膜下水肥耦合模式对烤烟生长及产质量的影响

余垚颖　张蕾　王明富　何佶弦　张启莉　蒋豪　顾会战

摘要：为探索降雨分配与烤烟生长需水不协调地区适宜的水肥管理方式，通过大田试验，研究了膜下供水方式与起垄高度、施肥次数和肥料种类对烤烟生长及烟叶产质量的影响。结果表明，与滴灌相比，斜5孔微喷处理灌水后土壤含水量显著提高，化学成分综合指标值增加22.50%～34.00%，香气质提高，感官评析综合得分提高2～4分，且显著降低用工成本，提高烟农收入；在标准垄高（32～35 cm ）基础上提高起垄高度3～5 cm ，可显著提高培土期的最大叶长和叶宽、烤烟产量、烟农收入，烟叶化学成分综合指标值有显著提高（p<0.05）。在高起垄和膜下微喷灌溉条件下，与分次施肥相比，一次性施肥并增施缓释型有机无机复混肥，能提高烟叶产量和中部烟叶化学成分综合指标值，分别增加3.42%～14.98%和34.04%～40.82%。綜合而言，“膜下微喷+高垄深栽+免揭膜培土+缓释性有机无机复混肥”为四川广元降雨分布不均烟区适宜的水肥管理方式。关键词：水肥耦合；烤烟；产量；品质

中图分类号： S572.01           文献标识码： A           文章编号：1007-5119（2023）01-0015-09

The Effect of Water-Fertilizer Coupling Mode under Film on Growth，Yield and Quality of Flue-cured Tobacco

YU Yaoying1， ZHANG Lei1， WANG Mingfu1， HE Jixian2， ZHANG Qili2， JIANG Hao3， GU Huizhan2*

（1. Plant Protection Institute， Sichuan Academy of Agricultural Sciences， Chengdu 610066， China;2. Guangyuan TobaccoCompany， Guangyuan， Sichuan 628000， China;3. Institute of Mountain Hazards and Environment， Chinese Academy of Sciences， Chengdu 610041， China）

Abstract： In order to explore the suitable water and fertilizer management in areas with incoordination between rainfall distribution and water demand for flue cured tobacco growth， field experiments were carried out to study the effects of water supply under film and ridging height， fertilization times and fertilizer types on growth， yield and quality of flue-cured tobacco. The results showed that ， compared with drip irrigation， the soil water content of the inclined 5-hole micro spraying treatment was significantly increased， the comprehensive index value of chemical composition was increased by 22.50%-34.00%， the aroma quality was improved and the comprehensive score of sensory evaluation was increased by 2-4， which significantly reduced the labor cost and increased the income of tobacco farmers; Increasing the ridging height by 3-5 cm on the basis of standard ridge height （32-35 cm） could significantly increase the maximum leaf length and width， the yield of flue-cured tobacco， the income of tobacco farmers and the comprehensive index value of chemical composition of tobacco leaves （p<0.05）. Under the conditions of high ridge and micro spray irrigation under plastic  film，  compared  with  fractional  fertilization，  for  the  treatments  of  one-time  fertilization  with  increased  slow  release organic-inorganic compound fertilizer， tobacco yield and the comprehensive index value of chemical composition of middle tobacco was increased by 3.42%-14.98% and 34.04%-40.82% respectively. In summary， Micro spraying under film+deep planting in high ridge + no uncovering film and soil filling+slow-release organic-inorganic compound fertilizer was a suitable water and fertilizer management mode for tobacco areas with uneven rainfall distribution in Guangyuan， Sichuan.

Keywords： water fertilizer coupling; flue-cured tobacco; yield; quality

水分是影响作物生长发育的重要环境因子[1-3]，烟草作为一种需水较多的经济作物，各生育期对水分的需求不同[4]，其品质和产量受气候条件影响较大。我国烟草种植区域广泛，南方烟区降雨量充沛，但时间分布不均，容易发生季节性干旱，北方烟区则全年降雨量较少，灌溉往往不足。因此加强水肥耦合技术研究十分重要。传统浇灌、膜上喷滴灌、膜下喷滴灌是目前主要的水肥耦合技术。传统浇灌费时、费力、费水且不利于养分扩散迁移[5-6]。喷滴灌作为一种节水型灌溉方式，节能省水的同时还能有效解决不同地區土质、坡度及种植密度影响灌溉质量的问题。其中膜上喷滴灌，受风力影响，蒸发损失大，土壤入渗能力低，干旱季节尤为突出[7]，而膜下喷滴灌因输水损失小、蒸发低等优点已成为主要研究和应用方向。研究表明，微喷滴灌与传统灌溉相比，能显著提高水肥利用效率[5，8-10]，还可以通过调整施肥次数[11]、基追比[12]、施肥量等策略促进养分吸收和利用。

