李先才，張曉龍，潘義宏,2，鄭仕方，孫永華，周芳芳，雷福厚，曹加園

（1云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106；2西南林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，昆明 650224；3廣西民族大學(xué)，廣西林產(chǎn)化學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧 530006）

0 引言

化肥作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)物質(zhì)之一，對(duì)保障糧食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)高效高產(chǎn)具有重要作用[1]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計(jì)，發(fā)展中國家糧食的增產(chǎn)中，其55%來自化肥的作用[2]。但化肥的當(dāng)季利用率普遍較低，氮肥約為30%～35%；磷肥約為10%～20%；鉀肥約為35%～50%[3]，資源浪費(fèi)嚴(yán)重?？緹熓侵袊匾慕?jīng)濟(jì)作物，為使效益最大化，常年施用大量化肥導(dǎo)致土壤板結(jié)、地力衰退，致使煙葉品質(zhì)下降，同時(shí)環(huán)境污染問題突出，限制了煙草農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4-5]。另外，烤煙種植過程中需進(jìn)行1～2次追肥，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。自20世紀(jì)80年代以來，控/緩釋肥料由于具有養(yǎng)分釋放與作物需求同步、一次施用可以滿足作物整個(gè)生育期需要等特點(diǎn)，已經(jīng)成為肥料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)[6]。當(dāng)前緩釋肥已經(jīng)應(yīng)用到糧食、蔬菜、水果等作物生長方面，并取得了較好的成效[7]。黃蕾[8]關(guān)于緩釋肥在水稻上減肥效果的研究認(rèn)為施用緩釋肥可在減少1次施肥和減少純氮用量的情況下，促進(jìn)水稻生長，保持水稻產(chǎn)量穩(wěn)定。梁闐[9]認(rèn)為一次性施用甘蔗專用緩釋肥可在降低人工成本的同時(shí)提高甘蔗產(chǎn)質(zhì)量。李會(huì)合等[10]討論了不同緩釋肥對(duì)萵苣內(nèi)含物質(zhì)及產(chǎn)量的影響。目前也不乏緩釋肥在煙草上的應(yīng)用，王鵬[11]認(rèn)為施用緩釋肥能一定程度上提高烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值和等級(jí)結(jié)構(gòu)。朱亞[12]認(rèn)為緩釋肥配施葉面肥可以在一定程度上提高烤煙株高及光合速率。但大多數(shù)研究僅對(duì)不同種類緩釋肥料進(jìn)行了對(duì)比，尚未有對(duì)不同比例緩釋肥與煙草專用復(fù)合肥配施對(duì)植煙土壤及烤煙綜合品質(zhì)影響的報(bào)道。本試驗(yàn)擬通過研究，篩選出緩釋肥和煙草專用肥的最佳組合比例，以期減少肥料淋溶，提高肥料利用率，降本增效，促進(jìn)烤煙生長，提高煙葉品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在云南省宣威市熱水鎮(zhèn)營溝村開展，試驗(yàn)點(diǎn)平均海拔為1952.4 m，前茬為小麥，土壤類型為黃棕壤。供試品種為‘云煙105’?；蕿闊煵輰Ｓ脧?fù)合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)和緩釋肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理和1個(gè)對(duì)照，具體處理方式詳見表1。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)處理300株烤煙?？緹煼N植肥料采用煙草專用復(fù)合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)，每公頃施525 kg，純氮量為97.5 kg/hm2，對(duì)照烤煙70%作基肥，30%作追肥。以試驗(yàn)地植煙土壤肥力狀況為依據(jù)，配制緩釋肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)的肥料配比見表1。煙葉成熟后掛牌烘烤，各處理的其他管理參照優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行。

表1 緩釋肥施用技術(shù)試驗(yàn)處理

1.3 煙葉取樣、檢測及評(píng)價(jià)

煙葉烘烤回潮后，按照國標(biāo)GB 2635—1992進(jìn)行分級(jí)測產(chǎn)，調(diào)查均價(jià)、產(chǎn)量、中上等煙比例以及產(chǎn)值等經(jīng)濟(jì)效益。分別選取各處理B2F和C3F煙葉3.0 kg作為煙葉樣品用于綜合品質(zhì)的檢測分析。煙葉物理特性、外觀質(zhì)量、感官評(píng)吸質(zhì)量以及綜合品質(zhì)均參照《中國煙草種植區(qū)劃》采用賦值權(quán)重指數(shù)和法進(jìn)行評(píng)價(jià)[13]。煙葉常規(guī)化學(xué)成分采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，煙葉常規(guī)化學(xué)成分的綜合指數(shù)(I)劃分為5個(gè)等級(jí)，即：高(I≥75)、較高(65≤I＜75)、中(55≤I＜65)、較低(45≤I＜55)和低(I＜45)[14]。

