魏全全，趙 歡，周開芳，張 萌，左明玉，茍世新，鄭明強，肖厚軍*

(1.貴州省農業(yè)科學院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.農業(yè)部貴州耕地保育與農業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站，貴州 貴陽 550006；3.貴州省遵義市土壤肥料工作站，貴州 遵義 553000)

【研究意義】氮素是烤煙生長的關鍵因子，烤煙吸收的氮素主要來源于土壤和肥料，不合理的施肥導致烤煙產量和品質降低，影響其經濟效益，同時對環(huán)境造成影響[1-3]。了解烤煙對氮素的吸收及轉化規(guī)律，確定適宜烤煙生長的氮肥施用量對提高烤煙產量和品質及保護環(huán)境有重要意義。15N示蹤技術被廣泛應用于包括烤煙在內的多種作物，該技術能夠確定烤煙對氮肥的吸收、運轉和代謝規(guī)律，明確施入氮肥的去向及在作物體內的分配[4-5]，可為合理施肥、提高肥料利用率提供科學依據[6]?！厩叭搜芯窟M展】劉青麗等[7]應用15N示蹤研究不同有機物對烤煙氮素營養(yǎng)及品質影響表明，有機肥與無機氮肥配施可降低煙葉煙堿含量，增加糖堿比，改善煙葉品質；謝志堅等[8]通過15N示蹤技術表明，湖北襄樊地區(qū)烤煙光、溫條件較差的高海拔地區(qū)適當提前施用基肥，有利于提高肥料利用率，從而提高烤煙產量產值；化黨領等[9]通過對恩施黃棕壤煙區(qū)烤煙的研究表明，土壤氮對煙株氮積累貢獻率較大，不同部位葉片對土壤氮和肥料氮的吸收積累時期和積累規(guī)律不同；時向東等[10]研究表明，河南煙區(qū)烤煙對土壤的氮素積累顯著大于肥料，且煙株各器官中累積肥料氮量占總氮比例隨生育期推進而降低。【本研究切入點】黃壤作為貴州面積最大的土壤類型，土壤肥力和保肥能力較低，容易造成水土流失等現象，最終使得土壤和肥料的養(yǎng)分無法被作物充分吸收利用，導致肥料利用率降低[11]。稻-煙輪作是我國南方的主要耕作模式，該模式合理協調土壤養(yǎng)分，減少病蟲害發(fā)生，促進作物優(yōu)質高產及區(qū)域農業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展[12]。目前，關于貴州黃壤區(qū)稻-煙輪作模式下烤煙各器官氮素累積及來源的研究相對較少，因此掌握黃壤區(qū)稻-煙輪作模式下烤煙對氮素的吸收規(guī)律對烤煙合理施用氮肥意義重大。【擬解決的關鍵問題】探討貴州黃壤區(qū)稻-煙輪作模式下烤煙氮素的積累與分配，研究不同生長階段烤煙各部位氮含量、氮素累積量及其氮素來源比例，明確土壤與肥料對烤煙氮的貢獻，以期為貴州黃壤區(qū)稻-煙輪作模式下烤煙氮肥的合理施用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料來源

供試烤煙品種為K326，由當地煙草部門提供。供試肥料品種分別為15N-硝酸銨(含N 35 %)、過磷酸鈣(含P2O512 %)、氯化鉀(含K2O 60 %)，15N硝酸銨的氮豐度為5.22 %，由上?；ぱ芯吭嘿徣?。

1.2 試驗地概況

試驗于2015年4月至2016年10月在貴州省遵義市綏陽縣旺草鎮(zhèn)廣懷村青山組進行。該地區(qū)屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣溫11.5～15.0 ℃，平均降雨量為1136.9 mm。試驗田塊土壤為酸性黃泥土，基本理化性狀為：pH 5.80，堿解氮120.3 mg/kg，有機質30.7 %，有效磷14.3 mg/kg，速效鉀232.0 mg/kg。

1.3 試驗設計

試驗在水稻-烤煙輪作模式下進行。2015年4-10月為水稻種植季，2016年4-10月為烤煙季試驗?？緹熂镜卦囼炗?016年4月4日育苗，5月6日移栽，種植前試驗田塊為冬閑田，分次采收。根據烤煙標記氮肥(15N-硝酸銨)用量，烤煙季試驗設4個處理(表1)，4次重復，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積42 m2(6 m× 7 m)。每小區(qū)54穴(折合密度12 857穴/hm2)，行距0.9 m，株距0.7 m。各小區(qū)施P2O590 kg/hm2，K2O 216 kg/hm2。其他田間管理采用當地烤煙生產技術實施。

