烤烟对不同硼肥力土壤中硼的反应及丰缺值研究

孙敬国+彭孟祥+王昌军+陈振国+李进平+涂书新+李建平+孙光伟

摘要：采用盆栽试验，研究6种不同硼肥力土壤施用硼肥对烤烟不同部位对硼的吸收积累和养分吸收的影响。结果表明，①在烤烟生长过程中，叶片对硼、氮和钾的积累量上均表现为团棵期>打顶期；打顶后烟叶叶片对硼、钾含量大小均表现为下部叶>中部叶>上部叶>茎，而氮含量则表现为上部叶>中部叶>下部叶>茎；②土壤有效硼含量在一定值（0.56～0.75 mg/kg）时，烟叶硼、钾、氮含量随土壤硼含量的增加而增加，而高于0.75 mg/kg时，烟叶对硼、钾、氮的积累受到抑制。因此，烤烟生产中土壤有效硼丰缺值在0.56～0.75 mg/kg之间。

关键词：烤烟；盆栽；有效硼；丰缺值

中图分类号：S158.3；S572 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）24-6406-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.022

烤烟是中国重要经济作物之一，具有较高的经济效益。烤烟是产量、质量并重的嗜好类作物，而烤烟品质不仅受遗传因素的影响，同时还受气候、土壤、营养、栽培等因素的影响。施肥是决定其产量和品质最重要的环境因素之一。合理的N、P、K与微量元素配比，是保證优质烟叶生产的关键技术。近年来，烤烟生产实施均衡施肥，并形成了相应规范的烟草施肥栽培技术，但是对烤烟的硼素营养研究却很少。

硼是高等植物必需的营养元素，硼缺乏现象在世界范围内普遍存在[1]，可见，缺硼是一个大范围存在的问题，同时硼在作物中还有着不可替代作用，胡国松等[2]指出硼是烟草生长发育必需的微量元素之一，对烤烟的生理功能起着重要的调节作用。张薇等[3]指出合理施用硼肥可促进烟株生长发育和干物质的积累，改善其植物学性状，增加色素含量，提高蒸腾速率和光合强度；冯红柳等[4]研究指出施用硼肥后对烟叶产量、上等烟率、均价等指标都有明显的提高，张志华等[5]指出施用适量的硼能使烟叶内在品质的烟碱、施木克值提高，并使烟叶的香气增加，吃味醇和，评吸总分提高。关于土壤有效硼的丰缺度，有研究认为烤烟土壤缺硼的临界值在0.45～0.50 mg/kg之间[6]，也有研究认为土壤有效硼为0.5～1.0 mg/kg时，对植物的生长是有益的[7]。缺硼不仅造成作物减产，而且明显对作物的品质产生影响，李梅兰等[8]指出缺硼会导致番茄产量、品质、活性物质含量及果实抗氧化性显著降低。硼过多同样造成危害，当土壤中热水溶性硼超过5 mg/kg时，植物出现中毒现象[9]。硼毒害问题已在世界上引起广泛的关注。但中国在这方面的报道还比较少，而缺硼则是国内农业生产中主要面临的问题。

土壤的养分含量丰缺指标是科学施肥的核心，也是作物高产、优质的基础[10-13]。湖北省由于雨水较多，土壤中硼淋失量大，缺硼现象十分普遍，为了提高植烟土壤硼营养以及提升湖北烟叶竞争力，特开展了本项研究，旨在建立平衡施肥技术体系，提高湖北优质烟叶的有效供给能力，满足卷烟工业对优质烟叶原料的需求，并提出提高湖北烟叶产质量的硼施用最佳方案，为烤烟生产和适合工业卷烟高端品牌的优质烟叶原料提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

