平衡施肥技术在我国烤烟生产中de研究现状

□高 明 李 舟 熊维亮 杨章明 甘 勇

烤烟是是一种重要的经济作物，在我国农业生产中占有重要地位，对促进农民增收、农村发展具有重要作用。烤烟是以收获烟叶为目标的特殊经济作物，烟叶外观质量和内在品质在很大程度上受品种、生态条件和施肥的影响，在特定的生态条件下，对固定品种可通过施肥调节植物营养养分，改善烟叶品。施肥不仅是决定烟叶产量、产值的第一因子，而且对均价、上等烟比例也影响较大，对烟叶香吃味的贡献则仅次于品种，占2 4.8 0％，而施肥对烟碱、燃烧性也具有重要作用。

施肥技术是烟叶生产最关键且最不易掌握的技术之一，受到许多因素的影响，如土壤养分含量、土壤质地、灌溉条件、气候因素、产量水平、烟叶品种、养分利用率等诸多因素，这些因素不仅本身可分解为许多子因素，而且彼此间是相互联系和相互制的。在生产过程中，常常出现单一施肥、偏好施肥、施肥过量或不足等现象，大多数烟农以经验施肥为主，缺乏科学可靠的施肥依据。盲目施用化肥不仅造成宝贵资源的浪费、生产成本的增加，更严重的是以化肥过量施用为首的农业面源污染已成为我国环境污染的主要源头之一。

为了解决烤烟施肥中的种种矛盾，广大的科技工作者在烤烟平衡施肥方面做了大量的工作，本文综合分析了测土配方施肥技术、G I S和计算机结合的现代高新技术等方面在我国烤烟平衡施肥上的研究应用现状，并对烤烟平衡施肥研究中的问题提出建议，希望对后面的相关研究有所帮助。

一、测土配方施肥在烤烟平衡施肥上的应用

测土配方施肥是以土壤测试、肥料田间试验为基础，根据作物的需肥规律、土壤的供肥性能和肥料效应，在合理施用有机肥的基础上，提出科学合理的氮、磷、钾以及中、微量元素等肥料的施用品种、数量、施肥时期和施用方法，以满足作物生长的需要，从而达到提高作物产量、改善烟叶品质、提高肥料利用率、减少环境污染的目的。测土配方施肥主要包括5个核心环节，即测土、配方、配肥、供应、施肥指导。

烤烟测土配方施肥，通常采用三因素四水平或者三因素五水平的优化实验方案进行，通过选择试验区域内有代表性的土壤开展田间肥效试验，建立施肥模型，从而得到研究区域的烤烟肥料配方。

闫克玉等采用三因素五水平等试验设计，研究得出豫中烟区肥力中等偏下的壤土条件下，N、P2O5、K2O分别为5 2.5，6 7.5，2 3 2.5k g/h m2的处理组合施肥效果最佳，烟株生物学性状和烟叶产质表现最好。朱信宁等，采用三因素五水平二次正交旋转组合设计田间试验，运用灰色关联度分析法，得出在试验区域的烤烟施肥最佳配比为氮肥6 2.8 4 k g/h m2磷肥 1 0 1.7 5 k g/h m2，钾肥1 9 7.4 3 k g/h m2。孙虎等采用三因素五水平二次正交旋转组合设计田间试验，通过计算机优化所建立的氮、磷、钾肥与烤烟产量的回归模型，得出了渭北地区的最佳施肥组合

高林等则采用3 4 1 4完全试验方案设计，研究了不同肥料效应对烤烟生长发育以及产量质量等方面的影响，并建立肥料效应三元二次数学模拟方程：Y=1 3 8.3 6+2 3.1 8 X 1－0.8 3 X 1 2－4.3 2 X 2+0.3 4 X 2 2－4.4 0 X 3+0.0 9 X 3 2－1.0 2 X 1 X 2－0.3 5 X 1 X 3+0.6 4 X 2 X 3（式中，X 1、X 2、X 3分别代表 N、P2O5、K2O用量），用于预测最大施肥量和最佳施肥量；尹鹏达等同样采用“3 4 1 4”回归最优设计，建立N、P、K肥与烤烟产量的回归效应模型，并对各因子及交互作用进行了分析，计算了土壤丰缺指标及基础肥力贡献率，建立了东北烤烟的优化施肥方案。尹鹏达等还采用“3 4 1 4”回归最优设计，建立了氮磷钾肥与烤烟产量及烟叶主要化学成分的偏最小二乘回归施肥模型，结果表明：若以获得最大经济效益为目的，最佳氮磷钾比例为1∶1.6∶2.1；若以改善烤烟烟叶香气、燃烧性及吸烟的安全性为目的，最佳氮磷钾比例为1∶1.3∶2.9。吴昊和郑传刚采用五元二次正交旋转组合设计，研究不同氮、磷、钾、微肥和有机肥施用量对四川凉山烟区烤烟的效应。

