同步營養肥對煙草產量和氮鉀營養狀況的效應

江家泉，陳 靜，李中華，李元瓊，陳小娟，張立丹，孫少龍，樊小林

（華南農業大學資源環境學院，廣東高校環境友好型肥料工程技術研究中心，廣東 廣州 510642）

煙草是重要的經濟作物之一，關于肥料對煙草生長、產量及養分的影響在我國已經有很多學者進行了大量的研究［1-4］，對推動煙草生產做出了很大的貢獻。研究表明，合理的施肥是促進煙草增產和提高品質的重要措施之一［5-6］。陳義強等［7-8］通過回歸設計建立了氮、磷、鉀肥與煙葉產值的施肥模型，提出了煙草氮磷鉀肥的施用比例。但目前各烤煙產區作物、土壤、氣候等區域生態條件差異很大，各地區的肥料施用量和比例也存在差異。而且隨著科技進步和經濟的發展以及國家高度重視生態環境的前提下，煙草施肥也面臨著新的問題，如種植成本特別是勞動力成本增加，肥料產品多元化、品質良莠不齊，煙農選肥用肥盲目等，煙草施肥造成的環境問題層出不窮。水溶肥和控釋肥料都是新型肥料，一些學者在煙草上開展了對比研究。夏昊等［9］研究表明采用水溶性肥代替常規追肥可提高黔西南烤煙的產量和質量。丁洪等［10］通過田間試驗表明，控釋專用肥可促進煙葉生長，提高產量，提高中部煙葉鉀含量，顯著增加煙葉產值。也有學者開展了化肥優化減肥而減少化肥對環境影響的研究［11-13］和水肥一體化提高肥料利用率的研究［14-15］。但是，水溶肥仍然存在一定的弊端，如南方煙區煙草生長期降雨多、灌水量大，常規的水溶肥養分易于淋洗流失，導致肥料利用率低，并造成環境污染，因此在煙草栽培中水溶性肥料一般為多次追肥。雖然多次追肥可部分解決肥料流失淋失的問題，但是會造成勞動成本和肥料成本的增加。因而，控釋肥料在南方煙草栽培中就能凸顯其防止養分流失、節省追肥次數的優勢。但是純包膜控釋肥料不僅在價格上沒有優勢，而且在煙草幼苗期供肥不足，不利于煙草發棵。因此，以控釋肥料為長效控效養分的同步營養肥就是煙草的不二選擇。

所謂同步營養肥是指供應養分的數量和氮磷鉀的比例與作物前、中、后3個主要營養階段吻合的肥料。同步營養肥是依據作物營養特點和施用對象作物地區的土壤營養狀況，以控釋氮、鉀肥為控釋氮、鉀養分，與水溶性氮磷鉀肥，并增加適當的鈣、鎂和必要的微量元素配制的控釋氮磷鉀復混肥。同步營養肥是我國緩/控釋肥料技術的升級產品，是農業農村部農企對接和測土配方施肥的推薦產品和技術，也是2019年獲得國家科技進步獎的技術之一。前期的研究結果表明，同步營養肥在冬小麥、水稻和玉米上的應用已取得了較好的效果。研究顯示［16-17］，與普通摻混肥相比，同步營養肥可使冬小麥增產22%～77%，氮肥利用率增加15.0～17.0個百分點，使水稻增產9%～14%，氮肥利用率提高15.0～19.0個百分點，使春玉米在黑土和黑鈣土區分別實現增產2.9%和16.1%，氮肥回收利用率分別提高5.4和23.9個百分點。由此可見，根據煙草生長和養分吸收規律，即前期緩慢和養分吸收總量少、中期生長最快和養分吸收量大、后期生長相對穩定和養分吸收量逐漸降低的特點［18-19］和土壤保肥供肥特性及肥料性質設計制造煙草專用同步營養肥是適于南方煙草生長，解決南方煙草栽培中存在的上述肥料與施肥問題的有效措施。