云烟87（Nicotiana tabacum Yunyan 87）。

1.2 试验设计与实施

土样取自湖北省恩施州，通过分析检测选取有效硼含量极低的土壤样品，分为6份，通过添加硼（硼酸），从而使土壤有效硼含量成为6个不同梯度。原始土壤（未添加硼）的基本理化指标为有效硼0.16 mg/kg，碱解氮122.65 mg/kg，速效磷25.87 mg/kg，速效钾48.85 mg/kg，有机质21.64 g/kg。2012年盆栽试验在2011年试验的基础上进行，其中2011年土壤有效硼含量分别为0.16、0.26、0.36、0.56、0.96、1.16 mg/kg；2012年土壤有效硼含量分别为0.65、0.73、0.75、0.80、0.98、1.00 mg/kg。

处理试验在不同硼肥力的土壤中进行，每个梯度的土壤均设计为空白和施硼两个处理。其中施肥处理是在对应梯度的空白土壤中添加0.6 mg/kg（土壤）硼酸，每处理设3个重复，每桶装土10 kg。其他肥料按照当地常规施肥进行，其中100%硼肥、磷肥和70%的氮、钾肥在移栽前15 d基施，剩余30%的氮、钾肥在移栽后15 d施用。

1.3 方法

土壤速效氮采用常规测定；速效磷采用0.5 mol/L的NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定；速效钾采用1 mol/L的NH4OAc浸提火焰光度法测定；土壤全氮采用凯氏定氮法测定；全磷采用钼锑抗比色法测定；全钾采用火焰光度法测定；有机质采用重铬酸钾滴定法测定。

植物样品全硼采用1 mol/L盐酸浸提-姜黄素比色法测定；土壤样品有效硼采用热水浸提-姜黄素比色法测定。

植物样品全钙采用硝酸-高氯酸消化、原子吸收分光光度计法测定。

1.4 数据统计

采用SAS 8.0统计分析软件进行方差分析，进行显著性（P<0.05和P<0.01）比较。图表采用SigmaPlot 10.0软件绘制。

2 结果与分析

2.1 不同硼肥力土壤中施用硼肥对烤烟硼含量的影响

由表1可知，烤烟植株硼含量随土壤有效硼的含量呈现二次关系，即在低水平硼含量时，烤烟植株硼含量随土壤有效硼增加而上升，在达到最大值后随土壤有效硼含量的增加而下降。2011年盆栽试验显示，在团颗期烤烟植株地上部含量随有效硼含量增加而增加，在打顶期，土壤有效硼含量为0.56 mg/kg时，叶部硼含量达到第一个高值，之后略有下降，当土壤有效硼含量继续增加至1.16 mg/kg时，叶部硼含量达到第二个高值；方差分析表明，在团棵期，土壤有效硼含量为1.16 mg/kg时，地上部烟叶硼含量与其他处理差异显著，而土壤有效硼含量为0.26～0.56 mg/kg时，地上部烟叶硼含量差异不显著；在打顶期，土壤有效硼含量为0.56 mg/kg时，烟叶中硼含量与0.16、0.26、0.36 mg/kg处理之间差异显著。2012年盆栽试验显示，土壤有效硼含量为0.75～0.98 mg/kg时，烤烟各部位（中叶、下叶和茎）硼含量均出现最高点，但整体差异不显著。

由图1可知，在不同硼肥力土壤中施用硼肥可不同程度地影响烤烟植株硼含量。在土壤有效硼含量为0.56 mg/kg时，打顶后烟叶硼含量达到最大。团棵期烟叶地上部硼含量提高了10%，打顶期叶片硼含量提高了6.2%～39.9%。

由图2可知，打顶后各部位烟叶硼含量表现为下部叶、中部叶>上部叶；在打顶后，土壤有效硼含量为0.65～0.75 mg/kg时，对照处理的下部烟叶硼含量出现上升趋势；土壤有效硼含量为0.75 mg/kg时，对照处理与施肥处理的中部烟叶基本一致。

