施氮方式对烤烟氮素吸收积累及品质的影响

张本强，马兴华，王术科，王 毅，孙 刚，管恩森，吴元华，陈向东，张艳艳，石 屹，张忠锋*

（1.农业部烟草类作物质量控制重点开放实验室，中国农业科学院烟草研究所，青岛 266l0l；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.山东潍坊烟草有限公司诸城分公司，山东 诸城 262200）

氮素是对烤烟生长发育影响最重要的营养元素之一，科学施肥是烤烟生产实现优质、高产、高效、低耗的重要栽培技术[1]。氮肥用量过少，烟株生长弱，烟叶身份轻，烟碱含量低，香气差，影响产量和质量的形成；在一定施氮范围内，增施氮肥可以增加产量，提高品质，但氮肥施用过多又会造成烟叶品质的下降，尤其烤烟在后期生长中吸氮过多会导致上部烟叶化学成分不协调，品质变差，工业可用性差[2-5]。我国的烤烟施肥多采用基肥和追肥相结合的方法，其中基肥一般占60%～70%，追肥占30%～40%，基肥一般在移栽前整地时一次施入，追肥一般在移栽后30 d左右分次或一次追入[1]。山东烟区烤烟种植中氮肥施用量较高，且以基肥为主，肥料配置前重后轻，氮肥供应与烤烟需求规律不一致，造成氮肥利用率较低，肥料浪费严重[6]。本研究旨在通过研究不同施氮量和基追肥比例对烟株氮素吸收积累、土壤无机氮、品质及产量的影响，从而提出新的氮肥运筹方式，提高氮肥利用效率，减少资源损失。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2009年4—10月在诸城市贾悦镇琅埠农场进行，供试土壤为褐土，土壤理化性质如表1所示。试验设8个处理，3次重复，随机区组排列，小区面积为16 m×6 m = 96 m2，行距1.2 m，株距0.5 m。供试品种为中烟100，5月9日移栽，6月22日进入团棵期，7月18日进入现蕾期，8月6日进入平顶期。

表1 供试土壤的理化性质Table 1 The properties of the tested soils

试验处理：

处理1（T1）：不施氮肥。

处理2（T2）：施纯氮135 kg/hm2，全部作基肥施用。

处理 3（T3）、处理 4（T4）、处理 5（T5）中氮肥的基肥和追肥比例分别为 50:50、30:70、0:100，施纯氮均为90 kg/hm2。

处理 6（T6）、处理 7（T7）、处理 8（T8）中氮肥的基肥和追肥比例分别为 50:50、30:70、0:100，施纯氮均为45 kg/hm2。

各处理磷钾肥用量相同，施磷（P2O5）135 kg/hm2（过磷酸钙）和钾（K2O）270 kg/hm2（硫酸钾）。

施肥方法：磷肥和钾肥全部作基肥施用，基肥起垄前条施在垄底，追肥移栽后30 d化水穴施。田间管理按优质烟叶生产技术规范进行。

1.2 烟株样品的采集与处理

移栽后4周各小区取3株烟样，第7、10、13、16、19周各小区取1株烟按根、茎、叶分样，样品105 ℃杀青30 min，70 ℃烘至恒重，称重后粉碎。起垄前按对角线法取5点混合样，风干后用于基础地力分析。分别于移栽后 4、7、10、13、16、19周按小区在中间三行垄体上随机取0～20 cm、20～40 cm土样，采后立即带回实验室冰冻保存。

各小区烟叶采收烘烤后计产计值。同时，按处理取烤后烟叶样品C3F，每个处理重量为3 kg，进行常规化学成分分析和感官评吸鉴定。

1.3 测定方法

土壤样品解冻后，硝态氮含量采用紫外分光光度法进行测定[7]。铵态氮含量用靛酚蓝比色法进行测定[7]。烟株全氮含量用凯式定氮法测定[8]。烤后烟叶中的还原糖、总糖、总植物碱、总氮、钾、氯等由农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心测定。

1.4 数据统计分析

试验数据采用SAS软件进行统计分析。

2 结 果

2.1 烟株不同器官干物质积累量

由图1可以看出，在烟株生长前期，各处理根、茎、叶的干物质积累量差异不大。在16周以后根干物质积累量呈下降趋势，而处理4根干物质积累量仍然增加，说明T4根系后期生长势很强。茎干物质积累量主要产生于10～13周，13～16周T2、T3、T4和T6的茎干物质积累量降低，T1、T5、T8茎干物质量增加，16周以后各处理茎干物质积累量变化不大。而各处理叶干物质积累量16周以后都降低，19周T4的叶干物质积累量明显高于其他处理。19 周根的干物质积累量表现为：T4 ＞ T6 ＞ T1 ＞T5 ＞ T8 ＞ T2 ＞ T7 ＞ T3，茎的干物质积累量表现为：T1 ＞ T8 ＞ T6 ＞ T5 ＞ T7 ＞ T4 ＞ T2 ＞ T3，叶的干物质积累量表现为：T4 ＞ T6 ＞ T2 ＞ T5 ＞ T1＞T8＞T3＞T7。