湖南郴州煙區是我國重點烤煙產區。當前煙草栽培除了上述問題外，還存在煙農老齡化、缺乏科學種煙技術、多憑經驗施肥、肥料氮磷鉀比例不合適、用量無標準、選肥靠經銷商推薦等問題。此外，該地3～5月降雨量大，又正是煙草旺長期，施用水溶肥和普通化肥容易產生肥料淋洗流失，導致煙草缺肥，生長后期下部葉養分水解外運，下部葉1/2以上葉片早衰脫落無產量。調查發現，煙農為保證中后期煙株的生長，不但多次追肥，消耗大量勞動力，增加了種植成本，而且根據經銷商推薦，大部分煙農在煙葉落黃前仍然追施硫酸銨（市場上所謂的含硫氮肥），不利于烤煙品質形成。另一個技術問題是該烤煙產區大多數煙田均為煙-稻輪作，不可能實施水肥一體化?？傊?，湖南郴州煙區煙草栽培中亟待解決的技術關鍵是以控釋肥料為控效養分的同步營養肥替代常規化肥。因此，本文在郴州2個村、選用2個當地主栽品種，通過大田試驗，系統研究同步營養肥在煙草上的應用效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020年分別在湖南省宜章縣一六鎮坪家塘村和笆籬鎮臘元村布置了2個大田試驗。試驗地概況具體如下：一六鎮試驗點前茬作物為水稻，供試烤煙品種為云煙87（簡稱一六點云煙87），2019年12月10日育苗，2020年3月5日移栽。行距1.1 m，株距0.45 m，種植密度為16350株/hm2，試驗地面積為0.67 hm2。笆籬鎮臘元村試驗點前茬作物為水稻，供試烤煙品種為K326（簡稱笆籬點K326），2019年12月5日 育 苗，2020年3月1日移栽。行距1.1 m，株距0.45 m，種植密度為16350株/hm2，試驗地面積為0.34 hm2。

1.2 試驗設計

兩試驗點的試驗均為同步營養肥減量25%（簡稱同步營養肥，SNF25）與常規肥料不減量（對照，CF）兩因素對比試驗。常規肥料由當地煙草公司提供，主要由有機肥和7-17-8、20-9-0、11-0-30的復合肥以及硫酸鉀組成，整個生育期的N∶P2O5∶K2O=1∶0.87∶3.86，氮、磷、鉀施用總量為900 kg/hm2，基肥1次、追肥6次；同步營養肥由華南農業大學廣東高校環境友好型肥料工程技術研究中心根據煙草養分吸收、需求規律及原料肥料性質研制而成的煙草專用同步營養肥，該同步營養肥養分供應與煙草養分吸收相匹配，從而具有養分供應與煙草養分需求同步的功能，由含控釋肥（植物油包膜控釋肥）（5%）的有機肥、19-10-16控釋肥、硝酸鉀、硫酸鉀組成，整個生育期的N∶P2O5∶K2O=1∶0.58∶2.27，氮、磷、鉀施用總量為675 kg/hm2；基肥1次、追肥5次。

一六點云煙87每個處理試驗面積0.33 hm2，劃分成3個重復；笆籬點K326每個處理試驗面積0.17 hm2，劃分成3個重復。各處理除肥料不同外，其他田間管理措施均按當地優質煙葉生產技術方案操作。

1.3 測定項目與方法

兩試驗點均于打頂后期和收獲前收集樣本和進行測定。采樣時在當地煙草公司技術員的指導下，每個處理隨機選擇5株代表性植株進行采樣和觀測。觀測方法如下：葉片數為每株的有效葉片總數；株高為栽培株打頂后自地表莖基處至莖部頂端的高度；莖徑為自下而上第5和6葉位之間的莖稈直徑，用游標卡尺分別測定莖橫截面2個軸線的直徑，求平均值；將每株的煙葉分為上部葉、中部葉、下部葉，分別測定每株上、中、下部葉位最大葉的葉綠素相對含量（SPAD值）、葉長、葉寬，并計算葉面積（長×寬×0.6345）；將同一株的上部葉、中部葉、下部葉分別稱重后帶回實驗室，用純水洗干凈后烘干并稱重，粉碎后根據《土壤農化分析》［20］中的方法測定葉片中氮鉀養分含量。