综上所述，在不同梯度土壤中施用硼肥后，各部位烟叶硼含量除上部烟叶外均高于对照。其中，中部叶硼含量提高了0.34%～12.20%。上部烟叶在土壤有效硼含量为0.8～1.0 mg/kg时施用硼肥后，烟叶硼含量则下降，而中部烟叶与对照则表现一致。可知，上部烟叶对过多的硼表现很敏感，在达到临界值后，施用硼肥，烟叶硼含量则下降。因此，土壤有效硼含量在0.56～0.75 mg/kg之间存在硼临界值。

2.2 不同硼肥力土壤中施用硼肥对烤烟氮含量的影响

由表2可知，不同梯度土壤有效硼含量对烤烟团棵期和打顶期各部位氮的含量有不同程度的影响。2011年试验结果显示，在团棵期，土壤有效硼含量为0.26 mg/kg时，烤烟地上部分中氮含量达到最高值，为60.1 g/kg。在打顶期，土壤有效硼含量为0.16～0.56 mg/kg时，烤烟烟叶氮含量随土壤有效硼含量的提升而增加，在有效硼含量为0.56 mg/kg时达到极大值，与0.16～0.26、0.96～1.16 mg/kg处理之间差异显著；2012年试验结果显示，在打顶期，中部烟叶、下部烟叶均在土壤有效硼含量为0.75 mg/kg时达到极大值，其中中部烟叶中氮含量与其他处理差异显著。

由图3可知，2011年盆栽在团棵期，与对照相比，施用硼肥烤烟氮含量增加不明显；2012年盆栽试验（图4）显示，团棵期叶部氮含量为30.6～34.8 g/kg，打顶期上、中、下部叶氮含量依次为36.5～39.8、27.2～32.6、26.9～29.3 g/kg；在打顶后，下部烟叶对硼肥较为敏感，与对照相比，氮含量升高了0.4～7.2个百分点；施用硼肥对中部烟叶、上部烟叶氮含量变化的影响不明显。

综合2年盆栽试验分析，不同部位氮含量总体呈现叶部>茎部、上部叶>中部叶>下部叶的规律，土壤有效硼含量的臨界值可能在0.56～0.75 mg/kg之间。

2.3 不同硼肥力土壤中施用硼肥对烤烟磷含量的影响

由图5可知，烤烟磷元素主要集中在叶部，不同部位磷含量有一定差异。具体表现为叶部>茎部，打顶期叶片磷含量为3.04～3.81 g/kg，而茎部磷含量为1.32～1.69 mg/kg。由此分析可知，土壤有效硼含量为0.56 mg/kg时，可判定土壤丰缺指标。

2012年试验结果（图6）显示，上部叶中磷含量为4.56～5.65 mg/kg，中部叶为2.00～3.21 g/kg，下部叶为1.39～1.85 g/kg。对烤烟上部烟叶和中部烟叶进行分析，在土壤有效硼含量为0.75 mg/kg时，烤烟磷含量施硼肥与对照相比，下降至最低，而下部烟叶则基本持平，由此可分析，土壤有效硼含量为0.75 mg/kg时，可判定土壤丰缺指标。

综合2年盆栽试验分析，土壤有效硼含量的临界值在0.56～0.75 mg/kg之间。

2.4 不同硼肥力土壤中施用硼肥对烤烟钾含量的影响

由图7可知，不同硼梯度土壤（CK）与烤烟钾含量之间没有明显的规律，但施用硼肥后，烤烟钾含量总体上却有明显增加的趋势。土壤有效硼含量 >0.56 mg/kg时，增施硼肥，对打顶后烟叶钾含量影响不明显；而在土壤有效硼含量≤0.56 mg/kg时，增施硼肥打顶后烟叶钾含量增加，在0.56 mg/kg时，达到最大。2012年试验（图8）显示，施用硼肥后，烤烟下部烟叶比较敏感，而其他部位无显著影响。下部叶钾含量为49.70～59.23 g/kg，中部叶钾含量为42.68～47.87 g/kg，上部叶钾含量为39.28～50.15 g/kg，而茎部钾含量都在30 g/kg以下，表明烤烟钾主要积累在叶部。

