李 亮，張 翔*，王亞寧，毛家偉，司賢宗，索炎炎，余 瓊，范藝寬，陳啟龍

(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境研究所，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司，河南 鄭州 450018；3.臨潁縣煙草公司，河南 臨潁 462600)

鉀影響烤煙的內(nèi)在及外觀質(zhì)量，被譽(yù)為“品質(zhì)元素”[1]。鉀含量高的煙葉，色澤呈橘黃色、香氣足、吃味好、富有彈性及韌性、填充性強(qiáng)[2]。國際上普遍將含鉀量作為考量優(yōu)質(zhì)煙葉的一項(xiàng)重要指標(biāo)，美國煙葉鉀含量為4%～6%，巴西煙葉鉀含量3%～4%，但我國煙葉鉀含量多在1%～2%[2-3]。河南煙區(qū)作為黃淮煙區(qū)的重要組成部分，煙葉年產(chǎn)量200多萬擔(dān)，對河南經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮至關(guān)重要的作用。但近年來，隨著復(fù)種指數(shù)的提高及長期不合理肥料的施用，造成該區(qū)煙葉鉀含量與優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)區(qū)存在較大差距，煙葉鉀含量一直徘徊在1.5%左右[4]，嚴(yán)重制約了該區(qū)烤煙生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)化和高效化。因此，如何提高鉀含量已成為煙草科技工作者關(guān)注的重點(diǎn)。

煙葉鉀含量主要受品種、生態(tài)條件及栽培技術(shù)等因素的影響，品種受生態(tài)條件的限制較難改變，但可在特定的生態(tài)條件下改進(jìn)烤煙栽培方式以提高煙葉鉀含量。前人研究認(rèn)為，烤煙前期吸鉀量較少，30 d后吸收強(qiáng)度加大，45～60 d是烤煙的吸鉀高峰期，但60 d后吸鉀量又開始減少[5]。因此在烤煙生產(chǎn)上，除了基施鉀肥，主張追鉀來保證中后期鉀素的充足供應(yīng)。河南煙區(qū)烤煙移栽期處于熱量條件差，積溫不足的春末夏初，通過地膜覆蓋栽培能有效提高地溫和土壤的保水保肥性能，為煙株的生長提供適宜的環(huán)境條件[6]。但在煙株生長中后期，為防高溫障礙，應(yīng)及時揭膜，否則會導(dǎo)致煙株側(cè)根量少、根層浮淺、根系易老化、難以吸收充足的養(yǎng)分，易感染病蟲害，質(zhì)量下降[7-8]。培土可增加肥沃土層的厚度，擴(kuò)大煙株的營養(yǎng)吸收面積，促進(jìn)烤煙生長發(fā)育，既利于防旱保墑，又便于排水防澇，還能促進(jìn)埋入土中煙莖上發(fā)生次生根，并為不定根的生長創(chuàng)造一個良好的伸根環(huán)境，有利于防止倒伏，減輕雜草。鑒于此，采用田間小區(qū)試驗(yàn)，通過改變地膜覆蓋、追鉀時間及揭膜培土等栽培方式來提高烤煙的鉀含量及產(chǎn)質(zhì)量，以期為指導(dǎo)河南煙區(qū)烤煙生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年5至10月在河南省漯河市臨潁縣固廂鎮(zhèn)大師村進(jìn)行，供試品種為中煙100，前茬作物為煙草。供試土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土，耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH值 7.9，有機(jī)質(zhì)10.0 g/kg，堿解氮89.8 mg/kg，有效磷6.2 mg/kg，速效鉀174.4 mg/kg，緩效鉀978.8 mg/kg。試驗(yàn)地地勢平坦，肥力均勻一致，排灌條件良好。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

如表1所示，試驗(yàn)設(shè)8個處理。采取田間小區(qū)對比試驗(yàn)，每個處理3次重復(fù)，共24個小區(qū)，小區(qū)面積72 m2(4.8 m×15 m)，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)于5月10日選取長勢健壯、大小均勻一致的煙苗進(jìn)行移栽，行株距為120 cm×50 cm。6月13日揭膜培土，6月29日對T2、T4、T6、T8處理小區(qū)再次培土，每次培土高度保證在30～35 cm左右，壟頂寬30 cm左右，培土?xí)r墑面的松土要與煙株莖基部緊密結(jié)合，以利于不定根生長。各處理氮、磷、鉀按當(dāng)?shù)責(zé)熮r(nóng)常規(guī)施肥，施肥量分別為N 67.5 kg/hm2、P2O5101.25 kg/hm2、K2O 236.25 kg/hm2。供試肥料種類為：芝麻餅肥(N 5%)，一銨(N 11%、P2O544%)，硝銨磷(N 32%、P2O54%)，硫酸鉀(K2O 50%)。其中，氮肥70%條施、30%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥30%條施、20%穴施、50%追施。除試驗(yàn)因素外，其它栽培措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理規(guī)范措施進(jìn)行。

