不同施肥方式对植烟土壤有效氮、烟株氮累积量和速率的影响

袁家富，徐祥玉，赵书军*，秦兴成，熊又升，彭成林，佀国涵

（1.湖北省农业科学院植保土肥所，武汉 430064；2.湖北省烟草公司恩施州公司，湖北 恩施 445000）

我国是最大的烟草生产国，产量占全世界产量的44%[1]。由于各地自然、经济、社会条件和种烟历史的差异，我国在烟草生产方面存在明显的区域特征[2]，烟草作为一种重要的经济作物[3]，它的关键栽培技术之一就是施肥[4]。氮素是植物生长必需的矿质养分，对烟草的生长发育过程起着很重要的作用[5]。氮素供应适当时，对烟草农艺性状、生育期、产量、产值、均价、上等烟比例、外观质量等都有较好的影响。因此，氮肥的正确施用对烟叶的优质高产非常重要。目前，许多烟区由于连年施肥或施肥过多造成烟叶在后期不能正常落黄，且存在着上部叶烟碱含量高、可用性低的问题[6]。恩施州烟区（鄂西南）是我国十大烟区之一，通过探究此烟区烟草大田生育期土壤有效氮、供氮高峰和烟草吸氮规律，拟对合理、准确施肥提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于 2009年安排在恩施州宣恩县椒园镇凉风村。该烟区光热资源丰富，属中亚热带季风湿润型山地气候，且随海拔高度的变化呈明显的垂直差异，具有无霜期长（203～294 d)、大于 10℃积温高（2 600～5 000 ℃）、日均气温大于20 ℃的时间长（130 d）等特点。土壤耕层（0～20 cm）基本理化性状为：pH为6.1，有机质21.76 g/kg，碱解氮120.79 mg/kg，速效磷 15.4mg/kg，速效钾 192.50 mg/kg，全氮0.1618%。

1.2 试验材料及设计

以云烟87为供试材料。试验设9个处理：（A）不施肥不栽烟；（B）施化肥不栽烟；（C）有机无机配合施肥不栽烟；（D）施化肥、全生育期覆膜栽烟；（E）施化肥、前期盖膜后期揭膜培土栽烟；（F）有机无机配合施肥、前期盖膜后期培土栽烟；（G）有机无机配施，全生育期覆膜；（H）有机无机配施，移栽前 25 d起垄施用基肥，前期覆膜后期揭膜培土；（I）全施化肥，移栽前25 d起垄施用基肥，前期盖膜后期培土栽烟。其中有机无机配合处理（C、F、G、H）有机氮占总施氮量的30%。

施氮量为 90 kg/hm2，氮磷钾比例为 1:1.2:3。化肥选用烟草专用复合肥[总养分含量 40%，m(N):m(P2O5):m(K2O)=10:10:20]，有机肥肥源选用饼肥[m(N):m(P2O5):m(K2O)＝5:2.5:1.4]。70%氮和70%钾以及全部磷作为基肥施入，剩余 30%氮和30%钾作为追肥施入，其中有机无机配合施用处理中全部饼肥（占总氮量30%）作为基肥施入并施入部分复合肥（占总氮量 40%）。计算复合肥以及饼肥中带入的磷和钾，磷肥和钾肥不足部分分别用过磷酸钙（P2O5，12%）和硫酸钾（K2O，50%）补充。追肥氮源选用硝铵（N，30%），钾肥选用硫酸钾。

A、B、C三个处理由于不栽烟，不设重复，D、E、F、G、H、I六个处理各设3次重复，共21个小区。随机排列，每个小区长6 m，宽4.4 m，行距1.2 m，株距0.55 m，每小区栽烟40株。H处理和I处理于4月10日施肥起垄，其余处理5月3日施肥起垄，5月3日移栽，5月12日追氮肥，6月3号追钾肥。其他管理措施同一般大田。