图1 不同处理烟株各器官干物质积累量的变化Fig.1 Changes of dry matter accumulation amounts in each organ of tobacco of different treatments

2.2 烟株不同器官氮素含量

由图2可以看出，根氮素含量在移栽后7～10周急剧下降，10周后变化不大。T4的根氮素含量13周达到最大值，且明显高于其他处理，而在烟株生长后期与其他处理没有明显差异。不同处理的叶片氮素含量间比较，移栽后10周，T4的叶片氮素含量最高，而13周后，T1、T4、T7的叶片氮素含量稳定在较低的水平；T2、T3、T5的叶片氮素含量则明显高于其他处理。在烟株生长前期 T2的烟株氮素含量明显高于其他处理，7～13周即烟株旺长期到现蕾期烟株的整株氮素含量急剧下降，各处理的整株氮素含量变化趋势基本一致，烟株生长后期下降趋势减小，19周叶的氮素含量表现为：T6 ＞T5 ＞ T8 ＞ T2 ＞ T7 ＞ T3 ＞ T4 ＞ T1，整株氮素含量表现为 T2 ＞ T5 ＞ T6 ＞ T8 ＞ T3 ＞ T4 ＞ T7 ＞ T1。

图2 不同处理烟株各器官氮素含量的变化Fig.2 Changes of nitrogen contents in each organ of tobacco of different treatments

2.3 烟株不同器官氮素累积量

由图3可以看出，在7和10周，各处理根氮累积量差异较小，氮素在根部主要是 10～16周积累，16周后下降。16周根氮累积量表现为：T6 ＞ T2＞ T1、T8、T3 ＞ T4 ＞ T5 ＞ T7，而 19 周处理 4 的根氮累积量最大。茎氮累积量主要是10～13周增加，13 周茎氮累积量表现为：T2 ＞ T6 ＞ T8、T3 ＞ T1、T4 ＞ T5 ＞ T7。16周后各处理茎累积量变化不大。叶氮累积量呈现“M”型生长规律，10周达到第一个高峰，10～13周叶氮积累量呈下降趋势，而在16周到达第二个高峰。

2.4 土壤硝态氮含量

由图4可以看出，0～20 cm和20～40 cm两个土层各处理的硝态氮含量随烟株生育时期变化趋势基本相同。0～20 cm土层土壤中，4～7周T2、T3土壤硝态氮含量明显上升，且第7周，T2土壤硝态氮含量最高，T3次之，而7～10周各处理土壤硝态氮含量急剧下降，0～20 cm土层土壤中硝态氮含量降幅在43.23%～94.16%，平均为75.06%，20～40 cm土层土壤中硝态氮含量降幅在 49.90%～88.49%，平均为 79.16%，10周之后各处理土壤硝态氮含量变化不大且差异较小，但可以看出T2土壤硝态氮含量明显高于其他处理，造成土壤氮素的累积和浪费。

图3 不同处理烟株各器官氮素累积量的变化Fig.3 Changes of nitrogen accumulation amounts in each organ of tobacco of different treatments

图4 不同处理土壤硝态氮含量的变化Fig.4 Changes of NO3- -N contents in soil of different treatments

2.5 烟叶品质

2.5.1 烟叶化学成分分析 由表2可以看出，T2与 T1相比较，还原糖含量、糖碱比随施氮量增加而降低，而总糖含量、两糖差、总植物碱含量随施氮量增加而增加。T3、T4、T5三个处理之间和T6、T7、T8三个处理之间相比较，可以看出基追肥比为30:70处理的还原糖含量、糖碱比明显大于其他两个基追比例处理，而基追肥比为30:70处理的总植物碱含量、总氮小于其他2个基追肥比例处理。所有处理之间相比较可以看出，随施氮量的增加，烤后烟叶还原糖含量、糖碱比表现为下降趋势，而总植物碱、总氮含量表现为增加趋势，其他的化学成分没表现出明显的规律性。T1、T4和T7的还原糖含量、糖碱比明显高于其他的处理，而这3个处理的总植物碱含量明显低于其他的处理，T1、T4和T7的两糖差较低。

2.5.2 烟叶感官评吸质量 由表3可以看出，各处理在香型、劲头、浓度、燃烧性和灰色没有明显的差异性。T2的得分明显低于T1，T3、T4、T5三个处理之间和T6、T7、T8三个处理之间相比较，可以看出基追肥比为30:70的处理的得分要高于其他基追肥比例的处理。所有的处理相比较可以看出随着施氮量的增加得分有下降的趋势。而从得分较高的T1、T4、T7可以看出，与其他处理相比较，这3个处理的香气质、余味、杂气得分高，说明不施氮肥和施同等量氮肥 30:70比例处理的香气质较好、香气量较足、余味较舒适、杂气较轻，其中处理 4综合得分最高。T2、T3、T6较差，可能由于基肥施氮量大，对感官评吸有不利影响。

