滴头间距和施肥方式对烤烟产质量的影响

王玉珏，薛如君，马二登，赵正雄

(1.云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201;2.云南农业大学烟草学院，昆明 650201;3.云南省烟草农业科学研究院，昆明 650031)

近年来，水肥一体化技术在烤烟生产中逐渐推广发展。作为一种垄作作物，滴灌是烤烟高效节水灌溉中常采取的灌溉模式，合理选取滴管带主要参数可以有效提高灌水质量的水分效率，充分发挥滴灌技术优势。其中，滴头间距是滴管器(带/管)最重要的技术参数之一，其与土壤类型、管网结构和工作制度等因素密切相关，是管网优化设计的主要指标。研究表明[1-3]，滴头间距可通过影响土壤湿润均匀度和水分入渗过程，最终影响到作物生长和作物产质量。目前，有关滴灌对烤烟影响的研究大多集中在灌溉定额[4-6]和灌溉水分指标[7,8]等方面，有关滴头间距对烤烟产质量的影响研究较少，导致烤烟滴灌设计中对滴管带参数的选择存在一定随意性。

滴灌水肥一体化技术体系中，微灌专用水溶肥是最为适宜的肥料施用种类。然而，受微灌专用肥成本和生产习惯等因素的影响，现阶段烤烟生产中，大多利用滴灌系统仅用于灌溉，在烤烟养分管理环节大多施用的依然是常规烟草专用颗粒肥[9,10]，有关烤烟阶段性滴灌施用水溶肥或烤烟全生育期滴灌施用水溶肥的研究鲜见报道。炭基肥是一种近年来出现在烟草生产中的新型肥料，可以调节碳氮比，有助于改善土壤微生物环境[11]。对此，本文通过田间试验研究了烤烟滴灌系统中2种滴头间距(30和50 cm)滴灌带条件下，3种施肥方式(水溶肥、复合肥和炭基肥)对烤烟产质量的影响，旨在为烤烟滴灌系统中的滴灌带参数选择和科学养分管理提供科学理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于云南省烟草科学研究院研和镇试验基地进行，地处102°30′E，24°14′N，属中亚热带半湿润凉冬高原季风气候，年平均气温15～16 ℃，年降水量800～900 mm，日照时数2 265 h。供试土壤为红壤，pH值6.13，有机质14.59 g/kg，全氮0.77 g/kg，全磷1.12 g/kg，全钾6.99 g/kg。供试烤烟品种为K326，中心花开第一朵封顶。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

田间试验于2016年进行，包括滴灌滴头间距和施肥方式两个因素。滴头间距设置两个水平，分别为30和50 cm。施肥方式设置3个水平，分别为水溶肥、烟草专用复合肥和炭基肥。因此，试验包括：30-水溶肥；30-复合肥；30-炭基肥；50-水溶肥；50-复合肥；50-炭基肥；共计6个处理。每个处理3个重复，每个重复约50株烟，随机区组设计。

各处理N肥施用时间和用量见表1，其中，水溶肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17，烟草专用复合肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17，炭基肥N∶P2O5∶K2O=14∶14∶17。各处理于5月24日移栽烟苗。水溶肥施用方式为：将水溶肥溶于灌溉水配制成浓度0.4%的肥液通过滴灌施入；烟草专用复合肥施用方式为，基肥采用塘施，即首先在烟垄上打塘，后将肥料置于烟塘中部充分与塘土拌匀。追肥采用环施，即以烟塘为中心点，10 cm为半径将肥料环绕施用后覆土。炭基肥的施用方式为双层塘施，即先打深塘(约20 cm)，将50%的炭基肥施入后覆盖约5 cm土层，之后再将剩余50%炭基肥置于上层烟塘中部并充分与塘土拌匀。

表1 各处理N肥施用时间和用量 kg/hm2

1.2.2 测定方法

烟株农艺性状：选择有代表性的5株烟株，于移栽后30 d测量烟株叶片数、株高、叶长、叶宽，移栽后60 d除上述指标外，加测烟株茎围。

烟叶叶绿素含量(SPAD值)：选择有代表性的5株烟株，于烟株打顶前1 d，用手持式叶绿素测定仪( SPAD-502) 分别测定上部叶(从上往下第三片)、中部叶(从上往下第九片)和下部叶(从下往上第三片)叶绿素含量(SPAD值)，每片叶分别测定叶基、叶中和叶尖3个位置点的SPAD值。

