基于土壤速效鉀轉移吸收利用系數的烤煙施鉀水平研究

何冬冬 王淑民 徐辰生 馮芷菡 鄭國建 陳志厚 熊德中 徐茜 劉泓

摘要 為減肥增效，通過研究土壤速效鉀吸收利用系數及烤煙鉀肥利用率探討烤煙施鉀水平。結果表明， 煙株對土壤速效鉀的吸收利用系數在旺長期和成熟期分別為0.19和0.26，烤煙旺長期及成熟期南平土壤速效鉀有效供應量分別為16.95和23.25 kg/hm2，不同施鉀水平對烤煙鉀肥利用率有顯著影響，旺長期鉀肥利用率達16.58%～43.6%，成熟期達28.20%～70.79%。為達到目標產量，按16 500株/hm2計，最佳施鉀量為180.30 kg/hm2。綜合大田試驗結果認為南平煙區施鉀量為180.30～236.55 kg/hm2較適宜。考慮到煙株生長后期鉀肥略顯不足，中部葉及上部葉還原糖累積偏低，且煙株仍具有一定吸收鉀的能力，氮磷鉀配比為1.0∶0.8∶2.1時，特別是雨量充沛的年份，打頂后追施部分鉀肥有利于煙葉品質的提高。

關鍵詞 烤煙;鉀吸收利用系數;鉀肥利用率;減肥增效;鉀肥用量

中圖分類號 S506.2文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）11-0157-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.045

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract In order to decrease the fertilizer application and improve efficiency， the research on the regulation of soil， potash fertilizer and tobacco was studied. The results showed that the absorption and utilization coefficient of soil available potassium in its vigorous stage and mature stage of tobacco were 0.19 and 0.26， respectively. The effective supply of available potassium in Nanping soil in its vigorous stage and mature stage were 16.95 and 23.25 kg/hm2， respectively. Different potassium levels had significant effects on the utilization rate of potassium fertilizer in fluecured tobacco. Potash fertilizer utilization rates reached 16.58%-43.6% in their vigorous stage， 28.20%-70.79% in their mature stage. To achieve the target yield， the optimal potassium application rate was 180.30-236.55 kg/hm2 based on 16 500 plants per hectare.Considering that potash fertilizer was slightly insufficient in the later period of tobacco growth， the accumulation of sugar reduction in the middle and upper leaves was low， and tobacco still had a certain ability to absorb potassium. When the ratio of nitrogen， phosphorus and potassium was 1.0∶0.8∶2.1， topdressing potash fertilizer after topping was beneficial for improving tobacco quality， especially in good rainfall years.

Key words Fluecured tobacco;Potassium absorption and utilization coefficient;Potassium fertilizer utilization rate;Decreasing fertilizer application and improving efficiency;Potash fertilizer amount

基金項目 福建煙草公司南平分公司項目“煙草鉀的吸收積累與調控研究”（201635070020114）;福建煙草公司南平分公司項目“南平市烤煙減肥增效土壤培肥研究”（NYK2016-03-03）。

作者簡介 何冬冬（1994—），男，福建福清人，碩士研究生，研究方向：環境生物學。*通信作者，高級農藝師，從事煙草栽培學研究。

收稿日期 2019-02-10

鉀肥利用率是指當季作物吸收鉀素量與施入土壤中鉀素總量的百分數[1]。研究表明，一定施肥基礎上肥料利用率與土壤養分含量呈負相關[2]，土壤養分含量高則肥料利用率低。土壤是影響煙葉品質和煙株對肥料利用率的重要因素之一。不同土壤提供養分的特性有很大差別，且施肥后煙草對肥料的利用率也有差異[3]。研究土壤的養分供給特性及煙草對肥料的利用率可為科學施肥提供理論依據。

烤煙鉀吸收利用系數是指在不施鉀的情況下，單位面積植株吸收的鉀量與單位面積耕層土壤速效鉀含量的比值[4]。過去曾認為養分利用系數是個常數，但試驗證明其是個變量，隨著土壤速效鉀含量的增大而減小，因此不同地區土壤的植物鉀吸收利用系數的研究對科學準確地推薦施肥尤為重要。以往均是針對植煙土壤的營養狀況及煙草產量和品質來推薦施肥，而有關該煙區鉀肥利用率及鉀吸收利用系數方面的研究較少。

