浏阳烟区烤烟氮素吸收利用特征

段淑辉，刘天波，张　璐，代　快，裴晓东

（1.湖南省烟草科学研究所，长沙 410010；2.中国农业科学院衡阳红壤实验站，湖南 祁阳 426182；3.云南省烟草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省烟草公司长沙市公司，长沙 410010）

浏阳烟区烤烟氮素吸收利用特征

段淑辉1，刘天波1，张璐2，代快3，裴晓东4

（1.湖南省烟草科学研究所，长沙 410010；2.中国农业科学院衡阳红壤实验站，湖南 祁阳 426182；3.云南省烟草公司玉溪市公司，云南 玉溪 653100；4.湖南省烟草公司长沙市公司，长沙 410010）

以烤烟品种K326为材料，采用15N同位素示踪技术，研究了浏阳烟区不同施氮量对烟叶干物质积累和氮素吸收利用、残留及损失的影响。结果表明，烟株根、茎、叶各器官氮素累积比例为1:2.5:6.5。烤烟吸收的氮素58.14%～62.55%来自肥料，37.45%～41.86%来自于土壤。基肥氮利用率为28.25%～40.18%，追肥氮利用率为35.95%～69.62%。基肥氮利用率随着追肥用量增加而提高，追肥氮利用率随着追肥用量增加呈明显减小。在158 kg/hm2氮水平内，增加施氮量有提高烤烟肥料氮利用率（21.97%～23.55%）和土壤残留率（35.97%～39.47%）的趋势但不显著，肥料氮损失率随氮素水平增加而减小，变化范围36.98%～42.07%。在158 kg/hm2氮水平下，烟株干物质累积量、总吸氮量和肥料氮吸收量最大，分别为5321.05、97.17和60.78 kg/hm2，肥料氮损失率最低，为36.98%。

烤烟；氮素；吸收；残留；损失

氮素是烟草生长发育过程中最重要的营养元素之一，氮素供应合理与否对烟叶产质量和品质影响较大[1-4]。不同种植地区，不同肥力条件，烤烟吸氮规律存在较大差异[5-9]。在实际生产过程中，烟农为了追求较高的经济效益，通常依赖于过量施肥，尤其是多施氮肥来获取较高的产量，由此导致烟叶品质下降，工业可用性较差[10]。同时，氮素施用过量导致氮素损失加剧，不仅导致氮肥利用率降低，更对环境带来较严重的负面影响[11]。为此，科学合理的氮肥管理成为近年来作物养分资源管理研究的热点。有研究表明[12-14]，玉米、小麦等经济作物氮肥利用率随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势，与产量表现出一致的趋势，氮肥的损失率在超过一定施氮量后随着施氮量的增加而显著增加。对于烤烟而言，目前氮肥吸收利用方面的研究多针对同一施氮水平下不同氮肥形态、不同基追比等条件下进行研究[15-17]，关于不同施氮水平对烤烟氮素利用率及损失率等方面的研究鲜见报道。为此，本研究以浏阳烟区烤烟品种K326为研究对象，采用15N同位素示踪技术研究了不同施氮量对烟叶干物质积累和氮素吸收利用、残留及损失的影响，为提高氮肥利用率和减少农业环境污染提供依据。

1　材料与方法

1.1试验点基本情况

试验点位于浏阳市永安镇丰裕村，地处中亚热带季风湿润气候区，年平均温度17.5 ℃左右，年降水量1551 mm左右，无霜期268 d左右，大于10 ℃积温为5123～5447 ℃，日均温大于20 ℃时间为140～160 d。供试土壤类型为红壤，前作为水稻，土壤pH 6.32，全氮1.17 g/kg，全钾0.55 g/kg，全磷10.9 g/kg，有机质21.2 g/kg，碱解氮108 mg/kg，有效磷34.4 mg/kg，速效钾220 mg/kg。

2012年试验期间降雨量较常年偏多，属于多雨年份。其中3月降水偏多19%，为193.0 mm；4月降水偏多10%，为236.2 mm；5月降水量偏多67.9%，为372.5 mm；6月降水量偏少7.6%，为240.7 mm。

1.2试验设计

本试验烤烟品种为K326，由湖南烟草公司永州烟草科学研究所提供。

以常规大田施肥量为基础，设3个施氮水平，施入纯氮115、136和158 kg/hm2，分基肥和追肥两次施入，其中基肥在烟苗移栽时施入（3月20日），追肥在移栽后30 d（4月20日）施入，基肥采用穴施法，挖穴后将定量的肥料施入穴内再覆土移栽；追肥采用浇施法，将配好的肥料溶于定量的水中从烤烟根基部淋施。供试氮肥用硝酸铵，磷肥用钙镁磷肥，钾肥用硫酸钾。

