安康低海拔區域烤煙水肥一體化下氮肥減施效應研究

趙 鵬，薛 峰，朱 峰，陳昌海，陳仁義

（1安康市煙草公司平利分公司，陜西平利 725500；2安康市煙草公司漢濱分公司，陜西安康 725000；3陜西省煙草公司安康市公司，陜西安康 725000）

0 引言

氮素是烤煙生長發育必需的大量元素，是烤煙蛋白質、煙堿、葉綠素、核酸等有機物的組成成分，優質烤煙單位產量對氮素的吸收總量基本穩定，吸收規律表現為生根期少、旺長期多、成熟期少，各階段氮素吸收量過多或過少都不利于優質煙葉產、質量的形成[1]。氮素的供給來源于土壤和施肥，土壤的供氮能力與不同地域的土壤類型、氣候等有關，劉青麗等[2]研究認為，西南煙區典型紅壤、黃壤、水稻土在烤煙打頂前氮素累積比例差異顯著，分別為87.8%、47.3%和49.2%，云南紅壤烤煙生長前期的氮素吸收速率最高。氮素的吸收利用不僅與氣候有關，而且與氮肥中硝態氮的比例、有機氮比例、追施氮比例等有關[3-5]，與烤煙品種特性有關[6]，馬興華等[7]研究認為，在總施肥量相同時，70%追肥與30%追肥相比，肥料的殘留率提高19.9%，損失率降低49.7%，利用率提高20.6%。不同氮素水平影響鮮煙葉葉綠素含量、氮代謝酶活性、抗氧化酶活性和原煙還原糖含量、煙堿含量以及煙氣中的巴豆醛、氨和NNK含量[6,8-9]。為了實現肥料氮素供給與烤煙氮素吸收規律相吻合，前人做了大量的探索研究，確定了適宜當地的施氮量和施氮模式。

氮素吸收利用與土壤含水量關系密切，而烤煙各生育期內的降水量在年際間變化大，且難以準確預測，造成氮素在各生育期的吸收與需求不能匹配，這成為傳統烤煙旱作栽培施肥技術難以解決的問題。滴灌水肥一體化的使用，使得自然降水對肥料吸收利用的影響程度大幅降低，肥料的施用時期和施用量都能精準控制，更能滿足作物的需肥規律，該技術在烤煙上已有應用，氮肥利用效率較常規施肥有明顯提高[10-12]。霍昭光等[13]研究認為，水肥一體化可以創造良好的根系形態,提高根系生理活性，增強光合作用和光能利用效率,從而促進烤煙生長發育，提高煙葉產質量。賀文俊等[14]研究認為，南陽煙區水肥一體化下，50%硝態氮+50%銨態氮處理烤煙產值最高。何佳等[15]研究認為，豫中煙區水肥一體化技術可顯著提升烤煙產質量，但不同品種提升效果不同，‘豫煙6號’表現最優。各地區土壤、氣候、主栽品種等不盡相同，研究結果不能直接應用，只能借鑒，同時在水肥一體化下，因地制宜地研究減施氮肥對烤煙生長及產質量的影響效應的研究較少。

陜西省安康市地處秦巴山區，常年種植烤煙面積在六七千公頃，主要集中在海拔600～1000 m 的中高山，近年來，隨著國家退耕還林、高山移民、精準扶貧等惠民政策的實施，中高山農戶急劇減少，傳統的單戶、小面積種植模式遭遇嚴重挑戰，在海拔400～600 m 的淺山、川道區域，土地資源豐富，地勢較平坦，便于開展機械化作業，是安康煙葉發展的重點潛力區域，種植區域的轉移為傳統旱作栽培模式向水肥一體化栽培模式轉變提供了條件。針對此，本研究以傳統施肥量為基礎，設置不同的氮肥減量梯度，擬通過分析水肥一體化條件下的氮肥減施效應，確定適宜當地的施肥模式，以期為主煙區轉移儲備技術。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2017 年在安康市漢濱區恒口鎮西山村烤煙示范園進行。試驗點海拔450 m，土壤為黃棕壤，前茬為綠肥，試驗土壤pH 7.01，有機質17.8 g/kg，堿解氮141.0 mg/kg，有效磷4.9 mg/kg，速效鉀102.0 mg/kg,有效鎂375.0 mg/kg，有效鈣1634.0 mg/kg，有效鋅4.5 mg/kg，有效硼0.4 mg/kg，氯0.06 mg/kg。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試品種‘云煙87’，取自玉溪中煙種子有限責任公司。

