不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響

呂世保 楊煥文 李軍營 徐照麗 王戈 白羽祥 譚小兵 程亞東

摘要：為探討不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響，在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，以烤煙K326為供試材料，研究了不同降雨量、不同氮肥減施比例對烤煙農(nóng)藝性狀、光合特性和產(chǎn)質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，隨著氮肥的適當(dāng)減施，烤煙的農(nóng)藝性狀、光合特性和產(chǎn)質(zhì)量都有較明顯的改善，且隨著降雨量的增加，相同減氮處理烤煙各測定指標(biāo)基本呈現(xiàn)出先上升后降低的變化趨勢。降雨量偏低的區(qū)域、適中的區(qū)域和偏高的區(qū)域，分別以N-25%處理（3.75 g/株）、N-35%處理（3.25 g/株）和N-25%處理（3.75 g/株）最佳，建議在生產(chǎn)中先進(jìn)行大田驗(yàn)證試驗(yàn)后推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：降雨量；氮肥減施；農(nóng)藝性狀；光合特性；烤煙；產(chǎn)質(zhì)量

中圖分類號：S572.062文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2018）02-0098-07

Abstract The aim was to study the effects of reducing nitrogen application amount on yield and quality of flue-cured tobacco in Yunnan Province under different rainfall conditions. The simulation test was carried out in artificial climate chamber using the tobacco cultivar K326 as test material to study the agronomic traits， photosynthetic characteristics， yield and quality under different rainfall and nitrogen reduction ratio. The results showed that with the appropriate reduction of nitrogen fertilizer， the agronomic traits， photosynthetic characteristics， yield and quality of flue-cured tobacco were improved obviously， and with the increase of rainfall， the determination indexes of flue-cured tobacco treated with the same nitrogen were basically increased firstly and then decreased.Respectively， the optimum nitrogen amounts in the areas with lower， moderate and higher rainfall were N-25% （3.75 g per plant）， N-35% （3.25 g per plant） and N-25% （3.75 g per plant）， which could be popularized after field test.

Keywords Rainfall； Reducing application of nitrogen； Agronomic traits；Photosynthetic characteristics；Flue-cured tobacco； Yield and quality

在目前的烤煙生產(chǎn)中，肥料施用存在不合理的現(xiàn)象特別是氮肥施用量普遍過大，這不僅導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，而且加劇了農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，造成土壤板結(jié)等，對煙葉的生長和產(chǎn)質(zhì)量帶來了不利的影響[1]。根據(jù)云南“2260”優(yōu)質(zhì)煙葉工程對云南植煙土壤的取樣、調(diào)查、分析，云南植煙區(qū)域80%以上的土壤肥力中等偏上。因此，在煙葉生產(chǎn)中，如何實(shí)現(xiàn)有效精確地控制氮肥施用量并保證煙葉的產(chǎn)質(zhì)量是烤煙生產(chǎn)中的研究重點(diǎn)。氮肥供應(yīng)過多會導(dǎo)致煙葉煙堿含量高、刺激性大，易引起各種葉面病害。過量施氮還會導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量增加，影響煙葉的燃燒性[2]；氮肥供應(yīng)不足會導(dǎo)致煙葉輕、煙堿含量低、刺激性不夠、勁頭不足；適量的氮素可以促進(jìn)煙株的生長發(fā)育，利于產(chǎn)質(zhì)量的形成[3]。周柳強(qiáng)等研究指出，合理的施氮量可以保證烤煙正常的生長發(fā)育，有利于碳氮化合物之間的比例平衡，對烤煙產(chǎn)質(zhì)量有明顯促進(jìn)作用[4]。

生態(tài)環(huán)境、品種特性、施肥措施等是影響植株對氮的吸收和利用能力的主要因素，復(fù)雜的影響因素導(dǎo)致了氮肥的不合理施用，進(jìn)而造成生產(chǎn)中普遍存在氮肥施用過量的問題[5-7]。降雨量是生態(tài)因素中的主要因子之一，其對土壤營養(yǎng)循環(huán)和利用具有重要的修飾限制作用[8]。不同降雨量條件下，土壤營養(yǎng)特性和植株?duì)I養(yǎng)吸收和利用能力均存在較大差異。這也說明不同降雨量條件下的減肥空間也必然存在差異。因此，系統(tǒng)研究不同降雨量條件下不同的氮肥減施梯度對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響，對于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控肥具有重要的指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義。有關(guān)云南省降雨量和施氮量這兩個因素的綜合研究報道較少。本試驗(yàn)基于對云南省主要植煙區(qū)域30年（1981—2011年）烤煙大田生長期（4月下旬—9月上旬）降雨量數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上[9]，研究了不同降雨量條件下不同氮肥減施梯度對烤煙生產(chǎn)的影響，以期充分利用云南特色的生態(tài)氣候條件，為云南不同降雨量植煙區(qū)域優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)中合理施用氮肥提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

