(chǎn)中優(yōu)化肥料結(jié)構(gòu)和提高煙葉品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在河南省泌陽縣雙廟鄉(xiāng)進行。試驗地土壤基礎(chǔ)性狀：pH 5.22，有機質(zhì)14.4 g/kg，速效氮129 mg/kg，有效磷20.42 mg/kg，速效鉀118 mg/kg，氯離子10.9 mg/kg。試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。

1.2 試驗材料

試驗前茬均為煙草，烤煙品種為云煙87。供試肥料種類有餅肥（N 5%），磷酸一銨（N11%、P2O544%），硝銨磷（N32%、P2O54%），硫酸鉀含鉀（K2O）50%。

1.3 試驗設(shè)計

按照隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)6個處理，分別為T1：純無機肥（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T2：有機氮∶無機氮=25%∶75%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T3：有機氮∶無機氮=50%∶50%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T4：有機氮∶無機氮=25%∶75%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T5：有機氮∶無機氮=50%∶50%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）。試驗設(shè)置3次重復(fù)，小區(qū)面積72 m2（4行，長15 m）。施肥方法：全部氮磷肥作基肥，其中氮肥70%條施、30%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥50%條施和20%穴施作基肥，30%追施。試驗于4月25日移栽，8月24日采烤結(jié)束。其他各項田間生產(chǎn)管理措施統(tǒng)一按當?shù)匾?guī)范化措施進行。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀。在旺長期，每個小區(qū)選擇有代表性的煙株5株掛牌作標記，記錄株高、莖圍、葉片數(shù)、最大葉長及葉寬等農(nóng)藝性狀，葉面積=葉片長×葉片寬×葉面積系數(shù)，葉面積系數(shù)按通常用的0.634 5計算。

1.4.2 SPAD值。在移栽后30、45、60 d用SPAD-502葉綠素測定儀分別測定煙株倒數(shù)第5片功能葉的葉基、葉中、葉尖3個部位的SPAD值。

1.4.3 干物質(zhì)重。在成熟期，煙株樣品每個處理采集3株，用水將煙株沖凈，分為根、莖、葉3部分，殺青烘干，稱質(zhì)量，然后粉碎過篩。

1.4.4 光合作用指標。在旺長期，選擇晴朗無風(fēng)的天氣于09：30—11：00，采用Li-6400光合儀測定煙株光合作用，主要指標包括凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、胞間CO2濃度。

1.4.5 化學(xué)成分。按照煙草行業(yè)標準YC/T 159—2002～YC/T 162—2002和YC/T 173—2003對煙葉常規(guī)化學(xué)成分進行測定，主要包括總氮、煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯和淀粉含量。

1.4.6 經(jīng)濟性狀。各小區(qū)單獨計產(chǎn)，并根據(jù)烤煙國標對烤后煙葉分級，確定烤煙的產(chǎn)值、均價、上等煙比例及中上等煙比例。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2010和DPS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并進行Duncan新復(fù)極差法多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響

由表1可知，不同處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響不同。與施4 kg純氮肥處理T1相比，有機肥替代部分化肥能夠提高煙株長勢，以T2處理表現(xiàn)最佳，但處理間差異未達顯著水平，說明有機肥替代部分化肥和減氮25%對煙株田間長勢無明顯影響。與T1處理相比，T2處理煙株株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積分別增加0.56%、8.92%、8.41%和3.11%。

2.2 不同處理對煙株干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)積累數(shù)量是衡量煙株田間生長發(fā)育和物質(zhì)積累狀況的重要指標。由圖1可知，不同處理對煙株干物質(zhì)積累數(shù)量的影響不同，且以T2處理積累量最高。與T1處理相比，T2處理煙株根、莖、葉和整株干物質(zhì)積累數(shù)量分別增加13.20%、9.76%、13.81%和12.19%，T3處理煙株根、莖、葉和整株干物質(zhì)積累數(shù)量分別增加8.70%、6.24%、7.51%和7.30%，T5處理煙株根、莖、葉和整株干物質(zhì)積累數(shù)量分別增加6.10%、8.08%、4.37%和6.11%，說明有機肥替代部分化肥，有利于煙株干物質(zhì)的積累。

2.3 不同處理對煙葉SPAD值的影響

由圖2可知，不同處理對不同時期煙株煙葉SPAD值存在一定影響。移栽后30 d，不同處理以T1處理最大，T4處理最小，其他處理居中，處理間差異未達顯著水平;移栽后45 d，不同處理以T2處理最大，T4處理最小，其他處理居中，處理間差異未達顯著水平;移栽后60 d，不同處理以T1處理最大，T4處理最小，其他處理居中，部分處理間差異達顯著水平。移栽后45 d，與T1處理相比，T2處理煙葉SPAD值提高4.76%，說明有機肥替代部分化肥能夠為旺長期煙株生長發(fā)育提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)。

