不同种植模式与施肥对烤烟产质量和养分利用的影响

何林卫， 陈晓明， 张长华， 蒋 卫， 饶兴义， 冯小芽， 徐真强, 黄建国*

(1. 西南大学 资源环境学院， 重庆 400716； 2.贵州省烟草公司 遵义市公司， 贵州 遵义 563000)



不同种植模式与施肥对烤烟产质量和养分利用的影响

何林卫1， 陈晓明2， 张长华2， 蒋 卫2， 饶兴义2， 冯小芽2， 徐真强2, 黄建国1*

(1. 西南大学 资源环境学院， 重庆 400716； 2.贵州省烟草公司 遵义市公司， 贵州 遵义 563000)

为给烤烟优质栽培提供科学依据，通过10年定位试验，研究了不同种植模式与施肥对烤烟产质量和养分利用的影响。结果表明：烤烟轮作+有机无机配施的烟株发病率最低，烟叶产量和产值，比烤烟连作+单施化肥分别提高13.53%和57.23%。在轮作+有机无机配施处理烟株的氮、磷、钾吸收量显著高于连作+单施化肥。植烟土壤中的有效养分呈单峰曲线变化，与烟株养分需要协调一致。经地下径流流失的氮、钾分别占施肥量的19.18%～26.54%和18.42%～23.41%，其中，硝态氮超过氮素流失量的98%。烤烟轮作+有机无机配施的处理氮、钾流失量低于连作+单施化肥处理。

烤烟； 种植模式； 轮作； 连作； 施肥

我国土地资源紧缺，农业生产中的连作现象十分普遍。但是，长期连作会产生一系列生产问题，如土壤养分失调，肥料利用率下降，产质量降低，病虫害发生严重等[1-3]。烤烟是我国主要经济作物，主要分布于西南地区，连作烟地一般超过60%。烤烟长期连作抑制烟苗生长，病害严重，烟叶产量降低，烟叶糖、钾含量减少，烟碱含量增加，香气质变差[4]。此外，烤烟连作土壤的全量养分虽变化不大，但有效氮、磷、钾不同程度增加，比例发生改变，引起养分失调[5-6]，进而影响烟株生长发育，造成烟叶减产和品质降低。由于烤烟连作的研究需要较长时间，故有关研究甚少，也不够深入。

据报道，施肥对烟叶产量、产值和香气的贡献率分别达39.19%、47.28%和24.8%，仅次于品种[7]。在烤烟生长发育过程中，要经历叶片营养体形成、烟叶化学成分积累和落黄成熟等生理过程。从营养供应的角度看，叶片生长和伸展时需肥量较大，适量的养分有益于烟叶化学成分积累，落黄成熟时必须减少养分尤其是氮的供应，否则难于落黄烘烤困难，影响品质[8-9]。此外，烤烟属于喜钾植物，需钾量大，适宜种植于含钾丰富的土壤[10]，施用硝态氮有利于提高烟叶品质[11]。因此，在烤烟栽培过程中，施用化学肥料较多，但长期大量施用化肥容易造成土壤板结，通透性变差，肥料浪费，地力下降，环境污染等。

满足烤烟营养特性，提高烟叶产量品质，维持土地生产力是烤烟长期、稳定、可持续生产中亟待解决的关键问题之一。有机无机合理配施兼具营养植物、提高肥料利用率和改良土壤的作用[12-13]。目前，烤烟施肥的研究较多，但合理施肥必须结合不同的种植模式，综合考虑作物、土壤、气候等区域生态条件。遵义市是全国第三大烟叶主产地区(市)，烟叶产量和种植面积位居贵州前列，土壤类型和气候条件显著不同于云贵高原的其他烟区。因此，研究不同种植模式下，施肥尤其是有机无机配施对烟叶营养、产量和品质影响的研究可为当地烤烟的优质栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在贵州省遵义县三岔烟草科技园的长期定位试验基地修建的渗漏池中进行，渗漏池长×宽×深=4 m×4 m×1.75 m。试验始于2004年，供试烤烟品种为云烟87，土壤为贵州省遵义县典型、具有代表性的灰岩黄壤。土壤 pH 6.42，有机质 21.97 g/kg，全氮 0.85 g/kg，全磷 1.13 g/kg，全钾 16.33 g/kg，碱解氮 118.6 mg/kg，速效磷 22.31 mg/kg，速效钾 260.3 mg/kg。供试肥料：化肥为 N∶P2O5∶K2O = 10∶10∶24的烤烟专用基肥和 N∶P2O5∶K2O = 15∶0∶30的烤烟专用追肥；有机肥由遵义县烟草公司大兴肥料厂提供，氮、磷、钾含量为3.4%、1.4%和1.5%。

