不同比例緩釋肥、煙草專用復合肥配施對植煙土壤肥力及烤煙產質量的影響

李先才，張曉龍，潘義宏,2，鄭仕方，孫永華，周芳芳，雷福厚，曹加園

（1云南五佳生物科技有限公司，昆明 650106；2西南林業大學化學工程學院，昆明 650224；3廣西民族大學，廣西林產化學與工程重點實驗室，南寧 530006）

0 引言

化肥作為現代農業生產基礎物質之一，對保障糧食生產安全和農業高效高產具有重要作用[1]。據聯合國糧農組織估計，發展中國家糧食的增產中，其55%來自化肥的作用[2]。但化肥的當季利用率普遍較低，氮肥約為30%～35%；磷肥約為10%～20%；鉀肥約為35%～50%[3]，資源浪費嚴重?？緹熓侵袊匾慕洕魑?，為使效益最大化，常年施用大量化肥導致土壤板結、地力衰退，致使煙葉品質下降，同時環境污染問題突出，限制了煙草農業的可持續發展[4-5]。另外，烤煙種植過程中需進行1～2次追肥，費工費時。自20世紀80年代以來，控/緩釋肥料由于具有養分釋放與作物需求同步、一次施用可以滿足作物整個生育期需要等特點，已經成為肥料領域研究的熱點[6]。當前緩釋肥已經應用到糧食、蔬菜、水果等作物生長方面，并取得了較好的成效[7]。黃蕾[8]關于緩釋肥在水稻上減肥效果的研究認為施用緩釋肥可在減少1次施肥和減少純氮用量的情況下，促進水稻生長，保持水稻產量穩定。梁闐[9]認為一次性施用甘蔗專用緩釋肥可在降低人工成本的同時提高甘蔗產質量。李會合等[10]討論了不同緩釋肥對萵苣內含物質及產量的影響。目前也不乏緩釋肥在煙草上的應用，王鵬[11]認為施用緩釋肥能一定程度上提高烤煙產量、產值和等級結構。朱亞[12]認為緩釋肥配施葉面肥可以在一定程度上提高烤煙株高及光合速率。但大多數研究僅對不同種類緩釋肥料進行了對比，尚未有對不同比例緩釋肥與煙草專用復合肥配施對植煙土壤及烤煙綜合品質影響的報道。本試驗擬通過研究，篩選出緩釋肥和煙草專用肥的最佳組合比例，以期減少肥料淋溶，提高肥料利用率，降本增效，促進烤煙生長，提高煙葉品質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2019年在云南省宣威市熱水鎮營溝村開展，試驗點平均海拔為1952.4 m，前茬為小麥，土壤類型為黃棕壤。供試品種為‘云煙105’。基肥為煙草專用復合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)和緩釋肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)。

1.2 試驗設計

試驗設置5個處理和1個對照，具體處理方式詳見表1。每個處理3次重復，每個處理300株烤煙。烤煙種植肥料采用煙草專用復合肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)，每公頃施525 kg，純氮量為97.5 kg/hm2，對照烤煙70%作基肥，30%作追肥。以試驗地植煙土壤肥力狀況為依據，配制緩釋肥(N:P2O5:K2O=14:10:24)的肥料配比見表1。煙葉成熟后掛牌烘烤，各處理的其他管理參照優質煙葉生產技術進行。

表1 緩釋肥施用技術試驗處理

1.3 煙葉取樣、檢測及評價

煙葉烘烤回潮后，按照國標GB 2635—1992進行分級測產，調查均價、產量、中上等煙比例以及產值等經濟效益。分別選取各處理B2F和C3F煙葉3.0 kg作為煙葉樣品用于綜合品質的檢測分析。煙葉物理特性、外觀質量、感官評吸質量以及綜合品質均參照《中國煙草種植區劃》采用賦值權重指數和法進行評價[13]。煙葉常規化學成分采用模糊數學隸屬函數的數據模型進行評價，煙葉常規化學成分的綜合指數(I)劃分為5個等級，即：高(I≥75)、較高(65≤I＜75)、中(55≤I＜65)、較低(45≤I＜55)和低(I＜45)[14]。

1.3.1 煙葉常規化學成分的測定 試樣制備采用烘箱法(YC/T 31—1996)；測定項目包括煙葉總糖、氯離子、鉀離子、還原糖、總氮和總植物堿等6項指標的含量，采用YC/T 217—2007和YC/T 159～162—2002（連續流動法）進行檢測。

1.3.2 煙葉感官評吸 將各處理煙葉切絲后卷制成單料煙，經過48 h水分平衡后，由7名持證評吸專家按照YC/T 138—1998標準中“九分制”的方法對煙氣的刺激性、濃度、余味、燃燒性、香氣質、香氣量、灰色、雜氣和勁頭等指標進行打分。

1.3.3 煙葉外觀質量評價 包括煙葉的身份、顏色、色度、成熟度、油分、組織結構等6項指標，依據GB2635-92標準進行打分評價。

1.3.4 煙葉物理特性 包括煙葉抗張力、厚度、平衡含水率、葉面密度和含梗率等5項指標，依據GB/T12914—2008、GB/T451.3—2002和YC/T142—2010標準進行測定。