表1 不同試驗(yàn)處理

注：普通白膜寬90 cm，黑白配色膜寬90 cm(中間透明部分20 cm，兩邊黑色部分膜寬35 cm)。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1 干物質(zhì)積累量測定

每個小區(qū)選擇長勢均勻一致的代表性煙株3株。團(tuán)棵期取全株，旺長期、圓頂期和成熟期，分根、莖、葉取樣并沖洗干凈，放入烘箱105℃殺青30 min，在70℃下烘干稱重。

1.3.2 葉綠素與光合特性測定

烤煙各生育期，采用葉綠素儀(Chlorophyll meter,SPAD-502)測中部葉，每個處理隨機(jī)挑選3株烤煙，并分葉尖、葉中、葉基進(jìn)行測定。

烤煙圓頂期(打頂后第7 d)，采用Li 6400便攜式光合儀，于晴天上午9:00～11:00測定光合速率、氣孔導(dǎo)度、葉肉胞間CO2濃度、蒸騰速率等指標(biāo)[9]。每小區(qū)選取3株生長一致的煙株，測定上部葉(頂部倒數(shù)第3片功能葉)[10]。

1.3.3 鉀含量測定

烤煙團(tuán)棵期取全株樣品，旺長期、圓頂期和成熟期分根、莖、葉取樣，每小區(qū)選代表性樣3株，煙葉殺青、烘干至恒重，采用濃硫酸-雙氧水法消煮，用火焰光度計測定鉀含量[11]。

1.3.4 烤后煙葉化學(xué)成分

取烤后煙葉中部葉進(jìn)行總糖、還原糖、煙堿、總氮、鉀、氯含量的測定?？偺呛坎捎幂焱壬y定，還原糖含量采用DNS比色法測定，煙堿含量采用提取脫色法測定，總氮含量采用凱氏定氮法測定，鉀含量采用火焰光度法測定，氯含量采用莫爾法測定[12-13]。

1.3.5 經(jīng)濟(jì)性狀計算

煙葉成熟后，按不同處理分區(qū)采收和計產(chǎn)，按國家標(biāo)準(zhǔn)《烤煙》(GB 2635-1992)進(jìn)行分級，計算中上等煙率，并按2016年國家收購指導(dǎo)價格計算產(chǎn)值和均價。每公頃產(chǎn)量、產(chǎn)值由小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值折算。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013和Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，利用SPSS 17.0進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，并用Duncan,s進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙干物質(zhì)積累量的影響

由表2可知，黑白配色膜覆蓋的煙株干物質(zhì)積累量大于普通白膜覆蓋的處理，可能是黑白配色膜既具有普通白膜增溫保墑的優(yōu)點(diǎn)，又能有效抑制雜草的生長，減少雜草的營養(yǎng)消耗對煙株生長的危害，保障了煙株的健壯生長。從煙株生長后期來看，黑白配色膜覆蓋30 d追鉀效果好于45 d追施鉀肥，普通白膜覆蓋45 d追施鉀肥效果好于30 d追施鉀肥。較揭膜培土1次的處理，揭膜培土2次更有利于促進(jìn)煙株干物質(zhì)量的積累。

表2 不同生育期烤煙干物質(zhì)積累量 (g/株)

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一生育期5%差異顯著，下同。

2.2 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙葉片葉綠素含量的影響

烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的形成，最終取決于其個體與群體的光合作用，光合色素尤其是葉綠素，在植物的光合作用中對光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化起著極為重要的作用，而SPAD值可以反應(yīng)葉綠素的含量與光合作用強(qiáng)度[14-15]。由表3可知，烤煙生育期內(nèi)，葉片SPAD值呈先升高后降低的趨勢，各處理SPAD峰值均出現(xiàn)在旺長期，成熟期最低。團(tuán)棵期至圓頂期各處理均是葉尖>葉中>葉基，而成熟期各處理均是葉基>葉中>葉尖。生長前期，黑白配色膜覆蓋的SPAD值顯著高于普通白膜覆蓋的處理，30 d追鉀提高了團(tuán)棵至旺長期煙葉的SPAD值。在生長后期，45 d追鉀煙葉SPAD值小于30 d追鉀處理，表明烤煙移栽后45 d較30 d追鉀更有利于促進(jìn)煙株生長后期的成熟落黃。

