磷肥用量对烤烟生长、产量及磷利用效率的影响

程培军，张 翔，范艺宽，李 翔，李 亮，郝浩浩，吴俊林，肖金胜

（1.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司，河南 郑州 450018；3.河南省烟草公司 驻马店市公司，河南 驻马店 463000；4.湖北中烟襄阳卷烟厂，湖北 襄阳 441000）

烟草（Nicotiana tabacumL.）是我国重要经济作物和卷叶工业基础原料之一，也是我国财政税收及烟农脱贫致富主要产业[1-4]。2016—2020年河南省烤烟种植面积呈降低趋势，由2016年的10.92万hm2降低到2020年的7.97万hm2，年均降低率为7.6%，产量整体增加趋势不显著，在2 600 kg/hm2左右波动[5]。烤烟总产量主要与烟叶种植面积和单位面积产量有关。因此，合理利用有限烟田提高烤烟产量是烟草科技工作者目前急需解决的问题。烟株缺磷时，烟株叶片窄小，颜色暗，老叶有坏死斑点，生产代谢受到抑制，易出现开花推迟而导致产量下降[6-8]。磷素供应过剩时，易造成烟叶过厚，燃烧性差，油分少，产量和甜味下降[7,9]。适量施磷不仅能形成良好根系结构，增强烟叶光合速率，进而提高烤烟产质量，还能减缓磷素在土壤中积累，提高磷肥利用率[10-11]。关于施磷在烟叶上增产，提高磷利用率效果不一。张丽等[12]研究表明，接种丛枝菌根真菌（AMF）处理烤烟，根系磷吸收率较不接菌处理显著提高36.5%～53.7%。张德龙等[13]研究发现，不同基因型烤烟（K326、粤烟97和粤烟98）适宜添加磷能显著增加烤烟根系、地上部磷含量。江厚龙等[14]研究认为，与不施磷相比，施磷能显著提高51 d苗龄根系活力，增幅为20.6%。前人[15-17]对磷肥种类、施磷位置及解磷细菌肥对烤烟生长及磷素吸收研究较多，而不同磷梯度对云烟87生长、产量及磷利用率的影响研究鲜有报道。

本研究开展了田间试验，研究磷运筹对云烟87磷素积累、产量及磷利用率的影响，明确磷运筹对云烟87生长发育的影响，为云烟87高产、优质、高效提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2020年在河南省泌阳县盘古乡小岗村开展，供试土壤基础肥力为有机质12.9 g/kg，全氮0.88 g/kg，全磷0.30 g/kg，全钾16.9 g/kg，阳离子交换量13.3 cmol/kg，水解性氮114 mg/kg，有效磷14.9 mg/kg，速效钾107 mg/kg，pH值6.07。

1.2 试验材料

试验前茬为烟草，供试烤烟品种为云烟87。供试肥料种类有硝酸铵（N 35%）、过磷酸钙（P2O520%）、硫酸钾（K2O 50%）和饼肥（N 5%）。

1.3 试验设计

试验设5个处理，磷肥（P2O5）用量分别为0（P0）、30（P30）、60（P60）、90（P90）、120（P120）kg/hm2。各 处理除磷肥用量不同外，氮钾肥用量均相同，分别为N 60 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2。其 中，无 机 氮 占75%，有机氮占25%，饼肥全部作基肥条施，无机氮肥采用70%条施、30%穴施。磷肥全部作为穴肥，钾肥50%条施，20%作穴肥（移栽时施），30%作追肥（移栽后25 d）。试验小区面积72 m2（4.8 m×15.0 m），3个重复，随机区组排列。

试验起垄、移栽、采烤结束时间分别为3月20日、4月6日、8月26日，行株距120 cm×55 cm。

1.4 测定项目及方法

于烤烟种植前，采集0～20 cm耕层的基础土样，测试土壤基础理化指标[18]。每个小区选择有代表性的烟株5株挂牌作标记，分别在移栽后30、60、90 d记录株高、茎围、有效叶数、最大叶长及叶宽等农艺性状。

于烤烟移栽后30、60、90 d采集植株样品，每次取植株样品时，每个处理挖出3株烟，根系用清水冲洗干净后，先用EPSON Perfec-tion V800/V850扫描仪测定根系指标，然后将根、茎、叶烘干至恒质量，粉碎过筛后用H2SO4-H2O2消煮法测定全磷。烟株各部位磷积累量为植株各部位干物质量与相应部位磷养分含量之积。磷肥表观利用率是指施磷肥烟株磷素积累量与空白区磷素积累量的差占施磷肥量的百分比，反映了烟株整体对磷肥的利用效率。

移栽后60 d对烤烟进行主要病害调查和分级，参考GB/T 23222—2010《烟草病虫害分级及调查方法》，计算其发病率和病情指数。

各小区单独计产，根据烤烟国标对烤后烟叶分级，确定烤烟的产值、均价、上等烟比例[19]。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010软件计算处理试验数据，利用SPSS软件进行统计分析，采用Origin Pro8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 磷肥用量对烟株农艺性状的影响

