中圖分類號：S572.01

文獻標識碼：A

文章編號：1007-5119（2025）03-0037-08

Effects of Different Potassium Fertilizers as Substitutes for Potassium Sulfate on Potassium Utilization， Yield， and Quality of Flue-cured Tobacco

WANG Ping1， PENG Shuilian2， HAO Dong3， LI Jingchao3， SU Wenyan1， CONG Ping1， DONG Jianxin1*， TANG Lina4*

（1.InstituteofbacoResearch，CinesecademyfgriculturalienesQingdao66o，hina;2.LongyaBranchofujan

TobaccoCompany，Longyan623o，F(xiàn)ujian，hina;3.anpingTbaccoompanyofujiaProvice，nping30uja China; 4. Fujian Provincial Tobacco Agriculture Research Institute， Fuzhou 350o03， China）

Abstract：Long-termexcessveappicationof potassiumsulfatecanleadtosoilnutrientimbalances，acidification，andlow potasiumfertizeruseefficiency.Itcanalsohinder tobaccoroot growthandreduce leafcombustibilityultimatelyafectingtobacco leaf qualityToientifsuitablepotassimfertiersfortobaccoproductionintheFujiantobacogrowngregion，atwoearfeld experimentwasconducted inNanping，F(xiàn)ujianProvince，from2022 to2023.Potassiumsulfate，，thelocallyconventionallyused fertlizer，edasteotrol.Tesdyexaedtectsoffourtypsofpotassfertiles：potasscaboateas humate，and potassumsilcateonsoil properties，aswellas theyieldandqualityofflue-curedtobacco.Theresultsshowedas the follows. （l）Intesofsoilproperties，thepotassimcarboateandptassusicate treatmentssignificatlyinreasedsoilpHby 0.06 to 0.08units，whilethe potassumhumateand potassumsicate treatments signficantlreduced te availablepotassumcntet in the soil by 25.72% to 34.19% . The potassium carbonate treatment significantly reduced soil potassium dependency compared to the CK treatment， with reductions of 12.75% and 32.35% over the two years， respectively. （2） Regarding potassium absorption and utilization influe-curedtobacco，thepotasiumcarbonate treatmentsignificantlyincreasedthepotassumcontentintheroots （by 11.23% to 25.55% ， stems （by 4.16% to 39.31% ），middle leaves （by 4.35% to 9.13% ）， and lower leaves （by 8.27% to 8.34% ）， which in turn significantly enhanced total potassium accumulation （by 14.64% to 47.77% ）. In both 2022 and 2023，the potassium carbonate treatmenthadteighestapparentutilzationrateofpotassifertilize，agronomicffiiencyandpotassiupartialprouctiity whichwere significantly higher than the potassium sulfate treatment by 56.65% to 184.77% 53.85% to 83.33% ，and 3.73% to 6.40% respectively.（3）Acomprehensivequalityevaluation offlue-cured tobaccousing thefuzzy evaluationmethod indicatedthatthe potasiumcarbonate and potassiumhumate treatments achievedsuperiorsensoryqualitywithan overallqualityhighr thanhatof thepotasiumsulfate ratentIsumaryomparedtooertypesofpotassifertilzers，otassumcarboate pefodtebest inaleviatigslaiatireigotattibccootailt leafquaity，andbostingyieldandincome.Itisrecommendedtoapplypotassiumcarbonateinsteadofonventionalpotassum sulfate fertilizer in tobacco fields with high sulfur content in the soil and tobacco leaves.

Keywords： flue-cured tobacco; potassium fertilizer; tobacco-growing soil; quality

鉀是烤煙生長發(fā)育和生理代謝必需的營養(yǎng)元素之一，它不僅能改善煙葉的燃燒性、降低焦油含量，還顯著影響烤后煙葉可用性[1-2]，被稱為烤煙的“品質(zhì)元素\"[3]。為追求煙葉品質(zhì)，滿足優(yōu)質(zhì)烤煙對鉀的需求，福建煙區(qū)烤煙生產(chǎn)普遍選擇大量施用硫酸鉀肥料。然而長期大量施用硫酸鉀肥料會導致鉀素利用率降低，并引起土壤養(yǎng)分不平衡、土壤酸化和板結(jié)等問題[4-5]。此外，硫酸根離子（ SO₄^2- ）積累會對煙草根系生長和烤后煙葉的燃燒性產(chǎn)生不利影響，進而降低煙葉品質(zhì)[。因此，篩選適宜的鉀肥種類對福建煙區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)具有重要意義。