广元位于四川北部边缘，位于北纬31°31′至32°56′，东经104°36′至106°45′之间[13]，降雨分配与烤烟生长所需水分存在不协调现象，尤其是烤烟旺长期经常出现连续10 d 以上不降雨的情况，导致氮素后移，降低了上部烟叶的质量和配伍性。近年来，随着喷滴灌技术的推广，膜下喷滴灌技术在烤烟生产中逐渐应用，但关于多因素互作研究尚不多见。同时该地区烤烟揭膜培土期与大农业用工冲突，用工成本高，致使揭膜培土环节标准化质量差。在栽培措施中，起垄高度对烤烟产质量有显著影响，高垄能提高深层土壤含水量及疏松层厚度，有利于烟株不定根的产生，促使根系延伸和下扎，提高根系水分、肥料利用率及烟株抗倒能力[14]。

本文针对广元烤烟关键时期水肥耦合效果差，施肥用工高，烤烟产质量难以保障等问题，以膜下水肥耦合技术为核心，开展膜下供水方式与起垄高度互作对烤烟产质量影响的研究，并在此基础上继续开展施肥次数与肥料种类互作对烤烟产质量影响的研究，探索操作简便、效果显著的水肥耦合技术，为解决降雨分配与烤烟生长需水不协调及用工冲突等问题提供科学依据和技术指导。

1材料与方法

1.1试验材料

试验地点为四川省广元市剑阁县普安镇广元市烟草公司试验基地。试验时间2019—2020年。供试品种云烟87。

供试肥料：烟草专用复合肥料（N-P2O5-K2O=10-15-25）、生物有机肥、烟草专用追肥（N-P2O5-K2O=4-8-30）、硝酸钾、硫酸钾、磷铵、硝铵磷、缓释型有机无机复混肥（N-P2O5-K2O=4-4-22，有机质≥20%）。

土壤基本情况：膜下供水方式与起垄高度互作试验，土壤 pH 7.5，有机质含量9.1 g/kg，速效钾121.6 mg/kg，碱解氮38 mg/kg，有效磷10 mg/kg，交换性钙1829.4 mg/kg，交换性镁1342.6 mg/kg。施肥次数与施肥种类互作试验，土壤 pH 7.1，有机质含量28.1 g/kg，速效钾176.6 mg/kg，碱解氮78 mg/kg，有效磷36.4 mg/kg，交换性钙1741.6 mg/kg，交换性镁842.6 mg/kg。

1.2试验设计

1.2.1膜下供水方式与起垄高度互作试验2019年在广元市烟草公司普安试验基地进行，操作步骤为起垄-施肥-垄上铺供水带-覆膜-烟苗移栽。试验设膜下供水方式和起垄高度2个因素，每个因素2个水平，共计4个处理，3次重复，每个处理施肥量一致，具体见表1。Y1和 Y2为增压滴灌（图1右），滴头间距为50 cm，滴头出水量1.6 L/h，浇定根水15 min；干旱期（连续10 d 以上无降雨）每隔7～10 d 浇1次水，培土至打顶前浇2次，打顶后浇1次，共浇3次，每次40 min；Y3和 Y4为微喷灌（图1左），每斜排分布5孔（孔距2 cm），斜排间距离为10 cm ，每斜排出水量18 L/h，定根水1 min，干旱期每隔7～10 d 浇一次水，培土至打顶前浇2次，打顶后浇1次，共浇3次，每次3 min。烤烟种植行距×株距=1.2 m×0.5 m，每小区6行，共120株。

1.2.2施肥次数与施肥种类互作试验根据2019年试验结果，2020年在膜下斜5孔微喷供水方式和高于标准3～5 cm 垄高基础上，开展施肥次数与施肥种类2因素2水平试验，共4个处理（表2）。施肥方式为圈施，其中 T3、T4处理于烟苗移栽35 d 时进行揭膜、追肥培土。烤烟种植行距1.2 m 株距0.5 m ，每小区6行，每行20株，3次重复。

1.3测定指标及方法

土壤体积含水量：每次浇水前和浇水后1 d ，利用 Uni1000土壤水分记录仪测其0～20 cm土壤层的含水量，每小区选择一行测3个点位含水量后平均。

农艺性状：参照 YC/T 142—2010，每小区标记15株，在培土和打顶期，测定株高、节距、茎围等。

产量测定：以小区为单位采收烟叶并进行标记，待烟叶烘烤结束后，计算产量、产值。

化学成分：烟叶烘烤结束后，选取不同处理的中部烟叶（C3F ），利用 MATRIX-Ⅰ近红外光谱仪（德国布鲁克公司）检测其还原糖、植物碱、钾、氮、氯等[15]。

感观质量评定：烟叶烘烤后，选中部烟叶送四川中烟工业有限责任公司进行单料烟制样，依据《烟草及烟草制品感官评价方法》（YC/T138—1998）由专职评吸人员进行感官品质鉴定，按9分制进行评分。