試驗(yàn)于2016年在云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院玉溪市研和試驗(yàn)基地人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。供試烤煙品種為K326，種植密度為16 500株/hm2，基礎(chǔ)土樣風(fēng)干后測定土壤樣品理化性狀（表1）。云南省植煙區(qū)域土壤肥力數(shù)據(jù)、烤煙大田生育期降雨量數(shù)據(jù)由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和云南省氣象局提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用雙因素設(shè)計，以降雨量和氮肥減施為因素，其中降雨量3個水平，以云南省50個植煙區(qū)域烤煙大田生長季（4月下旬—9月上旬）30年（1981—2011年）平均降雨量（780 mm）為對照，分別低20%（624 mm）和高20%（936 mm）為低降雨量和高降雨量處理；減氮比例以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量（純氮：82.50 kg/hm2即5.00 g/株）為對照，分別減氮5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%和不施氮，共10個肥力梯度。分別用NCK、N-5%、N-10%、N-15%、N-20%、N-25%、N-30%、N-35%、N-40%、N-100%來表示，共30個處理，每處理2株，重復(fù)3次，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。

其中降雨量由人工氣候室（北京庫藍(lán)科技有限公司）模擬進(jìn)行，試驗(yàn)過程中每隔3 d模擬一次降雨，移栽期、團(tuán)棵期、現(xiàn)蕾期、成熟前期、成熟中期和成熟后期的降雨量分別占烤煙整個生育期總降雨量的5%、13%、22%、24%、21%和15%（參照各植煙區(qū)域烤煙各生育期降雨量占全大田生育期降雨量的30年的平均水平），具體處理見表2。試驗(yàn)所用桶底直徑30 cm，桶高35 cm，桶口直徑40 cm，每桶裝土35 kg，每桶移栽1株煙苗，煙苗在研和試驗(yàn)基地采用漂浮育苗方式獲得。試驗(yàn)用土于研和試驗(yàn)基地采集中高肥力植煙土壤，土壤采集后經(jīng)風(fēng)干、過篩、熏蒸消毒、稱量再裝桶。供試肥料為當(dāng)?shù)責(zé)煵輰Ｓ玫租洀?fù)合肥（N∶P∶K=10∶10∶15），復(fù)合肥分為基肥和追肥兩部分施用，施用比例為3∶7。基肥于移栽后溶于定根水中施用，追肥按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)于移栽后一個月分3次施完，第1次追肥是在移栽后10 d 左右作提苗肥追施，第2、3次追肥是在移栽后17、24 d追施。除按處理要求減少氮肥施用量外，磷鉀肥與常規(guī)生產(chǎn)施用量一致，磷肥一次性基施，鉀肥按照4∶6于第2、3次追肥時施用。以氮磷鉀復(fù)合肥為基礎(chǔ)，用過磷酸鈣（含P2O5 16%）和硫酸鉀（含K2O 51%）補(bǔ)足由氮肥減少導(dǎo)致的復(fù)合肥中磷鉀施用量的不足，具體用量見表3。其他栽培管理措施參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀測定 打頂后，每處理隨機(jī)選取3株煙，測其株高、莖圍和葉面積等農(nóng)藝性狀。

1.3.2 光合特性測定 于移栽后90 d，用SPAD測定儀（502）定點(diǎn)測量各處理一片中部葉（從下往上數(shù)第十二片葉）三個部位的葉綠素含量，然后取平均值進(jìn)行統(tǒng)計分析。

在晴朗的上午9∶00—11∶00，每小區(qū)選取1株生長一致的烤煙，用軟毛刷刷去中部葉表面的灰塵，然后用Li-6400型便攜式光合作用測定儀（Li-COR Inc，美國）并應(yīng)用Li-6400-02B藍(lán)紅光源探頭，在光合有效輻射1 200[PAR，μmol/（m2·s）]為環(huán)境光強(qiáng)以及CO2注入系統(tǒng)設(shè)定值為400 μmol/mol下測定烤煙中部葉（從下往上數(shù)第十二片葉）的光合特征參數(shù)：凈光合速率（Pn），胞間CO2濃度（Ci）、氣孔限制值（Ls）、氣孔導(dǎo)度（Cond）、蒸騰速率（Tr）、瞬時水分利用率（WUE）。

1.3.3 產(chǎn)量測定 以小區(qū)為單位單獨(dú)采收烘烤、分級計產(chǎn)，將各小區(qū)測得值進(jìn)行平均計算，便于統(tǒng)計分析。