1.4 數據處理與分析

試驗數據處理采用Excel 365進行計算處理與作圖，采用SPSS 25.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 同步營養肥對煙草長勢和葉片葉綠素相對含量的影響

煙草植株的長勢是其對肥料響應的最直觀表現，施肥是改善煙草品質的重要因素之一。施用同步營養肥明顯影響煙草長勢。采烤前，一六點云煙87與CF相比，SNF25的煙株高、葉片寬大、整株顏色綠。對比煙草下部葉片，2個處理的差異更加明顯，CF下部葉明顯偏黃，表現缺氮、早衰、早落。笆籬點同樣表現出SNF25明顯促進K326煙草植株的生長，主要表現為煙株高、葉色綠?？梢娛┯猛綘I養肥能明顯促進煙株的生長發育和促使煙草成長，可以保證生長后期頂部葉片成為優質葉、下部葉不因缺氮早衰的營養需求。

同步營養肥對煙草生長的影響還體現在葉綠素相對含量（SPAD值）上。從圖1可以看出，無論是云煙87還是K326，SNF25煙草上部、中部和下部葉SPAD值均高于CF的SPAD值。其中云煙87上部、中部和下部葉SPAD值分別較CF增加了6.14%、10.14%和18.86%，但均沒達到顯著差異；K326上部、中部和下部葉SPAD值較CF分別增加了6.88%、11.63和15.93%，其中上部和中部葉達到了顯著差異水平。此外，相較于CF，SNF25煙草中部葉和下部葉SPAD值增量均大于上部葉，其中下部葉增量效果最明顯。這就是為什么施用同步營養肥后云煙87、K326下部葉色比較綠的直接原因。由此可以肯定施用同步營養肥能保障煙草體內的氮素營養需求，防止中下部葉，特別是防止下部葉缺氮早衰。

圖1 同步營養肥對煙草葉片葉綠素相對含量（SPAD值）的影響

2.2 同步營養肥對煙草農藝性狀的影響

研究結果表明，與常規肥不減量處理相比，同步營養肥減量25%施用不會影響煙草株高、葉片數、莖徑和葉面積等農藝性狀（圖2）。圖3結果表明，無論是云煙87還是K326，SNF25煙草株高、葉片數、莖徑和上、中、下3個部位葉片的葉面積與CF無統計學上的差異。原因是同步營養肥的養分肥效長，供應的氮、磷、鉀與煙草的需求基本吻合。由此可見，從煙草生長的農藝性狀分析，施用同步營養肥有助于提高肥效，促進煙草株高、葉片數、莖徑和葉面積增長，從而實現減肥增效的結果。

2.3 同步營養肥對煙草經濟產量及其構成因子的影響

2.3.1 對煙草煙葉產量的影響

單位面積煙草的產量和烤煙的產量是評價同步營養肥減肥增效的直觀指標。圖3結果表明，2個試驗點，云煙87和K326 2個品種，SNF25和CF處理每公頃煙草的鮮煙葉產量、干煙葉（干物質）產量均無明顯差異。說明SNF25不僅不會影響煙草的農學性狀（圖2），而且能維持煙草的生物量和干物質積累量，達到了減肥增效的效果。研究結果還表明，K326單位面積的鮮產量和烤煙產量均大于云煙87的相應產量，即湖南郴州煙區適于栽培K326。但是無論是栽培K326還是云煙87，同步營養肥具有相同的減肥增效效果。

圖2 同步營養肥對煙草農藝性狀的影響

圖3 同步營養肥對煙葉產量的影響

2.3.2 對上、中、下部位煙葉產量的影響

煙草的產量理論上由上、中、下3個部位葉片的產量構成（圖4）。但是煙草生產中，煙農一般對上、中、下3個部位葉片的產量重視程度不一。通常情況下，由于肥料種類和施肥不當，下部葉因缺氮早衰，產量低、干物質累積量少，所以煙農不重視下部葉的產量。那么，減肥下是不是更容易造成下部葉的脫肥與早衰是一個值得研究的課題。由圖4可見，與CF相比，SNF25煙草上、中、下3個部位煙葉產量無統計學上的差異，說明同步營養肥減量25%下仍然沒有造成下部葉脫肥，充分體現了其養分長效和減肥增效的功能。