1.4 測定項目

1.4.1 土壤樣品的采集與測定 土壤樣品分別于烤煙種植前與收獲后采集?？緹煵シN前，在整個試驗田均勻布點15個，采集0～20 cm耕層土壤，實驗室風干磨細過篩后測定理化指標；烤煙收獲后，在每小區(qū)均勻布點5個，采集0～20 cm耕層土壤，實驗室風干磨細過篩后供基礎理化性質測定[13]。

1.4.2 烤煙地上部生物量的測定 烤煙移栽后37、56、75、95和117 d各小區(qū)分別選取代表性植株2株，105 ℃下殺青30 min，60 ℃烘箱中烘至恒重，記錄干重，依次折算根、莖、葉和烤煙植株總生物量。

1.4.3 植株氮含量的測定 烤煙移栽后37、56、75、95和117 d各小區(qū)分別選取的有代表性植株，分別分取根、莖和葉片，105 ℃下殺青30 min，60 ℃烘箱烘至恒重，磨碎混勻，植株全氮采用德國AA3連續(xù)流動分析儀測定，15N原子百分超委托深圳市華科精信檢測科技有限公司采用(DELTA V Advantage)同位素比率質譜儀測定。

表1 烤煙季不同處理標記氮肥施用量Table 1 Nitrogen fertilization in tobacco (kg/hm2)

1.5 計算方法

煙株氮素來自肥料氮的占比=(煙株中的15N原子百分超-0.365 %)/(肥料15N原子百分超-0.365 %)×100 %，式中，0.365 %是自然界中15N含量；煙株各部位累積的肥料氮量=煙株氮素來自肥料氮的百分比×煙株各部位累積的總氮量；煙株各部位來自于土壤氮的比例= 100 %-該部位來自肥料氮的百分比；煙株各部位累積的土壤氮量=煙株各部位累積的總氮量-煙株各部位累積的肥料氮量。

數據處理與分析采用Microsoft Excel 2003及SPSS17.0進行，LSD法檢驗P<0.05水平上的差異顯著性；制圖采用Origin8.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同時期烤煙各器官的全氮含量

隨著生育期的推進，不同施氮處理烤煙的根、莖和葉片全氮含量均呈先下降后小幅上升趨勢。由圖1可知，根全氮含量在不同生育期均以N270處理最大，顯著高于N0處理；隨著生育期推進，根全氮含量呈下降趨勢，在移栽后95 d達最低值，N0～N270各處理的根全氮最低含量分別為0.52 %、0.64 %、0.67 %和0.69 %， N0處理根全氮含量顯著低于其他處理。各時期莖全氮含量均以N270處理最大，顯著高于N0處理；隨著生育期推進，莖全氮含量呈下降趨勢，在移栽后95 d達最低值，N0～N270處理莖全氮最低含量分別為0.45 %、0.48 %、0.54 %和0.62 %。葉全氮含量以N270處理為最大，移栽37 d達3.63 %，顯著高于其余處理；隨著生育期推進，葉全氮含量呈下降趨勢，在移栽后75 d達最低值，N0～N270處理葉片氮最低含量分別為0.92 %、0.99 %、1.01 %和1.04 %。