1.3.4 煙葉品質(zhì)測定 每處理選取C3F煙葉0.50 kg，按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測定其常規(guī)化學(xué)成分，包括煙堿含量、鉀含量、氯含量、還原糖含量、總糖含量。總糖、還原糖、煙堿、總氮和氯含量采用連續(xù)流動法測定，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分別為YC/T159—2002、YC/T216—2007、YC/T161—2002和YC/T162—2002；鉀含量依據(jù)YC/T173—2003采用火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，選擇最小差數(shù)法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙農(nóng)藝性狀的影響

在不同降雨量條件下，隨著氮肥減施比例的增加，烤煙株高、莖圍、最大葉面積均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。而且隨著降雨量的增加，相同減氮處理的農(nóng)藝性狀亦基本呈現(xiàn)相同的變化趨勢（表4）。

在低降雨量條件下，N-25%處理株高顯著高于其他處理，N-5%、N-30%、N-35%與NCK沒有顯著差異；N-25%處理莖圍顯著高于其他處理，其余各處理與NCK沒有顯著差異；N-20%和N-25%處理最大葉面積沒有顯著差異但與其他處理間差異顯著，其余各處理間差異亦顯著。在中降雨量條件下，N-30%與N-35%處理株高沒有顯著差異但顯著高于其他處理，N-40%與NCK沒有顯著差異；N-35%、N-30%處理與N-15%、N-20%、N-25%處理間莖圍沒有顯著差異，但顯著高于其余處理；N-35%處理最大葉面積顯著高于其他處理，其余各處理間差異亦顯著。在高降雨量條件下，N-25%處理株高顯著高于其他處理，且莖圍最大，與N-100%處理差異顯著，但其余各處理間沒有顯著差異；N-25%處理最大葉面積與其他處理間差異顯著，且其余各處理間差異亦顯著。

以上結(jié)果表明，在不同降雨量條件下適量減施氮肥，可以提高烤煙的長勢。其中低中高各降雨量條件下，氮肥減施比例分別以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.2 不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙成熟前期中部葉光合特性的影響

在不同降雨量條件下，隨著氮肥減施比例的增加，烤煙成熟期中部葉的SPAD值、Pn均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，Ci、Ls、Cond、Tr、WUE等光合特征值基本呈現(xiàn)出相同的變化趨勢（表5）。而且隨著降雨量的增加，相同減氮處理的光合特性與農(nóng)藝性狀基本呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。

在低降雨量條件下，N-25%處理SPAD值、Pn最大，且Pn顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-30%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%，其余光合特征值規(guī)律性不強(qiáng)；在中降雨量條件下，N-35%處理SPAD值、Pn最大，且Pn顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-35%>N-30%>N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-5%>N-40%>NCK>N-100%，其余光合特征值變化規(guī)律不明顯；在高降雨量條件下，N-25%處理SPAD值、Pn最大，且Pn顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-25%>N-20%>N-15%>N-30%>N-10%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%，其余光合特征值變化規(guī)律不明顯。

以上結(jié)果表明，在不同降雨量條件下適量減施氮肥，可以提高烤煙葉片的SPAD值、Pn、Ci、Cond、Tr等光合特征參數(shù)，更利于烤煙進(jìn)行光合作用和干物質(zhì)的積累。其中低中高各降雨量條件下，氮肥減施比例分別以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.3 不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙產(chǎn)量的影響

表6表明，在不同降雨量條件下，隨著氮肥減施比例的增加，各處理的烤煙產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。而且隨著降雨量的增加，相同減氮處理的烤煙產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀、光合特性基本呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。

在低降雨量條件下，N-25%處理產(chǎn)量顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-30%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%；在中降雨量條件下，N-35%與N-30%處理產(chǎn)量無顯著差異，但均顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-35%>N-30%>N-25%>N-20%>N-15%>N-10%>N-5%>N-40%>NCK>N-100%；在高降雨量條件下，N-25%處理產(chǎn)量顯著高于其他處理，綜合表現(xiàn)為：N-25%>N-20%>N-15%>N-30%>N-10%>N-5%>NCK>N-35%>N-40%>N-100%。

以上結(jié)果表明，在不同降雨量條件下適量減施氮肥，可以提高煙葉產(chǎn)量，有利于烤煙的生產(chǎn)。其中低中高各降雨量條件下，氮肥減施比例分別以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

2.4 不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙C3F化學(xué)成分的影響

一般認(rèn)為優(yōu)質(zhì)煙葉的總糖含量要求達(dá)到18%～22%、還原糖16%～18%、總氮含量1.5%～3.5%、煙堿1.5%～3.5%、鉀2%以上、氯1%以下、糖堿比以10左右為好，氮堿比以1左右為好，鉀氯比以4～10為宜。

