不同氮素配比對烤煙生長發(fā)育和養(yǎng)分累積及上部煙葉化學(xué)成分的影響

高加明 張繼光 任曉紅 丁才夫 李方明 申國明 高林 劉躍東 王大彬

摘要：以云煙87為材料，采用田間小區(qū)試驗，系統(tǒng)研究了不同銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比（3：7、5：5和7：3）施用對恩施市煙區(qū)煙株生長發(fā)育（農(nóng)藝性狀、生物量）、養(yǎng)分積累（氮磷鉀含量）及煙葉化學(xué)成分的影響。結(jié)果表明，在烤煙生育期內(nèi)各處理煙株農(nóng)藝性狀和生物量差異不明顯;在平頂期和成熟期，各處理煙株不同部位氮磷鉀含量和累積量變化基本一致;隨著銨態(tài)氮比例增加，其上部煙葉中總糖、還原糖含量降低，而總氮和煙堿含量上升，鉀和氯含量變化不明顯。不同銨硝配比施用，對煙株生長發(fā)育和養(yǎng)分積累影響不明顯，對上部煙葉化學(xué)成分有一定影響，其中銨態(tài)氮/硝態(tài)氮配比為3：7時化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好。

關(guān)鍵詞：烤煙;氮素形態(tài);生長發(fā)育;養(yǎng)分累積;化學(xué)成分

中圖分類號：S572

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020）12-0094-05

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.12.021

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

氮素是對烤煙生長發(fā)育及品質(zhì)影響最為重要的營養(yǎng)元素之一，其中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是烤煙能夠吸收利用的主要氮素形態(tài)[1]。由于硝態(tài)氮和銨態(tài)氮自身形態(tài)、性質(zhì)以及植煙地區(qū)土壤類型、肥力、自然生態(tài)條件的不同，導(dǎo)致煙草對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮吸收、轉(zhuǎn)運及代謝等過程存在差異[2]。因此，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮對煙草生長發(fā)育及上部煙葉品質(zhì)影響的研究一直是煙草領(lǐng)域的關(guān)注熱點。

已有研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮在土壤中易于淋失，特別是在南方多雨地區(qū)損失更為嚴重，而煙草生長前期對氮素的需求較后期小，因此前期施用硝態(tài)氮容易引起氮素流失，銨態(tài)氮相對更容易被土壤吸附固定不易淋失[3]，在煙草生長前期增加銨態(tài)氮的施用可以起到緩釋效果，從而提高氮肥的利用率;雖然煙草是一種喜硝作物[4]，但銨態(tài)氮在土壤中會發(fā)生硝化作用而轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮，而且市場上出售的銨態(tài)氮價格不及硝態(tài)氮1/2，因此，在烤煙種植過程中硝態(tài)氮配施銨態(tài)氮既能提高氮肥利用率、降低投入成本，又利于煙草生長發(fā)育及品質(zhì)改善。然而，目前有關(guān)硝態(tài)氮和銨態(tài)氮配比對煙草生長發(fā)育及上部煙葉品質(zhì)影響的研究結(jié)果不盡相同[5-9]，其原因可能與當?shù)丨h(huán)境條件、土壤類型及由此影響的硝銨共存期有關(guān)[10]。因此，應(yīng)根據(jù)當?shù)刈匀簧鷳B(tài)條件，因地制宜地選擇最佳硝態(tài)氮和銨態(tài)氮配比是促進煙草發(fā)育、提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵。

湖北省恩施市煙區(qū)是中國優(yōu)質(zhì)中間香型煙葉主產(chǎn)區(qū)，植煙土壤以山地黃棕壤為主，產(chǎn)出煙葉具有富硒、甜雅香等特色[11]。在目前氮肥減施增效的大背景下，確定合理的氮素配比對煙葉生長發(fā)育特征及上部煙葉品質(zhì)方面的作用很重要。本研究以恩施市主栽烤煙品種云煙87為試驗材料，通過調(diào)節(jié)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的不同施比，研究其對恩施市烤煙生長發(fā)育、養(yǎng)分累積以及上部煙葉化學(xué)成分的影響，以期為恩施市煙區(qū)的氮肥合理施用及煙葉質(zhì)量提升提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗點基本情況

試驗于2017年在湖北省恩施市望城坡現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)進行。供試烤煙品種為云煙87。土壤類型為黃棕壤，其0-40 cm土層的土壤基本理化指標為pH 6.8，有機質(zhì)23.50 g/kg，堿解氮75.6 mg/kg，有效磷33.8 mg/kg，速效鉀479.6 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗按照不同銨態(tài)氮和硝態(tài)氮配比，設(shè)置3個處理，分別為T1（3：7）、T2（5：5）、T3（7：3），各處理施氮水平均為112.5 kg/hm2，N：P2O5：K2O用量及比例（質(zhì)量比）按照當?shù)爻Ｒ?guī)的1：1：3進行。處理組所用肥料為碳酸氫銨、硝酸鉀、鈣鎂磷肥以及硫酸鉀，其中全氮量的70%作為基肥施用，30%作追肥施用，追肥在移栽后30 d施用。采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理設(shè)3個重復(fù)，共9個小區(qū)，每小區(qū)植煙50棵。其他田間管理操作統(tǒng)一按照當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進行。