由表1可知，不同施磷处理的株高、茎围、叶片数和叶面积均随着烤烟生育期推进呈现递增趋势。在移栽后30 d，施磷处理株高显著高于不施磷处理，P60、P90、P120处理 间差异不显著；P90、P120处理的茎围、叶片数和叶面积均显著高于P30、P60处理，而P90与P120处理，P30与P60处理间没有达到显著差异。在移栽后60 d，与不施磷处理相比，施磷处理的株高和叶片数分别增加14.2～21.0 cm和2.2～4.4个，增幅分别为14.9%～22.0%和12.7%～25.4%；P120处理茎围和叶面积均显著高于P60、P90处理，而P60与P90处理间差异不显著。移栽后90 d，各处理的农艺性状与移栽后60 d相似。

表1 不同处理对烟株农艺性状的影响Tab.1 Effects of different treatments on agronomic traits of flue-cured tobacco plants

2.2 磷肥用量对烟株磷含量的影响

不同施磷处理各部位的磷含量如表2所示。

表2 不同处理对烟株磷含量的影响Tab.2 Effects of different treatments on phosphorus content of flue-cured tobacco plants

由表2可知，烤烟叶、茎和根磷含量均随着施磷量增加呈现增加趋势；随着烟株生物期推进，烟株各部位的磷含量呈现降低趋势。在移栽后30 d，施磷处理的叶片磷含量显著高于不施磷处理，增幅为7.2%～17.3%；不同施磷处理间茎的磷含量没有显著差异；P90、P120处理根的磷含量显著高于P30、P60处理。在移栽后60 d，与不施磷处理相比，施磷处理的叶、茎和根的磷含量增幅分别为29.8%～47.4%、28.5%～51.2%和8.7%～50.5%，P90处理茎的磷含量显著高于P30、P60处理，P60处理根的磷含 量 显 著 高 于P30、P90、P120处 理。在 移 栽 后90 d，P60、P90、P120处理间叶片的磷含量没有显著差异；P90处理茎的磷含量显著高于P30、P60、P120处理；P60处理根的磷含量显著高于P30、P90、P120处理，而P90、P120处理间没有显著差异。

2.3 磷肥用量对烟株磷积累量及分配的影响

磷素积累量是衡量植株干物质量与磷含量乘积的指标。不同施磷处理的叶、茎和根磷素积累量随着生育期推进呈现递增的趋势（表3）。在移栽后30 d，P90、P120处理叶片磷素积累量和总磷素积累量显著高于P30、P60处理；P90、P60处理的茎磷素积累量显 著 高 于P30、P120处 理；P90、P120处 理 根 磷 素 积 累 量显著高于P30、P60处理。移栽后60、90 d，各部位磷素积累量与移栽后30 d相似，P60、P90处理叶磷素积累量所占比例较高。从植株部位分析，磷素积累量主要集中在叶片营养器官内。

表3 不同处理对植株磷素积累量及分配的影响Tab.3 Effects of different treatments on plant phosphorus accumulation and distribution kg/hm2

2.4 磷肥用量对烟株根系指标的影响

烟叶根系指标强弱直接影响到烟株正常生长发育及决定吸收养分的能力。随着施磷量增加，根尖数和根表面积呈现增加趋势（表4）。在移栽后30 d，各处理根长、根尖数、根表面积和根体积表现相似，均为P120＞P90＞P60＞P30，P120处理根长、根尖数、根表面积显著高于P90处理，增幅分别为10.8%、28.9%和8.9%。移栽后60 d，各处理根系指标表现与移栽后30 d相似。移栽后90 d，P90、P120处理根长显著高于P30、P60处理；P120处理的根尖数和根表面积显著高于P90处理，增幅分别为28.9%和8.9%；P90、P120处理间根体积差异不显著，但均显著高于P30、P60处理。

表4 不同处理对烟株根系指标的影响Tab.4 Effects of different treatments on root indexes of flue-cured tobacco plants

2.5 磷肥用量对烟株病害的影响

在移栽后60 d，不同施磷处理烟株发病率和发病指数如表5所示。烟株发病率随着施磷量增加呈现降低趋势，说明施磷能增强烟株抵抗病害的能力。与P30处理相比，P60、P90、P120处理的花叶病和根腐病发病率均显著降低，降幅分别为12.6%～16.5%和9.5%～14.3%，而P60、P90、P120处理间没有显著差异。P60、P90、P120处理的花叶病和根腐病发病指数较P30处理显著降低，P60、P90处理间没有显著差异。不同施磷处理的黑胫病发病率和发病指数均在施用量为90 kg/hm2（P2O5）时达到最低。

表5 不同处理对烟株病害的影响Tab.5 Effects of different treatments on diseases of flue-cured tobacco plants

2.6 磷肥用量对烟叶经济性状的影响

由表6可知，与不施磷相比，施磷能显著增加烟叶产量和产值，分别增加166～416 kg/hm2，4 542～12 988元/hm2，增幅分别为7.3%～18.3%和8.0%～22.9%；P90和P120处理的产量显著高于P30处理，增幅分别为10.3%和6.8%；P60、P90、P120处理间产值没有显著差异。各处理的均价没有显著差异，以P90处 理 均 价 最 高。P60、P90、P120处 理 上 等 烟 比 例 显著高于P0处理，但施磷处理间差异不显著。