15N微区设置在田间小区中，分基肥和追肥进行15N标记，共6个处理，3次重复（表1），每个微区2 m2，种植3株烤烟，微区采用根系分隔法设置，将土表向下60 cm层次以上用塑料膜分隔。15N标记的肥料是丰度为5%的硝酸铵（双标），由上海天乐技术经济发展公司提供。

表1　15N微区处理施肥量 g/株Table1　Fertilizer amount of15N micro-areas g/plant

1.3采样与测定

于烤烟成熟期（6月15日）分别采集植物样和土样。植物样采集时，地上部茎秆、叶片和地下根系分开采集，在105 ℃下杀青30 min后继续在75 ℃烘至恒重，测定干物质量，样品粉碎后测定总氮及15N丰度。

土壤样品采集：用土钻在分别采集0～20、20～40和40～60 cm土层土壤，风干后测定总氮及15N丰度。

测定方法：植株和土壤总N含量及15N丰度由河北农林科学院遗传生理研究所进行检测，总N含量用凯氏半微量蒸馏定氮法测定，15N丰度用同位素质谱法测定。

1.4数据处理[18]

烟株吸收的总氮量=叶片干物质重×叶片含氮浓度+茎秆干物质重×茎秆含氮浓度+根系干物质重×根系含氮浓度；

烟株肥料氮占总氮的比例（Ndff, %）=烟株15N原子百分超/肥料15N原子百分超；

原子百分超=样品15N丰度-自然丰度（0.365%）；

N分配率=各器官15N吸收量/15N总吸收量；

烟株吸收的肥料氮=烟株吸收的总氮量×烟株吸收肥料氮的比例；

烟株吸收的土壤氮=烟株吸收的总氮量-烟株吸收的肥料氮；

氮肥利用率=烟株吸收的肥料氮/施氮量×100%；

肥料氮在土壤中的残留率=土壤15N原子百分超/肥料15N原子百分超×100%；

肥料氮在土壤中的残留量=土壤全氮含量×土样干重×肥料氮在土壤中的残留率；

肥料氮损失量=施氮量-烟株吸收的肥料氮-肥料氮在土壤中的残留量；

肥料氮损失率=肥料氮损失量/施氮量×100%。

1.5统计分析

应用Microsoft Excel 2007 软件进行图表绘制，应用DPS 7.05软件，采用单因素方差分析进行数据的统计分析。

2　结 果

2.1烟株干物质量与氮素吸收

表2示出，增加施氮量提高了烤烟干物质积累量，N158处理烤烟干物质量较高，为5321.05 kg/hm2，分别比N115处理和N136处理提高903.91和1096.15 kg/hm2。随着氮肥用量增加，植株吸氮量明显增加，从71.13增加至97.17 kg/hm2。其中，叶片氮吸收量为45.11～60.41 kg/hm2，占烟株总吸氮量的60%以上，烟株茎秆吸氮量次之，根系吸氮量最少，根、茎、叶三者吸氮量比例平均为1:2.5:6.5。从各部位吸氮量数据比较可以发现，每生产1 kg烤烟干烟叶，需要吸氮20～24 g，每生产1 kg烤烟茎秆，需要吸氮12～13 g，每生产1 kg烤烟根系，需要吸氮10～13 g，随着施氮水平的变化，烤烟各个部位对氮的需求变化幅度较小。

2.2烟株各部位氮素来源及15N分配率

从表3可见，不同处理烟株各部位间肥料氮占总氮比例存在差异。基肥肥料氮占总氮比例变化范围为32.87%～38.96%，无明显差异。追肥肥料氮占总氮比例值变化范围为17.48%～27.78%，根系总氮中来自追肥氮的比例最小，平均为20.60%，叶片总氮中来自追肥氮的比例最大，平均为25.14%。随追肥15N施用量增加，根系、茎秆和叶片3个部位肥料氮占总氮比例均呈增加趋势。可见，施氮量的增加有利于烟株对肥料氮的吸收利用，且在一定范围内，这种促进作用随着施氮量的增大而提高。不同处理下，烟株15N分配量和分配率均表现为叶片>茎秆>根系，叶片15N分配量和分配率平均为17.09 kg/hm2和66.87%，茎秆15N分配量和分配率平均为5.97 kg/hm2和23.86%，根系15N分配量和分配率平均为2.45 kg/hm2和9.26%，不同追肥用量对茎秆和叶片中肥料15N分配量呈显著影响。可见，本试验15N在烟株内的分布和迁移规律基本一致，施氮量大小并未改变这一规律。由于烟株叶片质量占烟株50%以上，因此64%以上的氮肥累积在叶片中。

表2　不同施氮水平下烟株各个部位干物质量及氮吸收量 kg/hm2Table2　Biomass and N uptake of flue-cured tobacco under different N rates

