有機替代部分無機氮肥對煙草生長發育及產質量的影響

郝浩浩 李亞飛 張翔 程培軍 李亮 司賢宗 索炎炎 許曉敬

摘要 [目的]探索有機肥替代部分化肥對煙株品質提高的作用機理，研究不同有機肥配比對煙株生長發育、化學成分和經濟效益的影響。[方法]通過設置不同氮水平和有機肥替代部分化肥5個處理，對煙株農藝性狀、根莖葉干物質積累、葉片SPAD值、光合作用、烤后煙葉化學成分和經濟效益進行研究。[結果]在常規氮用量條件下，有機肥替代25%化肥后，煙株葉片數和葉面積分別增加8.41%和3.11%，凈光合速率增加25.34%，烤后煙葉總氮和煙堿含量分別下降28.72%和21.63%，產量產值分別增加13.63%和19.96%。經過相關性分析，煙株根莖葉干物質積累、烤后煙葉總氮、煙堿、鉀含量和產量產值與栽后45 d煙葉SPAD值和光合作用呈正相關，相關系數達顯著水平。[結論]有機肥替代部分化肥的作用效果與煙株光合作用密切相關。

關鍵詞 有機肥;光合作用;化學成分;經濟效益

中圖分類號 S-572? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）12-0172-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.044

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of? Replacing of Chemical Fertilizer with Organic Fertilizer on Development and Yield and Quality of Flue cured Tobacco

HAO Hao hao1，LI Ya fei2，? ZHANG Xiang2 et al

（1. Tobacco Company of Zhumadian， Zhumadian，Henan? 463000;2.Institute of Plant Nutrient，Resources and Environment， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou，Henan 450002）

Abstract [Objective] To explore thesis of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on increasing quality in flue cured tobacco， effects of chemical fertilizers with different organic manure on developing， chemical content and economic performance were studied.[Method]Five treatments were conducted， and agronomic character， dry matter accumulation， SPAD， photosynthesis rate， chemical content and economic performance were assayed and analyzed.[Result] After replacing of chetmical fertilizer with organic fertilizer under normal nitrogen condition， number of leaves and leaf area， Pn， yield and value increased by 8.41%， 3.11%， 25.34%， 13.63% and 19.96%， and total nitrogen and nicotine content decreased by 28.72% and 21.63%， respectively.Through correlation analysis， dry matter accumulation， total nitrogen content， nicotine and potassium content， yield and value were significantly positively correlated with SPAD and photosynthesis. [Conclusion]The effect of replacing of chemical fertilizer with organic fertilizer on flue cured tobacco was closely correlated with photosynthesis in plant.

Key words Organic fertilizer;Photosynthesis;Chemical composition;Economic performance

近年來，煙農為了盲目追求產量，大量施用化肥，較少施用或不用有機肥，從而導致烤后煙葉化學成分含量不協調，降低了煙葉的工業可用性[1]。大量施用化肥，雖然在短時間內可以提高煙葉產量，但易造成土壤有機質下降、土壤養分比例失調、土壤微生物區系和多樣性失調、土壤退化和營養環境惡化等土壤問題，對煙葉品質提高十分不利[2]。有機肥是一種富含有機質和大中微量元素的肥料，營養物質能完全釋放到煙田，具有肥效較化肥長的特點，能夠為煙株生長發育提供充足的營養物質[3]。研究表明，施用有機肥可以大幅緩解由于過量施用化肥帶來的養分流失等問題，還能直接增加土壤有效養分，促進微生物繁殖，增強保肥保水能力。在煙田，施用有機肥能夠增加土壤有機質含量，改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，增加土壤微生物數量，提高煙葉香氣質量和化學成分協調性，是改善煙葉品質的有效措施之一[4]。聶慶凱等[5]研究指出，在煙田配施有機肥（高碳基肥、芝麻餅肥、生物有機肥）后，土壤有機質含量和土壤酶活性提高，煙葉總糖、還原糖、總氮和鉀含量，煙葉產量產值增加，香氣質量得到明顯提升。盧紅玲等[6]通過在植稻季減氮和搭配有機肥替代部分化肥處理，植煙季節常規處理研究發現，煙株田間長勢良好，煙葉凈光合速率和葉片SPAD值增大，烤后煙葉產值和上等煙比例增加，但在植煙季節進行有機肥替代部分化肥的研究較少。