1.2.2 試驗用肥 煙草專用肥(N:P2O5:K2O=10:12:18)、好多收多肽螯合活性生態有機肥（有機質＞45%）、以色列思沃特國際集團有限公司沃盾水溶性滴灌肥(N:P2O5:K2O=15:5:25)、農用硫酸鉀（含K2O50%）、過磷酸鈣（含P2O512%）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗設4 個處理，各處理的化學氮肥水平分別為90 kg N/hm2、75 kg N/hm2、67.5 kg N/hm2、60 kg N/hm2，每公頃施純氮90 kg 為當地旱作栽培的傳統施肥量。各處理的肥料用量見表1。

處理間除化肥氮用量有差異外，磷、鉀、有機肥、滴灌次數都相同，利用順科達TR-6型土壤溫濕度儀測定土壤水分，當土壤含水量低于15%（土壤相對濕度40%～60%）時進行滴灌。

表1 不同施肥處理 kg/hm2

試驗采用隨機區組試驗設計，共3個區組，每小區4行，60株，行株距為1.2 m×0.5 m。

1.3.2 測定方法

（1）農藝性狀。按照煙草農藝性狀調查方法(YC/T 142—1998)[16]記載各處理的株高、莖圍、有效葉數、節距和最大葉面積。每處理選代表性煙株10株，標記煙株的第4～6 葉位（下二棚煙葉）、9～11 葉位（腰葉）和14～16葉位（上二棚煙葉），在移栽后30天、40天、50天及70 天（平頂期），測定煙株農藝性狀，在煙葉烘烤后測定單葉重。

（2）經濟性狀。按照烤煙(GB 2635—1992)[17]評定原煙外觀質量，并進行分級測產。

（3）內在質量。原煙化學成分含量和感官質量評價由農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心完成。

1.3.3 統計分析 方差分析采用SAS 9.3統計分析軟件進行[18]，圖表采用Excel制作。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量的烤煙農藝性狀比較

由表2可見，不同生育時期處理間株高、莖圍的差異程度均在移栽后70天達到最大，最大葉面積的差異程度在移栽后50 天、70 天明顯大于移栽后30 天、40天，有效葉數的差異程度各時期相差不大，節距的差異程度在移栽后30 天、70 天明顯大于移栽后40 天、50天，綜合各農藝性狀來看，隨著烤煙生育進程的推進，不同氮肥處理間農藝性狀的差異程度有增大趨勢，在平頂期達到最大。

表2 不同生育時期氮肥處理間烤煙農藝性狀的變異系數%

由表3可見，在烤煙移栽后30天，各處理節距差異為N75＞N90＞N67.5＞N60，有效葉數差異為N75=N90＞N67.5=N60；在移栽后40 天，各處理莖圍差異為N90=N75＞N67.5=N60，節距差異為N60=N75＞N90=N67.5，有效葉數差異為N67.5＞N90＞N60=N75，最大葉面積差異為N90 處理顯著高于其他處理；在移栽后50 天，各處理株高和最大葉面積的差異均為N90=N75＞N67.5=N60，有效葉數差異為N67.5=N75＞N90＞N60，N60 處理的莖圍最小但節距最大；在移栽后70 天，各處理株高、節距、有效葉數、最大葉面積的差異均為N90=N75＞N67.5=N60，莖圍的差異為N75＞N90＞N67.5＞N60。綜合各農藝性狀來看，隨著施氮量的減少，在移栽后30天農藝性狀整體差異不明顯；在平頂期有變差趨勢，但N90 和N75 間差異不明顯、N67.5 和N60 間差異不明顯；在移栽后40 天和50 天，施氮量最低的N60處理節距最大，這可能是因為N60 處理施用的肥料全部為水溶性滴灌肥，且在團棵期和旺長期施用的水溶性滴灌肥量較其他處理多，水溶性滴灌肥在短期內促進了煙株的拔節，因而造成N60 處理節距最大，但是N60處理的其他農藝性狀都較差，表現為葉片更為鮮綠、莖稈細、葉面積小，煙株生長快而不健壯，而基肥、水溶性滴灌肥相結合的N75處理整體農藝性狀表現最優。