因此，筆者針對南平土壤速效鉀的吸收利用特點，探明南平地區土壤速效鉀的轉移吸收利用系數，對了解土壤-烤煙系統中鉀資源的高效利用及科學施肥尤為重要。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與地點

供試煙草品種采用K326。試驗在福建省南平市建甌南雅鎮仁墩村進行，土壤質地為砂壤土，前作為水稻。試驗地土壤基本養分狀況：pH 4.6，有機質3623 g/kg，堿解氮141.19 mg/kg，有效磷11.79 mg/kg，速效鉀40.00 mg/kg，水溶性氯6.20 mg/kg，交換性鈣593.99 mg/kg，交換性鎂69.46 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗采用6水平3次重復的隨機區組設計，施鉀肥量為等差跨度。為計算土壤速效鉀的吸收利用系數，設置氮磷鉀配比為1∶0.8∶0不施用鉀肥處理（NP處理），而考慮到南平地區有機肥及烤煙專用肥的施肥習慣，以施鉀處理C為對照進行煙葉養分品質分析。

純N為112.50 kg/hm2，各小區鉀肥（K2O）施用量分別為0、157.80、236.55、318.00、394.05、472.80 kg/hm2，按對照處理（C處理）施鉀量的1/4（78.90 kg/hm2）作為各個處理間的差值設置。其中各個處理氮磷鉀配比分別為1.0∶0.8∶0、1.0∶0.8∶1.4、1.0∶0.8∶2.1、1.0∶0.8∶2.8、1.0∶0.8∶3.5、1.0∶0.8∶4.2，分別標記為NP、A、B、C、D、E處理。試驗共18個小區，每個小區4行，中間作為取樣行。行株距120 cm×50 cm。試驗中煙草專用肥、磷酸一銨、硝銨磷肥和硝酸鉀作為基肥，硝酸鉀作為追肥，分別于開盤前和團棵前施入。其他農事操作均統一按當地K326品種技術方案執行。

1.3 土壤及煙株取樣

分別于烤煙不同生育期對不同鉀處理的土壤進行取樣，根圍土具體采樣方法：每個處理隨機挑取3株具有代表性的煙株。采用抖根法取得土壤樣品，并充分混勻，用4分法取樣。土樣風干，磨細，分別過0.149和2 mm篩備用。

烤煙移栽前測定土壤的耕層厚度、土壤容重，取樣分析土壤的速效鉀含量，并在團棵期、旺長期（移栽后50 d）和成熟期（移栽后89 d）定株定葉進行烤煙生長性狀測量，每處理選取具有代表性的6株烤煙進行根、莖稈、葉、芽及花蕾的總干物重計量及全鉀含量測定，以計算烤煙對土壤速效鉀的吸收利用系數及烤煙的鉀肥利用率。煙葉成熟后每處理采取4～6、9～11、倒3～5葉（分別代表上中下部葉）烘烤后進行煙葉品質分析，同時進行小區產量產值測定。 通過測定烤煙對土壤速效鉀的吸收利用系數和鉀肥利用率，計算不同速效鉀含量田塊的烤煙鉀肥建議施用量，實現烤煙定量施用鉀肥。

1.4 土壤及煙葉化學成分測定與賦值

煙葉煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀等化學成分測定及賦值按照翁澤斌等[6]的方法進行，采用綜合相關法和層次分析法計算結果確定各化學成分指標相應的權重。采用指數法評價烤煙內在化學成分協調性綜合情況。

1.5 烤煙鉀肥建議施用量計算[7-10]