1.4烟叶化学成分评价

选择烟叶总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯、糖碱比、氮碱比与钾氯比9项化学成分并计算综合指标值（I）[16]进行评价。参照相关研究结果的试验评价方法[17-18]，确定9项化学成分指标所选用的隶属函数的类型及相应参数范围值：式（1），S 型隶属函数；式（2），抛物线型隶属函数，根据公式（3）计算化学成分综合指标值 I。I 值范围0～1，值越高，表明烟叶化学成分质量越好。各函数拐点及烤烟各化学成分指标的权重值见表3。

式中：Ni 和 Wi 分别为第 i 种化学成分含量的隶属值和相应的权重系数。

1.5烟叶化学成分评价数据处理

采用 Excel 2016和 Statistics SPSS 20.0软件进行数据处理和统计分析。

2结果

2.1膜下供水方式与起垄高度对土壤水分和烤烟生长的影响

2.1.1土壤含水量由图2可见，补水前，各处理的土壤含水量不存在显著差异；补水1 d 后， Y3、 Y4的土壤含水量显著高于 Y1和 Y2处理，且 Y1与 Y2，Y3与 Y4之间不存在显著性差异。这说明，起垄高度对土壤含水量没有显著影响。而膜下供水方式对土壤含水量有显著影响，斜5孔微喷处理补水1 d 后土壤含水量显著高于滴灌处理。

2.1.2烤烟农艺性状由表4可知，相同垄高下，与滴灌相比，膜下斜5孔微喷培土期烤烟的有效叶数增加4.71%～10.67%，打顶期烤烟的株高、最大叶长和最大叶宽分别增加2.32%～5.49%、11.54%～12.27%和5.75%～11.34%，差异均达显著水平（p<0.05）；与标准垄高相比，高起垄（高于标准3～5 cm ）处理培土期烤烟的有效叶数、最大叶长和叶宽、茎围及打顶期的有效叶数显著增加（p<0.05）。

2.1.3烤烟经济性状从表5可知，与滴灌相比，膜下斜5孔微喷处理烤烟产量、产值、收入均极显著增加（p ＜0.01），用工减少33.3%，供水设备成本减少280元/hm2，产量和收入分别增加5.89%～7.80%和9.09%～11.28%，不同起垄高度之间存在显著性差异（p ＜0.05），高起垄处理烤烟产量、产值、收入均高于标准垄高处理。膜下供水方式和起垄高度对烤烟产量、产值、收入均存在显著交互效应（p ＜0.05）。

2.1.4中部烟叶化学成分根据王彦亭等[14，19-20]及 Q/YZY01—2006的优质烟叶质量标准（还原糖含量17.00%～25.00%、烟碱含量2.10%～2.90%、氯含量＜0.60%、钾含量＞1.40%、总糖含量21.00%～28.00%、总氮含量1.70%～2.20%、糖碱比8.00～12.00、氮碱比0.80～1.00），由表6可知，膜下斜5斜孔微喷处理还原糖、钾、总糖、总氮、糖碱比、氮碱比适中，化学成分综合指标值较滴灌处理增加22.50%～34.00%（p<0.01），更符合优质烟叶标准；高起垄（高于标准3～5 cm ）处理烟碱、钾、总氮、糖碱比、氮碱比适中，化学成分综合指标值较标准垄高增加25.00%～36.73%（p<0.05），更符合优质烟叶标准。显著性检验结果表明，膜下供水方式和起垄高度对烤烟中部烟叶化学成分综合指标值存在显著交互效应（p<0.05）。

2.1.5烟叶感观质量评价从表7可知，中部烟叶感观质量评吸结果排序为：Y4＞Y3＞Y2＞Y1，斜5孔微喷处理感官评析综合得分较滴灌提高2～4分，同时专家组文字结论表明 Y4处理甜度好，流畅，劲头浓度适中，刺激较小。这说明，与滴灌相比，斜5孔微喷处理更有利于改善烟叶的内在质量，提高烟叶品质；高于标准垄高3～5 cm 处理烟叶感观质量评价优于标准垄高处理。