1.2 试验设计

试验共设4个处理：烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)；烤烟-玉米轮作+单施化肥(T2)；烤烟-烤烟连作+有机无机配施(T3)；烤烟-烤烟连作+纯施化肥(T4)。各施肥处理的氮、磷、钾用量为N 105 kg/hm2，P2O563 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。其中，氮、钾肥70%作基肥，30%在移栽后7～10 d和35～40 d均分2次作追肥施用，有机肥和磷肥全作基肥施用。在有机无机配施的处理中，有机氮∶无机氮 = 1∶1，为保证有机无机配施处理的养分用量与纯施化肥相等，不足的养分用硝磷铵、过磷酸钙、硫酸钾等补充。每处理植烟 28 株，种植行距为 110 cm，株距 60 cm，每个处理重复3次，随机排列。各处理冬季种植小麦，秸秆还田。小麦和玉米施肥同当地大田生产，各作物的病虫害防治和采收等田间管理也与当地大田生产一致。

1.3 测定项目与方法

2013年在烤烟团棵期、现蕾期、中采期分别定株观测农艺性状；同步拔出烟株，轻轻抖落土壤至每株剩50 g左右，然后用力抖动采集土壤样品，拣去杂物，风干过1 mm筛，用常规方法测定移栽前的土壤pH、有机质、全量养分及有效养分，移栽后土壤的有效养分[14]。利用自动径流仪记录和采集地下径流，同时记录降雨量和收集雨水样品(2013年5—9月)，测定氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分含量[15]。烟叶收获后，记录经济性状，取 C3F烟叶用烟草行业标准方法测定化学成分(总糖、还原性糖、烟碱、总氮磷钾、蛋白质、氯含量)。

1.4 数据处理

用Excel对试验数据进行基本计算，SPSS18.0软件进行统计分析，利用LSD进行显著性测试。

2 结果与分析

2.1 烟株农艺性状

由表1可知，在烤烟团棵期、现蕾期、中采期等主要生长时期，烤烟-玉米轮作的烤烟株高、茎围、最大叶面积均显著高于烤烟-烤烟连作，有机无机配施的优于单施化肥，施肥与种植模式表现出正交互效应。其中，烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)处理的烟株农艺现状显著优于其他处理。此外，在烤烟各生育期，烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)的黑胫病和气候性斑点病的发病率最低，烤烟连作+单施化肥(T4)处理的最高。

2.2 烤烟经济性状

由表 2 可见，烤烟-玉米轮作烟叶产量显著高于烤烟-烤烟连作，但施肥对烟叶产量影响不显著，种植模式与施肥无交互效应。烤烟-玉米轮作和有机无机配施(T1)显著提高烟叶产值、均价、上中等烟比例，种植模式与施肥存在显著正交互效应。其中，烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)的产值、均价、上中等烟比例最高，烤烟连作+单施化肥(T4)的处理最低，前者比后者分别提高13.53%、38.48% 和 22.35%。

表1 不同处理烤烟各生育期的农艺性状表现

注：在同一列中，相同生育时期的不同小写字母表示差异显著(p=0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference at 5% level. The same below.

表2 不同处理烤烟的经济性状

注：同列不同小写字母表示差异显著(p≤0.05)( 下同)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of different at 5% level. The same below.

