芝麻、花生餅肥等量替代化肥對烤煙碳氮代謝及氮素利用率的影響

中圖分類號：S572.06 文獻標志碼：A 文章編號：1002-1302（2025）12-0085-0

烤煙（NicotianatabacumL.）作為我國關鍵的經濟作物，其生產過程中對化肥的過度依賴，引發了土壤板結、有機質減少、團粒結構破壞和養分失衡等一系列土壤問題，嚴重威脅煙葉生產和土壤生態的長期發展[1-2]。因此，探索減少化肥用量并提升肥料效率的方法，對于保障優質煙葉的可持續生產至關重要。眾多研究結果表明，有機肥的應用能有效提升土壤有機質含量，促進煙株的生長發育，并顯著改善煙葉品質[3-4]。特別是有機肥中的磷、鉀元素能優化煙葉的內在化學成分，降低氮含量，從而提升煙葉的評吸質量和工業價值[5-6]。餅肥作為一種富含多種營養元素的優質有機肥，在與化肥配合使用時展現出了顯著的優勢。它不僅能夠提高肥料的利用率和持久性，還有助于改善土壤結構[7-9]。適量的餅肥與化肥結合使用，可以顯著提高烤煙的產量和優質煙葉的比例[10]。餅肥與化肥配施方式得當，能更好地促進煙葉的碳氮代謝，從而提升煙葉的整體品質[11]。但餅肥的施用量需要根據煙區不同的土壤特性進行適當調整，如果使用不當可能會對烤煙生長和生態環境產生不利影響。如施入有機肥不足會影響煙株的生長，而過量則可能導致養分流失和環境污染[12-13]。此外，不恰當的有機肥施用量可能導致煙株在生育前期出現養分不足的情況，進而抑制其正常生長；而在生育后期，土壤中養分的過量供應則可能引起煙葉貪青晚熟現象，這將對煙葉烘烤后的最終品質產生不利影響[14]。目前，有關化肥減量與有機肥配施的研究主要聚焦于其對植煙土壤的改良作用，但針對不同種類餅肥在不同施用量下對烤煙碳氮代謝及氮素利用率的具體影響卻鮮有報道。因此，基于煙區的特定生態環境，深入研究并推廣科學合理的餅肥施用技術，對改善土壤環境、促進烤煙生長發育、提高煙葉整體產量和質量意義重大。本研究設置芝麻餅肥和花生餅肥不同施用量，分析煙株生長發育特征、碳氮代謝產物、常規化學成分和感官質量，評價施用餅肥的經濟效益，以期篩選出適宜福建武平煙區的餅肥施用量，進而為當地烤煙優質生產及可持續發展提供理論依據及技術支撐。

1材料與方法

試驗于2022年在福建省龍巖市武平縣東留鎮大陽村 （25^°12^′N，115^°59^′E） 進行。該試驗區海拔477～706m ，屬亞熱帶季風性溫潤氣候區，試驗田塊土壤類型為壤土， ΔpH 值為5.62，有機質含量為18.36g/kg ，堿解氮含量為 196.77mg/kg ，有效磷含量為 207.85mg/kg ，速效鉀含量為 202.19mg/kg 供試烤煙品種為云煙87，試驗所用芝麻餅肥由駐馬店市康博匯鑫農業科技有限公司提供，花生餅肥由當地農戶提供。

1.1 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，因素1為餅肥種類（A）：芝麻餅肥（S）和花生餅肥（P），因素2為餅肥施用量（B）： 300kg/hm² （300） 600kg/hm² （600） 、900kg/hm² （900），以常規施肥（CK）為對照，共7個處理，每個處理設3次重復（CK0只算氮肥利用率，不做處理）。采用等量替代原則，總施氮量為 150kg/hm² ，在施用餅肥的基礎上，控制氮、磷、鉀 （N，P₂O₅，K₂O 含量分別為 10%.8%.34% 用量一致，計算補充無機肥用量。田間管理按當地優質煙葉生產技術規范進行（表1）。