1.3 样品采集与分析

从移栽起每周取样一次，共计约 14次。沿烟株周围18～20 cm的半径打孔取土，每次取5个点，取混合土样。取样深度分别为0～20 cm和20～40 cm（即每处理每次分层取两个土样）。

样品带回实验室测定土壤有效氮，方法为碱解扩散法。

2 结 果

2.1 烟株氮累积及氮累积速率动态

2.1.1 全生育期覆膜方式下烟株氮累积及累积速率动态 由图1看出，移栽后20 d内烟株吸氮量很低，D只占最高氮累积（6.025 g/株）的2.2%，G占最高氮累积（6.519 g/株）的3.6%。G在移栽后20～56 d是第1个吸氮高峰期，吸氮总量占最高氮累积量的70.8%，63～77 d是第2个吸氮高峰期，吸氮量占最高吸氮量的23.98%。D在移栽后35～63 d是第1个吸氮高峰期，吸氮总量占最高氮累积量的63.4%，70～77d是第2个吸氮高峰期，吸氮量占最高氮累积量的28.58%。G和D氮累积速率最大值分别是移栽后45 d和52 d左右。有机无机肥配合使用可以使烟株氮累积速率曲线前移大约一周，并且最高氮累积量比化肥处理提高8.2%。

图1 全生育期覆膜烟株氮累积及累积速率动态Fig.1 Dynamic of tobacco plant N accumulation and accumulative rate in all stage of tobacco plant growth

2.1.2 前期覆膜团棵揭膜方式下土壤有效氮及烟株氮累积动态 前期覆膜处理烟株团棵（移栽后30 d）揭膜方式下，烟株氮累积及其累积速率动态见图2。与全生育期覆膜相同，0～20 d烟株氮累积很少，E和F只占最高氮累积量（E，5.642 g/株）的2.8%和（F，6.077 g/株）4.2%。烟株氮累积变化在移栽20 d后呈现出慢-快-极慢-快-缓的趋势（图2a），E和F在移栽后21～35 d的2周是第1个氮累积高峰期（慢），氮累积量分别占最高氮累积的 15.9%和20.4%，35～42 d的是第2个氮累积高峰期（快），氮累积量分别占最高氮累积的22.14%和30.48%，42～49 d的7 d是氮素极缓慢累积期，氮累积量分别占最高氮累积的 4.33%和 6.23%，E和 F分别在49～63和49～56 d出现第2个氮快速累积期，氮累积量分别占最高氮累积的53.8%和25.7%，之后两个处理烟株氮累积均出现缓慢增长直至采烤结束氮累积量分别占最高氮累积的1%和12.9%。可以看出，F处理氮累积高峰比E处理提前1周到达。就氮素累积速率看，移栽后60 d内F氮累积速率曲线高于E，60 d之后则F低于E。以上分析表明，此覆盖方式下有机无机配合使用是烟株两个快速氮累积时期的氮累积量均衡化，且第2个快速累积其实提前，有机无机配合提高前期氮累积速率。

图2 前期覆膜团棵揭膜烟株氮累积及累积速率动态Fig.2 Dynamic of N accumulation tobacco plant and accumulative rate after removing film at bird nest stage

2.1.3 提前施肥方式下土壤有效氮及烟株氮累积动态 图3显示，提前起垄施肥方式下烟株氮累积及氮累积速率动态。在移栽20 d后氮累积出现快-慢-快-降趋势，H处理第1个氮快速累积期是移栽后20～49 d，氮累积量为4.961 g/株，占最高氮累积量（7.802 g/株）的63.58%，I处理第一个氮快速累积期是移栽后20～63 d，氮累积量为4.548 g/株，占最高氮累积量（5.681 g/株）的80.1%，可见此施肥方式下有机无机处理不但能使氮累积高峰提前 15 d，而且能提高烟株对氮的吸收累积，明显提高氮累积总量。49～70 d、63～70 d分别是H处理和I处理氮累积缓慢期，氮累积量分别占最高氮累积的7.5%和0.5%，70～84 d的和70～77 d分别是H和I的第2个氮快速累积期，累积量分别占最高累积量的26%和 16.33%，之后两个处理氮累积均出现不同程度的降低，其机理有待进一步研究。从图3b看出，H处理氮累积速率明显高于I处理。