（1）耕層土壤中速效鉀含量（kg/hm2）=耕層厚度（cm）×面積（10 000 m2）×容重（g/cm3）×土壤中速效鉀含量（mg/kg）×10-5

（2）烤煙鉀肥利用率=（NPK處理煙株吸收的鉀量-NP處理煙株吸收的鉀量）/鉀肥施用量×100%

（3）烤煙對土壤速效鉀的吸收利用系數=NP處理單位面積煙株吸收的鉀量/單位面積耕層土壤中速效鉀含量

（4）土壤速效鉀的有效供應量=土壤中速效鉀含量×土壤速效鉀的吸收利用系數

（5）烤煙鉀肥施用量=（烤煙目標產量需要的鉀量-土壤速效鉀的有效供應量）/鉀肥利用率

1.6 數據統計與分析

數據分析采用MS Excel與SPSS進行，相關性分析方法采用Duncan新復極差法，取P<0.05為顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 不同施鉀水平對烤煙經濟性狀的影響

由表1可知，A處理的烤煙經濟性狀顯著低于其他處理。產量、產值及均價均以處理B最高，分別為2 040.90 kg/hm2、43 470元/hm2及21.30元/kg。中上等煙比例處理B高達94.55%，其中上等煙比例為30.69%。但隨著施鉀量的繼續升高，產量、產值及均價并無顯著變化，而C、D、E處理的中上等煙比例分別下降至86.81%、84.16%及87.50%，當施鉀量達236.55 kg/hm2、氮磷鉀配比為1∶0.8∶2.1時，煙葉品質和經濟效益均最高，繼續增加鉀施用量并不能取得更高的品質，結合肥料成本的上升反而降低了收益。

處理Treatment產量Output kg/hm2產值Output value元/hm2均價Average price元/kg上等煙High class leaf%中等煙Middle class leaf%下等煙Low class leaf%肥料成本Fertilizer cost元/hm2

2.2 不同施鉀水平對烤煙品質的影響

2.2.1 不同施鉀水平對烤煙化學成分的影響。

由表2、3可知，A、B處理的下部葉P值顯著高于其他處理，分別為66.10及67.86;B、C、D、E處理的中部葉P值分別在81.95～83.57，顯著高于A處理;而上部葉的P值則表現為E處理顯著高于其他處理。各處理煙葉的氮含量較合理，上中下部葉含氮量分別在2.01%～2.28%、1.50%～1.87%及1.54%～189%，上部葉和中部葉的鉀含量偏低，分別在1.35%～196%及14%～1.87%，且隨著施鉀量的增加上部葉鉀含量呈顯著上升趨勢，下部葉各處理鉀含量適宜，均大于2%，致使中部葉及除E處理外的上部葉還原糖累積偏低，但糖堿比仍保持在較適宜的范圍，顯示出煙葉生長后期鉀肥略顯不足的現象，因此在施鉀總量為236.55 kg/hm2、氮磷鉀配比為1∶0.8∶2.1時，特別是雨量充沛的年份，打頂后追施部分鉀肥有利于煙葉品質的提高。

2.2.2 不同施鉀水平對烤煙不同生育期葉片全鉀含量的影響。

由圖1、2可知，隨著施鉀水平的提高煙葉鉀含量呈拋物線變化，在旺長期，C處理的煙葉鉀含量達最高，進入成熟期后D處理的煙葉鉀含量達最高，其次依次為E、C及B、A處理，顯示出煙草生長旺長期，B處理的施鉀量可以滿足煙葉正常生長的需鉀量，施鉀量繼續提高并不能提高煙葉鉀含量，反而呈下降趨勢。而煙草進入成熟期，由于煙草體內的生物量繼續累積，鉀重新再分配及打頂措施的影響，且土壤供鉀能力下降，致使成熟期的植物全鉀含量有所下降，但各處理煙葉成熟期鉀含量均大于2%。

2.3 不同施鉀水平對烤煙生長的影響

2.3.1 不同施鉀水平對烤煙農藝性狀的影響。

株高是反映烤煙長勢的重要農藝性狀，也是各生長期的形態指標。株高與產量呈正相關。株高的變化，能從一定程度上反映煙株生長代謝的強弱。由表4可知，團棵期、旺長期及成熟期各處理差異不顯著。莖圍是莖稈健壯程度的外在表現，團棵期C處理煙草莖圍顯著高于其他處理，達7.86 cm。旺長期及成熟期各處理間莖圍差異不顯著。