2.4 不同處理對煙葉光合特性的影響

由表2可知，不同處理煙株煙葉光合特性的差異不同，其中凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均以T2處理最高，T4處理最低，其他處理居中，部分處理間差異達顯著水平。與T1處理相比，T2處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別升高25.34%、35.71%和2.75%，T3處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別升高13.07%、10.71%和1.18%，T5處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率分別升高14.08%、25.00%、-1.51%和0.39%，說明有機肥替代部分化肥能夠明顯提高煙株光合作用。

2.5 不同處理對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

化學(xué)成分是評價煙葉質(zhì)量的重要指標[7]。由表3可知，不同處理煙葉化學(xué)成分存在較大差異，部分處理間差異達顯著水平。與T1處理相比，有機肥替代處理煙葉總氮和煙堿有下降趨勢，部分處理煙葉總糖和還原糖有升高趨勢，其中，T2處理煙葉總氮和煙堿分別下降28.72%和24.82%，T3處理煙葉總氮和煙堿分別下降24.91%和24.82%，煙葉總糖和還原糖增加7.91%和6.62%，T4處理煙葉總氮和煙堿分別下降33.91%和13.83%，煙葉總糖、還原糖和鉀含量分別升高4.56%、1.58%和10.53%，T5處理煙葉總氮和煙堿分別下降45.33%和22.34%，對優(yōu)質(zhì)煙葉形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.6 不同處理對煙葉經(jīng)濟性狀的影響

由表4可知，不同處理對煙葉經(jīng)濟效益指標的影響不同，其中煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值和上等煙比例以T2處理表現(xiàn)最佳。與T1處理相比，T2處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例分別提高13.63%、19.96%、5.49%和18.98%，T3處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例分別提高8.55%、13.37%、4.45%和15.69%，T4處理煙葉產(chǎn)值、均價和上等煙比例分別提高0.53%、1.58%和2.01%，T5處理煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例分別提高6.81%、9.63%、2.66%和4.56%。

2.7 相關(guān)性分析

由表5可知，煙株干物質(zhì)積累和煙葉化學(xué)成分及產(chǎn)質(zhì)量與煙葉SPAD和光合作用有密切的相關(guān)性，煙株根莖葉干物質(zhì)重量、總氮、煙堿含量、煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例與煙葉SPAD和光合作用指標多呈正相關(guān)，煙葉總糖和還原糖與煙葉SPAD和光合作用指標多呈負相關(guān)。其中，煙株根莖葉干物質(zhì)重量、煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例與移栽后45 d時煙葉SPAD和Pn、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2和蒸騰速度的相關(guān)系數(shù)達顯著或極顯著水平，說明旺長期煙株色素含量和光合作用對煙株干物質(zhì)形成及煙葉產(chǎn)質(zhì)量形成有重要的影響。

3 討論

3.1 有機肥對物質(zhì)積累和光合作用的影響

煙株各器官干物質(zhì)積累是衡量作物生長發(fā)育和代謝強度的重要指標，是奠定煙葉品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[7-8]。有機肥替代部分化肥的施用，能夠增加植株養(yǎng)分物質(zhì)的形成和積累[8]。另外，光合作用是煙株生長發(fā)育和物質(zhì)形成與積累的重要代謝活動，是煙葉品質(zhì)形成的關(guān)鍵[9]。有機肥的施用效果往往通過煙株生長發(fā)育狀況來直觀體現(xiàn)[9]。王亞雄等[10]通過施用不同種類有機肥研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥后植株葉片葉綠素含量、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均呈不同程度的增大趨勢，光合作用增強，與該試驗結(jié)果較為相似。王通明等[11]研究指出，施用有機肥后，煙葉葉綠體呈現(xiàn)出梭狀，長寬比增大，葉綠體基粒垛疊片層數(shù)增加，對提高光合作用有積極回應(yīng)。在該試驗中，有機肥替代部分化肥后，煙株株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積有增加趨勢，葉片SPAD值和光合作用明顯增強，煙株根莖葉干物質(zhì)積累大量增加，部分處理間差異達顯著水平。在相關(guān)性分析中，煙株根、莖、葉和整株干物質(zhì)重量與移栽后45 d時葉片SPAD值和Pn、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2和蒸騰速度有密切相關(guān)。由此說明，有機肥替代部分化肥可能通過影響煙株光合作用實現(xiàn)提高煙葉品質(zhì)的效果，有待于進一步研究確定。

