巫彬芳， 鄧蘭生， 官利蘭， 程鳳嫻， 楊依彬， 楊 旭， 張承林

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東廣州 510642； 2.廣州一翔農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司，廣東廣州 510620)

煙草是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作物之一，對地域經(jīng)濟(jì)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要拉動(dòng)作用[1-3]。在煙草生產(chǎn)中，鉀是最為重要的品質(zhì)元素[4-6]。目前，我國煙葉品質(zhì)存在的主要問題之一是煙葉含鉀量過低，除云南、貴州、福建部分地區(qū)的煙葉含鉀量超過2%外，其他地區(qū)普遍低于2%，而一般優(yōu)質(zhì)煙葉含鉀量不能低于3%，美國等幾大優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)國的煙葉含鉀量更是高達(dá)4%～6%，這一現(xiàn)狀嚴(yán)重制約著我國目前煙葉生產(chǎn)的發(fā)展[7]。大量研究表明，合理灌溉和施肥是促進(jìn)煙草生長發(fā)育和改善煙葉品質(zhì)的重要因素。王家民等研究表明，在常規(guī)施肥前提下，于移栽后50、60 d，噴施2次濃度為3%的硫酸鉀溶液，可使煙草產(chǎn)量提高6%，產(chǎn)值提高16%[8]。鄒芳蕓等研究表明，針對不同肥力土壤采用不同營養(yǎng)調(diào)控措施有利于優(yōu)化煙草農(nóng)藝性狀，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[9]。李小龍等研究表明，與常規(guī)施肥相比，施用等量納米碳增效肥料可優(yōu)化煙葉田間農(nóng)藝性狀，提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)[10]。王少先等研究表明，煙草專用緩釋肥(BD肥)對初烤煙葉香氣有一定影響，且采用煙草專用緩釋肥處理的煙葉雜氣、余味均較對照好，其中以一次性施用BD肥1 200 kg/hm2的煙株表現(xiàn)最好[11]。在眾多栽培管理技術(shù)中，水肥一體化技術(shù)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水肥綜合管理的重要技術(shù)措施之一，具有顯著節(jié)水、節(jié)肥、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效等特點(diǎn)[12-14]，但關(guān)于該技術(shù)在煙草生產(chǎn)中的應(yīng)用研究很少。本試驗(yàn)在盆栽條件下研究投入同等養(yǎng)分時(shí)，常規(guī)施肥處理與滴灌施肥處理以及滴灌施肥條件下施用不同水平鉀肥對煙草生產(chǎn)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗(yàn)于2015年11月至2016年5月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試作物為煙草品種K326。供試肥料為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物營養(yǎng)與施肥研究室研制的煙草專用液體肥以及市售復(fù)合肥、硫酸鉀(K2O的質(zhì)量百分含量為54%)、硝酸銨(N的質(zhì)量百分含量為35%)、過磷酸鈣(P2O5的質(zhì)量百分含量為18%)。供試土壤為磚紅壤，取自廣東省湛江市徐聞縣，土壤基本性質(zhì)：pH值為5.6、電導(dǎo)率(EC)為0.3 mS/cm、有機(jī)質(zhì)含量為11.8 g/kg、堿解氮含量為41.3 mg/kg、有效磷含量為0.2 mg/kg、速效鉀含量為 49.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

根據(jù)煙草生長對養(yǎng)分的需求情況及供試土壤肥力低的現(xiàn)狀，確定該試驗(yàn)的施氮量為0.2 g氮/1 kg土，施磷量為0.15 g P2O5/1 kg土，在等氮等磷的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)5個(gè)施鉀水平，分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g K2O/1 kg土，處理編號依次為K1、K2、K3、K4、K5，每個(gè)施鉀水平為1個(gè)處理，每個(gè)處理6個(gè)重復(fù)，其中3個(gè)重復(fù)用作煙葉鉀含量動(dòng)態(tài)變化檢測。采用高為30 cm、盆口直徑為30 cm、底部直徑為20 cm的塑料盆種植煙草，每盆裝土9 kg，施入3.5 g過磷酸鈣與土壤混勻作基肥，當(dāng)煙苗長出第7張真葉時(shí)進(jìn)行移栽，每盆移栽1株，種植周期為120 d。從移栽后第5天開始通過滴灌系統(tǒng)追施氮、鉀肥，每7 d施1次肥，共施肥13次，每株具體的施肥量見表1。試驗(yàn)選用小型滴灌系統(tǒng)，每個(gè)盆安裝1個(gè)壓力補(bǔ)償式滴頭，流量為2.0 L/h。