近年來，關于不同鉀肥對烤煙鉀素積累及產(chǎn)質(zhì)量影響的研究逐漸受到關注。周碩野等[在豫南煙區(qū)進行了不同種類的鉀肥試驗，結(jié)果表明碳酸鉀肥代替常規(guī)硫酸鉀肥能提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。腐殖酸鉀肥作為新型高分子鉀肥，可通過絡合和吸附增強肥效[8]。與施用硫酸鉀肥相比，施用黃腐酸鉀能提高土壤速效鉀和煙葉鉀含量，改善煙葉品質(zhì)[9]。硅酸鉀是一種適合于酸性土壤的緩釋鉀肥，肥效持久[10]。朱經(jīng)偉等[11]研究表明，采用硅酸鉀替代硫酸鉀可以顯著改善黔中煙區(qū)植煙土壤的鉀素供給，增加烤煙根際微生物數(shù)量，提高烤煙根系活力。福建煙區(qū)由于長期、過量施用硫酸鉀肥，導致鉀素利用率低下、煙葉品質(zhì)下降等問題突顯，亟需探索替代性鉀肥品種，以優(yōu)化土壤鉀素供應和提升煙葉品質(zhì)，從而滿足優(yōu)質(zhì)烤煙的生產(chǎn)需求。因此，本研究通過大田試驗研究不同鉀肥種類對土壤性質(zhì)、烤煙鉀素吸收和產(chǎn)質(zhì)量的影響，旨在篩選出適宜福建煙區(qū)煙草生產(chǎn)的鉀肥種類，為以提升鉀素利用率為核心的鉀肥運籌技術(shù)模式提供支撐，實現(xiàn)土壤-烤煙系統(tǒng)中鉀素的高效利用，同時也可為其他長期施用硫酸鉀的煙區(qū)篩選合適的替代性鉀肥研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料與試驗地概述

供試烤煙品種為翠碧1號（CB-1）。試驗于2022年1月—2023年7月在福建省南平市建陽區(qū)圳頭村 27^°12^′40^′′N 118^°7^′26^′′E ）開展，為期2年。當?shù)貫閬啛釒Ъ撅L氣候，土壤類型為水稻土。試驗地長期采用年內(nèi)煙稻輪作的種植模式（本研究僅涉及煙草季）。試驗前耕層（ 0～20cm 土壤 pH 為4.49，有機質(zhì)為 32.45g/kg ，堿解氮、有效磷和速效鉀分別為134.78、134.62和 163.54mg/kg。

1.2 試驗設計

設置4種鉀肥處理。CK：施用硫酸鉀；K1：施用碳酸鉀；K2：施用腐殖酸鉀；K3：施用硅酸鉀；為計算鉀肥利用率，設置不施用鉀肥處理（KO）。試驗采取隨機區(qū)組設計，每個處理3次重復，共計15個小區(qū)，行株距為 120cm×50cm ，小區(qū)面積 100m² ，種植密度為17400株 /hm² 。除KO外，各處理氮、磷、鉀用量一致；KO氮、磷用量同其他處理。氮肥施用量為 107.70kg/hm² ，各處理 N：P₂O₅：K₂O 均為 1：1：3.5 。供試肥料：復合肥（ ， P₂O₅8.0% ， K₂O22.5% ），硫酸鉀 K₂O52.0% ，碳酸鉀（ K₂O59.0% ，腐殖酸鉀（ K₂O12.0% ，硅酸鉀（ K₂O34.0% 和鈣鎂磷肥（P₂O₅12.0%） 。煙苗于每年1月5日田間移栽，4月27日打頂，5月6日采集腳葉，6月23日采集頂葉，其余生產(chǎn)管理及施肥參考當年度“南平烤煙品種CB-1生產(chǎn)技術(shù)方案”。

1.3 樣品采集

土壤樣品采集：烤煙打頂后7天采集土壤樣品，用土鉆取壟畦剖面的土壤（ 0～20cm， 鮮樣，每小區(qū)5個樣點，混合均勻，每個處理3次重復。

植株樣品采集：打頂后7天每個小區(qū)選擇3株長勢均勻的煙株用鐵鍬整棵取出，用于測定干質(zhì)量及煙株不同部位鉀素含量?？緹煶墒鞎r進行煙葉采收及烘烤，葉片自下而上分3～4次采收，并取C3F進行化學成分鑒定和感官質(zhì)量評價。

1.4 測定項目及方法

1.4.1土壤指標測定及計算用pH計（SartoriusPB-10）測定土壤 pH 。采用乙酸銨法提取樣本速效鉀，并用火焰光度計（ThemoUV-1500）測定[12]。參照季璇等[13]方法計算土壤鉀肥依存率，公式為：

