戴 曦，趙振祥，操?gòu)埡?，?東，姚 旺，彭 宇

（1. 湖南省煙草公司張家界市公司，湖南 張家界 427000；2. 湖南中煙技術(shù)中心，湖南 長(zhǎng)沙 410019）

土壤水分和氮肥互作對(duì)烤煙產(chǎn)量、品質(zhì)的影響較大[1]，氮素營(yíng)養(yǎng)和土壤水分是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量形成的重要影響因子[2-3]?？緹熑谖盏牡蟛糠謥?lái)自于土壤礦化氮[4]，煙葉采收結(jié)束時(shí)煙株體內(nèi)土壤礦化氮占煙株氮總累積量的82%，是肥料氮的4.5 倍[5]。土壤礦化氮與煙葉品質(zhì)關(guān)系密切，對(duì)上部煙葉煙堿含量影響尤為明顯[6-8]。土壤氮礦化是微生物參與的生物化學(xué)過(guò)程，礦化的強(qiáng)度和數(shù)量不僅取決于土壤中有機(jī)氮含量的多少，而且受溫度、水分、pH 值、通氣性等外界條件的影響[9]，這些因素通過(guò)改變土壤中與氮轉(zhuǎn)化相關(guān)的微生物群落結(jié)構(gòu)和活性來(lái)影響土壤氮轉(zhuǎn)化速率[10]。在其他因素相同情況下，農(nóng)田灌溉對(duì)土壤氮礦化的影響較大。一般認(rèn)為旱地灌溉改善了土壤水分條件，有利于氮礦化過(guò)程[11-12]，但也有研究表明，土壤有機(jī)氮的礦化受灌水量的影響，土壤水分過(guò)多將抑制其礦化過(guò)程[13]。為此，試驗(yàn)探討了田間不同灌溉方式條件下，土壤有機(jī)氮在烤煙各時(shí)期的礦化速率、礦化量及煙株吸氮量的變化，以期明確土壤水分狀況對(duì)土壤有機(jī)氮礦化的影響，從而為張家界旱地植煙土壤的水分管理措施提供理論依據(jù)，促進(jìn)當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019 年在張家界桑植縣官地坪鎮(zhèn)山羊棟村進(jìn)行。供試烤煙品種為K326，煙田為前茬煙草采收后冬閑地，植煙土壤為水稻土，土壤質(zhì)地為粉砂質(zhì)黏壤土。整地前取樣測(cè)定基礎(chǔ)養(yǎng)分含量，其pH 值為5.43，有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀分別為23.7、2.59、0.58、25.3 g/kg，速效氮、速效磷、速效鉀分別為28.4、11.8、82.5 mg/kg。試驗(yàn)地不施入任何氮肥，磷、鉀肥施用同當(dāng)?shù)厥┓史桨福匆淮涡詶l施作為基肥；施基肥后起壟；煙苗于5 月3 日移栽，移栽行株距為1.2 m×0.5 m，當(dāng)天澆灌等量清水作為安蔸水。在現(xiàn)蕾時(shí)打頂，留葉數(shù)13～16 片。其他田間管理措施按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)方案執(zhí)行。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

連續(xù)灌溉試驗(yàn)設(shè)計(jì)參照徐清泉等[14]的方法進(jìn)行，設(shè)置3 個(gè)處理，分別為：A，大田生育期全壟溝連續(xù)灌溉，每條壟溝均保證有1 cm 的潤(rùn)溝水；B，大田生育期半壟溝連續(xù)灌溉，每隔1 條壟溝保證有1 cm 的潤(rùn)溝水；C（CK），不灌溉，自然降水后保證壟溝不積水。每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)6 行，每行長(zhǎng)為6 m，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 取樣測(cè)定