圖4 同步營養肥對上、中、下各部位煙葉產量的影響

圖4結果還表明，施用同步營養肥沒有改變煙草的產量構成規律，即中部葉產量最大、上部葉其次，下部葉最小。就鮮葉產量而言，SNF25和CF一六點云煙87上、中、下部葉產量分別占整株的26.48%、46.17%、27.35%和27.05%、45.60%、27.36%；芭籬K326的相應數據分別是27.79%、42.78%、29.43%和28.09%、43.38%、28.53%。數據顯示，中部葉對鮮煙葉產量貢獻最大，上部和下部葉貢獻率差異不大，即肥料對上部和下部葉鮮葉產量的的貢獻率無明顯差異。從干煙葉產量看，SNF25和CF云煙87的上、中、下部葉烤煙產量分別占整株的27.05%、45.60%、27.36%和27.75%、46.82%、25.43%；而SNF25和CF K326的 上、中、下部葉烤煙產量分別占整株的30.74%、44.41%、24.85%和30.33%、44.67%、25.00%，肥料種類與施肥對中部葉干物質積累量貢獻最大，對上部葉干物質的貢獻也明顯大于對下部葉的貢獻。SNF25沒改變這種產量構成規律，然而圖3顯示，兩處理煙葉產量相當，無顯著差異，說明同步營養肥利于下部葉旺盛生長。由此可以推斷，在同步營養肥不減量的情況下更有利于下部葉的產量形成，可明顯增加烤煙的產量。但是，這需要進一步的研究試驗證明。

2.3.3 對煙葉單葉鮮重和干重的影響

煙草的產量由各個葉位單葉的鮮重與干重構成，如果單葉重構成規律不變，那么煙草的產量構成規律就一定。圖5是一六點云煙87和芭籬點K326上部、中部和下部葉單葉重以及肥料對其構成的影響。結果表明，SNF25對單葉鮮重（圖5A和B）和單葉干重（圖5C和D）沒有明顯的影響。比較圖5和4可見，施肥也不影響3個部位單葉鮮重和干重對整株產量的貢獻率規律。這說明SNF25不影響煙草各個部位單葉重。

圖5 同步營養肥對煙草單葉重的影響

2.4 同步營養肥對煙草氮、鉀養分狀況的影響

煙草的氮、鉀含量是影響其烤煙質量的重要因素。從圖6煙葉氮養分含量（A和B）可以看出，在2個試驗點，無論是煙草的上部葉、中部葉還是下部葉，SNF25葉片氮含量與CF均無顯著差異，其中一六點云煙87上部葉和中部葉的含氮量還較CF分別增加了1.46%和6.04%。結果表明，SNF25不但不會影響煙葉的產量，還可以維持葉片的含氮量，從而保證煙葉氮素營養狀況。在2個試驗點，云煙87和K326煙葉含氮量均是上部葉最大，中部葉次之，下部葉最小，SNF25不會改變煙葉這種氮素養分運輸分配的規律。根據圖4，即兩處理各個部位煙葉生物量相當的結果，可推斷同步營養肥的氮素利用高。雖然該處理氮肥用量明顯減少，但是由于其氮養分長效，可以保證煙草生長后期的氮需求。這也就是同步營養肥處理的下部葉較常規肥料處理沒早衰的原因。

圖6 同步營養肥對煙葉氮鉀養分含量的影響

從圖6C和D可以看出，SNF25一六點云煙87和笆籬點K326上部、中部和下部葉鉀含量均與CF無顯著差異。表明SNF25能維持煙草上、中、下3個部位烤煙葉片的鉀含量達CF的水平，有利于保證烤煙的品質。