土壤鉀肥依存率 （%）=1 （不施鉀區(qū)烤煙鉀素積累總量/施鉀區(qū)烤煙鉀素積累總量） ×100 （1）1.4.2烤煙干物質(zhì)量及鉀素含量測定將采收的葉片以及相應煙株的根、莖分別在 105^°C 殺青 0.5h 之后 75^°C 烘干至恒重，稱量記錄煙株不同組織的干質(zhì)量。采用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮樣品，火焰光度計測定烤煙鉀素含量[12]。

1.4.3鉀肥利用相關參數(shù)計算計算公式參照季璇等[13]、李高坡等[14]：

鉀素積累量（ kg/hm² ） ∣= 干質(zhì)量 × 鉀素含量 （2

鉀肥表觀平衡 （kg/hm² = 鉀肥投入總量-烤煙鉀 素積累總量 （3）

鉀肥表觀利用率 （%）=1 （施鉀區(qū)鉀素積累量-不施硫區(qū)鉀素積累量）/施鉀量 ×100 （4）

鉀肥農(nóng)學效率 （kg/kg）= （施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量-不施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量）/施鉀量 （5）

鉀肥偏生產(chǎn)力 （kg/kg）= 施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量/施鉀量 （6）

1.4.4烤后煙化學品質(zhì)及產(chǎn)量產(chǎn)值分析烤后煙葉中總氮、氯、總糖、還原糖、煙堿等化學成分采用AA3型連續(xù)流動化學分析儀（SEALAnalytical）測定[15]。參照YC/T138—1998[16]，由相關技術(shù)人員評吸鑒定烤后煙葉的感官質(zhì)量。統(tǒng)計和計算烤后煙產(chǎn)量、均價以及中上等煙的比例，按當?shù)厥召弮r格計算各處理產(chǎn)值?；瘜W成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟性狀的數(shù)值通過隸屬函數(shù)[17]進行歸一化，然后通過模糊綜合評價[18]計算不同指標所占權(quán)重以研究不同鉀肥種類對烤煙綜合質(zhì)量的影響。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和繪圖使用MicrosoftExcel2016、SPSS26.0和Origin2024。不同處理指標間差異采用單因素方差分析（One-wayANOVA），并用LSD法進行多重比較 （plt;0.05） 。表格和圖中數(shù)據(jù)以平均值 ?± 標準差表示。

2結(jié)果

2.1不同種類鉀肥對土壤性質(zhì)的影響

如表1所示，與CK相比，K1和K3兩年土壤 pH 分別顯著提高 0.06～0.08 和 0.06～0.07 ；K2和K3兩年土壤速效鉀含量分別顯著降低28.05%～34.19% 和 25.72%～28.22% 。2022年和2023年各處理土壤鉀肥表觀平衡均大于0，表明土壤中鉀素均有盈余。與CK相比，K1兩年土壤鉀肥依存率顯著降低 12.75% 和 32.35% ，2023年K2和K3顯著降低 19.89% 和 12.38% 。

2.2不同種類鉀肥對烤煙鉀素吸收和利用的影響

2.2.1 不同種類鉀肥對烤煙不同組織鉀素含量的影響 如圖1所示，2022年，K1＼～K3根鉀素含量較CK顯著提高 6.79%～25.55% ；K1莖鉀素含量較CK顯著提高 4.16% ；K2和K3上部葉鉀素含量較CK顯著降低 10.60% 和 17.51% ，K1中、下部葉鉀素含量較CK顯著提高 4.35% 、 8.27% 。2023年，僅K1根鉀素含量比CK顯著提高 11.23% ：K1＼～K3莖鉀素含量比CK顯著提高 21.00%～39.31% K1和K3上、中、下部葉鉀素含量較CK分別顯著提高 5.58% 和 10.26% 、 9.13% 和 8.09% 、 8.34% 和 6.42% 。兩年結(jié)果均表明，與CK相比，打頂后K1可顯著提高根、莖、中部葉和下部葉的鉀素含量。

2.2.2不同種類鉀肥對烤煙不同組織鉀素積累量的影響由圖2可知，2022年，K1根鉀素積累量顯著大于其他處理，K1＼～K3根鉀素積累量較CK顯著提高 17.72%～42.46% ；與CK相比，K1和K2顯著提高莖鉀素積累量 14.70% 和 7.85% ；K2和K3較CK顯著降低上部葉鉀素積累量 12.86% 和21.61% ，僅K1中部葉和下部葉鉀素積累量較CK顯著提高 18.36% 和 9.25% ；K1較CK鉀素總積累量顯著提高 14.64% 。2023年，僅K1根鉀素積累量較CK顯著提高 22.45% ；K1＼～K3莖和中部葉鉀素積累量均較CK顯著提高 27.29%～102.06% 和12.34%～29.89% ；K3上部葉鉀素積累量較CK顯著提高 11.36% ；僅K1下部葉鉀素積累量較CK顯著提高 24.79% ；K1＼～K3鉀素總積累量均較CK顯著提高 14.12%～47.77% ?？梢?，打頂后K1顯著提高了根、莖、中部葉和下部葉的鉀素積累量，進而顯著提高了煙株鉀素總積累量。