图3 提前施肥处理烟株氮累积及累积速率动态Fig.3 Dynamic of N accumulation tobacco plant and accumulative rate in earlier fertilization

2.2 土壤有效氮动态变化

2.2.1 不栽烟处理土壤有效氮动态变化 不栽烟处理土壤（0～40 cm）有效氮变化见图4。在栽烟处理移栽后35 d内，B和C表层土壤有效氮高于A，其中28 d内C处理有效氮高出B处理92.8 mg/kg，高幅达33.25%。移栽后28 d之后C土壤有效氮迅速下降，15 d之内下降156.5 mg/kg，降幅达到42%，而B土壤有效氮在移栽后35 d开始大幅度下降，22 d之内下降107 mg/kg，降幅达到33.5%。A和B在栽烟处理移栽后42 d左右，有效氮基本一致且之后的走势基本一致，而C则提前下降，说明单施化学肥料在施肥42 d之内基本损失完毕，而施用有机肥有可能使这个过程提前。移栽后 63 d 三个处理土壤有效氮趋于一致，而且含量较高，说明后期土壤有机氮矿化量明显高于有效氮损失量。

2.2.2 全生育期覆膜方式下土壤有效氮动态变化移栽后65 d左右D处理土壤有效氮一直高于G处理且D处理呈现锯齿状波动（图5）。结合图1a看，在移栽后 20 d内两个处理有效氮均有所上升，20～56 d内G处理有效氮连续下降并出现最低值，此时烟株氮也快速累积，D处理有效氮出现波动下降同时烟株氮累积也出现波动，且G有效氮降低曲线和烟株氮累积增高曲线之间达显著负相关（r＝-0.935**），D则达到-0.661。由于覆膜改变了土壤温度、通透性和土壤水分，加强土壤呼吸，因此促进土壤氮矿化，提高了土壤氮素有效性，因此这两个处理土壤有效氮含量一直较高，由于覆膜导致烟株根系发育不良，植株吸氮能力减弱，因此导致土壤有效氮累积增加。

图4 不栽烟处理土壤有效氮变化Fig.4 Dynamic of soil available N in plots without tobacco

图5 全生育期覆膜方式下土壤有效氮含量Fig.5 Dynamic of soil available N in all stage of tobacco plant growth

2.2.3 前期覆膜团棵揭膜方式下土壤有效氮随时间分布动态 前期覆膜烟株团棵（移栽后30 d）揭膜方式下土壤有效氮随时间变化动态见图6。图6a显示，移栽后0～20 d内土壤有效氮略有上升，移栽后60 d内E处理有效氮始终高于F处理，F处理20～28 d内有效氮大幅度下降，降幅达到35.1%，E处理20～56 d内有效氮持续下降，之后两个处理有效氮含量基本一致且稍有上升。结合图2看，F处理氮累积及累积速率快于E处理，这和F处理土壤有效氮提前降低相吻合，但土壤有效氮的大幅度下降也有降雨造成的淋溶损失。

图6 前期覆膜后期揭膜方式下土壤有效氮含量Fig.6 Dynamic of soil available N after removing film at bird nest stage