2.3 烤烟各生育期的养分动态

由图1可见，烟株养分吸收量随生育期的递进而增加，即团棵期最低，现蕾期增加，中采期最高。团棵期各处理之间氮、磷、钾吸收量无显著差异，氮、磷、钾吸收量分别在1.05～1.08 g/株、0.14～0.19 g/株和0.61～0.73 g/株。在现蕾期，烤烟玉米轮作+有机无机配施(T1)处理的氮、磷、钾吸收量显著高于其他处理，其余3个处理间无显著差异。在中采期，烟株吸氮量烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)和烤烟连作+有机无机配施(T3)显著高于烤烟-玉米轮作+单施化肥(T4)烤烟连作+单施化肥(T4)；烟株吸磷量烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)、烤烟-玉米轮作+单施化肥(T2)和烤烟连作+有机无机配施(T3)无显著差异，变化于0.93～0.97 g/株，但显著高于烤烟连作+单施化肥(0.74 g/株)；吸钾量烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)最高，烤烟连作+单施化肥(T4)最低。

图1 烤烟不同生育期的氮磷钾吸收量

2.4 烟叶化学成分

种植模式与施肥不同程度地影响烟叶化学成分。烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)显著提高烟叶总糖含量。还原糖烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)最高，烤烟-烤烟连作+单施化肥(T4)最低；单施化肥的烟碱和总氮含量显著高于化肥配施有机肥18.09%；烟叶含钾量、施木克值、糖碱比则相反，有机无机配施显著高于单施化肥23.69%、44.89%和42.11%，但种植方式对烟叶含钾量、施木克值、糖碱比无显著影响(表3)。

表3 不同种植模式与施肥条件下烟叶的化学成分

2.5 土壤有效养分

由图 2可见，土壤有效氮、磷、钾呈单峰变化趋势，且在生长前期较低，随生育期的不断进展差异逐渐增大，现蕾期达到峰值，中采期均有所降低。土壤中的有效氮、磷在各时期均有差异，在现蕾期达显著水平，以烤烟-玉米轮作+有机无机配施(T1)最高，烤烟连作+单施化肥(T4)最低，但有效钾处理间差异不显著。

2.6 地下径流的养分流失

在烤烟生长期间(5月7日—9月27日)，总降雨量为607.05 mm。从表4看出，地下径流总量烤烟-玉米轮作+有机无机配施最低，烤烟-烤烟连作+单施化肥最高，分别为165.87 mm和210.33 mm，占降雨量的27.32%和34.65%。在地下径流中，养分浓度表现为钾>硝态氮>铵态氮,说明地下径流损失的养分主要是钾和硝态氮，铵态氮很少，可忽略不计，未检测到磷的流失。

在地下径流流失的氮中，铵态氮极少，98%以上为硝态氮，占施氮量的18.88%～26.05%，以烤烟-玉米轮作+有机无机配施最低，烤烟连作+单施化肥最高，绝对相差7.53%。地下径流流失的钾变化于27.63 kg/hm2(烤烟-玉米轮作+有机无机配施)～35.11 kg/hm2(烤烟连作+单施有机肥)之间，占施肥量的18.42%～23.41%，烤烟-玉米轮作+有机无机配施比烤烟连作+单施化肥的处理低21.30%。

3 结论与讨论

从烤烟生长、发病、产量和品质等方面看，烤烟轮作和有机无机配施优于烤烟连作和单施化肥，类似其他作物的研究结果。例如，西瓜根系能分泌酚类物质，产生自毒作用，抑制生长，降低产量品质[16-18]。在大豆长期连作的土壤中，因土壤钼的含量和有效性降低，一方面抑制根系结瘤固氮，另一方面减少开花结荚[19]。小麦连作时间越长，根际微生物数量减少，多样性降低，影响土壤养分生物有效性[20]，减少养分吸收，降低籽粒产量。番茄长期连作，青枯病和黑胫病发生率增加，轮作可中断病菌传播，降低发病率[21-23]。因此，连作抑制烤烟作物生长发育，降低产量品质的原因是多方面的，进一步开展有关研究很有必要。

从烟株养分吸收量(生物量与植株养分浓度的乘积)和土壤有效养分看，在烤烟生长前期，各处理间烟株养分吸收和土壤有效氮、磷、钾差异不显著。进入生长中、后期，烟株养分吸收量逐渐出现差异，轮作+有机无机配施的处理一般大于连作+单施化肥，与轮作+有机无机配施促进了烟株生长发育，生物量显著提高密切相关。值得注意的是，土壤有效养分在烤烟生长前期较低，中期最高，后期降低。在烤烟生长过程中，旺长期是形成烟叶叶片等营养体的关键时期，养分需要量大；进入烟叶落黄期，叶片主要积累烟碱、糖类等内含物质，过量供应养分容易造成落黄困难，降低品质[24]。由此可见，无论是在烤烟连作还是轮作的供试土壤中，养分供应与烤烟需要是协调一致的，这可能是遵义地区适宜种植烤烟的原因之一。此外，在轮作+有机无机配施的处理中，中期有效氮、磷最高，有益于营养体形成，增加叶片数和单叶重，提高烟叶产量。

