三类稻作烟田的烤烟生长、物质积累分配及养分利用效率特征

黄 杰，张 敏，邓永晟，肖汉乾，肖文锋 ，陈治锋 ，单雪华，颜成生，向鹏华，邓小华

(1.湖南农业大学农学院，长沙 410128；2.湖南省教育科学研究院，长沙 410005；3.湖南省烟草公司烟叶处，长沙 410004；4.湖南省烟草公司衡阳市公司，湖南 衡阳 421000)

【研究意义】烤烟生物量是高产优质的前提，而烤烟养分吸收与分配又是生物量累积的基础。在烤烟栽培过程中，协调好烤烟干物质和养分积累及其在根、茎、叶器官中的分配比例，对培育“中棵烟”和实现烤烟优质适产意义深远。【前人研究进展】影响烤烟生长、干物质和养分积累与分配的因素有很多，土壤类型[1]、土壤盐分[2]、土壤水势[3]、海拔[4]、种植模式[5-6]、施肥方式[7]、耕作方式[8-9]等均有重要的影响。烤烟产量和风格特征是品种、生态环境、栽培措施共同作用的结果。不同土壤类型的养分含量[10]及各养分的贡献率[11]不同，会影响烤烟对养分的吸收与分配，从而影响烤烟生长发育和干物质积累，进而影响烟叶品质。马新明等[12]发现不同类型土壤烟草根系生长虽有差异，但烟草根系干重的变化趋势相同。熊淑萍等[13]发现调根剂在不同的土壤类型上对烟草根系的调节作用不同，应根据不同土壤类型选择使用。梁洪波等[14]认为山东烟区石灰岩母质发育的土壤所产烟叶品质最好。李峥[15]研究贵州毕节烟区认为土壤耕层质地与速效钾对烟叶感观质量的影响较大，在烟叶生产中要注重钾肥的分配。【本研究切入点】有关湖南浓香型稻茬烤烟，特别是不同产量水平烟田的烤烟干物质和养分积累与分配特征的研究报道较少。【拟解决的关键问题】本文采用案例研究方法，以湖南浓香型稻茬烤烟为研究对象，研究了3种典型烟田的烤烟生长、干物质和养分积累与分配规律，及其烟叶养分利用效率，为优化湖南特色优质烟叶栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究地点与烤烟种植概况

本试验开展于2020年，研究地点位于湖南省耒阳市马水镇稻茬烟田(113°04′E，26°38′N)。烤烟大田期日平均温度、降雨量、日照时数分别为23.45 ℃、809.24 mm、542.46 h。烤烟品种为“云烟87”。烤烟采用漂浮育苗，3月18日大田移栽，烤烟种植密度为16 500株/hm2，5月25日现蕾打顶，并去除低脚叶3～5片，留叶数16～18片。烤烟施氮量为180.00 kg/hm2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶0.81∶2.45。其他烤烟栽培管理措施按照耒阳市优质烤烟生产技术规程进行。

1.2 调查田选取

采用典型案例方法，在烤烟团棵期(移栽后30 d)，依据最近3年种植的烟叶产量水平和烟苗长势，选择3种典型烟田(经过长期在烤烟生产一线工作的技术员和具有丰富烤烟种植经验的烟农及研究人员多次磋商确定)，其差异主要表现在土壤类型和产量水平上。T1为保障烟田，烟叶产量1800～2250 kg/hm2，土壤为黏性较重的水稻土；T2为适产烟田，烟叶产量2250～2700 kg/hm2，土壤为中壤的水稻土；T3为丰产烟田，烟叶产量2700～3150 kg/hm2，土壤为沙壤的水稻土。每类烟田选择3丘，面积不小于1000 m2。各烟田土壤养分状况见表1。

表1 不同处理烟田的土壤养分与氮矿化量

1.3 主要检测指标及方法

烤烟根系生长指标测定：于移栽后30、60、90 d，每类型烟田选择5株长势一致的烟株，小心连根土一起将植株挖取，用水浸泡，使根土分离并冲洗干净，用网筛承接根系，尽量保持根系完整。采用LA-2400多参数根系分析系统，测定根长、根表面积、根体积、根直径、根尖数及分叉数。