同時(shí)設(shè)置一個(gè)常規(guī)施肥處理作為對照(CK)，氮、磷、鉀肥施用量分別為0.20 g N/1 kg土、0.15 g P2O5/1 kg土、0.60 g K2O/1 kg土。具體施肥時(shí)間及用量為第1次施肥時(shí)間為煙草移栽時(shí)，將基肥與土壤混勻施用，施肥量為3.5 g過磷酸鈣、 5.0 g市售復(fù)合肥、 5.0 g硫酸鉀；第2次施肥時(shí)間為煙草移栽后25 d，采用條施方式，施肥量為2.0 g硝酸銨、2.3 g市售復(fù)合肥、2.3 g硫酸鉀，在煙株兩側(cè)各開1條長5 cm、寬 1 cm、深2 cm的溝，將肥料均勻施入溝中，并覆土。

表1 滴灌施肥下不同處理的單次施肥量

在煙草生長期間按常規(guī)措施進(jìn)行水分和病蟲害管理，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行養(yǎng)分管理。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

在煙草生長期間，定期檢測煙葉鉀含量的動(dòng)態(tài)變化，每個(gè)處理選取固定的3株作為檢測對象，分別在移栽后30、60、90 d 和收獲時(shí)(下位葉移栽后105 d、中位葉移栽后112 d、上位葉移栽后120 d；上、中、下位葉的區(qū)分方法為去除煙草基部最老的2張葉片，保留18張有效煙葉，其中下部6張煙葉為下位葉、中部6張為中位葉、上部6張為上位葉)的4個(gè)時(shí)間段分別取1張煙草的上、中、下位葉，共3張葉片，進(jìn)行鉀含量的測定。在采收時(shí)測定煙株的株高、莖粗以及有效葉片的干質(zhì)量、鮮質(zhì)量。煙葉烘干后測定其氮、磷、鉀、淀粉、還原糖、煙堿等指標(biāo)的含量。其中全氮含量采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗分光光度法測定；全鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮，原子吸收分光光度計(jì)法測定；淀粉含量采用蒽酮比色法測定；還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；煙堿含量采用紫外分光光度法測定[15-17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003計(jì)算試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，并利用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施鉀處理對煙葉干物質(zhì)量的影響

由圖1可知，K1、K2、K3、K4、K5處理煙葉的干質(zhì)量均顯著高于CK處理。在5個(gè)滴灌施肥處理中，K3、K4處理的煙葉干質(zhì)量與K5處理差異不顯著，但顯著高于K1、K2處理，表明在一定范圍內(nèi)增加施鉀量可提高煙葉產(chǎn)量。

2.2 不同施鉀處理對煙葉氮含量的影響

由表2可以看出，K1、K2、K3、K5處理上、中、下位葉的氮含量均顯著高于CK處理，但K4處理3個(gè)部位煙葉的含氮量與CK處理差異不顯著。

表2 不同施鉀處理對煙葉氮含量的影響

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

2.3 不同施鉀處理對煙葉鉀含量的影響

由圖2可知，K3處理上、中、下位葉的鉀含量均顯著高于CK處理，其中上位葉鉀含量的增幅最大，顯著提升了煙葉的品質(zhì)。在滴灌施肥下，隨著施鉀量的增加不同部位煙葉的鉀含量均呈先升高后降低的趨勢，在施鉀量為7.2 g/株時(shí)，各部位的葉片鉀含量均達(dá)到最高。從下位葉鉀含量數(shù)據(jù)來看，各處理間差異顯著，K4處理煙葉中鉀含量最高，為50.5 g/kg；K5處理煙葉中鉀含量顯著低于K4處理，但顯著高于K1、K2、K3處理。從中位葉鉀含量數(shù)據(jù)來看，K4、K5處理煙葉中鉀含量較高，顯著高于K1、K2、K3處理；K4處理煙葉鉀含量最大，為 52.0 g/kg。各處理上位葉的鉀含量與下位煙葉趨勢相同，同樣為K4處理時(shí)最大，為83.8 g/kg。