表3 不同生育期烤煙葉片SPAD值

2.3 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙葉片光合特性的影響

烤煙是喜光作物，光合作用是作物生產(chǎn)過程中干物質(zhì)積累和產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[16]。烤煙圓頂期，光合產(chǎn)物可集中向煙葉分配，有利于烤煙干物質(zhì)的積累，故該生育期光合作用對烤煙生長態(tài)勢有重要影響，是決定煙葉產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵時期[17-18]。從表4看出，圓頂期，煙葉的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率與凈光合速率呈現(xiàn)相同的變化趨勢，為T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。而胞間CO2濃度則呈現(xiàn)相反變化趨勢，為T6

表4 圓頂期烤煙葉片光合特性

2.4 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙鉀素的影響

從圖1看出，團(tuán)棵期，全株鉀含量較高，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，全株鉀含量逐漸降低。根中鉀含量變化范圍為0.85%～1.80%，隨著煙株的生長，根中鉀含量也在逐漸降低，成熟期各處理根中鉀含量差異不顯著，究其原因主要是煙株的根部活力逐漸降低，吸鉀能力減弱所致。莖中鉀含量變化范圍為0.83%～3.52%，T6處理莖中鉀含量最高。旺長期，黑白配色膜覆蓋處理的莖中鉀含量均超過了3.00%，隨著煙株的生長，莖中鉀含量也在逐漸降低。煙葉鉀含量的變化范圍為1.20%～3.22%，各處理煙葉鉀含量在旺長期均超過了2.00%，但各器官煙葉鉀含量隨生育期推進(jìn)有明顯降低的趨勢，原因是煙株干物質(zhì)的積累速度大于鉀素的吸收速度，由烤煙的稀釋效應(yīng)所導(dǎo)致[2]。整體來看，T6處理煙葉鉀含量顯著高于其他處理。

從圖2看出，根、莖、葉中鉀積累量均隨煙株生長呈遞增趨勢，且各器官鉀素積累量呈葉(1.60～4.91 g/株)>莖(0.97～3.56 g/株)>根(0.23～0.78 g/株)的規(guī)律。整個生育期，不同處理對煙株根的鉀素積累影響不大，但對煙株的莖和葉鉀素積累有顯著的影響，T6處理煙葉鉀素積累量較其他處理要高。各器官鉀素分布如圖3所示，煙葉鉀占全株的43.17%～69.78%，其次是莖為23.12%～40.99%，根僅為6.27%～14.66%，表明各處理大部分鉀素分配在煙葉中，而根和莖中積累的鉀素則顯著少于煙葉的含鉀量。

2.5 不同栽培方式與追鉀時間對烤后煙葉化學(xué)成分的影響

從煙葉化學(xué)成分指標(biāo)協(xié)調(diào)性來看，優(yōu)質(zhì)煙葉總糖含量要求達(dá)到18%～22%，還原糖16%～18%，煙堿含量2.4%～2.6%，總氮含量1.9%～2.1%，鉀含量2%以上，氯含量1%以下，糖堿比6～10，氮堿比0.8～1.0，鉀氯比≥8.0，還原糖與總糖的比值應(yīng)≥0.9[20-21]。從表5看出，黑白配色膜覆蓋煙葉化學(xué)品質(zhì)比普通白膜覆蓋協(xié)調(diào)，鉀氯比提高明顯。T5和T6處理中部葉的總糖、還原糖均在適宜范圍內(nèi)，煙堿、總氮、氯含量較低，鉀含量均最高。

圖1 不同生育期煙株鉀含量

2.6 不同栽培方式與追鉀時間對烤煙經(jīng)濟(jì)性狀的影響

如表6所示，產(chǎn)量和產(chǎn)值均是T6>T5>T8>T4>T7>T3>T2>T1。普通白膜覆蓋除T4外，其余處理的均價和中上等煙率均小于黑白配色膜覆蓋處理。表明黑白配色膜覆蓋更有利于烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值的提高，黑白配色膜覆蓋在移栽30 d后追施鉀肥比45 d后追施鉀肥對經(jīng)濟(jì)效益的提高更有積極的促進(jìn)作用，白膜覆蓋在煙苗移栽45 d后追施鉀肥較30 d后追施鉀肥有較好的經(jīng)濟(jì)效益。此外，培土2次的處理較培土1次的處理更有利于煙株根系的生長發(fā)育從而有利于烤煙經(jīng)濟(jì)效益的提高。