表1試驗田施肥量配比

1.2 測定項目和方法

1.2.1 農藝性狀 在烤煙成熟期（移栽 90 d）按照YC/T142—2010《煙草農藝性狀調查方法》[15]測量煙株的株高、莖圍、節距和有效葉數。每個處理設置3次重復，每次重復調查10株煙株，計算最大葉片面積（單葉面積 σ=σ 葉長 x 葉寬 ×0.6345 ）。

1.2.2碳代謝酶和產物試驗于團棵期（移栽后40d）、旺長期（移栽后60d）和成熟期（移栽后100d ），分別從各小區煙株的中部葉片采集樣本。一部分樣本立即用液氮冷凍，并帶回實驗室存放在-80°C 超低溫冰箱中，以備后續的酶活性測定；另一部分樣本則經過烘干處理，用于測定糖含量。其中，蔗糖合成酶（SS）和蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性采用間苯二酚比色法測定，水溶性糖含量按照標準YC/T447—2012《煙草及煙草制品麥芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖的測定高效液相色譜-蒸發光散射法》中的高效液相色譜法[17]測定。

1.2.3常規化學成分采用近紅外光譜法測定烘烤后中部煙葉的常規化學成分（包括總植物堿、總氮、總糖、還原糖、氯和鉀）含量，測定工作由福建省龍巖金葉復烤有限責任公司完成。

1.2.4感官質量隨機選取各處理具有代表性的煙葉中橘三（C3F）制備評吸樣品，對烤后煙葉按照YC/T138—1998《煙草及煙草制品感官評價方法》的規定[18]進行，烤后原煙樣品由評吸專家進行煙葉感官質量評吸鑒定。

1.2.5干物質積累量每個小區隨機挖取煙株3株，將其根系完整挖出，裝人網袋，洗凈，再將煙株的根、莖、葉分離出來，并放入烘箱中 105^°C 殺青 45min ，再于 80^°C 下烘干至恒重，再對各個部分稱量計重。

1.2.6肥料貢獻率和氮素利用率用全自動凱氏定氮儀（K1100）測定全氮含量[19]，氮素積累量、肥料貢獻率和氮肥利用率的計算公式[20-21]如下：

氮素積累量 Σ=Σ 植株干重 × 氮素含量; （1

肥料貢獻率 Σ=Σ （施肥區產量-未施肥區產量）/ 未施肥區產量 ×100% ; （2）

氮肥利用率 Σ=Σ （施肥區地上部作物氮積累量-不施肥區地上部作物氮積累量）/氮肥投入量 × 100% 。 （3）

1.2.7經濟性狀各小區的成熟煙葉實行單采單烤處理。依據GB2635—1992《烤煙》[22對煙葉進行獨立編竿、分級和稱重。煙葉的價格參考當地實際收購價，進而計算煙葉的總產量、總產值以及中上等煙比例等關鍵經濟指標。

1.3 數據分析與處理

使用Microsoft Excel 2021 和 SPSS 22.0 軟件進行數據統計和分析，多重比較采用Duncan's法，相關性分析采用Pearson法，用 0rigin 2021 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1芝麻餅肥和花生餅肥對烤煙生長指標的影響

總體來看，同一餅肥隨著施肥量的增加，株高、莖圍和節距呈現先上升后下降的趨勢；當施肥量一定時，施用芝麻餅肥處理株高、有效葉數和最大葉面積高于施用花生餅肥，莖圍和節距則表現為施用花生餅肥處理較高于施用芝麻餅肥。由餅肥種類（A）和施用量（B）交互分析結果可知，餅肥種類對最大葉面積有顯著影響；餅肥施用量對株高、有效葉數和最大葉面積影響均達到極顯著水平。其中，施人 600kg/hm² 芝麻餅肥處理（S600）株高、有效葉數、最大葉面積均高于其他處理，分別顯著高于CK 9. 73% .15.26% ） .17.68% 。總體而言，株高、有效葉片數和最大葉面積等農藝性狀隨著芝麻餅肥施人量的增加呈減少的趨勢，各處理間差異明顯，以S600處理最佳（表2）。

表2不同處理對烤煙主要農藝性狀的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著（ Plt;0.05） “ F_A?F_B 和 F_A×B 分別表示餅肥種類、餅肥施用量和餅肥種類及餅肥施用量之間互作效應的雙因素顯著性檢驗（ F 值）。*、 ** 分別表示在 0.05，0.01 水平上顯著相關。下同。

