冕宁烤烟推荐施肥关键参数试验研究

李 君，张云贵*，刘青丽，李志宏，樊倩倩，陈 曦，陈玉蓝，黎昌明，王 勇，李健铭，冯文强，李 斌，郭仕平

（1．中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室，北京100081；2．四川省烟草公司凉山州公司，四川 西昌 615000；3．黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163319；4．中国烟草总公司四川省公司，四川 成都 610041）

凉山具有无霜期长、水热条件好等气候特点，适宜烤烟种植，是全国重要的优质烟叶生产基地［1-2］。在烤烟生产中，农民为了追求高产和高效益，普遍存在盲目施肥的现象，这不仅导致资源浪费，也会污染农田环境。调查显示，农户化肥氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分投入量分别为99.1、93.4、299.7 kg/hm2，从氮肥投入看，最低投入量为65.3 kg/hm2，最高达到140.5 kg/hm2，说明部分农户施用氮肥存在盲目性，磷、钾肥投入整体偏高，远高于烤烟当季带走量，农户在肥料套餐的基础上各自调整肥料用量现象普遍存在。因此，明确烤烟的养分需求规律，抓住施肥关键期，是提高烤烟养分管理水平的关键。

前人研究表明，不同生态区的烤烟氮、磷、钾推荐施肥量差异较大［3-10］。烤烟生长受到品种、施肥、田间管理和生态环境等多种因素的影响。针对某一区域而言，在品种和环境条件相同的情况下，施肥是影响烤烟生长和产质量形成的主要因素［2］。氮、磷、钾是烤烟生长的三大必需营养元素，合理的氮、磷、钾养分管理可显著提高烤烟产量、施肥效益和降低环境污染的风险［11-13］。凉山是西南烟区的重要植烟区，已有学者对该区域的氮、磷、钾合理施用量进行了研究［6，14-16］。但由于研究方法、品种、土壤养分状况等不同，所得结果存在差异。因此，针对特定区域，有必要确定多个施肥参数，用于指导烤烟合理施肥。烤烟的产量效应、养分吸收累积规律、养分利用率等是烤烟推荐施肥的重要参数，确定某一区域的施肥参数有利于对该区域的施肥进行合理指导。本研究以云烟87 为材料，在凉山重要植烟区冕宁进行试验，研究烤烟施用氮、磷、钾养分的产量效应、养分吸收累积规律和肥料利用率，通过肥料效应确定该区域烤烟生产中的氮、磷、钾适宜推荐用量范围，这对指导该区域烤烟的科学合理施肥具有重要的理论实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017 年在四川省凉山州冕宁县回坪乡庙高山村（28°30′44″N，102°07′44″E）进行，海拔为1842 m，烤烟生长季（5 ～8 月）平均温度为19.5℃，日均温＞20℃的天数为54 d，降水量为467.50 mm，5、6、7、8 月 降 雨 量 分 别 为39.34、115.00、103.04、212.76 mm。选择肥力均匀、无土传病害的农田，试验地代表四川凉山坝子类型，是由红壤冲积的泥沙土，土壤耕层基础肥力状况为：有机质11.2 g/kg，全氮0.9 g/kg，碱解氮65.1 mg/kg，有效磷27.1 mg/kg，速效钾103.0 mg/kg，pH 5.9。

图1 烤烟生育期间降雨量和日均温度

1.2 试验设计

试验设置9 个处理，3 次重复，共27 个小区，各处理养分投入见表1，小区面积61 m2，四周设有保护行。以当地主栽品种云烟87 为供试材料，单行种植，栽植密度为16500 株/hm2。肥料施用当地的烟草专用肥，单质肥料不足时用碳铵、普通过磷酸钙和硫酸钾补充。磷肥全部作基肥施用，氮肥和钾肥的基追肥比例为7∶3。基肥和追肥均采用单株施肥。基肥在移栽前一次性施入，采用窝施，追肥施在烟株两侧15 cm 处，深度为10 cm。基肥和追肥施用的时间分别为4 月20 日和5 月29 日，移栽日期为5 月2 日。