3.2 有機肥對煙葉化學(xué)成分和經(jīng)濟效益的影響

化學(xué)成分是評價烤后煙葉品質(zhì)的重要指標[7，12-13]。一般情況下，優(yōu)質(zhì)煙葉要求煙葉總氮和煙堿含量均在1.5%～2.5%[7]。楊自軍等[14]研究得出，施用有機肥能夠顯著影響煙葉還原糖、總氮、鉀含量和香氣質(zhì)量以及化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，對提高煙葉透發(fā)性有利。湯宏等[15]研究得出，施用有機肥能夠提高煙葉總糖、還原糖和鉀含量，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性增強，刺激性和雜氣降低，評吸質(zhì)量變好。在該試驗中，有機肥替代部分化肥能夠降低煙葉總氮和煙堿含量，符合優(yōu)質(zhì)煙葉的要求，對改善煙葉刺激吸食強度有正面作用。另外，有機肥替代部分化肥后，煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值增加，經(jīng)濟效益明顯增加。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值等經(jīng)濟效益指標與旺長期煙葉SPAD值和光合作用密切相關(guān)。植株SPAD值是進行營養(yǎng)診斷的重要指標，與葉片色素含量呈密切正相關(guān)[16]。因此，煙株葉片色素含量和光合作用的提高可能是有機肥替代部分化肥的一個重要作用機理，有待于進一步確定。

4 結(jié)論

有機肥替代部分化肥后，煙株株高、莖圍、葉片數(shù)和葉面積增加，田間長勢好，葉片SPAD值和光合作用提高，煙株根莖葉干物質(zhì)積累明顯增加，烤后煙葉總氮、煙堿含量下降，鉀含量提高，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性強，烤后煙葉產(chǎn)量產(chǎn)值、均價和上等煙比例增加，經(jīng)濟效益提高，處理間以T2處理表現(xiàn)最佳。在相關(guān)性分析中，煙葉根莖葉干物質(zhì)積累、煙葉總氮、煙堿含量和產(chǎn)量產(chǎn)值與旺長期煙葉SPAD值和光合作用呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達顯著水平。由此可知，煙葉光合作用與煙葉物質(zhì)積累和品質(zhì)形成密切相關(guān)。

參考文獻

[1] 黃崇峻，王政，張曉龍，等.不同形態(tài)有機肥等氮替代無機肥對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，46（5）：51-55.

[2] 李棟宇，靳輝勇，屠乃美，等.等氮條件下有機無機配施對烤煙根際土壤微生物功能多樣性的影響[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2018，31（11）：2361-2365.

[3] 康麗春，鄭琴，陳葉青，等.我國有機肥生產(chǎn)與產(chǎn)品效能綜述[J].土壤科學(xué)，2019，7（2）：73-83.

[4] 劉國順，劉韶松，賈新成，等.煙田施用有機肥對土壤理化性狀和煙葉香氣成分含量的影響[J].中國煙草學(xué)報，2005，11（3）：29-33.

[5] 聶慶凱，王靜，孫興廣，等.有機肥部分替代化肥對植煙土壤生化特性和烤煙品質(zhì)的影響[J].中國煙草科學(xué)，2020，41（4）：26-32.

[6] 盧紅玲，李云霞，羅經(jīng)仁，等.煙稻輪作區(qū)有機肥運籌對煙草生長發(fā)育和土壤養(yǎng)分的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020（8）：21-25，29.

[7] 劉國順.煙草栽培學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[8] 楊成翠，徐照麗，史普酉，等.氮肥運籌對烤煙養(yǎng)分積累和產(chǎn)質(zhì)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2020，22（6）：176-185.

[9] 楊德廉，李祥英，趙文超，等.有機肥施用對煙草光合特性的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2016，32（28）：47-51.

[10] 王亞雄，常少剛，王銳，等.不同有機肥對寧夏枸杞生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].中國土壤與肥料，2019（5）：91-95.

[11] 王通明，陳偉，潘文杰，等.有機肥和化肥對煙葉氣體交換、葉綠素?zé)晒馓匦约叭~綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（2）：517-526.

[12] 左天覺.煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M].上海：上海遠東出版社，1993.

[13] 王蘅，王小生，陳斌，等.不同品種烤煙烤后煙葉質(zhì)量評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（15）：34-36.

[14] 楊自軍，申洪濤，徐辰生，等.有機肥料對煙葉成分及品質(zhì)的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，59（16）：96-99.

[15] 湯宏，曾掌權(quán)，張楊珠，等.化學(xué)氮肥配施有機肥對煙草品質(zhì)、氮素吸收及利用率的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報，2019，34（4）：183-191.

[16] 郝學(xué)明，王響鈴，宋柏權(quán)，等.甜菜葉片SPAD值和光合色素的相關(guān)性研究[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報，2019，9（10）：65-70.