2.2.3不同種類鉀肥對烤煙鉀肥利用的影響由表2可知，2022年K1較CK顯著提高鉀肥表觀利用率 56.65% ，2023年各處理較CK顯著提高鉀肥表觀利用率 54.61%～184.77% 。兩年鉀肥農(nóng)學效率和鉀肥偏生產(chǎn)力均以K1最高，2022年K1分別較CK顯著提高 53.85% 和 3.73% ，2023年則分別顯著提高 69.70% 和 6.40% 。綜上，K1能夠顯著提高烤煙的鉀肥利用率。

2.3 不同種類鉀肥對烤煙C3F品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

2.3.1不同種類鉀肥對烤后煙葉化學成分的影響如表3所示，2022年C3F鉀含量范圍為 2.11%～2.51% K1較K3顯著提高C3F鉀含量18.96個百分點；K3較CK顯著提高C3F還原糖含量8.83個百分點；K1和K2較CK顯著降低C3F煙堿含量27.12和34.75個百分點；各處理總氮、氯、總糖差異不顯著。2023年C3F鉀含量范圍為 2.62%～2.76% K1＼～K3較CK顯著提高C3F全鉀含量 1.91～5.34 個百分點；各處理C3F總氮、氯、總糖、還原糖和煙堿含量無顯著差異。

2.3.2不同種類鉀肥對烤煙感官質(zhì)量的影響如圖3所示，2022年C3F綜合得分為： K2gt;K1gt;CKgt; K3，CK在風格和香氣方面弱于K1和K2；K1刺激性較大，煙氣較細膩，香氣質(zhì)較好；K2風格較突出，甜感較好，略有刺激；K3刺激較大。2023年C3F綜合得分為： 1gt;1gt;1gt;13gt;1gt;11K1香氣質(zhì)較好，K2煙氣稍粗糙、殘留稍重，K3刺激性較大、殘留較重，CK殘留較重、香氣量少。兩年的數(shù)據(jù)均表明，K1和K2感官質(zhì)量優(yōu)于CK。

2.3.3不同種類鉀肥對烤煙經(jīng)濟性狀的影響如表4所示，2022年各處理間經(jīng)濟性狀無顯著性差異；2023年僅K1較CK顯著提高了產(chǎn)值和均價，增幅分別為 5.92% 和 6.02% 。

2.3.4不同種類鉀肥對烤煙綜合質(zhì)量的影響通過模糊綜合評價法對烤煙化學成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟性狀的數(shù)據(jù)進行加權(quán)賦分，其綜合質(zhì)量得分如表5所示，2022年K1、K2化學成分和感官質(zhì)量得分較高，K1、K3經(jīng)濟性狀得分較高。2023年K1、K3化學成分得分較高，K1、K2感官質(zhì)量得分較高。綜上可知，兩年K1和K2烤煙綜合質(zhì)量均高于CK。