表6 不同处理对烟株经济性状的影响Tab.6 Effects of different treatments on economic characters of flue-cured tobacco plants

2.7 磷肥用量对烟叶产量的影响

利用线性加平台模型对不同磷肥施用量下烤后烟叶产量进行拟合（图1），烟叶产量随着磷肥施用量增加呈现先增加后平缓的趋势，施用量（P2O5）为83.6 kg/hm2时，拟合产量最佳，为2 645 kg/hm2，拟合方程的决定系数为0.96，且达到显著性差异。云烟87烤后烟叶在P60、P90、P120的磷水平下实际产量分别达到理论产量的99.9%、101.6%和98.4%，这说明烟田磷肥（P2O5）施用量为120 kg/hm2时，烟叶实际产量低于理论最高产量。

图1 烤烟产量与施磷量响应及与理论产量对应最佳施磷量Fig.1 The response of flue-cured tobacco yield and phosphorus application amount and the optimal phosphorus application amount corresponding to theoretical yield

2.8 磷肥用量对烟叶磷肥利用率的影响

由图2可知，随着施磷量的增加磷肥表观利用率先增加后降低，在施肥量为90 kg/hm2（P2O5）达到最高。P90处理磷肥利用率显著高于P60处理，增幅为28.8%。P90处理与P120处理间磷肥利用率没有显著差异。

图2 不同处理对烤烟磷肥利用率的影响Fig.2 Effects of different treatments on utilization rate of phosphate fertilizers of flue-cured tobacco

3 结论与讨论

磷是烟草生长发育所必需的大量营养元素之一，以多种途径参与碳水化合物代谢、蛋白质代谢等，适宜磷素营养能有效促进根系生长发育，进而增加烤烟产量[17,20]。崔志燕等[21]研究认为，施磷能显著提高烤烟株高、茎围、叶片数、叶面积，这与本试验研究结果一致。谢瑞等[22]研究结果表明，施磷能显著提高烟叶产量和产值，增幅分别为10.3%和37.7%。施用磷肥烟叶增产效果受烤烟品种、磷肥种类、施肥量和土壤有效磷等因素影响[23-24]。本研究表明，随着施磷量增加烤后烟叶产量呈现增加趋势，较不施磷增产7.3%～18.3%。这一方面与供试土壤有效磷含量为14.9 mg/kg，属于土壤磷中等水平[25]，不能满足烤烟整个生育期生长；另一方面供试品种云烟87属于磷低效品种[22]，需磷量高有关。本试验中利用线性加平台模型对不同磷肥施用量下烤后烟叶产量进行拟合，烤后烟叶在P60、P90的磷水平下实际产量分别达到理论产量的99.9%、101.6%，拟合最佳P2O5施用量为83.6 kg/hm2，产量最优，此时施磷量低于河南省烟区磷肥（P2O5）施肥量105 kg/hm2[26]，这说明在减少磷肥施用量，降低投肥成本同时，能保证烟叶高效生产。

施用磷肥可以显著提高烤烟对磷素的吸收积累，随着烤烟生育期递进，施磷处理茎、根磷素积累量及所占比例呈现增加趋势，而叶片磷素积累量所占比例呈现降低趋势，这表明随着施磷量增加，磷素向茎和根部位分配比例增加，叶片部分分配比例减小。移栽后30 d，施磷处理的总磷素积累量较少，移栽后60 d总磷素积累量明显增加，移栽后90 d总磷素积累量趋于稳定，这与前人[27]研究结果一致。磷肥表观利用率是反映磷肥施用后被吸收利用的表达，也是衡量施用1 kg磷肥增加植株磷素积累量的指标。本研究表明，随着施磷量的增加磷肥表观利用率先增加后降低，在磷肥（P2O5）施肥量90 kg/hm2达到最高，与前人[28]研究不同，其原因可能与烟田气候、烤烟品种有关。

根长、根尖数、根表面积和根体积是衡量根系形态的重要指标，也是影响土壤有效养分吸收效率的重要参数。施磷对烤烟根系形态研究结果不一，如前人[20]研究发现，在磷肥（P2O5）施用量30～90 kg/hm2范围内，随施磷量的增加，磷肥对烤烟根系生长的影响不大；胡文玮[29]研究表明，随施磷量的增加能显著性增加烤烟总根长。本研究表明，在烤烟整个生育期内根长、根尖数、根表面积和根体积随着施磷量（P2O50～90 kg/hm2）增加而增加，继续增加施磷量移栽后90 d，烤烟的根长和根体积有下降趋势，烤烟根系生长受阻，影响地上部干物质积累。

综上所述，在土壤中等含磷水平和P2O5用量0～120 kg/hm2范围内，施磷促进烟株根系指标生长，降低烟叶花叶病和黑胫病发病率，能提高烤烟各部位磷素积累量。磷肥（P2O5）施用量为83.6 kg/hm2时，拟合产量最佳，为2 645 kg/hm2。