表3　烟株不同部位肥料氮占总氮比例与15N分配率Table3　Ndff and15N distribution ratios of flue-cured tobacco

2.3 整株氮素来源及15N肥料利用率

从表4可以看出，N1、N2、N3三个处理下，随追施氮量的增加，基肥Ndff值未呈现明显差异，在34.20%～38.54%，但烟株基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率明显增加。N3处理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分别为37.77 kg/hm2和40.18%。N1处理基肥15N吸收量和基肥15N肥料利用率分别为26.74 kg/hm2和28.45%，N1、N2、N3三个处理之间二者均呈现显著差异。

随着追肥15N用量增加，追肥Ndff值逐渐增加，N5、N6与N4呈显著差异，N5和N6两个处理Ndff值无明显差异。可见，在一定范围内，随着追肥15N用量增加，烟株氮来自肥料氮的比例增大。此外，随着追肥15N用量增加，烟株追肥15N吸收量逐渐增加，而追肥15N肥料利用率逐渐降低，N4、N5和N6三个处理间15N吸收量和15N肥料利用率均呈显著差异。由以上结果可以看出，氮肥用量增加将导致植株吸收肥料氮增加，基肥氮利用率随追肥用量增加而提高，追肥氮利用率随着追肥用量增加明显降低。

表4　不同施氮水平下烟株15N吸收利用率Table4　15N absorption and utilization of flue-cured tobacco under different N rates

同时，基肥15N肥料利用率在28.25%～40.18%，追肥15N肥料利用率在35.95%～69.62%，基肥15N肥料利用率远低于追肥15N肥料利用率。

整个生育期，烟株吸收的肥料氮数量随着施氮水平的增加而增加，变化范围在41.36～60.78 kg/hm2，其占施氮总量的比例即整个生育期肥料氮利用率为35.97%～39.47%，随着施氮水平的增加变化不大，各处理之间无明显差异。施氮水平对烟株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影响不大，烟株吸收的总氮中58.14%～62.55%来自肥料氮，37.45%～41.86%来自土壤氮。不同氮素水平下，烤烟吸收的肥料氮均高于土壤氮。

2.4土层中残留氮及肥料氮损失

本试验条件下，氮肥烟株利用率、土壤残留率和损失率三者比值为1:0.6:1。由表5可以看出，烤烟收获后，0～60 cm土层土壤残留肥料氮为25.26～36.27 kg/hm2，N115处理残留肥料氮最低，N158处理残留肥料氮最高，3种氮素水平处理之间呈显著差异。可见，随着施氮量的增加，土壤残留肥料氮数量也逐步增加。土壤残留肥料氮占施入肥料氮的比例变化幅度较小，变化范围在21.97%～23.57%，各处理之间无明显差异。肥料氮损失量随着施氮水平的增加而增加，变化范围在48.38～56.95 kg/hm2，但肥料氮损失比例呈相反的变化趋势，随着施氮水平的增加而减小，变化范围在36.98%～42.07%。

表5　肥料氮去向Table5　Fate of15N

3　讨 论

3.1烟株不同器官氮素吸收分配规律

试验结果表明，随着氮肥用量增加，烟株干物质量和总吸氮量均随之增加，烟株总吸氮量变化范围在71.13～97.17 kg/hm2，烟株不同器官氮素累积量表现为叶片>茎>根，与杨志晓[18]在南雄烟区研究结果一致。根、茎、叶3个部位吸氮量比值为1:2.5:6.5，烟株叶片对氮的需求量最大，烟株吸收的氮素60%以上用于叶片的生长发育。15N在烟株不同器官的分布和迁移规律基本一致，施氮水平高低并未改变这一规律。

3.2 施氮水平及时间对烟株吸氮来源的影响

植株吸收的氮主要来源于肥料氮和土壤氮，烟株吸收的肥料氮占总氮的比例受施氮量、烟株长势、土壤氮矿化速率等多重因素影响。微区示踪结果表明，施氮水平增加将导致植株总吸氮量及吸收的肥料氮增加。本试验中施氮水平对烟株吸收的肥料氮和土壤氮的比例影响不大，烟株吸收的总氮中58.14%～62.55%来自肥料氮，37.45%～41.86%来自土壤氮。不同氮素水平下，烤烟吸收的肥料氮均高于土壤氮，与马兴华等[5]研究结果不同。分析认为试验期间降雨量较大，土壤水分含水量过高在一定程度上抑制了土壤氮素矿化，减少了土壤氮素供应，从而降低了土壤氮对烟株吸氮的贡献。