烤烟地上部生长指标测定：于移栽后30、60、90 d，每类型烟田定10株长势一致的烟株，按照标准《烟草农艺性状调查测量方法》(YC/T142—2010)测定株高、茎围、节距、有效叶数、最大叶面积等农艺性状。

烤烟干物质及全氮、全磷、全钾、烟碱含量测定：于移栽后30、60、90 d，每类型烟田选择5株长势一致的植株，分为根、茎、叶片，在105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重后测定干物质量。植株用H2SO4-H2O2法消煮，全氮采用凯氏定氮法测定[16]，全磷采用钼锑抗比色法测定[16]，全钾采用火焰光度法测定[16]；烟碱含量采用流动分析仪测定[17]。

氮(磷、钾)烟叶生产效率(LPE) =单株烟叶干物质量(90 d)/植株氮(磷、钾)素积累总量×100%

氮(磷、钾)收获指数(HI)=单株烟叶中的氮(磷、钾)积累量(90 d)/植株氮(磷、钾)积累量

1.4 数据统计分析

采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 17.0 进行数据处理和统计分析。采用Duncan法在P=0.05 水平下检验显著性。

2 结果与分析

2.1 烤烟生长发育特征

2.1.1 根系生长特征 由表2可知，在烤烟移栽后30、60 d，T2和T3烟田的烤烟根长度、根表面积、根体积、根平均直径显著高于T1；3类烟田间烤烟根尖数和根交叉数差异显著。在烤烟移栽后90 d，T3根长度、根表面积、根体积、平均直径、根尖数和根分叉较T2高27.71%、28.23%、51.63%、12.21%、52.30%、87.29%；较T1高57.11%、51.34%、60.57%、44.66%、86.08%、95.17%。表明丰产烟田烤烟根系发育最好，其次是适产烟田。

表2 不同处理的烟草根系形态指标

2.1.2 地上部生长特征 由表3可知，在烤烟移栽后30 d，T2和T3烟田的烤烟株高、茎围、节距、有效叶片数显著高于T1；3类烟田间烤烟最大叶面积差异显著。在烤烟移栽后60 d，T2和T3烟田的烤烟株高、茎围、节距显著高于T1；3类烟田的烤烟有效叶片数差异不显著，但最大叶面积差异显著。在烤烟移栽后90 d，T3烟田的烤烟株高、茎围、节距、有效叶片数、最大叶面积较T2高5.40%、13.14%、6.08%、6.62%、16.87%；较T1高21.52%、23.73%、30.42%、13.98%、28.08%。表明丰产烟田烤烟地上部分生长发育最好，其次是适产烟田。

表3 不同处理的烟草地上部生长指标

2.2 烤烟干物质积累与分配特征

由表4可知，在烤烟移栽后30 d，T2和T3烟田的烤烟干物质总量和各器官干物质量显著大于T1；在烤烟移栽后60、90 d，T1、T2和T3烟田的烤烟干物质总量和各器官干物质量差异显著。在烤烟移栽后30、60、90 d，T3烟田的烤烟总干物质较T2分别高24.84%、68.28%、35.08%，较T1分别高89.38%、144.00%、70.41%。干物质分配比例总体表现为叶>茎>根；在烤烟移栽后30 d，3个烟田间没有差异；在烤烟移栽后60、90 d，T3烟田的烤烟根干物质分配比例最高，叶干物质分配比例较低。表明丰产烟田烤烟干物质积累量大，其根系也发达。

表4 不同处理的干物质积累与分配

2.3 烤烟养分积累与分配特征

2.3.1 氮积累与分配特征 由表5可知，在烤烟移栽后30、60、90 d，T3烟田的烟株氮素积累量较T2分别高66.67%、64.71%、33.84%，较T1分别高127.27%、73.45%、44.51%。氮素在烟株中的分配比例表现为叶>茎>根；在烤烟整个生育期，不同处理的根、茎、叶氮素分配比例差异不显著。

表5 不同处理的氮积累与分配

2.3.2 磷积累与分配特征 由表6可知，在烤烟移栽后30、60、90 d，T3烟田的烟株磷积累量较T2分别高41.74%、55.05%、18.18%，较T1分别高163.99%、73.19%、63.53%；但是，根、茎、叶磷积累量在不同时期表现不一致。磷素在烟株中的分配比例表现为叶>茎>根；在烤烟移栽后30、60 d，不同处理的根、茎、叶磷素分配比例表现不一致；在烤烟移栽后90 d，不同处理的根、茎、叶磷素分配比例差异不显著。