1.3.1 煙葉常規(guī)化學(xué)成分的測定 試樣制備采用烘箱法(YC/T 31—1996)；測定項(xiàng)目包括煙葉總糖、氯離子、鉀離子、還原糖、總氮和總植物堿等6項(xiàng)指標(biāo)的含量，采用YC/T 217—2007和YC/T 159～162—2002（連續(xù)流動(dòng)法）進(jìn)行檢測。

1.3.2 煙葉感官評(píng)吸 將各處理煙葉切絲后卷制成單料煙，經(jīng)過48 h水分平衡后，由7名持證評(píng)吸專家按照YC/T 138—1998標(biāo)準(zhǔn)中“九分制”的方法對(duì)煙氣的刺激性、濃度、余味、燃燒性、香氣質(zhì)、香氣量、灰色、雜氣和勁頭等指標(biāo)進(jìn)行打分。

1.3.3 煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 包括煙葉的身份、顏色、色度、成熟度、油分、組織結(jié)構(gòu)等6項(xiàng)指標(biāo)，依據(jù)GB2635-92標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分評(píng)價(jià)。

1.3.4 煙葉物理特性 包括煙葉抗張力、厚度、平衡含水率、葉面密度和含梗率等5項(xiàng)指標(biāo)，依據(jù)GB/T12914—2008、GB/T451.3—2002和YC/T142—2010標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。

1.3.5 煙葉經(jīng)濟(jì)性狀 依據(jù)GB2635—1992，分別調(diào)查和統(tǒng)計(jì)各處理煙葉的等級(jí)，計(jì)算等級(jí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)均價(jià)和產(chǎn)值。

1.4 土壤取樣、檢測及評(píng)價(jià)

煙葉成熟采收后，對(duì)各處理植煙土壤進(jìn)行取樣，土壤樣品經(jīng)風(fēng)干后，測定pH及有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量。根據(jù)主成分分析法及模糊數(shù)學(xué)分別確定各項(xiàng)肥力指標(biāo)的權(quán)重和隸屬度，二者的乘積作為土壤肥力綜合指標(biāo)值(Integrated Fertility Index，IFI)，以此來評(píng)價(jià)土壤肥力[15]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 植煙土壤綜合肥力

煙葉成熟采收后，對(duì)各處理植煙土壤進(jìn)行取樣分析，計(jì)算植煙土壤綜合肥力，詳見表2。從各項(xiàng)指標(biāo)看來，CK主要表現(xiàn)為土質(zhì)偏酸，氮、磷、鉀含量較低，5個(gè)處理的植煙土壤綜合肥力IFI值均優(yōu)于CK。其中T3處理效果最為明顯，與對(duì)照相比，能使植煙土壤綜合肥力指數(shù)提高23.21%。其次為T4、T5，土壤肥力綜合指標(biāo)值均提高了16.07%，最低為T1、T2，土壤肥力綜合指標(biāo)值均提高了12.50%。說明不同比例緩釋肥配施煙草復(fù)合肥均能使土壤綜合肥力得到不同程度改善。

表2 植煙土壤養(yǎng)分及土壤綜合肥力指數(shù)

2.2 烤煙產(chǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.2.1 煙葉物理特性 各處理中、上部煙葉物理特性見下表3，就中部煙葉而言，各處理綜合得分均高于CK，由高到低排序?yàn)門4＞T1＞T5＞T2＞T3，上部葉除T5外的各處理綜合得分均高于CK，排序?yàn)門4＞T2＞T3＞T1。從各項(xiàng)指標(biāo)來看，CK處理中部煙葉葉面密度偏低，上部葉葉面密度偏高。通過計(jì)算中、上部煙葉物理特性綜合平均得分可知，T4得分最高，為88.58分，CK得分最低，為83.18分，T4相比CK提高了6.49%。說明不同比例緩釋肥配施煙草復(fù)合肥可以一定程度提高煙葉物理特性，以20%復(fù)合肥+80%緩釋肥(T4)處理表現(xiàn)最優(yōu)。

表3 煙葉物理特性

2.2.2 煙葉外觀質(zhì)量 各處理中、上部煙葉外觀質(zhì)量見表4，就中部煙葉而言，T3、T5綜合得分較低，CK和T1、T2、T4相差不大。就上部煙葉而言，T2、T4綜合得分較低，CK和T1、T3、T5相差不大。從各項(xiàng)指標(biāo)來看，中部煙葉T2、T3處理油分較低，T3、T4處理色度較低。通過計(jì)算中、上部煙葉物理特性綜合平均得分可知，T1得分最高，為82.03分，CK僅次于T1，得分為81.43，T5得分最低，為78.63分，其余各處理之間相差無幾。綜合來看，T1處理可代替常規(guī)施肥方式。