采用埋袋法于烤煙移栽后0、14、27（團(tuán)棵期）、48、62（現(xiàn)蕾期）、72（圓頂期）、83、97、114 和130 d 分10 次測(cè)定土壤氮凈礦化量。具體方法為：（1）在每小區(qū)煙壟上2 株煙中間位置壟脊及垂直于壟的兩邊各20 cm 處選3 點(diǎn)取耕作層土樣，混合均勻；（2）分取一半裝封口袋中，置冰桶內(nèi)帶回試驗(yàn)室冰箱冷藏；（3）將另一半土壤裝入120 目尼龍網(wǎng)兜中埋入壟脊中間取土位置，埋深為15 cm，保持水氣通透進(jìn)行田間原位培養(yǎng)；（4）培養(yǎng)結(jié)束后取出網(wǎng)兜并轉(zhuǎn)入封口袋，放入冰桶內(nèi)帶到試驗(yàn)室冰箱冷藏，同時(shí)進(jìn)行下輪培養(yǎng)；（5）測(cè)定并計(jì)算培養(yǎng)前后土壤中的NO3-N 和NH4-N總和的差值，其差值為某培養(yǎng)時(shí)期的土壤有機(jī)氮礦化量，某時(shí)期的礦化速率=某時(shí)期的礦化量/培養(yǎng)時(shí)間。

在大田生育各時(shí)期，分別收集各處理打掉的底腳葉、頂芽、煙杈、成熟采烤的下部葉、中部葉和上部煙葉，分別殺青制樣，制成混合樣；在采烤結(jié)束后挖取根和莖，分別制樣。測(cè)定不同處理根、莖、葉（和芽）的生物量，送檢測(cè)定全氮含量。

所有樣品均送往湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測(cè)中心采用常規(guī)方法[15]分析檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉處理土壤有機(jī)氮的礦化速率

大田生育期內(nèi)，不同灌溉處理下土壤有機(jī)氮礦化速率的變化規(guī)律相似（圖1），總體均表現(xiàn)為前期平緩升高，中期先快速增加后迅速下降，后期稍有增加后再下降。在移栽后14 d 內(nèi)，所有處理的礦化速率差異不大。從27～72 d，半壟溝連續(xù)灌溉處理（處理B）的有機(jī)氮礦化速率快速增加；而其他2 個(gè)處理的快速增長(zhǎng)期出現(xiàn)在移栽后48～62 d，且與處理B 相比增幅較小、延續(xù)時(shí)間短?？緹熒L(zhǎng)后期，土壤有機(jī)氮的礦化速率明顯降低，處理C（CK）和半壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤氮礦化速率下降快、降幅大；而全壟溝連續(xù)灌溉處理（處理A）的波動(dòng)幅度較小，土壤有機(jī)氮的礦化速率要高于其他2 個(gè)處理。這說(shuō)明適量的土壤水分含量對(duì)土壤有機(jī)氮的礦化潛力影響較大。在采烤后期，3 個(gè)處理的土壤都存在一個(gè)較小的有機(jī)氮礦化高峰，全壟溝連續(xù)灌溉的礦化速率變幅較大，可能與后期高溫與土壤水分互作對(duì)土壤有機(jī)氮的礦化影響有關(guān)。

圖1 不同時(shí)期土壤有機(jī)氮礦化速率的動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同灌溉處理土壤有機(jī)氮的礦化累積量

不同灌溉處理的土壤有機(jī)礦化氮的總累積量有顯著差異（表1）。在大田全生育期內(nèi)，全壟溝連續(xù)灌溉（處理A）、半壟溝連續(xù)灌溉（處理B）和對(duì)照（處理C）的土壤有機(jī)礦化氮累積總量分別為22.63、29.20 和24.50 mg/kg。從煙苗移栽后48 d 開(kāi)始，全壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤有機(jī)氮礦化總累積量均為最低；對(duì)照處理在煙苗移栽后0～62 d 土壤有機(jī)氮礦化總累積量均最高，且顯著高于全壟溝連續(xù)灌溉；從煙苗移栽后72 d開(kāi)始，半壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤有機(jī)氮礦化總累積量則最高，并與全壟溝連續(xù)灌溉處理差異顯著，說(shuō)明土壤有機(jī)氮的礦化速率和礦化總量受土壤水分的影響較大。