2.2芝麻餅肥和花生餅肥對烤煙碳代謝的影響

2.2.1不同處理對烤煙碳代謝酶的影響由圖1-a可知，在團棵期（移栽45d）和旺長期（移栽60d），同一餅肥處理葉片蔗糖合成酶活性隨著施用量的增加，均呈現先上升后下降的趨勢；而在成熟期（移栽90d），芝麻餅肥呈現先下降后上升的趨勢，而花生餅肥呈現上升的趨勢。當餅肥施肥量一定時，施入芝麻餅肥處理表現為團棵期和旺長期蔗糖合成酶活性總體上高于花生餅肥，成熟期則相反。由交互分析結果可知，餅肥種類對團棵期和旺長期蔗糖合成酶活性均無顯著影響，但對成熟期影響較大；餅肥施入量對3個生育期起主要影響，存在極顯著影響。餅肥種類和施入量的交互效應對3個生育期的蔗糖合成酶活性均有顯著影響。在團棵期和旺長期煙葉蔗糖合成酶活性以S600處理最高，較CK分別增強 18.14% .15.70% ；在成熟期，各處理蔗糖合成酶活性則低于 CK 。上，施人 600kg/hm² 芝麻餅肥（S600）處理能顯著增強團棵期和旺長期煙葉蔗糖合成酶活性。

由圖1-b可知，隨著餅肥施用量的增加，同一餅肥處理葉片蔗糖磷酸合成酶活性在團棵期呈現先上升后下降的趨勢，在旺長期呈現逐步上升的趨勢，在成熟期呈現先下降后上升的趨勢。當餅肥施肥量一定時，施入花生餅肥處理葉片蔗糖磷酸合成酶活性在成熟期要高于芝麻餅肥處理，而在旺長期則相反。由交互分析結果可知，餅肥種類對成熟期葉片蔗糖磷酸合成酶活性存在極顯著影響；餅肥施入量對旺長期和成熟期的影響呈極顯著水平。在旺長期，以S900處理蔗糖磷酸合成酶活性最高，較CK提高了 21.27% ；在成熟期，各處理蔗糖磷酸合成酶活性均低于CK，其中以S600處理最低， P600 處理次之，分別較CK減少 55.20%.47.70% 。綜上，施入 900kg/hm² 芝麻餅肥（S900）處理能增加旺長期煙葉蔗糖磷酸合成酶的活性。

2.2.2不同處理對烤煙碳代謝產物的影響由圖2可知，隨著餅肥施用量的增加，同一餅肥處理中部葉水溶性糖組分無規律性變化。當餅肥施用量一定時，施用芝麻餅肥處理果糖、蔗糖和麥芽糖含量總體上明顯高于施用花生餅肥處理。由交互分析結果可知，餅肥種類極顯著影響中部葉果糖和麥芽糖含量，施肥量則極顯著影響葡萄糖和蔗糖含量；餅肥種類和施肥量互作效應對果糖和蔗糖的影響存在顯著差異。其中，果糖含量以S900處理最高，S600處理次之，相比CK分別增加 2.87%.2.47% ；葡萄糖含量以P900處理最高，較CK提高 12.49% ;麥芽糖含量以S600、S300處理較高，相比CK均增加了16.26% 。總體來看，S600處理可顯著提高烤煙中部葉水溶性糖組分。

2.3芝麻餅肥和花生餅肥對烤煙氮肥利用率的影響

由圖3-a、圖3-b可知，隨著餅肥施用量的增加，同一餅肥處理煙株各器官干物質積累量呈增加趨勢，芝麻餅肥處理下煙株氮素積累量呈先上升后下降的趨勢；在花生餅肥處理下則呈現持續上升的趨勢。當餅肥施用量一定時，施入芝麻餅肥處理的根系、莖稈和煙葉的干物質積累量高于施人花生餅肥處理，氮素積累量顯著高于施人花生餅肥。由交互分析結果可知，餅肥種類僅對煙葉干物質積累量有極顯著影響，且對莖稈和根系的氮素積累量影響顯著;施肥量則極顯著影響煙株各構成干物質積累量和煙株氮素積累量。以S900和S600的全株干物質積累量最高，其中根系、莖稈、煙葉的干物質積累量較CK分別增加 12.31%.10.37%.18.95% 和9.79%.8.11%.21.93% ；在根系、莖稈和煙葉的氮素積累量中以P900、S900和S600最高，相比CK分別增加 36.76%.23.77% 和 21.02% 。總之，施人芝麻餅肥更利于煙株干物質和煙株氮素的積累，且以S600處理表現最優。