2.6 经济性状

由表4可以看出，施135 kg/hm2纯氮的T2与T1相比，均价、中上等烟比例、产值及产量均无显著影响。与T2相比，减氮至施纯氮90 kg/hm2时提高了均价和中上等烟比例，T3和T4均提高了产量和产值，T5对产量和产值影响较小，但提高了均价及中上等烟比例。当施氮量减至施纯氮 45 kg/hm2时，与 T2相比，产量和产值没有明显差异，但提高了均价与中上等烟比例。说明施纯氮135 kg/hm2对经济性状无提高作用；但降至施90 kg/hm2纯氮时，对经济性状有提高作用，特别是T3与T4提高作用明显；当降至施45 kg/hm2纯氮时，仅对均价与中上等烟比例有提高作用。

表2 不同处理对中部叶化学成分的影响Table 2 Effects of different treatments on the chemical compositions of medi-leaves

表3 不同处理对中部叶感官评吸质量的影响Table 3 Effects of different treatments on the smoking quality of medi-leaves

表4 不同处理对经济性状的影响Table 4 Effects of different treatments on the economic traits

3 讨 论

许多研究结果表明，随着施氮量的增加，烟株的干物质积累量和氮素累积量相应增加，且主要在旺长期完成，干物质和氮素在根、叶、茎的分配比例受施氮量的影响较小，不同施氮量处理间差异主要出现在烤烟生长的中后期且无明显规律，并随生长烟株氮素含量下降趋势减缓[5,9-16]。本试验结果表明，烟株的干物质积累量主要产生于移栽7～13周，烟株生长前期，不同处理间烟株干物质积累量、烟株氮素含量和氮素累积量无明显差异，随着施氮量的减少，成熟期叶片氮素含量和氮素累积量降低。段凤云等[10]研究表明，在一定的施氮范围内，随着追肥比例的升高，烟株根、茎、叶的干物质积累量增加且积累速度也提高，后期干物质积累强度越大。本试验结果表明，随着追肥比例的提高，烟株根、茎、叶的干物质积累量无明显规律，根的氮素含量随追肥比例的提高而增加，但叶氮素含量变化规律不明显，各处理烤烟的氮素累积量和干物质累积量的动态变化规律基本一致。

在一定施氮量范围内，随着施氮量增加，烟碱、总氮含量提高，总糖、还原糖含量和糖碱比降低，烟叶化学成分趋于协调[12,14-15,17,19]。戴勋等[5]研究表明，云南玉溪沙壤土条件下，施纯氮量为 120 kg/hm2云烟 85的烟叶内在化学成分最为协调，单体烟叶评吸结果质量最佳。刘卫群等[9]研究表明，在贵州沙县黄壤土条件下，K326的最佳施纯氮量为97.5 kg/ hm2，过高或过低的施氮量不利于烤烟品质的改善。本试验结果表明，随施氮量的增加，烤后烟叶还原糖含量、糖碱比表现为下降趋势，总植物碱、总氮含量表现为增加趋势，而总糖含量等其他化学成分变化无明显规律。前人研究表明，随着追肥比例的增加，烟碱、总糖含量、香气量、劲头、刺激性相应增加[11-12,17]。杨红武等[11]在云南大理州的研究结果表明，施纯氮105 kg/hm2，基追肥比例为30:70，K326烤后烟叶评吸结果最好，化学成分最为协调，追肥比例再增加，烟叶成熟度不佳，烟叶品质下降。朱肖文等[18]研究结果表明，在南方多雨区烤烟生产中，施纯氮150 kg/hm2，氮素追肥占总氮量的最佳比例为50%。本试验结果表明，相同施氮量不同基追肥比例相互比较，随追肥比例的变化，烟叶的化学成分没有明显的变化规律，但可以看出施纯氮90 kg/hm2基追肥比例30:70的处理和施纯氮45 kg/hm2基追肥比例30:70的处理还原糖含量、糖碱比较高，总植物碱和总氮含量较低，并且这两个处理的感官评吸得分较高，主要表现在香气质、余味、杂气和刺激性得分较高。

本试验条件下，前期施肥对烟株生长影响不大，氮肥全部作为基肥施用和全部作为追肥施用均降低了烟叶的品质，不施氮肥、施纯氮 90 kg/hm2基追肥比例30:70和施纯氮45 kg/hm2基追肥比例30:70三个处理的化学成分较协调，感官评吸质量较好。不施氮肥和施纯氮 45 kg/hm2基追肥比例30:70两个处理的经济性状较差，施纯氮90 kg/hm2基追肥比例50:50和基追肥比例30:70两个处理的经济性状较好，但施纯氮 90 kg/hm2基追肥比例30:70的处理化学成分更协调，感官评吸质量得分较高。兼顾烟叶的产量、产值和工业可用性，在本试验条件下，施纯氮 90 kg/hm2基追肥比例 30:70综合效益最好。

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