烟叶主要化学成分：烟叶中总糖、还原糖、总氮、烟碱、氯、淀粉含量分别依据YC/T 159-2002、YC/T 161-2002、YC/T 160-2002、YC/T 162-2002、YC/T 216-2007利用AA3 连续流动分析仪进行分析测定，钾含量依据YC/T 274-2008用PE Analyst 300 原子吸收光谱仪进行分析。

烟叶经济性状：烟叶成熟后，以处理为单位进行采收烘烤，进行烟叶产量的测定和烟叶等级分级，并计算中上等烟比例和烟叶产值。剩余产值计算公式为：剩余产值=产值-施肥成本。

烟株N素吸收量：烤烟成熟期挖出整棵烟株，将根、茎和叶分开并置入烘箱中 105 ℃杀青30 min，然后在80 ℃下烘干至恒重，之后测定根、茎和叶N素浓度。

1.2.3 数据处理方法

常规数据整理由Excel2007完成，方差分析、相关分析通过SPSS(13.0)统计软件进行分析。

氮素利用率 = 100%×(施氮区烟株吸氮量-无氮区烟株吸氮量)/施氮量。

2 结果与分析

2.1 烤烟农艺性状

由表2可知，烤烟移栽后30 d，不同滴头间距处理间烟株各农艺性状参数值无显著差异(P>0.05)；不同施肥方式处理间，以炭基肥处理烟株各农艺性状参数值较优，其中，滴头间距30 cm条件下，炭基肥处理烟株叶片数和最大叶长均显著大于水溶肥处理(P<0.05)。烤烟移栽后60 d，不同滴头间距处理间烟株各农艺性状参数值无显著差异(P>0.05)；不同施肥方式处理间，仅株高在滴头间距50 cm条件下表现为炭基肥处理显著大于水溶肥处理外，其余烟株农艺性状指标均无显著差异(P<0.05)。方差分析表明，仅施肥方式对移栽30 d烟株最大叶长影响显著(P<0.05)。

表2 各处理烟株农艺性状

注：同列数据后不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。下同。

2.2 烟株叶片叶绿素含量(SPAD值)和N素利用率

由表3可知，各施肥方式下，不同滴头间距处理间烟株成熟期各部位叶片叶绿素含量均无显著差异(P>0.05)；施肥方式对烟株成熟期各部位叶片叶绿素含量的影响因滴头间距而异：滴头间距30 cm条件下，烟株成熟期各部位叶片叶绿素含量以炭基肥处理最高，其中，炭基肥处理上部叶叶绿素含量显著高于复合肥处理(P<0.05)；滴头间距50 cm条件下，烟株成熟期各部位叶片叶绿素含量以复合肥处理最高，且复合肥处理各部位叶片叶绿素含量均显著高于水溶肥处理(P<0.05)。

表3 各处理烟叶叶绿素含量(SPAD值)和N素利用率

各施肥方式下，不同滴头间距处理间烟株N素利用率无显著差异(P>0.05)；施肥方式对烟株N素利用率的影响因滴头间距而异：滴头间距30 cm条件下，与复合肥处理和炭基肥处理相比，水溶肥处理烟株N素利用率分别显著提高了32.7%和22.8%(P<0.05)。滴头间距50 cm条件下，与复合肥处理和炭基肥处理相比，水溶肥处理烟株N素利用率分别提高了24.2%和21.1%(P<0.05)。

方差分析表明，滴头间距和施肥方式对烟株成熟期各部位叶片叶绿素含量(SPAD值)均无显著影响(P>0.05)；施肥方式对烟株N素利用率有显著影响(P<0.05)。

2.3 烟叶化学品质

不同处理各部位初烤烟叶总糖、还原糖、总氮和烟碱含量均处在较为适宜的范围之内(表4)。不同滴头间距处理间各部位初烤烟叶总糖和还原糖含量差异不大。不同施肥方式间，以水溶肥处理烟叶总糖和还原糖含量最高。与复合肥处理相比，水溶肥处理B2F等级、C3F等级和X2F等级烟叶总糖含量分别增加2.1%～19.2%、14.3%～56.6%和4.4%～14.0%，还原糖含量分别增加4.9%～26.3%、18.9%～34.6%和2.8%～5.2%。与炭基肥处理相比，水溶肥处理B2F等级、C3F等级和X2F等级烟叶总糖含量分别增加9.5%～34.1%、1.2%～42.9%和9.3%～24.4%，还原糖含量分别增加12.7%～22.3%、1.7%～35.2%和11.7%～14.7%。