综合分析，烤烟不同部位钾元素含量表现为叶部>茎部，叶部钾含量随叶位上升而下降，具体表现为下部叶>中部叶>上部叶。土壤有效硼的丰缺值在0.56～0.75 mg/kg之间。

3 小结与讨论

硼是植物中最重要的微量元素之一，但是只有水溶性态的硼才能被作物吸收，有研究认为植物对硼是被动吸收[14]。张学斌[15]研究指出硼在植物韧皮部移动性低，植株老叶中的硼不能重新分配到新叶中，因而新叶容易缺硼；刘铮[16]指出硼在植物繁殖器官中含量相对较高，大部分集中在子房、柱头等花器官中；牛义等[17]同样指出硼在叶片的含量高于其他器官，一般叶片含硼量高于枝条，枝条高于根系，老叶高于新叶。

硼能促进烤烟植株体内正常的氮代谢，缺硼则导致植株体内蛋白质含量减少。王震宇等[18]指出硼胁迫会引起油菜叶片中RNA加剧分解，RNA和DNA含量下降，缺硼或过量也能引起植物体内核酸分解加剧。可见，本研究在土壤有效硼临界值范围内，烤烟植株氮含量随硼含量的增加而增加与前人研究结论一致。

李洪秀等[19]研究辽宁植烟土壤指出土壤有效硼的丰缺指标，即小于0.46 mg/kg为缺乏，0.46～0.51 mg/kg为低等，0.52～0.62 mg/kg为中等，大于0.62 mg/kg为丰富。陶晓秋等[6]通过研究得出烤烟土壤缺硼的临界值在0.45～0.50 mg/kg之间。陈江华等[20]在对烟叶各成分分析比较中发现巴西优质烟叶硼含量范围为14.00～31.06 mg/kg，龙怀玉等[21]指出中国烟叶硼含量范围为12.60～55.62 mg/kg。可见烟叶硼含量随地域环境的不同而差异较大，烟叶硼含量在什么范围最佳目前还没有定论。而胡国松等[2]指出0.4 mg/kg为土壤有效硼的临界值，当土壤有效硼含量介于0.10～0.40 mg/kg之间时，烤烟将出现不同程度的缺硼现象；当土壤有效硼含量高于1.00 mg/kg时，烤烟叶片可能会出现毒害现象。关于试验结果出现的差异，有学者指出不同土壤类型、气候条件、作物品种等条件下建立的作物土壤养分丰缺指标是不同的[22，23]。可见本试验结论与其他科研工作者研究得出的结论存在差异是正常的。只有保证土壤有效硼的供应水平在土壤硼的临界范围内，配合合理科学施肥，才能切实提高烟叶产量和品质。这种差异的存在可能与土壤的类型以及气候环境相关，也可能与盆栽试验相关。关于大田的临界值是否与盆栽试验一致，还需进一步研究。

本试验仅研究了恩施地区烤烟硼元素的丰缺值及相应营养诊断指标，而作为微量元素，土壤有效硼含量受土壤质地、地域变化、气候特征等的影响较大，目前大多数土壤硼丰缺值的研究都局限在一个地区，对全国范围内烟草种植的指导说服力不足，需要进行多区域多点试验，同时开展大田试验对研究效果进行验证，进一步完善不同区域、不同海拔、不同土壤类型的土壤有效硼丰缺体系。

本试验结果表明，烤烟生长过程中对硼、氮和钾的积累表现为团棵期>打顶期，在打顶后不同部位之间硼和钾含量均表现为下部叶>中部叶>上部叶>茎，而氮含量则表现为上部叶>中部叶>下部叶>茎。

土壤有效硼含量在低于一定值（0.56～0.75 mg/kg）时，烟叶硼、氮和钾积累随土壤硼含量的增加而增加；而高于0.75 mg/kg时，则会抑制烟株对硼、氮、钾的吸收和积累。因此，土壤有效硼的丰缺值在0.56～0.75 mg/kg之间。

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