表1 不同處理下土壤有機(jī)氮礦化總累積量的動(dòng)態(tài)變化 （mg/kg）

從表1 中還可以看出，煙苗移栽后不同時(shí)期內(nèi)各處理的土壤有機(jī)氮礦化量存在顯著差異。煙苗移栽后0～27 d，對(duì)照處理的土壤有機(jī)氮礦化量最大；煙苗移栽后48～83 d，半壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤有機(jī)氮礦化量最大；煙苗移栽后97～130 d，全壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤有機(jī)氮礦化量最大。3 個(gè)處理的土壤有機(jī)氮礦化量均在煙苗移栽后48～62 d 期間達(dá)到高峰，其中半壟溝連續(xù)灌溉處理的土壤有機(jī)氮礦化量最大，達(dá)到8.15 mg/kg，分別是全壟溝連續(xù)灌溉和對(duì)照處理的1.73和1.22 倍。

2.3 不同灌溉處理煙株生物量及其氮積累量

不同灌溉對(duì)煙株氮的累積量及其分配影響明顯（表2）。半壟溝連續(xù)灌溉處理的根、莖、葉及全株的氮積累量均為最大，其總氮積累量分別為全壟溝連續(xù)灌溉和對(duì)照處理的1.24 和1.29 倍。氮積累量各部位分配比例也有差異，對(duì)照處理根和莖中的氮積累量分配比例大于其他2 個(gè)處理，而半壟溝灌溉葉中氮的積累量分配比例最大。土壤水分、有機(jī)氮的礦化和供應(yīng)量是影響煙株生物量及其氮積累量的主要原因。

表2 不同處理下煙株的氮積累量及其分配

不同灌溉條件下烤煙的干物質(zhì)積累量及其在根、莖、葉中的分配存在較大差異（表3）。半壟溝連續(xù)灌溉處理的根、莖和葉的干物質(zhì)積累量均為最大，根中的干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量分別比全壟溝連續(xù)灌溉處理高32.56%和22.47%，差異顯著。各處理根中干物質(zhì)的分配比例以對(duì)照處理最高，并隨灌溉水量的增加而下降；半壟溝連續(xù)灌溉處理莖中的干物質(zhì)分配比例最高，對(duì)照處理最低；而葉中干物質(zhì)分配比例則以全壟溝連續(xù)灌溉處理最高，半壟溝連續(xù)灌溉處理最低。

表3 不同處理下煙株的干物質(zhì)積累量及其分配

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)以半壟溝或全壟溝連續(xù)灌溉的方式營(yíng)造不同水分狀況的土壤環(huán)境，研究了其對(duì)植煙土壤有機(jī)氮礦化速率、礦化量及煙株吸氮量等的影響。結(jié)果表明：灌溉對(duì)土壤有機(jī)氮的礦化速率和礦化量具有顯著影響；在大田生育中期（團(tuán)棵期到圓頂期），半壟溝連續(xù)灌溉處理土壤有機(jī)氮的礦化速率和氮礦化量快速增長(zhǎng)，顯著高于不灌溉和全壟溝連續(xù)灌溉處理，其土壤有機(jī)氮礦化量在現(xiàn)蕾時(shí)（煙苗移栽后48～62 d）達(dá)到高峰，為8.15 mg/kg，分別是全壟溝灌溉和不灌溉的1.73 和1.22 倍；而全壟溝連續(xù)灌溉處理在成熟采烤后期依然保持較大的土壤有機(jī)氮礦化速率和礦化量，不灌溉和半壟溝連續(xù)灌溉的礦化作用則明顯減弱。灌溉對(duì)煙株氮的累積量及其干物質(zhì)積累量也影響顯著。半壟溝連續(xù)灌溉處理煙株的總氮積累量最大，分別為全壟溝連續(xù)灌溉和不灌溉處理煙株的1.24 和1.29倍；半壟溝連續(xù)灌溉處理根中的干物質(zhì)積累量和總干物質(zhì)積累量分別比全壟溝連續(xù)灌溉處理高32.56%和22.47%，差異顯著。由此可見(jiàn)，半壟溝連續(xù)灌溉有利于土壤有機(jī)氮的礦化，其氮素養(yǎng)分供應(yīng)更符合煙草在旺長(zhǎng)期內(nèi)需氮量大的需肥規(guī)律，并促進(jìn)了煙株對(duì)氮的吸收利用和煙草的生長(zhǎng)發(fā)育，是相對(duì)較為理想的灌溉方式。