葉片數及葉面積大小直接影響煙草的光合效率，鉀肥施用是影響葉片數和葉面積的主要因素之一。團棵期以A處理葉片數最低，為14.53片/株，C處理葉片數最高，達15.53 片/株。旺長期及成熟期各處理間葉片數無顯著差異。

煙草是葉用植物，葉面積是與烤煙產量關系最密切的因子。在團棵期時，烤煙最大葉面積是C處理，為857.41 cm2，最低值是A處理，為777.44 cm2。煙葉旺長期和成熟期時，各處理烤煙最大葉面積差異不顯著。綜上所述，在氮磷施用條件下，不同施鉀水平的煙株在團棵期A處理各形態學指標偏低，煙株進入旺長期和成熟期后各指標差異不顯著。

2.3.2 不同施鉀水平對烤煙各器官干物質積累的影響。

烤煙根系是各種養分的主要吸收器官，對烤煙生長發育起重要作用，不同時期的根莖葉干鮮比可以表征煙株地上部和地下部的生長及干物質累積情況，干物質累積量在一定程度上影響烤煙的品質和產量。不同鉀水平對煙株不同生育期的干鮮比影響差異不顯著（表5），其結果與形態學指標結果一致。

2.4 不同施鉀水平對土壤養分的影響

2.4.1 不同施鉀水平對土壤供鉀能力的影響。

烤煙屬于喜鉀作物，鉀對烤煙正常生長和品質至關重要。速效鉀是存在于土壤中易被植物吸收利用的鉀，常被用作評價土壤供鉀能力的指標之一。不同鉀肥比例的施用會影響土壤速效鉀含量。因此對植煙土壤速效鉀含量的正確評價和有針對性地施用鉀肥對生產優質烤煙具有重要意義。

由圖3、4可知，在煙草旺長期和成熟期時，D處理（氮磷鉀配比為1∶0.8∶3.5）的土壤速效鉀含量均最高。煙草移栽前，土壤速效鉀含量為40 mg/kg。NP處理土壤速效鉀含量均顯著低于施鉀處理的土壤速效鉀。同一生長時期，隨著鉀肥比例升高，土壤速效鉀含量呈遞增趨勢。煙草旺長期各處理速效鉀含量在106.28～161.11 mg/kg。鉀肥的增施在一定程度上使得土壤中速效鉀含量增加。煙草成熟期時土壤速效鉀含量有所下降，在105.23～135.39 mg/kg，但仍處于中等供鉀水平。

2.4.2 不同施鉀水平對土壤緩效鉀含量的影響。

土壤緩效鉀是黏土礦物所固定的鉀離子以及黑云母和部分云母中的鉀，是反映土壤供鉀潛力的主要指標。由圖5、6可知，NP處理烤煙旺長期和成熟期土壤緩效鉀含量分別為514.03和617.58 mg/kg，均低于施鉀處理的土壤，煙葉成熟期不同施鉀水平的土壤緩效鉀含量隨鉀肥比例的增加而先增后降。

2.5 烤煙對土壤速效鉀吸收利用系數

施鉀水平會影響土壤中速效鉀的含量，而煙葉鉀含量與土壤速效鉀含量密切相關。因此，利用大田試驗，測定當地土壤速效鉀吸收利用系數，并在此基礎上推算的鉀肥施用量針對性強，可以為土壤鉀資源的高效利用及科學調控提供理論依據。煙草對土壤速效鉀的吸收利用系數受單位面積煙株吸收的鉀量和單位面積耕層土壤中速效鉀含量的影響。結果表明，NP處理的烤煙在旺長期對土壤速效鉀的吸收利用系數顯著低于成熟期（P<0.05）。煙株對土壤速效鉀的吸收利用系數在旺長期和成熟期分別為0.19和0.26。說明南平土壤能提供19%～26%的速效鉀供煙株生長利用，隨著烤煙生育期的推移，烤煙能更好地吸收利用土壤速效鉀。