圖2 不同生育期煙株鉀積累量

圖3 不同生育期煙株鉀的分布

處理總糖(%)還原糖(%)煙堿(%)總氮(%)鉀(%)氯(%)糖堿比氮堿比鉀氯比兩糖比T124.21a20.80a3.19a2.30a1.58b0.51a6.52ab0.72a3.10c0.86abT222.93a18.97ab3.07a2.27a1.64b0.49a6.18b0.74a3.35c0.83bT323.80a19.30ab2.84b2.09b1.83ab0.54a6.80ab0.74a3.39c0.81bT420.04b18.00b2.49bc1.98c1.91a0.48a7.23a0.80a3.98bc0.90aT520.35b17.15b2.37c2.02c1.99a0.32b7.24a0.85a6.22a0.84bT621.06b17.40b2.40c2.08c2.03a0.40ab7.25a0.87a5.08b0.83bT720.10b18.01b2.62bc2.11b1.89ab0.38ab6.87ab0.81a4.97b0.90aT821.21b17.23b2.42c2.04c1.93a0.31b7.12ab0.84a6.23a0.81b

表6 烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論與討論

烤煙是河南重要的經(jīng)濟(jì)作物，但河南煙區(qū)烤煙生產(chǎn)長期面臨前期溫度偏低，旺長期伏旱等不利氣候因素，影響煙葉的產(chǎn)質(zhì)量，而地膜覆蓋有利用保持地溫，并且增強(qiáng)土壤的保墑和提墑作用，促進(jìn)煙株早生快發(fā)，對烤煙生產(chǎn)發(fā)揮了積極有效作用，但烤煙生長中后期覆膜土溫過高，導(dǎo)致肥效發(fā)揮提前、煙株生長前旺后衰、根系發(fā)育不良、株形變化等。因此適時揭膜培土能克服地膜覆蓋的不利影響，可彌補(bǔ)河南不利氣候因素對煙葉生長發(fā)育的障礙因素[22]。陳茂建等[23]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法研究了不同揭膜時間對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)烤煙移栽后35 d揭膜處理煙葉產(chǎn)質(zhì)量最優(yōu)，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，品質(zhì)好，故本研究在移栽后35 d左右進(jìn)行揭膜培土處理。

不同的覆蓋物能調(diào)節(jié)土壤溫度、水分，改變土壤環(huán)境，從而影響煙株的長勢及烤后煙葉化學(xué)成分[24]。本研究發(fā)現(xiàn)，對砂質(zhì)壤土而言，與普通白膜覆蓋相比，前期覆蓋黑白配色膜能提高地溫和協(xié)調(diào)水肥氣熱，煙株緩苗快，長勢好，可能是黑白配色膜較普通白膜覆蓋能更好地限制雜草的生長。生產(chǎn)上旺長期揭膜后一般只培土1次，要求壟面整齊、微呈拱形，表土與煙莖基部密接，但因雨水沖刷常使煙壟變矮變窄，2次培土加厚了活土層，為不定根的發(fā)育創(chuàng)造了良好條件，更有利于煙株根系的發(fā)育、吸收充足養(yǎng)分，改善煙葉化學(xué)成分，且能顯著提高煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、均價和上等煙比例。

鉀主要以離子形態(tài)賦存在代謝比較旺盛的組織和器官中，它在維持細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)代謝、促進(jìn)光合作用、光合產(chǎn)物的運(yùn)輸及蛋白質(zhì)合成等方面發(fā)揮著重要的作用[25]。鉀在煙株體內(nèi)流動性很強(qiáng)，在旺長和打頂后地上部的鉀存在回流到根中并外溢的現(xiàn)象，再者河南煙區(qū)土壤鉀素的有效性較低，施入的鉀肥易被土壤固定，故烤后煙葉鉀含量往往低于1.5%[26-27]。裘宗海等[28]報道了，煙葉對鉀素的吸收積累均與鉀素的供應(yīng)呈正相關(guān)，增加鉀素的供應(yīng)能提高煙葉對鉀的積累。楊鐵釗等[29]和景沙沙等[30]研究表明，保持土壤中后期較高的供鉀能力，是提高煙葉鉀含量的關(guān)鍵所在。所以采取“基肥+適時追鉀”相結(jié)合的施鉀方式，才能提高煙草對鉀素的吸收效率，從而達(dá)到在相同供肥量下提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量的目的。但不同時期追鉀對煙葉鉀含量有迥異的影響，生育前期施鉀對煙葉鉀含量影響較小，主要對其產(chǎn)量影響較大，而生育后期供鉀對煙葉產(chǎn)量作用較小，主要影響煙葉鉀含量[31]。對砂質(zhì)壤土而言，黑白配色膜覆蓋+30 d追鉀+揭膜后培土2次的栽培方式能最大限度地發(fā)揮栽培技術(shù)的優(yōu)越性，達(dá)到高產(chǎn)高效生產(chǎn)特色優(yōu)質(zhì)煙葉的目的，在河南省乃至黃淮煙區(qū)具有推廣利用價值。