烤烟—油菜轮作条件下的氮肥效应

王家顺 +李志友 陆引罡

摘要：采用田间裂区试验研究不同氮肥用量对烤烟—油菜轮作体系中作物产量、氮素吸收量、氮肥利用率和后效的影响。结果表明，烤烟季产量随着氮肥施用量的增加呈现先增加后降低的趋势，烤烟季施氮150 kg/hm2产量最高，氮肥利用率最大；烤烟季施用的氮肥具有明显的后效，油菜产量显著增加314.73～488.83 kg/hm2，氮素吸收量增加12.33～17.86 kg/hm2，相当于油菜季施氮22.46～35.21 kg/hm2的增产效果，氮肥的后效与施氮量成正比。在烤烟—油菜轮作体系中，推荐烤烟季施氮肥150 kg/hm2，油菜季在充分考虑烤烟季氮肥后效的基础上少施氮22.54～35.17 kg/hm2，烤烟、油菜增产效果好。

关键词：烤烟—油菜轮作；产量；氮素吸收量；氮肥利用率；氮肥后效

中图分类号：S344.1；S143.1文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2017）05-0070-03

氮是植物生长发育的必需营养元素之一，合理施用氮肥是作物获得高产和改善品质的重要措施之一[1]，然而近年来大量农村劳动力外出务工和经济条件变好，在农业生产中盲目施用化肥的现象越来越严重，尤其是氮肥的偏施、滥施、重施现象比较突出。随着作物氮肥施用量的逐渐增加，产量不断提高，但是氮肥利用率却不断降低[2]，当前条件下氮肥利用率平均为35%[3]。研究表明，氮肥施入到土壤后，除了被作物吸收带走起增产作用，以及通过挥发、淋洗损失到环境中对生态环境带来负效应外，还有相当数量的肥料氮残留于土壤中，供下季作物所吸收利用，替代后季一部分氮肥[4-5]。

烤烟作为一种不耐连作的作物，轮作成为烟草主要的种植制度。贵州省是我国烤烟主产区之一，结合喀斯特山区土层浅、保水保肥能力差等特点，油菜作为一种肥田养地作物，成为与烤烟轮作种植的主要作物之一[6-8]。在轮作周期中，肥料的分配上既要考虑当季作物的肥料施用问题，也要考虑肥料的残效对后季作物的影响。目前，烤烟轮作种植施肥效果主要集中在水旱环境条件下烟—稻轮作种植的研究[9-12]，烤烟—油菜轮作条件下的施肥效果研究未见相关报道，因此，本研究以烤烟—油菜轮作试验，分析烤烟季不同氮肥用量对烤烟以及后季油菜产量、肥料利用率的影响，寻求最佳施肥量，从而为烤烟—油菜轮作氮肥的合理施用、提高肥料利用率等提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验在安顺市西秀区桐木冲进行，当地为山地，试验前茬作物为中药材，试验土壤为黄壤，土壤理化性质：pH值6.75，有机质含量31.32 g/kg，全氮含量2.12 g/kg，碱解氮含量123.1 mg/kg，有效磷含量15.4 mg/kg，速效钾含量 115.8 mg/kg。

1.2试验材料

本试验选用的烤烟品种为云烟87号，油菜为油研8号，均为当地的主推品种，试验于2012年10月至2015年10月进行。烤烟分别于每年5—10月种植，种植密度 1.5万株/hm2；每年10月至次年5月将烤烟田间试验主区裂成2个副区种植油菜，密度为10万株/hm2。整个试验过程中的田间试验管理与当地农民习惯保持一致。

供试肥料品种分别为硫酸铵（含N 20%）、硝酸铵（含N 35%）、尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）和硫酸钾（K2O 50%）。