3討論

3.1不同種類鉀肥對土壤性質(zhì)的影響

土壤pH是土壤的重要化學性質(zhì)，可直接影響煙草的生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量[19-20]。本研究中，與施用硫酸鉀相比，施用碳酸鉀和硅酸鉀可在短期內(nèi)略提高土壤pH，這可能有助于緩解施用硫酸鉀造成的土壤酸化。這種變化可能與堿性鉀肥（如碳酸鉀和硅酸鉀）中和土壤酸性有關[10.21]。然而，土壤 pH的變化通常是一個緩慢的過程，后續(xù)仍需探究碳酸鉀和硅酸鉀肥對pH的多年影響效應。土壤鉀素形態(tài)與烤煙鉀素吸收密切相關，土壤鉀素可分為速效鉀、緩效鉀和無效鉀，其中速效鉀是作物吸收利用的主要形態(tài)[22]。本試驗中，施用腐殖酸鉀和硅酸鉀較施用硫酸鉀顯著降低了土壤速效鉀含量?？赡苁且驗榱蛩徕浭撬苄苑柿?，而腐殖酸鉀和硅酸鉀是緩效型肥料，肥效不能在煙株生長期充分發(fā)揮[8，而這種緩釋效應可能在后茬作物水稻中有所體現(xiàn)。本試驗結(jié)果顯示，施用碳酸鉀較施用硫酸鉀顯著降低土壤鉀素盈余量和依存率（土壤鉀肥表觀平衡和依存率反映了土壤對煙株鉀積累量的貢獻[13-14]），這表明碳酸鉀處理中土壤對煙株鉀素積累量貢獻小;而施用碳酸鉀處理的烤煙鉀素積累量顯著高于硫酸鉀處理，這表明碳酸鉀處理下，煙株對土壤鉀的依賴程度降低，而更多依賴于肥料直接供鉀，因此碳酸鉀肥料對煙株鉀素積累量貢獻高于硫酸鉀肥料。其原因可能在于鉀肥的伴陰離子不同，從而導致烤煙對鉀素吸收的差異[23]。施用硫酸鉀后， K⁺ 被植物吸收而 SO₄^2- 過剩于土壤中， SO₄^2- 為陰離子，根系需分泌 H⁺ 以實現(xiàn)電荷平衡[4.24]。 H⁺ 濃度升高一方面降低了土壤中鉀飽和度的有效度，另一方面， H⁺ 與 K⁺ 會競爭原生質(zhì)膜上的結(jié)合點，或降低 H⁺ 外排泵的效率，無法有效排出 H⁺ ，從而抑制 K⁺ 的吸收[25]。而 CO₃^2- 作為堿性陰離子，會在酸性土壤中中和 H⁺ ，從而降低 H⁺ 濃度[26]，不會進一步抑制煙株根系對 K⁺ 的吸收。

3.2不同種類鉀肥對鉀素吸收和利用的影響

烤煙對鉀的吸收和運輸是一個逆化學濃度梯度的主動過程[27]。本研究在鉀肥用量相同的情況下，施用不同類型鉀肥，煙葉鉀含量明顯不同。施用碳酸鉀處理的中部葉和下部葉鉀含量顯著高于硫酸鉀處理，且顯著提高了煙株鉀素總積累量，與毛家偉等[28]研究結(jié)果一致，這表明碳酸鉀肥較常規(guī)硫酸鉀肥在提高煙葉鉀含量、提升煙葉品質(zhì)方面更具優(yōu)勢。本研究連續(xù)兩年的試驗均以碳酸鉀處理的鉀肥表觀利用率最高，表明碳酸鉀肥具有更高的鉀肥利用效率，可減少鉀肥浪費并降低環(huán)境污染風險。相比硫酸鉀處理，碳酸鉀處理的鉀肥農(nóng)學效率和偏生產(chǎn)力顯著提高，可見兩種鉀肥促進煙葉產(chǎn)量效果更好。為實現(xiàn)鉀肥的減肥增效，未來還需進一步研究碳酸鉀用量對煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以達到碳酸鉀高效利用。

3.3不同種類鉀肥對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

鉀素參與煙草的碳氮代謝，影響碳氮化合物的合成和煙葉的香氣質(zhì)和香氣量[29]。本試驗結(jié)果表明，與常規(guī)施用硫酸鉀相比，施用碳酸鉀可顯著提高烤后煙葉的鉀含量，與周碩野等[研究一致。此外，施用腐殖酸鉀的煙葉感官質(zhì)量在兩年間均表現(xiàn)較好，可能與腐殖酸鉀有利于中性香味物質(zhì)中非酶棕色化降解產(chǎn)物、苯丙氨酸降解產(chǎn)物含量的增加有關[1]。本研究對烤煙化學成分、感官質(zhì)量和經(jīng)濟性狀進行綜合質(zhì)量評價，發(fā)現(xiàn)碳酸鉀和腐殖酸鉀處理烤煙綜合質(zhì)量表現(xiàn)突出，為生產(chǎn)中替代硫酸鉀技術(shù)提供了依據(jù)。

4結(jié)論

碳酸鉀和硅酸鉀作為堿性鉀肥，有助于緩解長期施用硫酸鉀導致的土壤酸化，但硅酸鉀作為緩釋型鉀肥，降低了土壤速效鉀含量。碳酸鉀處理顯著提升了煙株的鉀素含量、鉀素總積累量和利用率。綜合質(zhì)量評價顯示，碳酸鉀和腐殖酸鉀處理感官質(zhì)量優(yōu)于硫酸鉀?？傮w而言，碳酸鉀在緩解土壤酸化、提高煙葉鉀素含量及品質(zhì)方面表現(xiàn)最佳，可以作為替代硫酸鉀的鉀肥應用于福建及其他長期施用硫酸鉀的煙區(qū)。

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