1.3.5 煙葉經濟性狀 依據GB2635—1992，分別調查和統計各處理煙葉的等級，計算等級結構，同時統計均價和產值。

1.4 土壤取樣、檢測及評價

煙葉成熟采收后，對各處理植煙土壤進行取樣，土壤樣品經風干后，測定pH及有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量。根據主成分分析法及模糊數學分別確定各項肥力指標的權重和隸屬度，二者的乘積作為土壤肥力綜合指標值(Integrated Fertility Index，IFI)，以此來評價土壤肥力[15]。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 植煙土壤綜合肥力

煙葉成熟采收后，對各處理植煙土壤進行取樣分析，計算植煙土壤綜合肥力，詳見表2。從各項指標看來，CK主要表現為土質偏酸，氮、磷、鉀含量較低，5個處理的植煙土壤綜合肥力IFI值均優于CK。其中T3處理效果最為明顯，與對照相比，能使植煙土壤綜合肥力指數提高23.21%。其次為T4、T5，土壤肥力綜合指標值均提高了16.07%，最低為T1、T2，土壤肥力綜合指標值均提高了12.50%。說明不同比例緩釋肥配施煙草復合肥均能使土壤綜合肥力得到不同程度改善。

表2 植煙土壤養分及土壤綜合肥力指數

2.2 烤煙產質量評價

2.2.1 煙葉物理特性 各處理中、上部煙葉物理特性見下表3，就中部煙葉而言，各處理綜合得分均高于CK，由高到低排序為T4＞T1＞T5＞T2＞T3，上部葉除T5外的各處理綜合得分均高于CK，排序為T4＞T2＞T3＞T1。從各項指標來看，CK處理中部煙葉葉面密度偏低，上部葉葉面密度偏高。通過計算中、上部煙葉物理特性綜合平均得分可知，T4得分最高，為88.58分，CK得分最低，為83.18分，T4相比CK提高了6.49%。說明不同比例緩釋肥配施煙草復合肥可以一定程度提高煙葉物理特性，以20%復合肥+80%緩釋肥(T4)處理表現最優。

表3 煙葉物理特性

2.2.2 煙葉外觀質量 各處理中、上部煙葉外觀質量見表4，就中部煙葉而言，T3、T5綜合得分較低，CK和T1、T2、T4相差不大。就上部煙葉而言，T2、T4綜合得分較低，CK和T1、T3、T5相差不大。從各項指標來看，中部煙葉T2、T3處理油分較低，T3、T4處理色度較低。通過計算中、上部煙葉物理特性綜合平均得分可知，T1得分最高，為82.03分，CK僅次于T1，得分為81.43，T5得分最低，為78.63分，其余各處理之間相差無幾。綜合來看，T1處理可代替常規施肥方式。

表4 煙葉外觀質量

2.2.3 煙葉常規化學成分 不同處理煙葉常規化學成分檢測結果見表5，對比各處理煙葉化學成分綜合得分，中部葉T1、T2、T3和T4處理高于CK，分別較CK提高了20.33%、5.79%、9.87%、16.57%，其中T1、T3和T4處理達到中等水平，T5相較于CK下降了19.39%。從化學成分指標來看，CK處理還原糖、總植物堿較低，氯離子含量偏高。上部煙葉除T5處理外均達到綜合得分標準的較高水平，配施緩釋肥使煙葉化學成分更加協調，T1、T4處理對中部煙葉化學成分的提高作用最佳，T5處理煙葉化學成分協調性較差。

表5 煙葉常規化學成分

2.2.4 煙葉感官評吸質量 由表6可知，各處理煙葉感官質量綜合得分均高于CK。其中，中部煙葉最高為T4，達74.33分，相較于CK提高了7.46%，表現為質感細膩性較好，濃度較濃，刺激性較小，余味較干凈，愉悅性和甜潤感較好，CK表現為香氣量、香氣質較差，濃度較低，刺激性較大；上部煙葉最高為T2，達76.00分，相較于CK提高了7.21%，計算各處理綜合平均得分可知，各處理得分均高于CK，以T4表現最優，相較于CK提高了6.74%。

表6 煙葉感官質量

2.2.5 煙葉綜合品質評價 各處理綜合質量評價結果見表7，除T5外，各處理中部煙葉綜合品質得分均高于CK，其中最高為T4處理，達72.57分，較CK提高8.35%；各處理上部葉綜合品質得分均高于CK，其中最高為T4處理，達75.20分，較CK提高5.04%。計算各處理中、上部煙葉綜合平均得分可知，配施或全施緩釋肥使煙葉品質相較于CK提高了0.19%～6.64%，T4處理表現最優。從各項指標來看，T5處理中部煙葉化學成分協調性較差、外觀質量較低，全施緩釋肥不利于中部煙葉品質的形成。