1.3试验设计

试验为烤烟—油菜轮作，其中烤烟种植季采用完全随机区组设计方式，共包含4个氮肥水平，分别为：N0（不施氮）、N100（施氮100 kg/hm2）、N125（施氮125 kg/hm2）、N150（施氮150 kg/hm2）、N175（施氮175 kg/hm2），每个处理设3次重复，小区面积120 m2。烤烟收获后，每个试验小区分为2个副区种植油菜，分别设为-N处理（-N表示油菜季不施氮）和+N170处理（+N表示油菜季施氮170 kg/hm2）。

本试验中烤烟季和油菜季各处理磷肥、钾肥的用量保持一致，分别为烤烟季P2O5 128 kg/hm2和K2O 300 kg/hm2，油菜季P2O5 60 kg/hm2和K2O 75 kg/hm2。烤烟季氮肥、钾肥分基肥、追肥2次施用，施用比例分别为60%、40%，基肥、追肥中氮肥为硫酸铵和硝酸铵按纯氮1 ∶[KG-*3]1比例混合的肥料，磷肥全部用作基肥；油菜季氮肥分3次施用，其中基肥占60%，氮肥为硫酸铵和硝酸铵按纯氮1 ∶[KG-*3]1比例混合的肥料，越冬肥和薹肥各占20%，氮肥为尿素，磷肥、钾肥均全部作基肥施用。

1.4样品采集与测定方法

1.4.1土壤的基本理化性质在烤烟试验开始前，以整个试验田块为采样单元，采用“S”形取样的方法在试验田块内采集0～20 cm土层土样，风干过筛后备用。土壤pH值采用电位法（pH计）[13]测定，有機质含量采用重铬酸钾滴定法[13]测定，全氮含量采用硫酸-硫酸钾-硫酸铜消煮、蒸馏滴定法[13]测定，土壤碱解氮含量采用碱解扩散法[13]测定，土壤速效磷含量采用碳酸氢钠-钼锑抗比色法[13]测定，土壤速效钾含量采用醋酸铵浸提-火焰光度法[13]测定。

1.4.2烤烟和油菜的氮素吸收在烤烟和油菜收获前1 d在每个小区随机选择15、30株油菜，风干称质量后将烤烟分为烟叶和茎秆根两部分，油菜分成籽粒和荚壳、茎秆部分，称质量、烘干、粉碎。采用浓H2SO4-H2O2消化[13]，凯氏定氮仪测定植株各部分氮含量，计算烤烟和油菜的氮素吸收。

1.4.3烤烟和油菜产量各个小区单打单收测产。

氮肥合理施用量是影响肥料利用率的关键因素，从表1可以看出，随着烤烟氮肥用量的增加，氮肥的贡献率和氮肥利用率均呈先增加后降低的趋势，以N150处理的氮肥贡献率和氮肥利用率最高，分别为61.56%和37.33%。氮肥农学效率随烤烟氮肥施用量的增加而逐渐减少。这表明氮肥施用量不足会影响烤烟的产量，然而过量的氮肥施用则会造成烤烟对氮素的奢侈吸收、上部烟叶可利用率低等问题，从而降低了烤烟的产量和肥料利用率。2.2不同处理对油菜产量和氮素吸收量的影响

可以看出，烤烟季的氮肥施用量会对油菜产量产生明显的影响，在油菜季不施氮肥的情况下，随着烤烟季氮肥用量的增加，油菜的产量呈现逐渐增加的趋势，其中烤烟季施氮量为175 kg/hm2时油菜的产量最高，比烤烟季不施氮肥处理显著增产488.83 kg/hm2。与不施用氮肥处理相比，油菜季施用氮肥后能明显提高油菜的产量，增产945.32～1 192.28 kg/hm2。同时，烤烟季氮肥施用量也会影响到当季油菜产量，烤烟季不施氮处理油菜产量明显低于其他施用氮肥的处理，并且油菜的产量随着前季烤烟氮肥用量的增加而增加，以烤烟季氮肥施用量最高的N175处理的油菜产量最高，达到2 494.53 kg/hm2，比烤烟季不施氮肥增产 735.79 kg/hm2。