表4 各处理初烤烟叶主要化学成分含量

对于总氮和烟碱而言，不同滴头间距处理间中上部烟叶总氮和烟碱含量均以30 cm滴头间距处理较高。与50 cm滴头间距处理相比，30 cm滴头间距处理不同施肥方式下上部叶(B2F等级)和中部叶(C3F等级)总氮含量分别提高了2.2%～23.7%和0.4%～5.3%，烟碱含量分别提高了1.4%～36.7%和11.5%～33.7%；不同施肥方式间，以水溶肥处理中上部烟叶总氮和烟碱含量最低。与复合肥处理相比，水溶肥处理上部叶(B2F等级)和中部叶(C3F等级)烟叶总氮含量分别降低0.1%～11.0%和5.4%～9.5%，烟碱含量分别降低10.4%～11.7%和27.3%～39.4%。与炭基肥处理相比，水溶肥处理上部叶(B2F等级)和中部叶(C3F等级)总氮含量分别降低0.4%～7.6%和0.4%～5.0%，烟碱含量分别降低0%～24.7%和28.8%～32.0%。

初烤烟叶品质的好坏不仅取决于化学成分含量的多少，还决定于各成分的比例是否协调。由表4可知，不同滴头间距处理中部叶糖碱比和氮碱比均以50 cm滴头间距处理较为协调。与30 cm滴头间距处理相比，50 cm滴头间距处理中部叶糖碱比和氮碱比分别提高了2.4%～42.6%和10.8%～27.3%；不同施肥方式间，以水溶肥处理各部位烟叶糖碱比和氮碱比较为协调。与复合肥处理相比，水溶肥处理上部叶(B2F等级)、中部叶(C3F等级)和下部叶(X2F等级)糖碱比分别提高18.8%～40.9%、85.1%～96.1%和9.8%～11.8%，氮碱比分别提高1.2%～11.5%、30.1%～49.2%和11.9%～17.9%。与炭基肥处理相比，水溶肥处理B2F等级、C3F等级和X2F等级烟叶糖碱比分别提高12.7%～62.4%、42.8%～98.9%和20.1%～48.2%，氮碱比分别提高0%～22.7%、39.7%～39.9%和0%～19.3%。

2.4 烟叶经济性状

不同滴头间距处理间烤烟各经济性状指标差异不大(表5)。不同施肥方式间，烤烟产量以炭基肥处理较高，但差异不大。烟叶等级结构以水溶肥处理相对较高，复合肥与炭基肥处理间烟叶等级结构相当。与复合肥和炭基肥处理相比，水溶肥处理上等烟比例分别提高了1.7%～4.9%和5.5%～8.3%，中上等烟比例分别提高了5.8%～12.5%和11.8%～14.3%。

表5 各处理烟株经济性状

由于水溶肥对烟叶等级结构的提升效应，其产值与复合肥和炭基肥处理相比，分别增加了17.1%～19.3%和13.0%～23.4%。烟叶单位N产值也以水溶肥处理最高，与复合肥和炭基肥处理相比分别增加了59.2%～98.8%和50.7%～64.5%。

3 讨 论

(1)滴头间距对烤烟产质量的影响。滴灌系统中，滴头间距主要是通过影响土壤湿润比，进而影响到水分在土体中的分布[12,13]。一般而言，与大间距滴头的滴管带相比，相同流量下的小间距滴头的滴管带土壤湿润面积更大，水分在土体中更易呈现带状连续分布，可在最大范围内促进N素养分的迁移，从而促进肥效的发挥。本研究中，与50 cm滴头间距相比，30 cm滴头间距条件下的烟株叶片叶绿素含量和N素利用率均较高，这也一定程度上说明了30 cm滴头间距更有利于根系对养分等吸收。不同滴头间距条件下烟株主要农艺指标和烟叶产量差异不大，这可能是由于烤烟生育期较高的降雨量一定程度掩盖了滴头间距对肥效发挥及烟株生长的影响。王舒等[2]和张秀捷等[14]研究结果也表明，30 cm滴孔间距和50 cm滴孔间距间，黄瓜叶面积指数和黄瓜产量均无显著差异。