2.2.4 提前施肥方式下土壤有效氮随时间分布动态 图7看出，移栽后0～20 d内土壤有效氮明显上升且H处理高于I处理，之后两个处理土壤有效氮均大幅降低直至移栽后56 d达到最低值，降幅分别达到50%（H处理）和 40%（I处理），结合图3看出，这一时期是烟株氮快速累积时期，两者相关系数分别达到-0.9706（H处理）和-0.9223（I处理）。之后两个处理土壤有效氮快速回升，此阶段烟株氮累积没有增加，说明土壤氮有效化程度明显高于氮素损耗（作物吸收和无效损失之和）。移栽70 d以后烟株氮累积快速提高而土壤有效氮保持不变，说明土壤氮有效化程度和土壤氮损耗相当且土壤后期供氮能力旺盛。在这个过程中两个处理土壤有效氮含量基本一致，而烟株氮累积则H处理明显高于I处理，说明H处理能更好的提供土壤有效氮。

图7 提前施肥起垄方式下土壤有效氮含量Fig.7 Dynamic of soil available N in earlier fertilization

3 讨 论

3.1 肥料配比对烟株氮累积及氮累积速率的影响

氮素是影响烟株生长和发育以及烟叶质量的最重要的元素[7]，氮素吸收的动态过程对烟叶产量品质影响极大，不仅是吸收的总量与产量品质关系极大，而且前、中、后期吸收的状况不同，对产量品质也有显著影响[8]。

秦艳青等[9]研究表明，在团棵期，整株氮素累积量占全生育期累积总量在 5%～35%之间，栽后60 d，整株氮素累积占全生育期氮素累积总量的76.2%～86.8%。本试验研究表明，烟株氮累积及累积速率的变化规律和其研究结果基本一致，最大累积期在移栽后20～77 d左右，累积高峰在移栽后45～52 d，这和前人研究基本一致[8,10]。本研究还表明，不论覆膜方式与肥料处理如何，烟草氮累积有两次快速累积时期，全生育期覆膜、前期覆膜团棵揭膜以及提前施肥处理3种方式下，有机无机肥料处理和化学肥料处理烟株第2次快速累积时63～77 d 和 70～77 d、49～56 d和 49～63 d、70～77 d 和 70～84 d。结合前人看出，在本试验供试的 9个处理中，前期覆膜团棵揭膜处理氮累积曲线最理想，提前施肥处理第2次快速累积为何明显延迟尚未见相关报道，有待于进一步研究。

3.2 肥料配比对土壤有效氮动态变化影响

关于土壤氮动态变化方面的研究已经相当深入，但大部分研究以小麦[11～13]、玉米[14～16]、水稻[17]等粮食作物为研究对象，侧重于土壤剖面硝态氮随水分下渗的深层动态变化[18]，就土层较薄的植烟地区土壤有效氮的随时间动态变化研究尚未见报道。

从本试验看出，移栽后20 d土壤有效氮略有增加，说明由于此阶段气温较低，有机氮（包括土壤氮和有机肥料氮）矿化很少，烟株吸氮很少，因此土壤有效氮基本不变。不论施肥方式如何，移栽20～50 d左右土壤有效氮开始大幅度下降，且有机无机配合使用处理下降幅度大于化肥处理，而此时是烟株氮快速累积时期。有研究表明[10]，打顶（移栽60 d左右）后土壤氮对烟株氮素吸收累积的贡献比例超过50%，而肥料氮的贡献率降低。本试验也得出相同的结论，且移栽60 d后土壤有机氮矿化加速，提高了土壤有效氮含量，同时弱化不同肥料处理之间有效氮的差异。比较图5、6、7看，全生育期覆膜下两个处理土壤有效氮明显高于其他处理，由于地膜覆盖后，土壤水分和温度条件改善，土壤呼吸加强，必然导致土壤中有机氮矿化速率的增加、活性有机氮库（如土壤微生物体氮）的下降[19]和矿质氮（在旱地土壤中主要是硝态氮）的大量累积。前期覆膜团棵揭膜方式下移栽后42 d内E处理有效氮高于F处理，这反证了添加有机肥能有效促进烟株对氮的吸收。提前施肥起垄方式下则两个处理土壤有效氮变化基本一致，说明提前施肥可以减弱不同肥料配比对前期土壤有效氮影响的差异。

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