整个生育期肥料氮利用率为35.97%～39.47%，施氮水平对整个生育期肥料氮利用率影响不大，与前人[19-24]研究结果有所不同，可能是本试验3个氮肥水平设置梯度较小，各处理间未表现出显著差异。基肥肥料氮利用率（28.45%～40.18%）远低于追肥肥料氮利用率（35.95%～69.62%），一方面是因为基肥氮用量是追肥氮用量的1.5～4.5倍，氮素水平越高，肥料氮利用率越低；另一方面可能是由于试验期间烤烟生长前期降雨量较大，且该时期烟株对氮肥需求量较小，导致大量基肥肥料氮随雨水流失，旺长期以后，烟株快速生长，对氮素需求急剧增加，追肥肥料氮相对流失较少。

3.3施氮水平对肥料氮去向的影响

针对肥料氮在烟田中的利用和损失率，有许多研究学者进行了相关研究，因试验方法及气候环境不同，结果存在一定差异[15-17,25-27]。以往大部分研究指出，烤烟氮肥利用率为20%～50%[2,25]，多雨地区烟株氮肥吸收利用率较低，约为20%左右，当季残留在土壤中的肥料氮比例约为30%左右，通过地表径流、地下淋失、氨挥发等途径损失的肥料氮比例超过40%[15-17,25-27]。本试验结果指出，氮肥烟株利用率、土壤残留率和损失率分别为37.64%、23.03%和39.32%。本试验氮肥吸收利用率稍高于前人多雨烟区研究结果，分析认为因本试验施氮水平较低，同时本试验微区采取塑料膜隔离，水肥均不能通过，且试验地为水稻土，土壤较粘重，犁底层厚实，在一定程度上减少了肥料氮侧渗和下渗损失，土壤氮残留率和损失率较低。研究结果表明，在试验施氮范围内，肥料氮损失率随氮素水平增加而减小，在158 kg/hm2处理下，肥料氮损失率为36.98%，比其余两个处理分别低1.95%和5.09%，该结果与袁仕豪等[15]在多雨烟区研究结果相同，随着追肥比例增大，肥料氮的损失率减少。该结果表明在一定施氮量范围内，增施氮素对烟株干物质积累及氮素吸收的效应大于对氮素损失的效应，导致损失量增大，但损失率稍有减小。

4　结 论

综合研究结果表明，在适宜施氮量范围内，增施追肥氮用量有利于烟株的生长发育和干物质积累，进而促进了烟株对肥料氮的吸收利用，并在一定程度上降低肥料氮损失率。在试验供氮范围（158 kg/hm2）内，增加施氮水平对降低烤烟氮素利用率效应不明显。在不考虑烟叶品质的前提下，试验地区烤烟单季施氮量在158 kg/hm2时，烤烟产量、氮肥利用率和损失率等因素达到最佳水平。本试验由于氮素水平设置区间较小，未找出氮素吸收利用率及损失率的峰谷值，还有待进一步研究。

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Nitrogen Absorption and Utilization of Flue-Cured Tobacco in Liuyang

DUAN Shuhui1, LIU Tianbo1, ZHANG Lu2, DAI Kuai3, PEI Xiaodong4
（1. Hunan Tobacco Science Institute, Changsha 410010, China; 2. Hengyang Red Soil Experimental Station, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Qiyang, Hunan 426182, China; 3. Yuxi Tobacco Company of Yunnan Province, Yuxi, Yunnan 653100, China; 4. Changsha Tobacco Company of Hunan Province, Changsha 410010, China)

15N-labelled experiments were designed to study the effect of different nitrogen amount on dry matter accumulation and nitrogen uptake, residue and loss of flue-cured tobacco in Liuyang. The results showed that the nitrogen accumulation ratio of leaf, stem and root was 1:2.5:6.5. 58.14%-62.55% of N absorbed by flue-cured tobacco was derived from fertilizer under different N levels, while 37.45%-41.86% of the absorbed N was from the soil. Fertilizer N utilization efficiency (NUE) of base and topdressing fertilizer N was from 28.25% to 40.18% and from 35.95% to 69.62% respectively. NUE of base fertilizer N was increased with the increase of topdressing N, NUE of topdressing N was decreased with the increase of topdressing N. Under the 158 kg/ha N level, with the increase of N fertilizer, NUE and soil residual rate increased, from 21.97% to 23.55% and from 35.97% to 39.47%, but the increase was not significant. Fertilizer N loss rate decreased, from 36.98% to 42.07% under this condition. AT the 158 kg/ha N level, tobacco dry matter, total N accumulation, fertilizer N accumulation were the highest (5321.05, 97.17 and 60.78 kg/ha), and the fertilizer N loss rate was the lowest (36.98%).

flue-cured tobacco; nitrogen; uptake; residue; loss

S572.01

1007-5119（2016）05-0028-06

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.05.006

湖南省烟草公司长沙市公司科技项目“长沙生态烟叶研究与开发”（csyc-ny20120013）

段淑辉（1986-），女，硕士，农艺师，主要从事植物营养与烟草栽培研究。E-mail：285234028@qq.com

2016-01-25

2016-04-19