2.6 烤煙鉀肥利用率

土壤速效鉀的吸收利用系數和鉀肥利用率能反映煙株、土壤及鉀肥三者之間的相互作用關系。肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的重要指標，鉀肥利用率的研究能為合理施用鉀肥提供理論依據，在減少肥料損失的同時也能減少對環境的危害。

由表6可知，在旺長期，隨著鉀肥的增施和烤煙的生長發育，煙株吸收鉀量呈逐漸遞增的趨勢。在烤煙成熟期，隨著施鉀量的提高煙株吸收的鉀量先增加后趨于穩定。在煙草旺長期，C處理煙株吸收鉀量最高，達108.75 kg/hm2，D處理和E處理次之，而進入成熟期，除A處理外其他處理的煙株吸收鉀量無顯著差異。

不同鉀肥施用比例的煙株在不同生育期吸收鉀的絕對量不同（表7），在煙草旺長期C處理煙株吸收鉀的絕對量較高，進入成熟期B、D和E處理的煙草鉀吸收絕對量顯著高于A處理，同時成熟期各處理的煙株吸收鉀絕對量均大于旺長期，顯示出煙草進入成熟期仍能繼續吸收土壤中的有效態鉀，并在葉部累積。

不同生長期烤煙鉀肥利用率的結果表明（表8），烤煙不同生育期和不同施鉀水平對烤煙鉀肥利用率有顯著差異。在烤煙旺長期和成熟期，A處理的鉀肥利用率最高，分別達70.79%和43.60%。隨著鉀肥比例的升高，烤煙鉀肥利用率降低，綜合烤煙的農藝性狀和經濟性狀看，B處理最高。

3 討論

鉀是煙葉重要的品質評價指標，提高煙葉含鉀量是提高煙葉品質的有效途徑之一[11]。鉀肥的增施不僅能提高烤煙根際、根圍土壤中有效鉀含量[6]，還可以提高鉀素在煙株體內的積累量[12]。研究表明，在一定鉀肥比例下，隨著烤煙生育期的推移，煙葉鉀含量呈下降趨勢，生育后期的下降率大于生育前期[13-16]。許明祥等[14]研究表明，在一定鉀肥比例下，烤煙鉀含量下降的主要原因是烤煙成熟期產生的干物質積累的“稀釋效應”。李智勇等[17]研究表明，在一定范圍內，煙葉含鉀量與施鉀量、土壤速效鉀呈正相關關系。艾綏龍等[18-19]研究表明，土壤緩效鉀是鉀素供應的潛在指標，煙葉鉀含量與土壤速效鉀含量呈極顯著正相關（P<0.05）。土壤中充足且持續的鉀供應是提高煙葉鉀含量的關鍵[20]。宋榮官等[21]研究表明，在速效鉀含量較高的土壤上提高鉀肥用量的2～3倍，煙葉含鉀量無明顯提高。該研究表明，施鉀量并非唯一限制煙葉含鉀量的因素。當施鉀量超過394.05 kg/hm2時，煙葉含鉀量呈下降趨勢。說明施入的鉀未被煙株有效吸收，可能被土壤固定或隨水淋失[22]，也有可能是鉀素供應過多，造成鉀的外溢和重新分配[23-24]，因此“減鉀增效”有利于經濟效益的提高。

烘烤后的烤煙品質分析表明，還原糖、總糖對煙葉品質具有促進作用。參照南平市煙葉主要化學成分評價標準，中上部葉烤煙還原糖含量在22.5%～27.5%最為適宜。該試驗條件下不同鉀處理的中上部葉還原糖變幅在標準范圍內，且隨著施鉀量的增加，烤煙中上部煙葉還原糖有升高趨勢。這為提高南平煙葉還原糖含量提供理論依據。該試驗結果表明，烤后煙葉煙堿含量表現為上部葉>中部葉>下部葉。不同鉀肥處理烤煙中部葉和上部葉煙堿含量分別在1.13%～178%和2.76%～3.33%，基本在標準范圍之內。各鉀處理中部葉總氮含量處于優質范圍內，但上部葉總氮含量偏高。綜合看，B處理（氮磷鉀配比為1∶0.8∶2.1）有利于改善煙葉質量。