由圖3-c圖3-d可知，隨著餅肥施用量的增加，花生餅肥處理的肥料貢獻率和氮肥利用率增加，芝麻餅肥處理則均呈現先上升后下降的趨勢；當餅肥施用量一定時，施入芝麻餅肥處理肥料貢獻率和氮肥利用率均高于施入花生餅肥處理。由交互分析結果可知，餅肥種類和施用量分別是肥料貢獻率和氮肥利用率的主要因素，且達到極顯著水平；相比CK，施人芝麻餅肥處理的肥料貢獻率依次增加 6.07% 、 19.6% .3.75% ，氮肥利用率依次增加9.8%.23.76%.16.8% 。總之，施入芝麻餅肥更利于提高煙株肥料貢獻率和氮肥利用率，且以S600處理表現最佳。

圖3不同處理對烤煙肥料利用率的影響

2.4芝麻餅肥和花生餅肥對烤煙品質和經濟性狀的影響

2.4.1不同處理對中部煙葉常規化學成分的影響

由表3可知，隨著餅肥施用量的增加，芝麻餅肥顯著提升了烤煙的總糖和還原糖含量，改善了糖堿比，并降低了氯含量；然而，花生餅肥施用量增加則導致烤煙的鉀含量、氯含量和糖堿比呈先升高后下降的趨勢，煙堿和總氮含量呈現先下降后上升的趨勢。當餅肥施人量一定時，2種餅肥均能提高總糖和還原糖含量，但芝麻餅肥在最高施用量（S900）時達到峰值，而花生餅肥則在中施用量（P600）時達到峰值；糖堿比在芝麻餅肥高用量（S900）時得到改善，但在花生餅肥高用量（P900）時反而下降。此外，芝麻餅肥的鉀氯比隨其施用量增加呈下降趨勢。由交互分析結果可知，餅肥種類是影響鉀含量、氯含量和鉀氯比的最大因素；餅肥施用量對常規化學成分各指標的影響均達到顯著水平。與CK相比，以S900處理總糖、還原糖含量最高， P600 處理鉀、氯含量最高，P900處理煙堿和總氮含量最高，較CK分別增加 15.02% ） 18.90% ， 5.14% .2.77% ，8.46% （2號 27.54% 。根據當地清甜蜜甜香型烤煙化學成分適宜范圍[23]，以S600處理化學成分含量最協調，綜合品質較好。

表3不同處理對烤煙中部葉常規化學成分的影響

2.4.2不同處理對中部煙葉感官質量的影響由表4可知，隨著餅肥施用量的增加，同一餅肥處理烤煙的香氣質和香氣量得到明顯的改善，刺激性、雜氣和余味得分均呈先上升后下降的趨勢；當餅肥施入量一定時，除濃度和雜氣外，其他感官質量指標得分均表現為芝麻餅肥處理高于花生餅肥；由交互分析結果可知，餅肥種類對刺激性影響較大；餅肥施用量對香氣質、香氣量和雜氣指標起主要影響；餅肥種類與施肥量二者交互作用對刺激性和香氣量的影響最大。在風格特征指標中，芝麻餅肥和花生餅肥的施入并未改變福建煙區烤煙清甜蜜甜香型的風格特征，其中以P300處理煙氣濃度最濃，勁頭最大；S600處理香氣質最好、香氣量最足、余味最舒適，分別較CK增加 12.16%.15.1%.10.3% ，感官質量綜合得分較CK高 12.44% 。從整體評吸結果來看，相比于CK，施入 600kg/hm² 芝麻餅肥（S600）處理對煙葉樣品的香氣質和香氣量改善效果最明顯，總體提升效果表現為香氣質較好，香氣量足，濃度中等，余味干凈、舒適，透發性較好，勁頭略小，甜度較強，總體協調性最佳。