在烤烟生长期间，地下径流中的氨态氮极低，可忽略不计；硝态氮占绝大多数，超过流失量的98%以上。其原因可能是烤烟专用肥的硝态氮含量较高，烟地土壤通过起垄等农艺措施改善了通气条件，硝化作用旺盛，硝态氮难于被土壤固持等。必须指出的是，地下径流损失的氮、钾分别占施肥量的19.18%～26.54%和18.42%～23.41%。说明，施入土壤的氮、钾大量进入水体，造成肥料浪费，污染水体，改进烤烟施肥技术很有必要[25]。此外，地下径流中未检测到磷，类似种植小麦、玉米、水稻等作物的土壤[26]，说明土壤对磷有较强的固持作用，磷肥大量残存土壤之中。烤烟轮作+有机无机配施大幅度降低氮、钾流失量，一方面可能与烟株生物量大，养分吸收多，相对利用率较高有关；另一方面有机肥养分释放缓慢，长期有机无机配施改善了土壤理化性质，均可能减少养分流失。

总之，烤烟-玉米轮作+有机无机配施，显著促进烤烟生长发育，提高烟叶产质量，土壤养分供应与烟株需要协调，降低地下径流养分流失。在烤烟施肥实践中，提倡轮作和有机无机配施很有必要。

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(责任编辑： 刘 海)

Effects of Different Planting Patterns and Fertilization on Yield,Quality and Nutrient Utilization of Flue-cured Tobacco

HE Linwei1, CHEN Xiaoming2, ZHANG Changhua2, JIANG Wei2, RAO Xingxi2,FENG Xiaoya2, XU Zhengqiang2, HUANG Jianguo1*

(1.CollegeofResourcesandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing400716; 2.ZunyiBranchCompany,GuizhouTobaccoCompany,Zunyi,Guizhou563000,China)

The effects of different planting and fertilization patterns on yield, quality and nutrient utilization of flue-cured tobacco were studied by ten-year fixed test to provide the scientific basis for quality cultivation of flue-cured tobacco in Zunyi. The disease rate of flue-cured tobacco plants under the flue-cured tobacco rotation plus organic and inorganic fertilizer combining application pattern is minimum, but leaf yield and output value both are maximum, 13.53% and 57.23% higher than the flue-cured rotation plus single chemical fertilizer application pattern respectively. N, P and K absorption amount of flue-cured tobacco plants under the flue-cured tobacco rotation plus organic and inorganic fertilizer combining application pattern is higher than the flue-cured rotation plus single chemical fertilizer application pattern significantly because of its biomass increase. The effective nutrient components in soil represent a single peak trend, accord with nutrient demand of flue-cured tobacco plants, which may be one of causes to suitably cultivate flue-cured tobacco. The nitrate nitrogen loss amount exceeds 98% nitrogen loss amount in groundwater runoff. N and K loss amount in groundwater runoff accounts for 19.18%～26.54% and 18.42%～23.41% of fertilization amount respectively, which indicates that massive loss of N and K fertilized in soil results in fertilizer waste and water pollution. In addition, N and k loss amount under the flue-cured tobacco rotation plus organic and inorganic fertilizer combining application pattern is lower. In conclusion, the flue-cured tobacco rotation plus organic and inorganic fertilizer combining application pattern and fertilization technique should be used and improved in cultivation of flue-cured tobacco.

flue-cured tobacco; planting pattern; crop rotation; continuous cropping; fertilization

2015-03-03； 2015-05-01修回

遵义市烟草公司课题“废弃烟叶(杆)田间无害化处理”(2012-01)

何林卫(1990-)，男，在读硕士，研究方向：植物营养与环境。E-mail: helw258@126.com

*通讯作者：黄建国(1959-)，男，教授，博士，从事微生物与植物营养学研究。E-mail: huang99@swu.edu.cn

1001-3601(2015)05-0230-0033-05

S157.4

A

生理生化·耕作栽培

Physiology and Biochemistry·Tillage and Cultivation