土壤速效鉀含量可作為土壤供給鉀能力的判斷參比[25]，是決定土壤鉀素肥力狀況的重要因素，也是預測烤煙施鉀的重要指標。烤煙成熟期土壤速效鉀含量較旺長期有所下降，且烤煙在旺長期和成熟期，土壤速效鉀含量均為D處理（氮磷鉀配比為1∶0.8∶3.5）最高。說明鉀肥施用量能顯著影響土壤速效鉀含量。烤煙成熟期的土壤緩效鉀含量隨施肥量先增加后降低，顯示出土壤緩效鉀在一定條件下受施鉀水平的影響，煙葉成熟期緩效鉀能逐漸釋放出來被植株吸收利用[26]。

水溶性鉀肥易被烤煙吸收利用，同時也易被土壤固定或淋失。因此，土壤速效鉀含量的高低不能有效反映烤煙吸收鉀素含量的高低[6]。通過計算不同鉀水平下的烤煙鉀吸收利用系數及鉀肥利用率，對提高土壤肥力、促進植株生長發育、減少施肥浪費具有重要意義。該試驗中成熟期不同比例施鉀水平烤煙的鉀利用率在28.20%～70.79%，隨著鉀肥比例的升高，烤煙鉀利用率顯著降低（P<0.05）。研究表明，施鉀水平較低時作物能高效地吸收利用鉀養分，過量施用鉀肥會降低鉀素利用率[27-28]。該試驗中，A處理（氮磷鉀配比為1∶0.8∶1.4）下的烤煙鉀肥利用率最高，達70.79%。隨著鉀肥比例的升高，烤煙鉀肥利用率呈下降趨勢。

土壤速效鉀在一定施鉀范圍內隨鉀肥比例升高而升高，但鉀肥利用率顯著降低，B處理的烤煙產量及產值最高（P<0.05）。施鉀比例的增加，對煙葉農藝性狀和品質的改善無顯著差異。因此，綜合分析烤煙生長發育、鉀肥利用率及土壤鉀養分管理等因素，在保持煙葉品質的前提條件下，減鉀增效切實可行且可以提高經濟效益，以B處理（氮磷鉀比例為1∶0.8∶2.1）綜合指標最高。

4 結論

肥料效應受土壤養分的影響，土壤養分含量隨耕作、栽培、品種及人為活動變化。為適應煙區土壤肥力變化，適宜的烤煙施肥建議是環境友好農業的保障。經計算，南平烤煙不同生長期土壤速效鉀有效供應量分別為16.95和23.25 kg/hm2。

B和C處理產量較接近于目標產量。B處理的鉀肥利用率較高，且經濟收益和煙葉品質達到最高，繼續提高鉀施用量并不能取得更高的品質，結合肥料成本的上升反而降低了收益。故認為B處理（K2O量為236.55 kg/hm2）為合理施肥量。

烤煙移栽前，試驗點土壤鉀含量較低。煙葉的產值和均價顯著高于未施用鉀肥處理及A處理。成熟期B、D處理煙株吸收的鉀量顯著高于其他鉀處理。B處理的產量和產值最高，分別為1 950.90 kg/hm2及43 470元/hm2，處理C次之，達2 029.95 kg/hm2和39 540元/hm2。處理間的肥料成本按447.30元/hm2的梯度遞增。為達到目標產量，按16 500株/hm2計，最佳施鉀肥方案應為183.30 kg/hm2。綜合產量、產值及中上等煙比例來看，B處理的烤煙經濟效益較高。從投入產出及環境友好角度出發，認為南平煙區施鉀量為183.30～236.55 kg/hm2較適宜。

考慮到煙株生長后期鉀肥略顯不足，中部葉及上部葉還原糖累積偏低，且煙株仍具有一定吸收鉀的能力，氮磷鉀配比為1∶0.8∶2.1時，特別是雨量充沛的年份，打頂后追施部分鉀肥有利于煙葉品質的提高。

參考文獻

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