目前，已有試驗明確指出，有機肥替代部分化肥對煙葉品質有明顯提高作用，但其作用機理主要從土壤養分、土壤微生物數量、土壤酶等方面進行研究，而對于煙株田間生長發育方面的研究相對較少。為了進一步完善有機肥替代部分化肥對煙草生長發育和產質量的影響研究，筆者通過分析不同處理對煙株田間農藝性狀、葉片SPAD值、光合作用、烤后煙葉化學成分、產量、產值和上等煙比例等指標的影響，進一步探索和完善有機肥替代部分化肥對提高煙葉品質的機理，旨在為煙草栽培生產中優化肥料結構和提高煙葉品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在河南省泌陽縣雙廟鄉進行。試驗地土壤基礎性狀：pH 5.22，有機質14.4 g/kg，速效氮129 mg/kg，有效磷20.42 mg/kg，速效鉀118 mg/kg，氯離子10.9 mg/kg。試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，排灌方便。

1.2 試驗材料

試驗前茬均為煙草，烤煙品種為云煙87。供試肥料種類有餅肥（N 5%），磷酸一銨（N11%、P2O544%），硝銨磷（N32%、P2O54%），硫酸鉀含鉀（K2O）50%。

1.3 試驗設計

按照隨機區組設計，設6個處理，分別為T1：純無機肥（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T2：有機氮∶無機氮=25%∶75%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T3：有機氮∶無機氮=50%∶50%（N 60 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T4：有機氮∶無機氮=25%∶75%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）;T5：有機氮∶無機氮=50%∶50%（N 45 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O =1∶1.5∶3.5）。試驗設置3次重復，小區面積72 m2（4行，長15 m）。施肥方法：全部氮磷肥作基肥，其中氮肥70%條施、30%穴施，餅肥和磷肥全部條施，鉀肥50%條施和20%穴施作基肥，30%追施。試驗于4月25日移栽，8月24日采烤結束。其他各項田間生產管理措施統一按當地規范化措施進行。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 農藝性狀。在旺長期，每個小區選擇有代表性的煙株5株掛牌作標記，記錄株高、莖圍、葉片數、最大葉長及葉寬等農藝性狀，葉面積=葉片長×葉片寬×葉面積系數，葉面積系數按通常用的0.634 5計算。

1.4.2 SPAD值。在移栽后30、45、60 d用SPAD-502葉綠素測定儀分別測定煙株倒數第5片功能葉的葉基、葉中、葉尖3個部位的SPAD值。

1.4.3 干物質重。在成熟期，煙株樣品每個處理采集3株，用水將煙株沖凈，分為根、莖、葉3部分，殺青烘干，稱質量，然后粉碎過篩。

1.4.4 光合作用指標。在旺長期，選擇晴朗無風的天氣于09：30—11：00，采用Li-6400光合儀測定煙株光合作用，主要指標包括凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、胞間CO2濃度。

1.4.5 化學成分。按照煙草行業標準YC/T 159—2002～YC/T 162—2002和YC/T 173—2003對煙葉常規化學成分進行測定，主要包括總氮、煙堿、總糖、還原糖、鉀、氯和淀粉含量。

1.4.6 經濟性狀。各小區單獨計產，并根據烤煙國標對烤后煙葉分級，確定烤煙的產值、均價、上等煙比例及中上等煙比例。

1.5 數據分析 采用Excel 2010和DPS軟件對試驗數據進行統計分析，并進行Duncan新復極差法多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同處理對煙株農藝性狀的影響