相同施氮條件下，烤煙不同部位的全氮含量均表現為葉片﹥根﹥莖；隨著施氮量的增加，各部位全氮含量變化趨勢相似，各部位全氮含量均在N270處理時達最大值。

2.2 不同時期烤煙各器官氮素累積量

由圖2可知，隨著生育期推進，烤煙各部位氮素累積量呈先增后降趨勢。其中，根氮素累積量在不同生育期均以N270處理最大，移栽后37～117 d各時期的最高積累量分別為0.54、0.69、0.73、0.94和0.87 g/株；根氮素累積量在不同時期均表現為N270﹥N180﹥N90﹥N0。隨著生育期推進，各處理根氮素累積量均在移栽后95 d達最大值，N0～N270處理根氮素最高累積量分別為0.38、0.50、0.69和0.94 g/株，其中N270處理顯著高于N180和N0處理。莖氮素累積量在不同生育期均以N270處理為最大，移栽后37～117 d各時期的最高積累量分別為0.81、0.98、1.02、1.13和1.09 g/株；莖氮素累積量在不同生育期均表現為N270﹥N180﹥N90﹥N0；隨著生育期推進，各處理莖氮素累積量均在移栽后95 d達最大值，N0～N270處理莖氮素最高累積量分別為0.35、0.61、0.81和1.13 g/株。葉片氮素累積量在不同生育期均以N270處理最大，移栽后37～117 d各時期的最高積累量分別為1.85、1.92、2.19、2.93和2.51 g/株，葉片氮素累積量在不同生育時期均為N270﹥N180﹥N90﹥N0；隨著生育期推進，各處理葉片氮素累積量均在移栽后95 d達最大值，N0～N270處理葉片氮素最高累積量分別為1.27、1.46、2.47和3.57 g/株，顯著高于其他處理。不同生育期，植株氮素累積量均以N270處理最大，各時期分別為3.21、3.58、3.80、5.64和5.25 g/株，均顯著高于其他處理，不同處理植株氮素累積量均在移栽后95 d達最大，各施氮處理分別為2.00、2.57、3.97和5.64 g/株，不同處理之間差異顯著。

圖1 不同時期烤煙各器官氮素含量Fig.1 Effects of different nitrogen treatments on nitrogen content in tobacco in the different growth stages

圖2 不同時期烤煙各器官氮素的累積量Fig.2 Effects of different nitrogen treatments on nitrogen accumulation in tobacco in the different growth stages

相同施氮條件下，烤煙不同部位氮素累積量均表現為葉﹥莖﹥根；隨著施氮量增加，烤煙各部位氮含量變化趨勢相似，且各部位氮含量均表現為葉片最高，莖次之，根最小。各部位氮含量在N270處理時達最大值。

2.3 烤煙植株及各部位從土壤和肥料中吸收氮肥數量的分布

圖3顯示，隨著生育期的推進，不同施氮處理的根、莖、葉片和植株來自土壤的氮素均呈先升高后降低趨勢，均在移栽后95 d達最大值；在烤煙整個生育時期，根、莖、葉片和植株來自土壤的氮素均以N270處理最大，N180處理次之，N90處理最小。莖、葉片和植株來自肥料的氮素在移栽后37～56 d略有增加，56 d后隨烤煙生育期的推進呈降低趨勢，均在移栽后117 d降至最低；在烤煙整個生育期，根、莖、葉片和植株來自肥料的氮素均表現為N270﹥N180﹥N90。

烤煙植株吸收的氮素仍以土壤氮素為主，隨著施氮量增加，烤煙來自肥料的氮素也增加。

2.4 烤煙各器官積累氮中來源于土壤氮和肥料氮比例

由圖4可知，在烤煙的各個生長期，烤煙根、莖和葉片吸收的肥料氮素占總氮素的比例均以N270處理最大，N180處理次之，N90處理最小。吸收土壤氮素比例則相反，表現為N90﹥N180﹥N270。從整個生育期看，各處理烤煙吸收肥料氮素比例隨生育時期推進呈下降趨勢，在移栽后117 d達最小值，N0～N270處理烤煙根、莖和葉最低吸收肥料氮素比例分別為12.21 %～18.25 %、11.61 %～15.60 %和11.39 %～14.51 %；而各處理烤煙吸收土壤氮素比例隨生育期推進表現為上升，同樣在移栽后117 d時達最大值，N0～N270處理烤煙根、莖和葉吸收的最高土壤氮素比例分別為81.75 %～87.79 %、84.40 %～88.39 %和85.49 %～88.61 %。

圖3 不同時期烤煙各器官氮素累積量來源分布Fig.3 Effects of different nitrogen treatments on nitrogen source in tobacco in the different growth stages