表7 煙葉綜合質量評價

2.2.6 煙葉經濟性狀 各處理煙葉經濟性狀統計結果見表8。結果表明，T1、T2上等煙比例、中上等煙比例較低，T3和T4處理上等煙略高于CK，T3、T4和T5中上等煙比例略高于CK。產量最高為CK，與T3、T4處理相近，其余處理略低。除T5外，各處理均價均高于CK，最高為T4處理，達24.91元/kg。綜合比較，T4處理均價和產值分別較CK提高5.28%和4.25%，效果最佳。

表8 煙葉經濟性狀

3 結論

對6種不同肥料配比組合的植煙土壤及烤后煙葉的檢測分析表明，不同比例緩釋肥替代煙草專用復合肥均可提高植煙土壤肥力，以60%～100%緩釋肥替代(T3、T4、T5)表現最優。但是全施緩釋肥(T5)對烤煙綜合品質的改善不理想，各處理綜合品質平均得分相較于CK提高了0.19%～6.64%，其中，以80%緩釋肥替代煙草專用復合肥能較好的提高煙葉物理特性、外觀質量、感官評吸質量，化學成分最為協調，經濟效益最高。可以肥料配比為緩釋肥:煙草專用復合肥=80%:20%在一定范圍內示范推廣。

4 討論

試驗中不同比例緩釋肥配施煙草專用復合肥使土壤綜合肥力相較于常規施肥提高了12.50%～23.21%，但從各項土壤肥力指標來看，各處理養分含量均處于較高水平，說明配施或全施緩釋肥足以滿足烤煙生長所需養分，且能夠一定程度提高地力，降低人力成本，具有實踐推廣意義。地力的提高推測與土壤微環境的改善有關。土壤微生物控制著土壤生態系統功能的關鍵過程，氮素養分的轉化、礦物質的轉化、有機質的分解及腐殖質的合成均需要各種微生物的參與，大量研究表明不同的施肥措施造成土壤微生物種群、數量和活性上的差異，進而影響土壤結構及肥力[16-18]。胡可[19]認為施用生物緩釋肥能顯著提高土壤微生物數量，并抑制脲酶活性，脲酶是氨基水解酶[20]，其活性被抑制對提高土壤速效養分的長效性具有重要意義[19]。在本試驗中表現為基肥中緩釋肥占比越高其土壤速效養分整體上較低，但就煙葉品質看來，配施緩釋肥處理綜合品質較高，說明速效養分的相對降低并未影響烤煙的生長及品質的形成，也就是說配施緩釋肥可以在滿足烤煙生長所需養分的同時減緩肥料水解，提高化肥利用率，減少浪費。

在6個試驗處理中，80%緩釋肥+20%煙草專用肥一次性基施(T4)對烤煙產質量的提升最優。常規施肥(CK)中部煙葉葉面密度明顯偏低，上部葉葉面密度又偏高，T4處理顯著改善了中部煙葉葉面密度，但上部葉效果相對較差，使物理特性綜合平均得分提高了6.49%，并使中部煙葉化學成分綜合得分相較于CK提高了16.57%，上部煙葉達到評分標準的“較高”水平，評吸質量明顯改善，平均得分上升6.74%，均價和公頃產值分別提高5.28%和4.25%。其次T1處理也對烤煙品質的改善有一定促進作用，但效果不如T4處理。單施緩釋肥(T5)使土壤肥力綜合指標值提高了16.07%，但對烤煙品質改善的效果不太理想，尤其對中部煙葉化學成分來說，綜合得分相較于CK下降了19.39%?？緹熢谏L前期干物質積累較少，主要以根系生長為主，生長至團棵期時干物質積累量迅速增加[21]，此時期烤煙對水肥需求較大。推測緩釋肥在烤煙團棵期的養分釋放速率尚無法滿足生長所需，影響了煙株的代謝活動導致化學成分失調，所以需要配施一定的復合肥以保證養分的充足供應。也說明緩釋肥所提供的養分總量雖然能夠滿足烤煙整個生育期，但其釋放規律與烤煙需肥規律并不完全同步，因此篩選與烤煙需肥規律一致的緩/控釋肥具有巨大的應用前景。

相比美日等發達國家，中國在緩/控釋肥料研究方面起步較晚，于20世紀70年代開始有所進展，但由于其巨大的應用價值現已成為化肥革新和研究的熱點[22]?？纱笾聦⒕?控釋肥料分為包膜型水溶性肥料和微溶性有機氮化合物，包膜型肥料即在常規氮磷鉀肥或多元復合肥表面附上一層膜從而減緩或避免肥料的流失浪費，有機氮化合物可以進一步劃分為生物可降解的（脲醛類）和化學可降解的（如異丁烯環二脲等），氮的釋放受限于土壤性質和外界條件，所以當前包膜型肥料的需求量要大于有機氮化合物[23,24]。盡管施用緩/控釋肥可以簡化施肥技術、降低人力成本、提高肥料利用率且對環境友好，但受限于復雜的材料制作工藝和昂貴的肥料價格[25]，農民普及度較低，尚未在烤煙生產上大規模應用。因此如何簡化包膜材料制作工藝、降低成本、改進養分釋放及供應模式將是緩/控釋肥料研究的重點。