表1 试验处理氮、磷、钾养分投入 （kg/hm2）

1.3 采样与测试

土壤样品：试验地施肥前，采用五点法取耕层（0 ～20 cm）土壤混合均匀，风干磨细过筛后测定土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质和pH。

植株样品：处理VI 分别在移栽后30、45、60、75、90 d，在各小区选取长势均匀的烤烟两株，样品分根、茎、下部叶、中部叶和上部叶5 个部位，烘干称重。各小区于成熟期分别选择代表该小区长势的烤烟两株，分5 个部位取样（同上）。所有样品粉碎后测定全氮、全磷、全钾，测试方法：全氮用凯氏定氮法，全磷用钒钼黄比色法，全钾用火焰光度法。

烤后烟叶样品：采烤过程中按小区挂牌采烤，烤后烟叶按小区分级称重，计产计值。

1.4 数据处理

试 验 数 据 采 用Excel 2013、Sigmaplot 12.0 和SPSS 21.0 进行统计分析。

烤烟氮、磷、钾肥的吸收利用率、农学利用率和偏生产力计算方法相同，以氮肥为例介绍如下［17］：

氮肥利用率（%）=（施氮区作物吸氮量-无氮区作物吸氮量）/施氮区施氮量×100

氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮区作物烟叶产量-无氮区作物烟叶产量）/施氮区施氮量

氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区烟叶产量/施氮区施氮量

植株氮素总吸收量（kg/hm2）=根部干物质量×根部含氮量+茎部干物质量×茎部含氮量+下叶部干物质量×下部叶含氮量+中部叶干物质量×中部叶含氮量+上部叶干物质量×上部叶含氮量

植株磷素、钾素的总吸收量、肥料利用率、农学利用率和偏生产力与氮素计算方式相同。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理烤烟产量和养分吸收量

不同施肥处理的产量结果显示（表2），处理VI 显著（P＜0.05）高于其它施肥处理，为3107.2 kg/hm2。随着氮水平或磷水平的增加，烤烟产量均表现为先增后减的趋势，在施氮量和施磷量均为90 kg/hm2时达峰值。说明在一定范围内增施氮肥或磷肥对烤烟有增产的作用，而过量施肥不利于烤烟产量的形成。从施用氮、磷、钾的增产效果来看，处理VI 的产量较不施氮、不施磷和不施钾处理分别增加了825.5、673.4、515.3 kg/hm2，说明氮肥是限制冕宁烟区产量的主要元素，其次是磷肥和钾肥。

表2 不同施肥处理烤烟产量和养分吸收量（kg/hm2）

不同施肥处理烟株氮、磷、钾养分吸收量表明（表2），不施肥处理（Ⅰ）的烟株氮、磷、钾养分吸收量最低，分别为45.6、9.1、83.5 kg/hm2，处理VI 最高，分别为79.9、13.0、136.8 kg/hm2。与处理Ⅵ的烟株氮、磷、钾养分吸收量相比，不施氮处理（Ⅳ）分别降低了35.03%、24.54%、22.07%，不施磷处理（Ⅱ）分别降低了27.85%、22.55%、18.41%，不施钾处理（Ⅲ）分别降低了15.27%、2.77%、19.98%。以上结果说明，氮、磷、钾肥对烤烟养分累积量的影响顺序为氮＞磷＞钾。从不同施氮水平和施磷水平来看，随着氮肥和磷肥用量的增加，烟株氮、磷、钾累积量均表现为先增后减的趋势，说明增氮和增磷处理会抑制烟草养分的积累。

2.2 肥料效应函数

用二元二次方程对烟叶产量和氮肥及磷肥用量进行回归拟合（图2），拟合精度达R2=0.8300，从二次函数曲线可以看出，氮肥或磷肥施用不足或过量均不利于烟叶高产。根据农户用肥成本和烟叶收购价格，氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）和烟叶价格分别为4.77、2.29、10.27 和31.04 元/kg，得出最佳经济施肥量为N 81 kg/hm2、P2O595 kg/hm2，此时的产量为3055 kg/hm2，根据当年烟叶均价可得，烟叶纯收益为91450.38 元/hm2。