2.3.3 钾积累与分配特征 由表7可知，在烤烟移栽后30、60、90 d，T3烟田的烟株钾素积累量较T2分别高32.35%、53.93%、28.03%，较T1分别高125.00%、83.75%、59.94%；其中，烤烟移栽后30、60 d，烟株钾积累量表现为T3显著大于T2和T1；移栽后90 d，3个烟田的烟株钾积累量差异显著。钾素在烟株中的分配比例表现为叶>茎>根；在烤烟移栽后30 d，根、茎、叶钾分配比例差异不显著；移栽后60、90 d，根、茎、叶钾分配比例表现不一致。

表6 不同处理的磷积累与分配

2.4 烟碱积累与分配特征

由表8可知，在烤烟移栽后30、60、90 d，T3烟田的烟株烟碱积累量较T2分别高32.20%、15.30%、25.24%，较T1分别高44.51%、24.99%、21.81%；其中，移栽后30 d，烟株烟碱积累量与根、叶烟碱积累量表现为T3大于T2和T1；移栽后60 d，烟株总烟碱含量和茎部烟碱积累量表现为T3显著大于T1，根部烟碱积累量表现为T3>T2>T1；移栽后90 d，烟株总烟碱含量和根、叶烟碱积累量表现为T3大于T2和T1，茎烟碱积累量表现为3个烟田差异显著。从烟碱分配比例看，在烤烟移栽后60、90 d，烟叶的烟碱分配比例是T1>T2>T3。可见，丰产烟田的烤烟烟碱积累量虽高，但其分配给烟叶的比例却相对较低。

2.5 烟叶养分利用效率特征

由图1可知，3个处理间的N-LPE、P-LPE、K-LPE差异不显著，表明不同烟田的烤烟，其单位干物质积累量所需的氮、磷、钾量没有差异。由图2可知，3类烟田的烤烟氮收获指数表现为T2显著大于T1、T3；磷收获指数表现为T2显著大于T3，T1与T2、T3差异不显著；表明适产烟田烤烟对氮、磷的收获指数高。钾收获指数是T1显著大于T3，T2与T1、T3差异不显著，以保障烟田烤烟对钾收获指数高；可见保障烟田的烟叶钾含量高。

3 讨 论

3.1 土壤对烟株生长发育的影响

氮素是影响烤烟产量和品质的重要因素，烟株在土壤中可直接吸收的氮素主要是硝态氮和铵态氮[18]，土壤氮矿化量在一定程度上反映了土壤对植物氮素的供应能力。本研究中，T3处理土壤为沙壤土，其总氮含量虽低于其他处理，但其铵态氮含量和氮矿化量远高于其他处理，说明土壤供氮能力强，因而烤烟根系和地上部生长发育优于其他处理。与此同时，沙壤土质地较疏松、孔隙度高、透气性好，有利于大田前期(伸根期、旺长期)土壤温度升高，也有利于烤烟根系和地上部的生长发育[19]。烟株良好的生长发育是其产量和品质形成的前提，T3处理的烤烟表现为丰产水平。相反，T1处理的土壤质地较黏重，虽保水保肥力强，但土块颗粒大而硬、通气性差，春季土壤升温慢，不利于烤烟早生快发，因而烤烟根系和地上部生长发育相对要差，产量表现为保障水平。可见，不同类型土壤的质地和理化性质有很大差别，对烤烟根系和地上部生长发育影响差别也大，表现为不同的烤烟产量水平。因此，对土壤质地较黏重的稻茬烟田，实行秸秆全量还田，在晚稻收获后及早冬翻掩埋水稻秸秆，促进秸秆腐熟，提高土壤有机质和通透性，以熟化土壤，将保障烟田改良成丰产烟田。在烤烟田间管理中，保障烟田更要重视中耕培土，以提高土壤通气性和促进土壤温度升高，促进烤烟早生快发。