测土配方施肥技术具有准确、高效等特点，在实施过程中需要各个步骤紧密相连，任何一个环节出现问题，都会影响该技术在烤烟平衡施肥中的作用。在烤烟平衡施肥研究中需要不断加强田间试验、土壤养分测试技术、肥料配制、数据处理等方面的创新，不断提升测土配方施肥技术与烤烟营养规律之间的耦合，更好的发挥该技术的优点在烤烟平衡施肥中的作用。

二、现代高新技术在烤烟平衡施肥中的应用研究

随着全球信息化的发展，农业信息化的建设也越来越受到大家的关注。近十几年来，信息化技术已在农业领域中得到了广泛的应用，国内外农业信息化产品不断出现，已经涉及到农业生产和管理的各个方面。农业专家系统，作为农业领域中的一项高新技术，也已经在我国得到了广泛的使用。农业专家系统运用人工智能算法，将农业领域知识和专家经验相结合，以智能推理为主体，为农业生产提供咨询服务和决策方案[1 9]。

程功等分析影响烟叶施肥的因素及相互作用关系，运用农业系统工程分析的原理和方法，总结与汇集烟草专家的施肥经验，建立数学模型，研究出“烤烟配方施肥专家系统”。杨勇等应用V i a u a l B a s i c高级程序设计语言建立了计算机推荐施肥应用系统。应用系统可根据对不同土壤区域的土壤有效养分含量与施肥量的定量分析对肥料施用数学模型进行数据优化并给出最佳施肥方案。许珂对影响烤烟生长的土壤肥力情况进行了评价，在此基础上建立了基于最小二乘支持向量机的烤烟智能施肥推荐模型，并借助G I S技术建立了烤烟智能施肥推荐系统。该系统能够科学、准确地预测出烤烟施肥量，同时能方便，快捷地为烟农提供当地烤烟施肥推荐方案。王小霞建立了基于B P网络和最小二乘支持向量机的智能施肥推荐模型，设计开发了B P网络和最小二乘支持向量机两种施肥推荐平台，并结合G I S技术用于指导烤烟施肥。所建平台能有效地实现烤烟智能施肥推荐，具有较高的通用性、直观性和实用价值。

随着G I S技术和计算机技术等高新技术的发展，现代烤烟精准施肥得以实现。宋晶等利用G I S，在分析了河南省洛阳烤烟种植区各项肥力指标，划分了河南土壤肥力等级的基础上，建立了具有施肥咨询与配方推荐等功能的烟田施肥推荐支持决策系统；陈伟强等提出了基于G I S的烟草精准施肥配方系统框架，建立了平顶山烟区生态环境空间数据库、精准施肥配方模型，并通过实验和专家经验建立了模型参数以及参数修正的专家模型。

G I S与计算机结合建立的施肥系统是未来烤烟生产平衡施肥、精准施肥的发展方向。随着科技的进步，施肥系统的研究会向着多尺度、高精准、便捷等方向发展，最终成为农业现代化中重要的一环。

三、目前的平衡施肥技术存在的问题及建议

测土配方施肥法能够考虑到多种肥料对作物的综合影响，但是针对不同土壤、气候、耕作等条件需要布置多点不同试验，费时费工。测土、配方、配肥、供应、施肥指导，五个环节环环相扣，任一环节出现纰漏，都会影响到平衡施肥的效果。随着种植制度的改变、连年的肥料投入、气候环境的变化等，导致土壤养分的变化，就得重新进行测土配肥，这是测土配方施肥技术最大的短板。

在现代高新技术在烤烟平衡施肥中的应用研究中，3 S（G P S、R S、G I S）技术相关的精准农业脱颖而出，同时在施肥上提出了精准施肥技术。精准施肥技术主要是借助3 S技术与计算机技术形成了系统化、科学化和精确化的动态施肥方案，其主要特点是在过去的测土配方施肥的基础上，进一步综合系列施肥相关数据，包括的大田试验数据、小区试验数据以及3 4 1 4等试验数据等，经规范处理、存储，结合专家知识和施肥模型在计算机推理机下自动完成土壤肥力的评估和施肥量的计算。该技术主要依赖于前期的数据准确性和可靠性，一旦系统的测土、配方、配肥、供应、施肥指导建立完成，以后只需定期补充新的样点的测土数据，就可以保持系统的精准性，不需要再次做大量田间试验，节约了人力和物力，并适合大面积推广使用。