图2 氮、磷肥投入与产量关系曲线

2.3 不同施肥处理养分利用效率

不同施肥处理烤烟的氮、磷、钾肥料利用率如表3 所示。从不同氮水平来看，随着氮用量的增加，烤烟氮、磷、钾肥料利用率均表现为先升高后降低的趋势，处理VI 较其它施氮处理分别提高了16.65% ～58.48%、94.83%～101.00%、39.26%～64.39%，氮肥农学利用率和偏生产力表现为逐渐降低的趋势，磷肥和钾肥的农学利用率和偏生产力表现为先升高后降低的趋势。从不同磷水平来看，氮肥和钾肥的利用率、农学利用率和偏生产力均随着施磷量的增加呈先升高后降低的趋势，磷肥的利用率、农学利用率和偏生产力均随着施磷量的增加表现为逐渐降低的趋势。

表3 不同施肥处理氮、磷、钾养分利用效率

2.4 烤烟氮、磷、钾养分的积累规律

图3 表示移栽后常规施肥处理的氮、磷、钾养分累积动态。从图中可以看出，烟株氮、磷、钾养分积累速率随生育期进行呈现“慢-快-慢”的特征，成熟期烟株氮、磷、钾养分的累积量分别为76.34、21.92、147.34 kg/hm2。

利用Logistic 模型对烟株移栽后氮、磷、钾养分积累过程进行拟合，拟合参数如表3 所示，曲线拟合精度（R2）均在0.99 以上。对曲线求一阶导，并令其等于零，得出氮、磷、钾养分最大积累速率分别为1.64、0.56、4.03 kg/（hm2·d），最大积累速率出现的时间分别为移栽后56、64、58 d，对曲线进一步求导发现，烤烟氮、磷、钾的吸收高峰期分别出现在移栽后40 ～69、51 ～76、46 ～68 d。

图3 处理VI 烤烟养分积累动态

表3 烤烟养分积累动态方程参数

3 讨论

氮素和磷素是烤烟生长必需的营养元素，合理的氮、磷调控有利于烤烟产量的形成。前人研究表明，随着施氮量的增加，烤烟产量的变化规律存在差异。王树会等［18］研究发现，随着施氮量的增加，烤烟产量表现为先增后减的趋势；易镇邪等［19］研究发现，随着施氮量的增加，烤烟产量显著增加；从本研究结果来看，烤烟产量随着施氮量的增加而呈现先升高后降低的趋势，在施氮量为90 kg/hm2时达到最大值。说明适宜的施氮量是烤烟产量形成的基础，过量施用氮肥不仅没有提高烤烟产量，反而导致了烤烟减产，这可能是因为氮肥施用过量易导致土壤养分供给不平衡、土壤酸化和烤烟生长后期贪青晚熟［18，20-22］，从而造成减产。从不同施磷处理来看，随着磷肥用量的增加，烤烟产量表现为先升高后降低的趋势，施磷量为90 kg/hm2时烤烟产量达到最大值，这与前人研究有差异［6-7］，可能是本试验地有效磷含量较高的原因，磷肥施用过量时增产效果下降。本研究发现，与处理VI 相比，不施氮、磷、钾肥分别导致烤烟减产825.5、673.4、515.3 kg/hm2。因此，说明影响冕宁烟区产量的主要因素是氮，其次是磷，钾的影响最小。