表7 不同处理的钾积累与分配

表8 不同处理的烟碱积累与分配

N-LPE:氮烟叶生产效率；P-LPE:磷烟叶生产效率；K-LP:钾烟叶生产效率N-LPE: Nitrogen tobacco leaf production efficiency；P-LPE: Phosphors tobacco leaf production efficiency；K-LP: Potassium tobacco leaf production efficiency图1 不同烤烟产量水平的氮磷钾烟叶生产效率Fig.1 NPK tobacco leaf production efficiency in different yield level of flue-cured tobacco

N-HI：氮收获指数；P-HI：磷收获指数；K-HI：钾收获指数N-HI：Nitrogen harvest index；P-HI：Phosphors harvest index；K-HI：Potassium harvest index图2 不同烤烟产量水平的氮磷钾收获指数Fig.2 NPK harvest index in different yield level of flue-cured tobacco

3.2 烟株干物质积累与分配规律

作物干物质积累量是衡量作物生长发育状况及代谢强弱的重要生理生化指标[20]。烤烟光合产物并不是平均分配给各器官，研究表明烤烟各生育时期干物质分配均表现为叶>茎>根，这与刘卫群[21]、邓小华[8]等的研究结果是一致的。本研究中T3处理干物质积累量更多，与其烤烟根系发育较好和土壤供氮能力较强有关。因此，烤烟的促早生快发主要是促进烤烟早发根、多发根，以提高烤烟对肥料的吸收与利用率，为烟叶产量和质量奠定基础。

3.3 烟株氮磷钾的吸收与分配规律

氮磷钾是烤烟生长发育的三大必要营养元素。烤烟质量与烟株对氮磷钾养分的吸收及其在烟株体内的分配密切相关[22]。烟株吸收的氮、磷、钾主要分配给叶片，与张翔[23]、邓小华[8]等的研究一致。氮、磷、钾在叶中分配比例均随着生育进程而降低，这可能与现行田间管理措施注重地上部生长，前期施氮量过大有关。这也是南方稻茬烤烟施氮量大、肥料利用率低的重要原因。

3.4 烟株烟碱合成与分配规律

烟碱占烟草生物碱的90%以上[24-25]，烟碱主要合成于根系的根冠。本研究中T3处理烤烟的烟碱积累较多，是因其根系更发达，对烟碱的合成与运输能力更强。虽然T3处理烟株烟碱总积累量大，但烟叶干物积累量也较高，导致烟叶的烟碱浓度反而较低(90 d，T1、T2、T3的烟叶烟碱浓度分别为3.19%、2.51%、2.45%)。这种相对高产带来的烟碱“稀释效应”，是我国南方烟区一些高产烟田的烟叶烟碱含量并不高的缘由。因此，南方烟区要降低烟叶烟碱含量，不仅仅是减少氮肥的用量，也要促进烤烟早生快发，保证烟叶产量在适当水平。

3.5 土壤对烟株养分利用效率的影响

从稻茬烤烟对氮、磷、钾养分利用效率看，不同处理的烟叶生产效率差异不显著，但T2处理的氮、磷收获指数显著高于T3处理。适产烟田烤烟的氮、磷养分收获指数高，说明适产烟田烤烟的氮、磷养分积累总量虽不高，但在烟叶中分配比例高。T1处理的钾素收获指数较高，与其土壤全钾含量较高有关。稻茬烤烟生产中，如何将烟株吸收的氮、磷、钾养分更好地分配给烟叶，以提高烟叶产量和质量潜力，是烤烟栽培中要重视的问题。

4 结 论

不同类型烟田的土壤质地、理化特性和供氮能力不同，导致稻茬烤烟生长发育和物质积累存在差异。丰产烟田的烤烟根系发达、数量多、吸收表面积大，茎杆粗壮，叶面积大，更有利于养分的吸收和运输及光合作用，其烤烟干物质和氮、磷、钾养分积累多，为优质为丰产奠定了基础。丰产烟田的烤烟的根部干物质分配比例高于保障烟田，保障烟田烤烟的叶部干物质分配比例高于丰产烟田。保障烟田烤烟的叶部烟碱分配比高于丰产烟田。适产烟田烤烟的烟叶氮、磷、钾收获指数较高。稻茬烤烟生产要选择适宜土壤类型，实行秸秆全量还田以提高土壤有机质，及早冬翻晒垡促进土壤熟化，重视中耕培土以提高土壤通气性和地温，促进烤烟早生快发。