3 討論

3.1 同步營養肥促進煙草生長和穩產的機理

煙草的農藝性狀是煙株生長狀況的表觀指標，與施肥有直接的關系。煙草生長過程中合理供給養分，即在煙草的各個階段有足量的養分供應就能促進煙株生長。同步營養肥是以緩控釋養分源，根據作物生長發育、營養特點和需肥規律以及土壤保肥供肥能力、肥料的性質設計和制造的肥料，其養分供給與作物需求同步或基本吻合。目前關于控釋肥對煙草農藝性狀的影響有2種觀點。部分研究者認為與普通肥料相比，控釋肥不能改變或不能明顯改變煙草的農藝性狀［21-22］。但也有研究結果表明，控釋肥料可以顯著改善煙草的農藝性狀［23-26］，同時還能延長煙草的生育期［27］。本研究結果表明，同步營養肥減量25%在煙草打頂期后，不影響煙株長勢、葉片SPAD值、有效葉片數、株高、莖徑和葉面積等農藝性狀。這一結果肯定了同步營養肥在煙草上的減肥增效效果。同步營養肥之所以能促進煙草生長的原因在于同步營養肥中的控釋肥為長效、控效養分［28-30］，在煙草生長發育過程，特別是生長的中后期，包膜控釋肥料中的養分仍可滿足煙草對養分的需求，不但不會造成下部葉缺肥而過早衰老（養分水解向上部轉移），同時還能滿足頂部煙葉繼續長成有效葉片的養分。且因養分供應充足，中部葉生長的更大，對產量的貢獻最大，同時也能保證上部葉和下部葉正常生長。如果同步營養肥與常規肥等量施用，可以推斷，同步營養肥較常規肥更能促進煙株生長和產量增加。同步營養肥促進煙草生長和增產增效的原因除了同步營養肥供應與煙草需求吻合、肥效期長以外，還在于同步營養肥在煙草生根過程能明顯地促進根系生長發育，即根系發達、根深、根系數量多，養分吸收利用的空間多，且煙草根系白，表明根系活力、吸收養分和水分的能力強。

煙葉產量的形成主要受光合作用的影響，而光合作用和養分的供應狀況相關，煙草的營養狀況好，煙株的長勢旺，其光合作用強。大量研究表明，適宜的養分比例與適時、適量的養分供應均能提高煙葉產量［31-36］?？蒯尫柿峡梢栽黾油寥鲤B分有效供給，改善煙株長勢和光合作用，進而提高煙葉產量［37-38］。林昌華等［39］研究發現，控釋肥與常規鉀肥配合施用，顯著提高了煙葉產量，其上部葉、下部葉增產效果最為顯著。鄭祥洲等［25］研究表明，與當地推薦施肥相比，施用煙草專用控釋肥促進了煙株的生長，提高煙葉產量14.1～51.8 kg/hm2。本研究顯示，施用以控釋肥為基礎的同步營養肥，即使在總養分減少25%的條件下，鮮葉產量和烤煙產量均未降低。這是因為同步營養肥肥效長，肥料利用率高。本試驗條件下，同步營養肥與常規肥不減量處理的肥效相當，在后期仍能滿足煙草上、中、下3個部位葉片的養分需求，各部位葉片生長正常，產量不減。

3.2 如何判斷肥料對煙葉營養的影響及同步營養肥與煙葉含鉀量

氮和鉀是煙草吸收量最大的2種元素，也是影響烤煙品質的元素。氮素的含量可直接影響煙葉的代謝水平，并進一步影響煙葉蛋白質、煙堿、總糖和還原糖等。氮素過多或者過少都不利于形成優質烤煙。研究表明，總體上煙葉總氮含量的最適宜范圍為1.5%～2.5%［40-41］。一般而言，總氮含量低，烤煙的吃味平淡，總氮含量增加有助于增加香氣量、濃度、勁頭，但香氣質變差，刺激性增強，雜氣增加。當總氮含量超過2.5%時，香氣量分值基本不再增加［42］。也有研究表明［43］，烤煙煙葉總氮含量為2.5%左右時評吸質量最佳，低于1.5%或高于2.8%時評吸質量明顯下降，故總氮含量的適宜區間為1.5%～2.8%。本研究中，SNF25的云煙87煙葉氮含量為1.38%～2.46%，K326煙葉總氮含量為1.45%～2.13%，大部分處于正常含量范圍；CF的云煙87煙葉總氮含量為1.39%～2.42%，K326煙葉總氮含量為1.51%～2.47%，也處于正常含量范圍。對云煙87而言，SNF25煙葉總氮含量仍稍微高于CF。煙葉含氮量能反映肥料處理差異對煙草品質的影響，因為在煙草生長過程沒有任何氮肥作葉面肥施用。在CF的煙葉中后期為保證頂部葉生長，且其下部葉養分水解向上轉移情況下，SNF25仍能維持下部葉氮含量水平。因此，從葉片含氮量而論，施用同步營養肥，即使減量25%，仍有利于中下部葉提高含氮量而增加香氣量。但同步營養肥對烤煙品質的影響有待通過煙堿、評吸等進一步的驗證。