2.4 不同施鉀處理對不同生育期煙葉鉀含量變化的影響

由圖3可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理下位葉的鉀含量大幅增加，移苗后60 d時(shí)，明顯高于K1和CK處理；而CK、K1處理煙葉中鉀含量呈現(xiàn)出緩慢降低的趨勢，直至采收。在移苗后60～105 d，K2、K3、K5處理下位葉的鉀含量增加量相對平緩，而K4處理則持續(xù)上升。通過對比K4、K5處理煙葉的鉀含量可知，在移苗后30～90 d，2個(gè)處理間下位煙葉鉀含量無明顯差別，但在移苗后105 d時(shí)，K4處理含鉀量高于K5處理，表明下位葉中鉀含量的累積主要集中在移苗后30～60 d。通過對比CK、K3處理的鉀含量可知，在相同施鉀量下，滴灌施肥可明顯提高下位葉各生長時(shí)期的鉀含量，并抑制移苗60 d后煙葉鉀素回流土壤的現(xiàn)象，保持煙葉的高鉀含量。

由圖4可知，在移苗后30～60 d，K2、K3、K4、K5處理中位葉鉀含量快速增加，呈現(xiàn)與下位葉相似的變化趨勢，移苗后60 d時(shí)，明顯高于CK、K1處理，移苗后60 d至采收期間鉀含量基本保持不變；而CK、K1處理從移苗后30 d到采收期間中位葉的鉀含量呈緩慢下降趨勢，并在采收時(shí)達(dá)到最低值。通過對比K4、K5處理的鉀含量可知，在移苗后60 d，K5處理的中位葉鉀含量高于K4處理，但之后K5處理的中位葉鉀含量呈下降趨勢，主要是由于中位葉鉀元素部分回流土壤，因此鉀含量稍有下降；而K4處理中位葉的鉀含量還在緩慢上升，且在采收時(shí)明顯高于K5處理。由此可知，中位葉鉀的累積也主要集中在移苗后30～60 d；當(dāng)施鉀量過多時(shí)，在中位葉生長中后期(移苗 60 d 以后)會(huì)對其鉀元素吸收積累產(chǎn)生一定的抑制作用。通過對比CK、K3處理的鉀含量可知，在試驗(yàn)條件下，滴灌施肥可明顯提高中位葉各生長時(shí)期的鉀含量。

由圖5可知，對于上位葉的鉀含量來說，滴灌施肥可促進(jìn)整個(gè)生育期內(nèi)鉀元素的不斷累積，過高的施鉀量(K5處理)對鉀的累積具有一定的抑制作用。就上位葉而言，在移苗后 30 d，不同處理間的鉀含量差異明顯，表現(xiàn)為CK處理

2.5 不同施鉀處理對煙葉淀粉含量的影響

由圖6可知，K5處理下位葉的淀粉含量最高，且顯著高于其他各處理，而CK、K2、K3、K4處理間差異不顯著。K1、K2、K3、K5處理間的中位葉淀粉含量無顯著性差異，但顯著低于常規(guī)施肥處理，而K4處理的中位葉淀粉含量則最低。CK處理上位葉淀粉含量顯著高于其他5個(gè)處理。因此，除下位葉外，中、上位葉中常規(guī)施肥處理的煙葉淀粉含量均高于滴灌施肥處理，無論施鉀量高低，滴灌施肥處理均有利于降低中、上位葉的淀粉含量，提升煙葉品質(zhì)。

2.6 不同施鉀處理對煙葉還原糖含量的影響

由圖7可知，不同施鉀量可對煙葉的還原糖含量產(chǎn)生顯著影響。在下位葉中，CK處理的煙葉還原糖含量最高，而K1處理還原糖含量最低，顯著低于其他處理，僅為 12.41%，遠(yuǎn)低于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)(16%～18%)；K2處理的下位葉還原糖含量也低于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)，而其他處理均達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。在中位葉中，CK處理還原糖含量顯著高于其他處理，同樣K1處理含量最低，僅為12.49%，顯著低于其他處理；K3、K4、K5處理間差異不顯著，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。中位葉中K3、K4、K5處理達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙的還原糖含量標(biāo)準(zhǔn)，而CK處理偏高，K1、K2處理偏低。在上位葉中，K1處理煙葉還原糖僅為13.49%，顯著低于其他處理，K3、K4、K5處理間沒有顯著性差異，K2處理顯著高于K1處理，但顯著低于其他處理。在上位葉中，CK、K3、K4、K5處理達(dá)到了優(yōu)質(zhì)煙的還原糖含量標(biāo)準(zhǔn)。綜合而言，在滴灌施肥條件下，不同處理煙葉還原糖含量隨著施鉀量的增加整體呈增加趨勢，當(dāng)施鉀量達(dá)到5.4 g/株及以上時(shí)，還原糖含量即可達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉的標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 不同施鉀處理對煙葉煙堿含量的影響