由表1可知，不同處理對煙株農藝性狀的影響不同。與施4 kg純氮肥處理T1相比，有機肥替代部分化肥能夠提高煙株長勢，以T2處理表現最佳，但處理間差異未達顯著水平，說明有機肥替代部分化肥和減氮25%對煙株田間長勢無明顯影響。與T1處理相比，T2處理煙株株高、莖圍、葉片數和葉面積分別增加0.56%、8.92%、8.41%和3.11%。

2.2 不同處理對煙株干物質積累的影響

干物質積累數量是衡量煙株田間生長發育和物質積累狀況的重要指標。由圖1可知，不同處理對煙株干物質積累數量的影響不同，且以T2處理積累量最高。與T1處理相比，T2處理煙株根、莖、葉和整株干物質積累數量分別增加13.20%、9.76%、13.81%和12.19%，T3處理煙株根、莖、葉和整株干物質積累數量分別增加8.70%、6.24%、7.51%和7.30%，T5處理煙株根、莖、葉和整株干物質積累數量分別增加6.10%、8.08%、4.37%和6.11%，說明有機肥替代部分化肥，有利于煙株干物質的積累。

2.3 不同處理對煙葉SPAD值的影響

由圖2可知，不同處理對不同時期煙株煙葉SPAD值存在一定影響。移栽后30 d，不同處理以T1處理最大，T4處理最小，其他處理居中，處理間差異未達顯著水平;移栽后45 d，不同處理以T2處理最大，T4處理最小，其他處理居中，處理間差異未達顯著水平;移栽后60 d，不同處理以T1處理最大，T4處理最小，其他處理居中，部分處理間差異達顯著水平。移栽后45 d，與T1處理相比，T2處理煙葉SPAD值提高4.76%，說明有機肥替代部分化肥能夠為旺長期煙株生長發育提供充足的營養物質。

2.4 不同處理對煙葉光合特性的影響

由表2可知，不同處理煙株煙葉光合特性的差異不同，其中凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率均以T2處理最高，T4處理最低，其他處理居中，部分處理間差異達顯著水平。與T1處理相比，T2處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率分別升高25.34%、35.71%和2.75%，T3處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率分別升高13.07%、10.71%和1.18%，T5處理煙株煙葉凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率分別升高14.08%、25.00%、-1.51%和0.39%，說明有機肥替代部分化肥能夠明顯提高煙株光合作用。

2.5 不同處理對烤后煙葉化學成分的影響

化學成分是評價煙葉質量的重要指標[7]。由表3可知，不同處理煙葉化學成分存在較大差異，部分處理間差異達顯著水平。與T1處理相比，有機肥替代處理煙葉總氮和煙堿有下降趨勢，部分處理煙葉總糖和還原糖有升高趨勢，其中，T2處理煙葉總氮和煙堿分別下降28.72%和24.82%，T3處理煙葉總氮和煙堿分別下降24.91%和24.82%，煙葉總糖和還原糖增加7.91%和6.62%，T4處理煙葉總氮和煙堿分別下降33.91%和13.83%，煙葉總糖、還原糖和鉀含量分別升高4.56%、1.58%和10.53%，T5處理煙葉總氮和煙堿分別下降45.33%和22.34%，對優質煙葉形成奠定了物質基礎。

2.6 不同處理對煙葉經濟性狀的影響

由表4可知，不同處理對煙葉經濟效益指標的影響不同，其中煙葉產量、產值和上等煙比例以T2處理表現最佳。與T1處理相比，T2處理煙葉產量、產值、均價和上等煙比例分別提高13.63%、19.96%、5.49%和18.98%，T3處理煙葉產量、產值、均價和上等煙比例分別提高8.55%、13.37%、4.45%和15.69%，T4處理煙葉產值、均價和上等煙比例分別提高0.53%、1.58%和2.01%，T5處理煙葉產量、產值、均價和上等煙比例分別提高6.81%、9.63%、2.66%和4.56%。