后期各處理烤煙根、莖和葉片吸收土壤氮素比例逐漸增大而吸收肥料氮比例逐漸減小。表明，烤煙從土壤中吸收的氮素明顯高于肥料氮素，土壤氮素貢獻率高于肥料。

3 討 論

氮素是烤煙生長的大量元素之一，其不僅來源于當季施用的氮肥，同時也來源于土壤中的氮素營養(yǎng)，明確不同時期烤煙氮素吸收來源，對烤煙的合理施肥有重要作用。本研究應用15N示蹤技術，對稻煙輪作模式下的烤煙不同生育時期不同部位氮素的分配及施氮效應的差異進行比較，表明在烤煙各個生長時期，不同施氮處理各部位吸收的氮素以土壤氮為主，隨著施氮量增加，烤煙來自肥料的氮素也增加，不同部位吸收的氮素為葉片﹥莖﹥根，這與封幸兵等[14]、時向東等[10]的研究結果一致?？緹熤仓昕偟貋碓礊橥寥赖笥诜柿系?，說明煙株生育期吸收的氮素主要來源于土壤，土壤氮素貢獻率高于肥料氮，并且隨著生育期推進，土壤氮源比例逐步增大，不同時期土壤氮素占總氮的比例均超過50 %，這與谷海紅等[15-16]的結果相似，但與化黨領等[9]的研究結果略有不同，可能是與貴州黃壤類型和氣候有關，同時也說明在烤煙生長期，應注意土壤氮供應，其對提高烤煙產量和質量[15]具有重要意義。

土壤類型是烤煙對礦質營養(yǎng)吸收和利用最重要的影響因素之一[17]，因煙地土壤水肥氣熱的差異，將會影響烤煙對氮素的吸收和利用。黃壤是貴州特色土壤，保水保肥能力較差，占貴州植煙土壤的80 %左右[18]。研究結果表明，在貴州黃壤種植烤煙，其吸收的氮以土壤氮為主，與前人[19]在黏壤土、壤土和砂壤的研究結果不同，但與馬興華等[20]在褐土上的研究結果相似，可能與黃壤特有的土壤類型和土體環(huán)境有關。隨著施肥量的增加，烤煙吸收的肥料氮增加，土壤氮比例下降，原因可能是肥料氮對土壤氮庫有稀釋作用，使施氮作物較不施氮作物少吸收土壤氮，且隨氮肥施用量的增加作物吸收的土壤氮進一步減少[21]。烤煙對氮素的吸收主要以無機氮的形式，同時與氮肥品種、施肥時期、試驗地海拔、土壤類型與質地和土壤溫度等有關[3, 22]，因此，烤煙合理施肥應考慮以上諸多因素的影響。

圖4 不同時期烤煙氮素來源分布比例Fig.4 Effects of different nitrogen treatments on nitrogen source proportion in tobacco in the different growth stages

稻-煙輪作能提高水稻和煙草的產量和品質[23]，同時對減輕土壤病蟲害的發(fā)生有積極作用[24]，但在輪作體系中盲目過量的施肥會造成肥料利用率降低，且污染環(huán)境，因此應在輪作系統(tǒng)中合理利用前茬作物收獲后土壤殘留的氮素養(yǎng)分，適當減少后茬作物的施氮量，在化肥減量施用的前提下進行精準施肥，提高肥料的利用率并有利于環(huán)境保護，符合農業(yè)部化肥零增長的發(fā)展目標。

4 結 論

(1)通過15N標記法研究稻-煙輪作系統(tǒng)烤煙季烤煙氮素含量、養(yǎng)分累積量及15N分布，結果表明，不同施氮處理烤煙根、莖和葉片的氮含量變化趨勢相同，均隨生育時期的推進呈先降低后趨于平衡的趨勢，且不同施氮處理的根、莖和葉片氮含量為N270﹥N180﹥N90﹥N0；相同施氮處理的烤煙根、莖和葉片的氮含量表現為葉片﹥根﹥莖。

(2)不同施氮處理烤煙根、莖和葉片的氮素累積量均表現為先增加后降低的趨勢，不同處理間的根、莖和葉片氮含量均為N270﹥N180﹥N90﹥N0；相同施肥處理的烤煙根、莖和葉片的氮素累積量為葉片﹥根﹥莖。

(3)不同施氮處理烤煙根、莖和葉片的吸收氮的數量以土壤氮為主，且在移栽后95 d達最大值；吸收來自肥料的氮素在移栽后37～56 d略有增加，56 d后隨著烤煙生育期的推進呈降低趨勢?？緹煾?、莖及葉片的吸收氮的比例為土壤氮﹥肥料氮。

(4) 綜合看，烤煙植株吸收的氮主要來源于土壤，且隨著生育期的推進，土壤氮素比例增加。因此，稻-煙輪作系統(tǒng)烤煙施氮時應充分考慮土壤氮供應及植株對土壤氮素的吸收。

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