2.2 不同施氮量的原煙單葉重比較

由圖1可見，隨著施氮量的減少，單葉重有降低趨勢，其中中部葉單葉重處理間差異不顯著，下部葉單葉重N60 處理顯著低于其他處理，上部葉單葉重差異為N90=N75＞N67.5＞N60，平均單葉重差異為N90=N75＞N67.5＞N60。

2.3 不同施氮量的原煙外觀質量比較

由表4 可見，N90 和N75 處理原煙外觀質量明顯優于N67.5 和N60 處理，表現在顏色深、身份適中、油分多、色度強；N67.5處理好于N60處理；N60處理的烤煙顏色多為檸檬黃、身份薄，外觀質量最差。

2.4 不同施氮量的原煙化學成分比較

由表5 可見，隨著氮肥施量的減少，烤煙煙堿、總氮、總鉀含量呈降低趨勢；還原糖、總糖含量呈增加趨勢；總氯含量變化不明顯；糖堿比呈增加趨勢；鉀氯比呈降低趨勢；兩糖比、氮堿比變化不明顯。部分處理烤煙化學成分在適宜范圍之外，N60 處理的烤煙煙堿含量低于2%，這與N 肥減量較大有直接關系；所有處理的還原糖均大于22%、總糖均大于25%，這可能與地域氣候、土壤有關，整體高于最適值上限；N67.5 和N60處理的總鉀含量低于1.5%，糖堿比大于12，表現為關鍵化學成分含量不足，關鍵酸堿平衡指標偏大。綜合來看，各處理的原煙內在質量表現為：N90=N75＞N67.5＞N60。

表3 不同氮肥處理的烤煙農藝性狀

2.5 不同施氮量的原煙感官評析質量比較

由表6可見，N75處理的烤煙感官評析質量最優，主要表現在香氣質較好、香氣量較足、余味較舒適、刺激性較小。

2.6 不同施氮量的經濟性狀比較

由表7 可見，隨著氮肥施量的減少，烤煙產值、產量降低速度均呈現先緩慢后加速的趨勢，在單位面積施氮量減少15 kg 時，產值僅減少2.48%、產量減少3.54%，對種植收益影響不大，但當單位面積施氮量減少22.5 kg 和30 kg 時，產值已減少13.65%和20.18%，產量已減少11.18%和16.29%，對種植收益產生明顯影響；均價的變化整體緩慢，變幅較小，在5%以內，在單位面積施氮量減少15 kg時有增加趨勢，在施氮量進一步減少時有減少趨勢。