本试验对氮、磷二因素设立了不同的施肥水平，根据产量结果，建立了二元二次回归方程，并据此求得烤烟氮、磷肥的最佳经济施用量及其最佳经济产量。凉山冕宁烟区的最佳经济施肥量分别为：N 81 kg/hm2、P2O595 kg/hm2，此时的产量为3055 kg/hm2，烟叶纯收益为91450.38 元/hm2。通过方程拟合得到的最佳经济施肥量和最佳经济产量与处理VI 的肥料用量和产量较为接近，并与前人研究结果相似［14-15］。刘好宝［23］认为，凉山烟区种植清甜香烤烟品种红花大金元，适宜施氮量为75 kg/hm2，不要超过105 kg/hm2，氮、磷、钾的施用比例为1∶1∶2 ～3；罗琳［24］认为，在凉山州烤烟品种KRK26 适宜的施肥方式是每公顷施纯氮75 kg，氮、磷、钾比例为1∶1∶3；汪健等［25］认为，凉山烟区土壤中等肥力下红花大金元的氮、磷、钾最佳施用量分别为82.5、105、210 kg/hm2。本研究认为，凉山冕宁烟区氮肥推荐施用量为81 ～90 kg/hm2，磷肥推荐施用量为90 ～95 kg/hm2，钾肥推荐施用量为270 kg/hm2，此结果与前人研究较为一致。

肥料利用率、农学效率和偏生产力是评价施用肥料的经济效益和环境效应的重要指标，其与土壤养分供应水平、施肥量和作物产量关系密切［26］。本研究发现，烤烟氮、磷、钾肥料利用率均随着施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，而氮肥农学利用率和偏生产力表现为逐渐降低的趋势，磷肥和钾肥的农学利用率和偏生产力表现为先升高后降低的趋势，说明一定程度的增施氮肥促进了烤烟对氮、磷、钾养分的吸收利用，但随着施氮量的增加，氮肥的增产效应逐渐下降，导致氮肥农学利用率和偏生产力逐渐降低，这与朱经伟等［27］和汤宏等［6］的研究结果相同。随着施磷量的增加，磷肥利用率、农学利用率和偏生产力表现为逐渐降低的趋势，由于磷肥在土壤中具有易固定和易流失的特点［28］，随着施磷量的增加，磷肥的增产效应和对烤烟养分吸收的促进作用反而下降；磷肥和钾肥的肥料利用率、农学利用率和偏生产力随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势，与氮肥和钾肥的肥料利用率、农学利用率和偏生产力随着施磷量的增加趋势表现一致，这可能是因为氮或磷的增加促进了烟株对其它养分的吸收［29］，在一定范围内提高了其它养分的利用率，而肥料过量时烟株存在奢侈吸收现象，导致产量和肥料利用率下降。

不同生态区域烤烟对氮、磷、钾养分的吸收规律不同，刘青丽等［30］研究认为西南烟区的氮素吸收高峰在移栽后7 ～11 周，王军等［31］研究发现，广东南雄烟区的氮素吸收高峰出现在移栽后45 ～60 d。烤烟对钾素的吸收呈双峰曲线变化，钾素吸收高峰分别出现在旺长后期（移栽后50 ～65 d）和中部叶成熟期（移栽后85 ～95 d）［16］。本研究最优施肥处理（VI）烟株的氮、磷、钾的吸收高峰期分别出现在移栽后40～69、51～76、46～68 d，最大积累速率出现的时间分别在移栽后56、64、58 d，氮、钾吸收高峰期接近。因此，在施肥时建议氮、钾肥同时施用，考虑到肥料在土壤中的植物有效性，建议于高峰期提前3 ～5 d 追施氮、钾肥。烤烟对磷肥的需求量少，对磷素的吸收主要在生长前期，因此磷肥一般以基施为主。

4 结论

本试验探讨了不同氮、磷用量对烤烟产量、养分累积与利用和肥料效应函数的影响，为凉山冕宁烟区科学施肥提供了理论依据。结果表明：氮是影响凉山冕宁烟区烤烟产量的主要因素，其次是磷，钾的影响最小；综合产量、养分利用和肥料效应函数，凉山冕宁烟区氮肥推荐用量为81 ～90 kg/hm2，磷肥推荐用量为90 ～95 kg/hm2，钾肥推荐用量为270 kg/hm2。根据烤烟生育期养分累积规律，建议冕宁烟区磷肥一次性基施，氮、钾采用基追肥模式，追肥时间在移栽后6 ～7 周进行。