表4 煙葉外觀質(zhì)量

2.2.3 煙葉常規(guī)化學(xué)成分 不同處理煙葉常規(guī)化學(xué)成分檢測結(jié)果見表5，對(duì)比各處理煙葉化學(xué)成分綜合得分，中部葉T1、T2、T3和T4處理高于CK，分別較CK提高了20.33%、5.79%、9.87%、16.57%，其中T1、T3和T4處理達(dá)到中等水平，T5相較于CK下降了19.39%。從化學(xué)成分指標(biāo)來看，CK處理還原糖、總植物堿較低，氯離子含量偏高。上部煙葉除T5處理外均達(dá)到綜合得分標(biāo)準(zhǔn)的較高水平，配施緩釋肥使煙葉化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，T1、T4處理對(duì)中部煙葉化學(xué)成分的提高作用最佳，T5處理煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較差。

表5 煙葉常規(guī)化學(xué)成分

2.2.4 煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量 由表6可知，各處理煙葉感官質(zhì)量綜合得分均高于CK。其中，中部煙葉最高為T4，達(dá)74.33分，相較于CK提高了7.46%，表現(xiàn)為質(zhì)感細(xì)膩性較好，濃度較濃，刺激性較小，余味較干凈，愉悅性和甜潤感較好，CK表現(xiàn)為香氣量、香氣質(zhì)較差，濃度較低，刺激性較大；上部煙葉最高為T2，達(dá)76.00分，相較于CK提高了7.21%，計(jì)算各處理綜合平均得分可知，各處理得分均高于CK，以T4表現(xiàn)最優(yōu)，相較于CK提高了6.74%。

表6 煙葉感官質(zhì)量

2.2.5 煙葉綜合品質(zhì)評(píng)價(jià) 各處理綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見表7，除T5外，各處理中部煙葉綜合品質(zhì)得分均高于CK，其中最高為T4處理，達(dá)72.57分，較CK提高8.35%；各處理上部葉綜合品質(zhì)得分均高于CK，其中最高為T4處理，達(dá)75.20分，較CK提高5.04%。計(jì)算各處理中、上部煙葉綜合平均得分可知，配施或全施緩釋肥使煙葉品質(zhì)相較于CK提高了0.19%～6.64%，T4處理表現(xiàn)最優(yōu)。從各項(xiàng)指標(biāo)來看，T5處理中部煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較差、外觀質(zhì)量較低，全施緩釋肥不利于中部煙葉品質(zhì)的形成。

表7 煙葉綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.2.6 煙葉經(jīng)濟(jì)性狀 各處理煙葉經(jīng)濟(jì)性狀統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表8。結(jié)果表明，T1、T2上等煙比例、中上等煙比例較低，T3和T4處理上等煙略高于CK，T3、T4和T5中上等煙比例略高于CK。產(chǎn)量最高為CK，與T3、T4處理相近，其余處理略低。除T5外，各處理均價(jià)均高于CK，最高為T4處理，達(dá)24.91元/kg。綜合比較，T4處理均價(jià)和產(chǎn)值分別較CK提高5.28%和4.25%，效果最佳。

表8 煙葉經(jīng)濟(jì)性狀

3 結(jié)論

對(duì)6種不同肥料配比組合的植煙土壤及烤后煙葉的檢測分析表明，不同比例緩釋肥替代煙草專用復(fù)合肥均可提高植煙土壤肥力，以60%～100%緩釋肥替代(T3、T4、T5)表現(xiàn)最優(yōu)。但是全施緩釋肥(T5)對(duì)烤煙綜合品質(zhì)的改善不理想，各處理綜合品質(zhì)平均得分相較于CK提高了0.19%～6.64%，其中，以80%緩釋肥替代煙草專用復(fù)合肥能較好的提高煙葉物理特性、外觀質(zhì)量、感官評(píng)吸質(zhì)量，化學(xué)成分最為協(xié)調(diào)，經(jīng)濟(jì)效益最高。可以肥料配比為緩釋肥:煙草專用復(fù)合肥=80%:20%在一定范圍內(nèi)示范推廣。