1.3 測定項目

1.3.1 農(nóng)藝性狀測定每個小區(qū)選取10棵代表性煙株，在團棵期調(diào)查株高、有效葉數(shù)、最大葉長和最大葉寬，在平頂期調(diào)查株高、有效葉數(shù)、莖圍、節(jié)距以及下二棚、腰葉、上二棚的葉長和葉寬等指標。1.3.2煙株樣品分析在平頂期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后80 d）每個小區(qū)選取2棵代表性煙株，打頂后將其中1棵帶根挖出，分別測定上部葉、中部葉、下部葉、莖、根等部位的生物量同時將樣品烘干粉碎后測定各部位的氮磷鉀含量，其中全氮用凱氏定氮法測定，全鉀用硫酸一雙氧水消煮一火焰光度法測定，全磷用硫酸一雙氧水消煮一釩鉬黃比色法測定[12]。

1.3.4 烤后煙葉化學(xué)成分分析每個處理采集烤后上部煙葉（B2F）2.5 kg，測定總糖、還原糖、總氮、煙堿、鉀、氯等化學(xué)成分[13，14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用Excel 2007軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮素配比處理對煙株農(nóng)藝性狀的影響

不同氮素配比處理煙株團棵期和平頂期的農(nóng)藝性狀如表1、表2所示，各處理之間農(nóng)藝性狀總體差別不大，除T1處理的有效葉數(shù)和最大葉長分別顯著高于和低于T2和T3處理外，其他指標間差異不大，說明在前期不同銨硝配比基肥施用對煙株的生長發(fā)育影響不大。在平頂期，除TI處理腰葉寬度顯著高于T3處理外，各處理的其他農(nóng)藝性狀指標間也沒有顯著差異，說明在恩施煙區(qū)不同氮素配比措施對中后期煙株生長無明顯影響。

2.2 不同氮素配比處理對煙株生物量的影響

不同氮素配比處理對平頂期和成熟期煙株各部位生物量的影響如圖1所示。從圖1a可知，在平頂期不同處理煙株各部位的生物量大小排序沒有明顯規(guī)律，各部位不同處理間沒有統(tǒng)計學(xué)差異，說明在平頂期不同施肥配比對煙株生物量沒有顯著影響。在成熟期（圖lb），整體上T3處理各部位生物量略高于T1、T2處理，除T3處理莖重量顯著高于T1、T2處理外，其他各部位處理間沒有統(tǒng)計學(xué)差異，說明不同施肥處理對成熟期煙株的生物量影響不明顯。

2.3 不同氮素配比處理對煙株氮磷鉀含量及累積量的影響

氮磷鉀是煙草生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，其含量是衡量植物生長發(fā)育的重要指標。如圖2所示，在平頂期上部葉、中部葉、下部葉及莖中氮磷鉀含量沒有顯著差異，在根中除T2處理鉀含量顯著低于T1、T3處理外，其他處理間差異不明顯。在成熟期下部葉已經(jīng)采收，此時各處理上部葉、中部葉、莖及根中的氮磷鉀含量沒有顯著差異（圖3）。圖4顯示了成熟期各處理煙株不同部位氮磷鉀的累積量。由圖4可知，除莖中T2、T3處理之間鉀含量存在顯著差異外，其他各處理之間氮磷鉀累積量沒有顯著差異?？傊?，本試驗中不同氮素配比處理對煙株氮磷鉀吸收及累積量沒有顯著影響。

2.4 不同氮素配比處理對烤煙上部煙葉化學(xué)成分的影響

上部煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性差是煙區(qū)普遍存在的問題，嚴重影響了煙葉品質(zhì)及其工業(yè)可用性。不同氮素配比處理對烤煙上部煙葉B2F化學(xué)成分的影響如表3所示。

總糖和還原糖含量隨銨態(tài)氮施用量增加而下降，而總氮和煙堿隨銨態(tài)氮施用量增加呈上升趨勢，鉀和氯的含量差別不大，其中T1處理的還原糖/煙堿、總氮/煙堿、鉀/氯比例最高，因此，T1處理（銨硝比=3：7）上部煙葉主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性更好。這也說明在保持施氮量不變的情況下，通過調(diào)控銨硝配施比，可以提升上部煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性，有效改善煙葉的品質(zhì)。