本研究中，30 cm滴孔间距处理烟叶烟碱和总氮含量高于50 cm滴孔间距处理。一般而言，有利于根系对肥料养分吸收利用的农艺措施，均可促进烤烟烟碱的合成和总氮含量的提高[15]。就烟叶化学协调性方面，与30 cm滴头间距相比，50 cm滴头间距有利于中部烟叶糖碱比和氮碱比的优化。原因可能是50 cm滴头间距条件下肥效的发挥规律与烤烟生长的需肥规律更加接近，且能够达到烟叶及时成熟落黄的效果，从而有利于成熟期烟叶内涵物质等转化。就烤烟经济效应而言，虽然两种滴头间距方式下烤烟产值相当，但由于同样面积上小间距滴头滴灌带的布设需要的滴灌带数量更多，弯头、旁通、三通、阀门等配套管件耗材的使用数量的相对较多，导致其安装费用也相应增加[14]。因此，当滴灌烟田面积达到一定规模时，在不影响烟叶产值效益的前提下，宜布设滴头间距相对较大的滴灌带，以降低工程成本和提高生产效益。

(2)施肥方式对烤烟产质量的影响。不同施肥方式主要是通过肥料施用量、肥料形态和施用位置的改变，从而影响肥效发挥，最终影响烟株生长及烟叶产量的形成。本研究中，与其他施肥方式相比，施用碳基肥有利于烟株前期(移栽后0～30 d/团棵期)生长发育，这与以往报道[16]类似。烤烟成熟期，不同施肥方式间主要农艺指标和产量无显著差异。原因可能是由于滴灌施肥的水肥耦合效应和复合肥等追肥效应，促进了烟株中后期的生长发育。虽然滴灌施肥(水肥一体化)方式下，肥料(N)投入量相对较小，但由于滴灌技术的水肥耦合效应，大大提高了肥料利用效率，从而可以基于较少的养分投入满足烤烟生长发育所需[17,18]。本研究中，水溶肥处理烟叶叶绿素含量较低，而N素利用率较高，这也一定程度反映了滴灌施肥较高的养分利用效率。

以往研究[19]认为，与常规施肥方式相比，滴灌施肥条件下烤后烟叶化学品质及其内在协调性较优。本研究结果也表明，水溶肥处理各部位烟叶糖碱比和氮碱比较为协调，烟叶化学品质更好。烟叶经济形状方面，与其余施肥方式相比，水溶肥处理上等烟比例、中上等烟比例和烟叶产值均有明显的提高。水肥一体化方式下，养分供给更为符合烟株生长规律，进一步改善了田间烟株群体结构，有利于初烤烟叶等级结构的优化[20]，为烟叶产量和质量的形成奠定了良好的基础[21,22]。另外，水溶肥滴灌施用的单位N 产值均要明显高于常规复合肥和炭基肥，可见，相同无机N投入条件下，水溶肥滴灌施用的综合效益最高。

4 结 语

滴头间距对烤烟生长和烟叶产量无显著影响(P>0.05)。较小的滴头间距更有利于烟株对土壤养分的吸收利用，进而促进烤烟烟碱的合成和总氮含量的提高。与50 cm滴头间距相比，30 cm滴头间距条件下烤烟上部和中部叶总氮含量分别提高了2.2%～23.7%和0.4%～5.3%，烟碱含量分别提高了1.4%～36.7%和11.5%～33.7%；与30 cm滴头间距相比，50 cm滴头间距中部叶化学成分更为协调，其中部叶糖碱比和氮碱比分别提高了2.4%～42.6%和10.8%～27.3%。

施肥方式对烤烟N素利用率有显著影响(P<0.05)，水溶肥滴灌施用促进了烟株根系对养分的吸收利用。与复合肥处理和炭基肥处理相比，水溶肥处理烟株N素利用率分别提高24.2%～32.7%和21.1%～22.8%；不同施肥方式间，以水溶肥处理烟叶化学成分较为协调，烟叶产值较高。与复合肥处理和炭基肥处理相比，水溶肥处理不同部位烟叶糖碱比提高了9.8%～98.9%，氮碱比提高了0%～49.2%，烟叶产值增加了13.0%～23.4%。

本研究表明，烤烟滴灌系统的滴头间距宜选择50 cm(与当地烤烟栽培株距一致)，这不仅有助于提升烟叶化学品质，而且可以降低工程成本和提高生产效益；烤烟生产中，采用水溶肥滴灌施用，有利于烟叶化学品质的提高，烟叶等级结构的优化和烟叶产值等增加，同时减少了土壤中化学肥料的投入，有助于改善烟田土壤环境；鉴于不同参数滴灌带以及施肥方式对水、肥效应的发挥受到烤烟品种、土壤类型和气候条件等因素等制约，有关烤烟滴灌系统适宜参数和施肥方式仍需进一步研究。