鉀是煙葉中公認的品質元素，一般認為，煙葉的含鉀量高，煙葉品質及卷煙制品的安全性也較好。煙草鉀含量一般為2%～4%，優質煙葉的鉀含量應大于2.5%［44］。研究表明，施用控釋（鉀）肥可以顯著提高煙葉鉀含量，提高煙葉品質［39，45-47］。本研究中鉀含量幾乎均在4%以上，其中無論是云煙87還是K326，SNF25上、中、下3個部位烤煙含鉀量與CF的無統計學差異，也就是說在煙草生長后期，即使存在下部葉鉀素養分通過重復利用轉運到中上部葉的可能下，SNF25可維持上、中、下3個部位烤煙葉片鉀含量與CF相當的水平。說明同步營養肥的長效性鉀素具有顯著促進煙葉鉀吸收的效果。其主要原因可能在于同步營養肥的鉀素肥效期長、供肥充足，通過根系吸收的鉀能滿足上、中、下部葉的需求，因此同步營養肥條件下烤煙的鉀含量維持不降，從而能保證煙葉的烤煙品質。常規肥料處理3個部位葉片鉀含量不減的原因在于，中后期煙草生長期過程往往多次追施鉀肥，以滿足煙草對鉀素養分的需求。

研究還發現，供試烤煙的鉀含量幾乎均在4%以上，超過了烤煙的一般含量水平。因此如何評價肥料對烤煙鉀含量的影響值得商榷。調查研究發現，目前，宜章煙區煙葉含鉀量高是一個假象。因為煙農在煙草生長中后期為了補充煙葉鉀的需求量，通常多次葉面噴施磷酸二氫鉀，導致煙葉中的鉀含量很高，但是這一測定結果并不能反映肥料差異對含鉀量的真實影響。為了可靠評價肥料種類對煙葉含鉀量的影響，建議在等養分用量下，以葉片鉀的相對增長率進行衡量。鉀的相對增長率（%）=（同步營養肥處理的煙葉含鉀量-常規肥處理的煙葉含鉀量）/常規肥處理的煙葉含鉀量×100。這是因為無論是哪種肥料處理，煙農都噴施了同樣的葉面肥，這樣則可忽略磷酸二氫鉀葉面肥對煙葉含鉀量的影響。為了進行討論，此處我們將同步營養肥處理烤煙的含鉀量換算成常規肥不減量水平下計算鉀的相對增長率。結果表明，在換算為理論上等養分用量水平下，同步營養肥處理云煙87上部、中部和下部葉的煙葉含鉀量相對增長率分別是6.62%、20.54%和60.78%；K326的含鉀量相對增長率分別是5.91%、18.75%和13.49%。說明等量施肥處理下，同步營養肥能顯著提高煙葉的鉀含量。

4 結論

綜上所述，施用同步營養肥，減量25%的條件下不影響煙草的農藝性狀，單位面積煙葉的生物量和烤煙產量與常規不減量處理的相當。同步營養肥減量25%處理不影響煙草上、中、下部葉對產量的構成規律，可維持上、中、下部葉片氮與鉀的含量，一方面可防止煙草下部葉早衰黃化，另一方面能保證烤煙的品質。同步營養肥減肥的增效機理在于其供肥與煙草的需求吻合、肥效長，能明顯促進根系旺盛生長和利用養分。另外，同步營養肥供肥期長，能保障上、中和下部葉正常生長的養分需求，不會造成下部葉養分過早水解和向上部轉移。準確評價肥料對烤煙鉀含量的影響，建議用煙葉含鉀量相對增長率來衡量肥料種類的鉀素營養效果。