3 討論與結(jié)論

硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是煙株利用氮素的兩種主要形態(tài)，目前大部分研究證明硝態(tài)氮和銨態(tài)氮配合施用有利于煙株的生長發(fā)育[15-17]，但具體的配施比例不盡相同，這可能是由于各植煙地區(qū)土壤類型、氣候條件、農(nóng)藝操作等因素存在差異所致[18.19]。本研究針對恩施市黃棕壤地區(qū)，考察不同銨硝配施比例對煙株生長發(fā)育的影響。在團棵期，煙株的株高和有效葉數(shù)等農(nóng)藝性狀總體表現(xiàn)出T1處理大于T2處理和T3處理，可見基肥中銨硝比例提高不利于煙草生長發(fā)育。研究證明硝態(tài)氮比銨態(tài)氮更加有利于煙株生長[9，20]。如張洲穎等[21]通過水培試驗研究發(fā)現(xiàn)，高濃度銨態(tài)氮會抑制煙株生長。本試驗中，在平頂期，各處理的煙葉整體長勢較為一致，各處理間農(nóng)藝性狀無顯著差異。已有研究表明，不同氮素形態(tài)配比對烤煙生長后期各項農(nóng)藝性狀沒有明顯影響[9.19]，這與本試驗結(jié)果一致。與團棵期相比較，特別是T3處理煙株在中后期生長提速，其在平頂期時的株高及有效葉數(shù)等指標已超過T1處理，這也說明銨態(tài)氮配比高時有利于煙株的后期生長，這與王利超等[20]研究結(jié)果一致。

從不同生長期各處理煙株生物量來看，除成熟期T3處理莖的重量顯著大于其他處理外，無論在平頂期還是成熟期，各處理間煙株煙葉的生物量無顯著影響，說明不同氮素形態(tài)配施與煙葉生物量（產(chǎn)量）之間沒有直接相關(guān)性，與大多數(shù)現(xiàn)有研究結(jié)果一致[18.22]。已有研究證明，氮素形態(tài)不僅影響煙株對氮素的吸收利用，還會對其他元素的吸收利用產(chǎn)生影響[23]。不同銨硝配施比例對煙株平頂期和成熟期氮磷鉀含量及積累量的影響結(jié)果顯示，各處理間除平頂期根中的鉀含量及成熟期莖中鉀最終累積量存在一些差異外，所有葉片中的氮磷鉀含量及最終累積量差異不明顯。說明本試驗各處理所用的銨硝配施比例都能夠滿足煙株生長發(fā)育的營養(yǎng)需求，同時也不會影響煙株對氮磷鉀元素的吸收利用，因此最終不影響煙葉產(chǎn)量。

目前一致認為煙草是喜硝作物，這造成了生產(chǎn)中往往偏施硝態(tài)氮肥。相對于煙葉產(chǎn)量，煙葉品質(zhì)是決定煙草經(jīng)濟價值的最重要因素。氮素形態(tài)被認為是影響煙草主要化學(xué)成分和香氣組成等決定煙草品質(zhì)的主要因素[19]。目前，一般認為不同氮素形態(tài)配施比例對烤煙化學(xué)成分存在一定影響[18]。本研究發(fā)現(xiàn)隨著各處理銨態(tài)氮比例增加，其上部煙葉中總糖、還原糖含量降低，而總氮和煙堿含量上升，鉀和氯含量變化不明顯。岳俊芹等[24]研究發(fā)現(xiàn)，銨態(tài)氮施用比例增加有利于煙堿合成，而不利于還原糖的積累。謝晉等[9]研究發(fā)現(xiàn)，硝態(tài)氮比例與烤后煙葉中的總糖、還原糖、淀粉、糖堿比、鉀離子等呈極顯著正相關(guān)，與全氮、煙堿、氮堿比等呈極顯著負相關(guān)。因此，本試驗結(jié)果與以上研究結(jié)論具有較好的一致性。另外，Tl處理具有較高的還原糖/煙堿比、總氮/煙堿比以及鉀/氯比，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性更好，這也與大多數(shù)研究結(jié)果一致[9，16]。

總之，在恩施市煙區(qū)生態(tài)條件下不同銨硝配施比例對煙株的生長發(fā)育無明顯影響，對煙株的養(yǎng)分含量及最終累積量同樣影響不大，而對烤煙煙葉化學(xué)成分有一定影響，其中Tl處理煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性最好。

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基金項目：湖北省煙草公司科技項目（ 027Y2017-001）

作者簡介：高加明（1984-），男，山東齊河人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事科技創(chuàng)新管理，（電話）027-83738725（電子信箱）gaojiaming373@163.com;通信作者，王大彬，助理研究員，主要從事煙草化學(xué)成分分析及利用，（電子信箱）wangdabin17@163.com。