表4不同處理對烤煙中部葉評吸質量的影響

注：主要評價指標采用9分制，香型、濃度、勁頭采用文字描述;A－表示中等偏低；A表示中等； A+ 表示中等偏高；總分 Σ=Σ （香氣質 + 香氣量） ×3+ 雜氣 + （刺激性 + 余味） ×1.5 0

2.4.3不同處理對烤煙經濟性狀的影響由表5可知，隨著餅肥施用量的增加，同一餅肥處理烤煙的均價、產值和上等煙比例均呈先上升后下降的趨勢；當餅肥施入量一定時，施入芝麻餅肥處理烤煙經濟性狀高于施入花生餅肥處理。由交互分析結果可知，餅肥種類對烤煙產量、產值和上等煙比例影響最大;餅肥施用量對均價、產值和中上等煙比例均有極顯著影響。其中，以S600處理產量最高、產值最大、上等煙比例最高，較CK分別增加6.32%.21.42%.27.79% 。

表5不同處理對烤煙經濟性狀的影響

2.5芝麻餅肥和花生餅肥與烤煙中部葉主要指標相關性分析

由圖4可知，烤煙中部葉產量與氮肥利用率、葉片氮素積累量呈極顯著正相關關系（ Plt;0.01， ；氮肥利用率與莖氮素積累量量、葉氮素積累量量、感官質量、最大葉面積和有效葉數呈極顯著正相關關系（ Plt;0.01 ）；綜合得分與還原糖含量、總糖含量、葡萄糖含量和最大葉面積呈極顯著正相關關系（ Plt;0.01 ），和果糖含量、有效葉數呈顯著正相關關系 Plt;0.05） ；香氣量與還原糖含量、總糖含量、最大葉面積呈極顯著正相關關系（ Plt;0.01 ，和總氮、葡萄糖、果糖含量呈顯著正相關關系（ Plt;0.05） ；香氣質得分與最大葉面積、有效葉數呈極顯著正相關關系（ Plt;0.01 ），和常規化學成分含量呈顯著正相關關系（ Plt;0.05， 。因此，施用芝麻餅肥可以提高武平煙區清甜蜜甜香型煙葉香氣量、香氣質，這與葉面積增加的基礎上提高還原糖、總糖含量有關，產量增加則與施用芝麻餅肥增加了氮肥利用率有關。

圖4不同處理中部葉主要指標相關性分析

3結論與討論

餅肥作為一種優質有機肥料，所具備的養分全面。它不僅能增加土壤中的有機質，還有利于土壤微生物的繁殖，進而改善土壤的理化性質，助力作物生長[24]。本研究在保持總施氮量不變的情況下，采用芝麻餅肥和花生餅肥不同施用量替代化肥，可不同程度地提高煙株生長發育、碳氮代謝轉化、干物質積累量、氮素利用率和烤煙的產質量。

與前人研究結果“化肥與有機肥的配合施用對于提高烤煙的株高、節距以及葉面積系數具有積極作用，進而促進了煙株的生長”[25]一致;劉天波等認為，化肥配施有機肥可提高株高及最大葉面積，對莖圍及節距無顯著影響[26]。本研究結果顯示，當施用 600kg/hm² 的芝麻餅肥時，烤煙的株高、有效葉數和最大葉面積都有顯著提升，而節距和莖圍則無顯著變化。可見，有機肥替代部分化肥有助于促進烤煙生長發育，促進煙葉開片。這可能是因為有機肥施用能有效改善土壤結構，活化土壤養分，提高烤煙對養分的吸收能力，進而增加煙葉內含物質，從而促進煙葉開片[27]。蔗糖磷酸合成酶（SPS）與蔗糖合成酶（SS）在植物碳代謝過程中起著至關重要的作用。蔗糖磷酸合成酶主要負責催化蔗糖的生物合成過程，且其活性與植物的光照度密切相關[28];而蔗糖合成酶則是分解蔗糖的關鍵酶，為包括氨基酸在內的多種物質合成提供了必要的碳骨架，對維持植物體內碳氮代謝的平衡具有重要作用[29]。本研究結果表明，施入 600kg/hm² 的芝麻餅肥能促進前期（團棵期至旺長期）葉片生長發育，以及后期（成熟期）內含物質的積累。這可能是因為施用芝麻餅肥可以促進煙株根系生長，增加根系營養物質的吸收和對地上部分的供給，進而提高煙葉碳氮代謝關鍵酶活力，增加葉面積并積累更多的碳水化合物。