水分對(duì)煙草的生長(zhǎng)發(fā)育、生理生化代謝、煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)都有十分顯著的影響[2]。在土壤缺水條件下煙草的生長(zhǎng)發(fā)育受阻。但水分過(guò)多，淹水條件下土壤中氧氣不足，同樣影響煙草根系發(fā)育及其對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而可導(dǎo)致煙葉產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降[2]。在試驗(yàn)中不同灌溉方式下土壤有機(jī)氮的礦化總量以及煙草生長(zhǎng)發(fā)育不同時(shí)期土壤有機(jī)氮的礦化強(qiáng)度都有明顯的差異。因?yàn)樵囼?yàn)沒(méi)有施用氮肥，所以有機(jī)礦化氮為煙草最主要氮素來(lái)源。水分和礦化氮的供應(yīng)，影響了煙草對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，導(dǎo)致了氮的吸收累積量和煙草生物量的差異。張家界是山地?zé)煯a(chǎn)區(qū)，煙地水分管理一直是限制煙葉產(chǎn)質(zhì)量提升的瓶頸?，F(xiàn)有條件下，實(shí)現(xiàn)滴灌等灌溉方式還有諸如成本和自然條件的限制。試驗(yàn)中探索的壟溝連續(xù)濕潤(rùn)灌溉，是一種行之有效、便于推廣的煙地灌溉措施。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，半壟溝連續(xù)灌溉效果較好，有利于保持土壤適宜的濕度和通氣性能，對(duì)煙草氮素營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)發(fā)育均產(chǎn)生積極的作用，但對(duì)具體的濕潤(rùn)灌溉時(shí)期和適宜灌溉水量等還有待深入研究。

氮素是影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育和煙葉產(chǎn)量、品質(zhì)最重要的營(yíng)養(yǎng)元素[16]。煙株現(xiàn)蕾時(shí)應(yīng)吸收氮素總量的95%，其后持續(xù)吸收的氮素一般在5%左右，最多不能超過(guò)總吸氮量的10%[17]，成熟期煙株吸氮過(guò)多會(huì)嚴(yán)重影響煙葉的品質(zhì)[2]。煙草成熟后期土壤供氮能力偏強(qiáng)，是張家界煙區(qū)上部煙葉全氮和煙堿含量過(guò)高的主要原因。在試驗(yàn)中，不灌溉、半壟溝連續(xù)灌溉和全壟溝連續(xù)灌溉的土壤氮的礦化總量比例，在現(xiàn)蕾期（煙苗移栽后62 d）時(shí)分別為71.14%、55.99%和45.78%，在圓頂期（煙苗移栽后72 d）時(shí)分別為84.49%、80.41%和58.06%，與煙草氮素營(yíng)養(yǎng)的需求規(guī)律有一定差異。而且隨著灌溉水量的增加，后期土壤有機(jī)氮礦化能力增強(qiáng)。因此，有必要深入研究壟溝連續(xù)灌溉措施與施肥的配套運(yùn)籌，通過(guò)多點(diǎn)、多年驗(yàn)證增強(qiáng)該技術(shù)的可靠性和適用性，為大湘西煙葉生產(chǎn)推廣烤煙水肥管理適用技術(shù)提供科學(xué)和實(shí)踐依據(jù)。