表7表明，各處理的總糖含量高于優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)。在低、中、高三個降雨量條件下，分別以N-25%、N-35%、N-25%處理總糖含量最高，各處理總糖含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢且隨著降雨量增加總糖含量亦呈現(xiàn)相同變化趨勢；各處理還原糖含量變化趨勢與總糖含量變化趨勢基本一致，基本符合優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)；煙堿含量均處于適宜的范圍內(nèi)。除N-100%處理外，在低、中、高降雨量條件下，分別以N-25%、N-35%、N-25%處理煙堿含量最低；各處理鉀含量低于標(biāo)準(zhǔn)，但中、高降雨量條件下，其N-35%和N-25%處理鉀含量接近優(yōu)質(zhì)煙葉標(biāo)準(zhǔn)；各處理氯含量在優(yōu)質(zhì)煙葉要求范圍內(nèi)，隨著氮肥的減施氯含量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。

以上結(jié)果表明，在不同降雨量條件下適量減施氮肥，可以提高煙葉質(zhì)量，有利于煙葉化學(xué)成分趨于協(xié)調(diào)。其中低中高各降雨量條件下，氮肥減施比例分別以N-25%、N-35%和N-25%最佳。

3 討論與結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，適當(dāng)?shù)臏p施氮肥，烤煙的生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量等都得到了明顯有效的改善。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在低中高三個降雨量條件下，煙株的株高、莖圍、最大葉面積、SPAD值、Pn、Ci、Ls、Cond、Tr、WUE、產(chǎn)量和化學(xué)品質(zhì)等都隨著氮肥的減施基本呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。其中各降雨量條件下，氮肥減施比例分別以N-25%、N-35%和N-25%處理最佳。而且隨著降雨量的增加，相同減氮處理烤煙各測定指標(biāo)基本呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。

綜合分析認(rèn)為，不同降雨量條件下氮肥減施的空間會有差異。在云南省不同降雨量植煙區(qū)域內(nèi)，降雨量偏低的區(qū)域（賓川、昭陽、南澗、建水、彌渡、祥云、宜良、江川、巧家、南華、瀘西、陸良等12個植煙區(qū)）、適中的區(qū)域（云縣、峨山、紅塔、華寧、石屏、彌勒、鎮(zhèn)雄、新平、楚雄、石林、澄江、永仁、隆陽、永平、雙柏、馬龍、祿豐、施甸、祿勸、文山、硯山、宣威、永勝、尋甸等24個植煙區(qū)）和偏高的區(qū)域（玉龍、丘北、景東、師宗、臨翔、鎮(zhèn)沅、鳳慶、墨江、馬關(guān)、耿馬、寧洱、騰沖、盈江、羅平等14個植煙區(qū)），分別以N-25%處理（3.75 g/株）、N-35%處理（3.25 g/株）和N-25%處理（3.75 g/株）最佳，有利于烤煙的生長發(fā)育和產(chǎn)質(zhì)量的提高。

烤煙生產(chǎn)中適當(dāng)?shù)臏p施氮肥不但不會降低產(chǎn)質(zhì)量反而會優(yōu)化產(chǎn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)，這與莊光泉、朱兆良等在水稻、玉米上的研究結(jié)果基本一致[16，17]，莊光泉通過田間試驗(yàn)表明，氮肥在減施20%時，不會造成水稻減產(chǎn)，還可以降低穗頸瘟發(fā)病率和優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。韓小斌的研究表明，在農(nóng)戶施氮量的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低氮肥用量能提高煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值，以減氮15%最佳。減氮使煙葉內(nèi)在化學(xué)成分含量適宜、協(xié)調(diào)性好且隨著氮肥減施比例的不斷增大，煙葉總氮及煙堿含量不斷降低，而過量減氮導(dǎo)致下部煙葉內(nèi)含物不足而降低煙葉質(zhì)量[18]。本試驗(yàn)中氮肥減施比例較大，這可能是由盆栽試驗(yàn)肥料利用率高的原因?qū)е碌摹?/p>

在不同的生態(tài)區(qū)域內(nèi)氮肥減施比例不同，因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)先研究各區(qū)域的適宜施氮量，再以區(qū)域適宜施氮量作為宏觀調(diào)控的基礎(chǔ)，結(jié)合田塊具體情況進(jìn)行微調(diào)，尋找適宜的氮肥減施比例。不同降雨量條件下氮肥減施空間的確定可以優(yōu)化氮肥的施用量、提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，為各植煙區(qū)域優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)提供一定理論指導(dǎo)。但本試驗(yàn)的結(jié)果是在人工氣候室內(nèi)進(jìn)行盆栽模擬試驗(yàn)得出的，只是從理論的角度探究了不同降雨量條件下氮肥減施對云南烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，還需要在不同降雨量植煙區(qū)域內(nèi)進(jìn)行大田試驗(yàn)驗(yàn)證。

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