烤烟季的氮肥施用量同样也会对油菜季氮素吸收量产生明显的影响，无论在油菜季施用氮肥还是不施用氮肥的情况下，油菜的氮素吸收量均随着烤烟季氮肥用量的增加而增加，其中均以烤烟季氮肥施用量为N175处理时油菜的氮素吸收量最高，分别为48.98、130.58 kg/hm2，分别比烤烟季不施氮肥处理增加 17.86 、35.21 kg/hm2，由此可见，烤烟季氮肥的后效与氮肥用量呈显著正相关，同时氮肥的后效也受油菜季氮肥用量的影响。

2.3烤烟季肥料氮的利用率以及残留氮在油菜季的利用

由表3可知，在烤烟—油菜轮作条件下，残留在土壤中的烤烟季施用的氮肥能够明显增加油菜的产量和氮素吸收量，烤烟季残留的氮素仍有10.21%～12.33%可以被油菜季所吸收利用。在考虑氮肥施用的后效后，2季氮肥的累积利用率为42.69%～48.30%，其中以N150处理氮肥的累积利用率最大，为48.30%。

在烤烟季氮肥的施用基础上，油菜季施用氮肥能明显提高油菜的产量，增产945.32～1 192.28 kg/hm2。如果以烤烟季不施用氮肥油菜季施用氮肥的增产量作为评估烤烟季氮肥后[CM（25]效的依据，油菜季增产945.32[KG*3]kg/hm2，在烤烟季施氮量为[CM）]

3讨论与结论

3.1讨论

施用氮肥能够显著增加烤烟、油菜的产量和氮素吸收量，这与许多研究结果[7，15-17]一致。在本试验条件下，烤烟产量随着氮肥用量的增加呈现先增加后降低的趋势，其中以N150处理的烤烟产量最高，达到2 105.33 kg/hm2，比N0处理增产1 295.99 kg/hm2。与产量的变化略有不同，烤烟的氮素吸收量随着氮肥用量的增加而增加，以N175处理的氮素吸收量最大，比N0处理增加了61.59 kg/hm2。过量的氮肥施用则会造成烤烟生长后期对氮素的奢侈吸收，导致上部烟叶可利用率和烟叶品质下降[7，18]。

烤烟季氮肥的施用会影响油菜的产量和氮素吸收，在施肥或不施肥的情况下，油菜的产量均随着烤烟季氮肥施用量的增加而增加。烤烟季氮肥使油菜增产314.73～488.83 kg/hm2，氮素吸收量增加12.33～17.86 kg/hm2，烤烟季氮肥在油菜季的利用率为10.21%～12.33%。在本研究中考虑到油菜枯叶和根系在成熟期死亡和腐烂，无法准确评估，因此肥料利用率只考虑了油菜地上部的氮素吸收，这在一定程度上低估了作物对肥料的利用率。在本试验中，油菜季没有设定不同的氮肥施用量研究油菜季氮肥合理用量，但是参考卜容燕等的经验[19]，在本试验条件下要达到一定的增产量，油菜季氮肥的施用量理论上可以下调22.54～35.17 kg/hm2。

3.2结论

烤烟季氮肥施用量150 kg/hm2产量最高，氮肥利用率最大，施氮量不足或者过高均会造成烤烟产量降低，从而降低经济效益。同时，烤烟季氮肥具有显著后效，后茬油菜显著增产314.73～488.83 kg/hm2，在本试验条件下相当于油菜季少施氮22.54～35.17 kg/hm2的增产效果，氮肥后效与施氮量呈正比。

综上所述，在烤烟—油菜轮作系统中，合理施氮能显著增加烤烟和油菜的产量，烤烟季氮肥具有一定的后效，油菜生长季氮肥应该在充分考虑前茬作物烤烟氮肥后效的基础上进行优化推荐施用。

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