由表3可知，常規(guī)施肥處理上、中、下位葉的煙堿含量均顯著低于其他處理。在滴灌施肥處理中，5個(gè)處理間的中位葉煙堿含量差異不顯著。K1處理上位葉煙堿含量最高，除K2處理外顯著高于其他處理。綜合可得，與常規(guī)施肥相比，滴灌施肥可顯著提高煙葉的煙堿含量。

表3 不同施鉀處理對煙葉煙堿含量的影響

3 討論與結(jié)論

滴灌施肥在很多作物上的應(yīng)用都具有顯著增產(chǎn)提質(zhì)效果，而在煙草上的應(yīng)用研究較少。本試驗(yàn)結(jié)果表明，滴灌施肥對煙草同樣具有顯著的增產(chǎn)效果，在相同養(yǎng)分投入的情況下，K3處理煙葉產(chǎn)量要比常規(guī)施肥處理增加26.79%。

煙草最為主要的品質(zhì)指標(biāo)為鉀含量，我國煙葉鉀含量普遍偏低，尤其是北方煙區(qū)，多在1%～2%之間，很少超過2%[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)滴灌施肥可以顯著提高煙葉的鉀含量。在等量養(yǎng)分投入的情況下，滴灌施肥可顯著提高煙葉的鉀含量，并大幅提高煙葉品質(zhì)，其中K3處理下、中、上位葉鉀含量分別達(dá)到43.9、44.1、66.0 g/kg，較常規(guī)施肥處理增加了47.92%、28.65%、96.41%。當(dāng)水肥同步施用時(shí)，施鉀量的多少對煙葉鉀元素的吸收積累具有顯著影響，當(dāng)施鉀量低于9.0 g/株時(shí)，煙草下、中、上位葉的鉀含量均隨著施鉀量的增加而增加，當(dāng)施鉀量為7.2 g/株時(shí)，煙葉鉀的累積量達(dá)到最大；當(dāng)施鉀量為9.0 g/株時(shí)，煙葉的鉀含量出現(xiàn)降低的趨勢，這與周一飛等的研究結(jié)果[19]類似。在滴灌施肥條件下，將鉀肥隨水施用，能夠促進(jìn)煙草根系通過質(zhì)流和擴(kuò)散吸收鉀元素，從而提高煙葉的鉀含量。在本試驗(yàn)中，根據(jù)煙草的需水規(guī)律，通過滴灌很好地控制了土壤水分，使土壤長期保持適宜的含水量，減少了土壤對鉀的固定，從而促進(jìn)了煙草對鉀的吸收，進(jìn)而提高了煙葉的鉀含量，且當(dāng)?shù)涃|(zhì)量比為1 ∶4，即施鉀量為7.2 g/株時(shí)，煙葉的鉀含量達(dá)到最大值。

此外，煙葉中的淀粉、煙堿含量等也是煙草生產(chǎn)的重要品質(zhì)指標(biāo)。煙葉中過高的淀粉含量在烘烤后會(huì)對煙葉的燃燒性能產(chǎn)生影響；同時(shí)會(huì)在吸食時(shí)產(chǎn)生焦味、雜氣，影響煙葉本身的香味。國際上優(yōu)質(zhì)煙葉淀粉含量在1%～2%范圍內(nèi)，而我國煙葉淀粉含量為4%～6%。從本試驗(yàn)結(jié)果看，與常規(guī)施肥相比，滴灌施肥可以顯著降低中、上位煙葉的淀粉含量，從而提高煙葉的品質(zhì)。滴灌施肥可提高煙葉對氮素的積累，根據(jù)對不同施氮量烤煙煙葉大田生長期碳水化合物含量變化的研究可知，氮素的積累會(huì)抑制煙葉淀粉的合成[20]。淀粉酶可以促進(jìn)淀粉的分解，從而降低煙葉中淀粉的積累量，因此滴灌施肥在促進(jìn)煙葉對氮素積累的同時(shí)抑制了煙葉淀粉的合成，進(jìn)而提高了煙葉的品質(zhì)。此外，煙葉中的氮素含量在一定程度上影響煙堿含量，因?yàn)榈厥菬焿A的重要組成成分，煙堿分子中約含氮量17.3%，氮素對煙葉中煙堿的累積影響最大，且二者呈極顯著正相關(guān)關(guān)系[21]。本試驗(yàn)在滴灌條件下，施鉀量為5.4 g/株時(shí)，上位葉的淀粉含量最低，為2.66%。與常規(guī)施肥處理相比，滴灌施肥處理可以顯著提高煙葉中煙堿的含量，增幅達(dá)7.88%～16.03%。