4 討論

試驗(yàn)中不同比例緩釋肥配施煙草專用復(fù)合肥使土壤綜合肥力相較于常規(guī)施肥提高了12.50%～23.21%，但從各項(xiàng)土壤肥力指標(biāo)來看，各處理養(yǎng)分含量均處于較高水平，說明配施或全施緩釋肥足以滿足烤煙生長所需養(yǎng)分，且能夠一定程度提高地力，降低人力成本，具有實(shí)踐推廣意義。地力的提高推測與土壤微環(huán)境的改善有關(guān)。土壤微生物控制著土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵過程，氮素養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、有機(jī)質(zhì)的分解及腐殖質(zhì)的合成均需要各種微生物的參與，大量研究表明不同的施肥措施造成土壤微生物種群、數(shù)量和活性上的差異，進(jìn)而影響土壤結(jié)構(gòu)及肥力[16-18]。胡可[19]認(rèn)為施用生物緩釋肥能顯著提高土壤微生物數(shù)量，并抑制脲酶活性，脲酶是氨基水解酶[20]，其活性被抑制對(duì)提高土壤速效養(yǎng)分的長效性具有重要意義[19]。在本試驗(yàn)中表現(xiàn)為基肥中緩釋肥占比越高其土壤速效養(yǎng)分整體上較低，但就煙葉品質(zhì)看來，配施緩釋肥處理綜合品質(zhì)較高，說明速效養(yǎng)分的相對(duì)降低并未影響烤煙的生長及品質(zhì)的形成，也就是說配施緩釋肥可以在滿足烤煙生長所需養(yǎng)分的同時(shí)減緩肥料水解，提高化肥利用率，減少浪費(fèi)。

在6個(gè)試驗(yàn)處理中，80%緩釋肥+20%煙草專用肥一次性基施(T4)對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的提升最優(yōu)。常規(guī)施肥(CK)中部煙葉葉面密度明顯偏低，上部葉葉面密度又偏高，T4處理顯著改善了中部煙葉葉面密度，但上部葉效果相對(duì)較差，使物理特性綜合平均得分提高了6.49%，并使中部煙葉化學(xué)成分綜合得分相較于CK提高了16.57%，上部煙葉達(dá)到評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的“較高”水平，評(píng)吸質(zhì)量明顯改善，平均得分上升6.74%，均價(jià)和公頃產(chǎn)值分別提高5.28%和4.25%。其次T1處理也對(duì)烤煙品質(zhì)的改善有一定促進(jìn)作用，但效果不如T4處理。單施緩釋肥(T5)使土壤肥力綜合指標(biāo)值提高了16.07%，但對(duì)烤煙品質(zhì)改善的效果不太理想，尤其對(duì)中部煙葉化學(xué)成分來說，綜合得分相較于CK下降了19.39%?？緹熢谏L前期干物質(zhì)積累較少，主要以根系生長為主，生長至團(tuán)棵期時(shí)干物質(zhì)積累量迅速增加[21]，此時(shí)期烤煙對(duì)水肥需求較大。推測緩釋肥在烤煙團(tuán)棵期的養(yǎng)分釋放速率尚無法滿足生長所需，影響了煙株的代謝活動(dòng)導(dǎo)致化學(xué)成分失調(diào)，所以需要配施一定的復(fù)合肥以保證養(yǎng)分的充足供應(yīng)。也說明緩釋肥所提供的養(yǎng)分總量雖然能夠滿足烤煙整個(gè)生育期，但其釋放規(guī)律與烤煙需肥規(guī)律并不完全同步，因此篩選與烤煙需肥規(guī)律一致的緩/控釋肥具有巨大的應(yīng)用前景。

相比美日等發(fā)達(dá)國家，中國在緩/控釋肥料研究方面起步較晚，于20世紀(jì)70年代開始有所進(jìn)展，但由于其巨大的應(yīng)用價(jià)值現(xiàn)已成為化肥革新和研究的熱點(diǎn)[22]?？纱笾聦⒕?控釋肥料分為包膜型水溶性肥料和微溶性有機(jī)氮化合物，包膜型肥料即在常規(guī)氮磷鉀肥或多元復(fù)合肥表面附上一層膜從而減緩或避免肥料的流失浪費(fèi)，有機(jī)氮化合物可以進(jìn)一步劃分為生物可降解的（脲醛類）和化學(xué)可降解的（如異丁烯環(huán)二脲等），氮的釋放受限于土壤性質(zhì)和外界條件，所以當(dāng)前包膜型肥料的需求量要大于有機(jī)氮化合物[23,24]。盡管施用緩/控釋肥可以簡化施肥技術(shù)、降低人力成本、提高肥料利用率且對(duì)環(huán)境友好，但受限于復(fù)雜的材料制作工藝和昂貴的肥料價(jià)格[25]，農(nóng)民普及度較低，尚未在烤煙生產(chǎn)上大規(guī)模應(yīng)用。因此如何簡化包膜材料制作工藝、降低成本、改進(jìn)養(yǎng)分釋放及供應(yīng)模式將是緩/控釋肥料研究的重點(diǎn)。