2.7 相關性分析

由表5可知，煙株干物質積累和煙葉化學成分及產質量與煙葉SPAD和光合作用有密切的相關性，煙株根莖葉干物質重量、總氮、煙堿含量、煙葉產量、產值、均價和上等煙比例與煙葉SPAD和光合作用指標多呈正相關，煙葉總糖和還原糖與煙葉SPAD和光合作用指標多呈負相關。其中，煙株根莖葉干物質重量、煙葉產量、產值、均價和上等煙比例與移栽后45 d時煙葉SPAD和Pn、氣孔導度、胞間CO2和蒸騰速度的相關系數達顯著或極顯著水平，說明旺長期煙株色素含量和光合作用對煙株干物質形成及煙葉產質量形成有重要的影響。

3 討論

3.1 有機肥對物質積累和光合作用的影響

煙株各器官干物質積累是衡量作物生長發育和代謝強度的重要指標，是奠定煙葉品質形成的物質基礎[7-8]。有機肥替代部分化肥的施用，能夠增加植株養分物質的形成和積累[8]。另外，光合作用是煙株生長發育和物質形成與積累的重要代謝活動，是煙葉品質形成的關鍵[9]。有機肥的施用效果往往通過煙株生長發育狀況來直觀體現[9]。王亞雄等[10]通過施用不同種類有機肥研究發現，施用有機肥后植株葉片葉綠素含量、蒸騰速率和氣孔導度均呈不同程度的增大趨勢，光合作用增強，與該試驗結果較為相似。王通明等[11]研究指出，施用有機肥后，煙葉葉綠體呈現出梭狀，長寬比增大，葉綠體基粒垛疊片層數增加，對提高光合作用有積極回應。在該試驗中，有機肥替代部分化肥后，煙株株高、莖圍、葉片數和葉面積有增加趨勢，葉片SPAD值和光合作用明顯增強，煙株根莖葉干物質積累大量增加，部分處理間差異達顯著水平。在相關性分析中，煙株根、莖、葉和整株干物質重量與移栽后45 d時葉片SPAD值和Pn、氣孔導度、胞間CO2和蒸騰速度有密切相關。由此說明，有機肥替代部分化肥可能通過影響煙株光合作用實現提高煙葉品質的效果，有待于進一步研究確定。

3.2 有機肥對煙葉化學成分和經濟效益的影響

化學成分是評價烤后煙葉品質的重要指標[7，12-13]。一般情況下，優質煙葉要求煙葉總氮和煙堿含量均在1.5%～2.5%[7]。楊自軍等[14]研究得出，施用有機肥能夠顯著影響煙葉還原糖、總氮、鉀含量和香氣質量以及化學成分協調性，對提高煙葉透發性有利。湯宏等[15]研究得出，施用有機肥能夠提高煙葉總糖、還原糖和鉀含量，化學成分協調性增強，刺激性和雜氣降低，評吸質量變好。在該試驗中，有機肥替代部分化肥能夠降低煙葉總氮和煙堿含量，符合優質煙葉的要求，對改善煙葉刺激吸食強度有正面作用。另外，有機肥替代部分化肥后，煙葉產量產值增加，經濟效益明顯增加。相關性分析發現，煙葉產量產值等經濟效益指標與旺長期煙葉SPAD值和光合作用密切相關。植株SPAD值是進行營養診斷的重要指標，與葉片色素含量呈密切正相關[16]。因此，煙株葉片色素含量和光合作用的提高可能是有機肥替代部分化肥的一個重要作用機理，有待于進一步確定。

4 結論

有機肥替代部分化肥后，煙株株高、莖圍、葉片數和葉面積增加，田間長勢好，葉片SPAD值和光合作用提高，煙株根莖葉干物質積累明顯增加，烤后煙葉總氮、煙堿含量下降，鉀含量提高，化學成分協調性強，烤后煙葉產量產值、均價和上等煙比例增加，經濟效益提高，處理間以T2處理表現最佳。在相關性分析中，煙葉根莖葉干物質積累、煙葉總氮、煙堿含量和產量產值與旺長期煙葉SPAD值和光合作用呈正相關，相關系數達顯著水平。由此可知，煙葉光合作用與煙葉物質積累和品質形成密切相關。

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