表4 不同氮肥處理的原煙外觀質量（中部葉）

表5 不同氮肥處理的煙葉化學成分（中部葉）

表6 不同氮肥處理的感官評析質量

表7 不同氮肥處理的烤煙產質量

3 討論

3.1 水肥一體化減氮對烤煙生長的影響

水肥一體化下，由于水分的精準供給，促進了肥料的吸收利用；由于水溶性滴灌肥的分批使用更符合烤煙的需肥規律，因而有利于提高肥料的利用效率。杜傳印等[19]研究表明，在水肥一體化條件下較傳統施氮量減少20%，烤煙株高、最大葉面積和干物質積累量變化不明顯，但生育后期SOD、POD、CAT 和NR 活性和葉綠素含量降低明顯，有利于煙葉落黃。席奇亮等[20]研究認為，在化肥施用量相同的情況下，全部水溶性滴灌肥與以基肥為主的模式相比，煙葉硝酸還原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性和烤煙氮代謝相關的NITR和GS基因表達量都是在移栽前40天內明顯高，同時在移栽后80天明顯低；煙株根系活力和根體積明顯增加，氮肥利用率提高；干物質積累和氮素吸收高峰期提前，利于成熟落黃。劉維川等[21]研究認為，在水肥一體化技術條件下，隨著施氮量的增加,田間煙株長勢由弱趨強，大田生育期呈延遲趨勢。以上研究表明，在水肥一體化條件下，適量減施氮肥對煙株生長影響不大，主要影響成熟期煙葉的落黃，有利于煙葉質量的形成。在本試驗條件下，隨著烤煙生育進程的推進，不同處理農藝性狀的整體差異有增大趨勢，在平頂期達到最大，表現為N90=N75＞N67.5=N60，這說明在氮肥減少比例小于16.67%時，對農藝性狀影響不大，但是減少比例達到25.00%～33.33%時，農藝性狀明顯變差，這與前人研究結果有相同之處，但更加具體，適宜于當地實際。同時本試驗表明單獨使用水溶性滴灌肥（N60處理）有明顯促進煙株拔節的作用，煙株在旺長期生長速度快但不健壯；而基肥與水溶性滴灌肥搭配使用（N75處理），肥效長短結合，有利于煙株快速且健壯生長。

3.2 水肥一體化下的適宜施氮量

適宜的氮肥用量，是烤煙優質適產的關鍵。周方等[22]研究認為，水肥一體化條件下，隨著氮肥施用量的增加，烤煙產量、產值、均價和上等煙比例均表現出先增加后降低趨勢，利用烤煙臨界氮濃度稀釋曲線模型和氮營養指數模型能夠精準地判斷水肥一體化條件下烤煙移栽后40天到成熟期的氮素營養狀況，豫中煙區的烤煙適宜氮用量應較本地區常規栽培減少25%～33.3%。梁志雄等[23]研究認為，水肥一體化條件下，廣東始興縣‘K326’品種的適宜施氮量為165 kg/hm2，基追比為4:6，伸根期、旺長期和成熟期的追氮肥比例為15:70:15。陳競楠等[24]研究認為，在水肥一體化條件下，貴州福泉市采用蒸滲儀，‘K326’品種每株施純氮5 g(104.17 kg N/hm2)，基追比例7:3，伸根期、旺長期和成熟期每畝分別滴灌水120 mL、150 mL、120 mL時節水節肥綜合效益最優。韓天華等[25]研究認為，在滴灌施肥方式下，云南麗江肥料用量可減少30%～50%，云煙系列品種、NC 系列品種畝施純氮水平均應控制在5.0 kg以內。劉維川等[21]研究認為，在水肥一體化技術條件下，云南保山施甸縣畝施純氮量以5.5 kg 最好。以上研究表明，在水肥一體化條件下，各地的最佳施氮量都應重新試驗確定，基本上都較原常規施氮量減少，但減少比例各不相同。在本試驗條件下，隨著施N量的減少，烤煙原煙外觀質量和內在質量都表現出先無明顯變化后明顯變差的趨勢；產量、產值都表現出先緩慢降低后迅速降低的趨勢；均價和感官評析質量都表現出先緩慢上升后緩慢降低的趨勢。

本試驗通過綜合分析本地區低海拔區域水肥一體化條件下的氮肥減施效應，確定適宜的施氮量，這與前人的研究方向和結論是一致的。本試驗以常規施氮量為最大施氮量，在減施氮肥情況下，除均價和感官評析質量外，其他主要經濟性狀都為降低趨勢，而且在前期降低速度緩慢，在后期降低速度加快，這說明本地常規施氮量在水肥一體化條件下并未產生副作用，但是適當減少施氮量，產、質量降低不明顯，均價、評析質量同時稍有提高，氮肥的適宜減少比例與前人研究不同，這可能是因為各地區的土壤類型、氣候特點、參試品種等不同。

4 結論

在安康低海拔區域，水肥一體化模式下，施氮量在傳統基礎上減少16.7%，對烤煙生產影響不大，同時有利于煙葉質量的改善，氮肥供給以基肥和滴灌肥料搭配使用為宜，本研究的結論對秦巴山區淺山、川道地區有一定的借鑒意義，下一步計劃進一步精準確定氮肥在基肥、不同生育時期的分配比例。