烤煙水溶性糖的主要成分為果糖、葡萄糖、蔗糖和麥芽糖[30]。隨著研究的深入，相關學者發現不同水溶性糖組分對煙葉品質影響有所差異。王春利等發現，煙葉的糖含量對感官舒適度影響順序表現為果糖含量 gt; 葡萄糖含量 gt; 麥芽糖含量 gt; 蔗糖含量[31]。方百盈等認為，煙葉果糖含量越高，其評吸質量表現越好[32-33]，本研究結果與之一致，即施人 600kg/hm² 芝麻餅肥（S600）處理中部葉果糖、葡萄糖含量均顯著提高。煙葉的化學成分和感官質量是評估其工業可用性的關鍵指標[34]。劉國順等認為，碳氮代謝是煙葉生長的基本過程，其平衡程度直接影響煙葉化學成分的協調性和品質[35]。碳氮代謝失衡通常會導致烤后煙葉香氣質差、香氣量不足。施肥是影響碳氮代謝平衡的重要因素，且與肥料種類和用量密切相關[36-37]。有機肥與無機肥的適宜配比因有機肥不同種類而不同，不同種類肥料和配比情況都會影響土壤中有機物質的分解和養分釋放[38]。因此，合理配比施肥至關重要。本研究施入 600kg/hm² 芝麻餅肥（S600）處理能夠顯著提高中部葉煙葉的香氣質和香氣量，余味舒適度得到提升，化學成分協調性最佳，更符合福建武平煙區清甜蜜甜香型優質烤煙的標準[23]

氮素是烤煙生長發育的關鍵營養元素，對煙葉產量、品質及煙株內部生理生化代謝具有重要作用[39-41]。本研究結果與前人研究結果“有機無機肥配施能顯著提高烤煙干物質和氮素積累量”[42-43]一致。本研究餅肥施用量對肥料利用率影響顯著，隨著施肥量比例的增加，烤煙成熟期各部位干物質和氮素積累量均有所提高。從整體來看，不同器官中干物質和氮素積累量的分布順序為煙葉 gt; 莖稈 gt; 根系，這與楊成翠等的結論[44-45]一致。隨著芝麻餅肥施用量的增加，肥料貢獻率和氮肥利用率呈先升后降趨勢。在不同施肥比例下，S600處理的肥料貢獻率最高，S300處理次之，兩者間差異不顯著；S600處理的氮肥利用率最高，S900處理次之，兩者間差異也不顯著。因此，本研究施用芝麻餅肥較施用花生餅肥更能提高肥料利用率，但并非施肥量越大越好，烤煙適產優質需適宜的施肥比例。通過相關性熱圖分析可知，煙葉氮素積累量、氮肥利用率與產量呈極顯著正相關。本研究S600處理的產量、產值和上等煙比例最高。綜合考慮烤煙農藝性狀、內在品質及經濟效益指標，建議武平煙區采用 600kg/hm² 芝麻餅肥與化肥配施，以促進煙株生長、提升烤煙品質并提高經濟價值。

綜上，施用芝麻餅肥和花生餅肥能不同程度促進烤煙生長，提高其產量和氮素利用率，改善內在品質。其中，施用 600kg/hm² 芝麻餅肥處理組較傳統施肥處理烤煙株高、有效葉數、最大葉面積分別提升 9.73% 、 15.26% .17.68% ；香氣質和香氣量得分分別提升 12.16% ） 15.1% ;氮肥利用率、產量、上等煙比例分別提升 23.76%.6.32%.27.79% 。相較于花生餅肥，適量施用芝麻餅肥對提升煙葉產量和改善品質更有利，然而大量施用并不利于煙株的生長。因此，在實際生產中應合理配施芝麻餅肥。本研究結果表明，施用 600kg/hm² 的芝麻餅肥效果最佳，適宜在武平煙區推廣。

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