综上，斜5孔微喷和高于标准垄高3～5 cm 更有利于提高土壤含水量、烤烟产量及产值，改善烟叶内在质量。故在此基础上开展施肥次数与肥料种类对烤烟栽培影响试验。

2.2施肥次数与肥料种类对烤烟栽培的影响

2.2.1烤烟农艺性状由表8可知，烤烟培土期，一次性施肥较分次施肥株高、最大叶长、最大叶宽、茎围分别增加11.40%～21.72%，7.85%～14.57%，9.09%～11.35%，3.63%～8.81%；“有机肥+化学肥料”较“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”株高增加2.11%～11.58%，差异均达显著水平（p<0.05）。烤烟打顶期，一次性施肥较分次施肥株高降低3.38%～4.35%，“有机肥+化学肥料”较“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”株高和最大叶宽分别减小4.21%～5.18%和5.14%～5.82%，差异均达显著水平（p<0.05）。施肥次数和肥料种类对烤烟打顶期的有效叶数、最大叶长和茎围存在显著交互效应（p<0.05）。

2.2.2烤烟经济性状从表9可知，施肥次数对烤烟产量和产值影响极显著（p<0.01），与分次施肥相比，一次性施肥中，“有机肥+化学肥料”处理烟叶产量下降9.22%，有机肥+化学肥料+有机无机复混肥处理烟叶产量和烟农收入分别增加1.80%和4.95%。肥料种类对烤烟产量、产值和收入存在极显著影响（p<0.01），与“有机肥+化学肥料”相比，“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”产量和收入分别提高3.42%～14.98%和2.84%～16.28%。施肥次数和肥料种类对烤烟产量、产值和收入存在极显著交互效应（p<0.01），一次性施肥和“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥互作”（T2）能显著提高烟叶产量、产值。

2.2.3中部烟叶化学成分从表10可知，“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”处理还原糖、烟碱、钾、总氮、糖碱比及氮碱比值适中，化学成分综合指标值较“有机肥+化学肥料”处理增加34.04%～40.82%（p<0.01），更符合优质烟叶标准，显著性检验结果表明，施肥次数和肥料种类对烤烟烟叶化学成分综合指标值不存在显著交互效应。

2.2.4烟叶感观质量评价从表11可知，中部烟叶感观质量评吸结果排序为： T2＞T4＞T1＞T3， T2處理香气质较细腻、纯净度好，香气量差别不大，刺激性好，甜度更足、干净度更好。这说明，“一次性施肥”+“有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”处理更有利于改善烟叶的内在质量，提高烟叶品质。

3讨论

3.1不同膜下供水方式與起垄高度对烤烟生长和产质量的影响

烤烟栽培膜下供水方式以节水滴灌为主[21-22]，受滴头间距和土壤浸润范围所限，会出现部分烟株未能有效补水现象。本文针对降雨丰富但分布不均的地区，开展膜下供水方式与起垄高度互作对烤烟产质量影响的研究，结果表明，膜下微喷处理浇水1 d 后，土壤含水量显著高于膜下滴灌处理，有利于肥料养分释放及烟株养分吸收利用，与薛如君等[6，23]研究结果基本一致。高垄处理烤烟培土和打顶期的农艺性状显著优于标准垄高处理，因为高垄土壤层更厚更疏松，有利于烟株根系深延，促进烟株生长，且为免揭膜一次性施肥措施提供了可能性。根据降雨情况，在培土至打顶期进行了两次膜下供水，打顶期膜下微喷处理烟株高度、最大叶宽和叶长均要显著好于滴灌处理，微喷优势明显。研究还表明膜下微喷和高垄互作能显著提高烤烟产量、平衡烟叶化学指标。

3.2不同施肥次数与肥料种类对烤烟生长和产质量的影响

本研究表明，在“膜下斜5孔微喷+高垄”条件下，免揭膜一次性施肥培土期的烤烟农艺性状显著优于分次施肥；“有机肥+化学肥料+缓释型有机无机复混”打顶期的农艺性状显著优于“有机肥+化学肥料”，这与余小芬等[24]的研究结果基本一致；施肥次数、肥料种类及二者互作对烤烟农艺性状、产量、产值存在极显著影响，肥料种类对烟农收入和中部烟叶化学成分综合指标值有显著影响。在水分保障情况下，常规施肥种类（有机肥+化学肥料）只有在分次施肥的措施下才能保证养分利用最大化，一次性施肥则需有缓释性肥料，才能保证水肥耦合效果，促进烤烟生长，提高烤烟产量。综合考虑成本、操作便利度及提质增产等目的，以“一次性施肥+有机肥+化学肥料+有机无机复混肥”为膜下微喷灌溉模式下的最佳施肥方式。

4结论

通过对膜下供水方式、起垄高度、施肥次数、施肥种类进行研究，初步明确“膜下斜5孔微喷+高垄深栽+免揭膜培土+缓释性有机无机复混肥”为适宜广元烟区的水肥耦合技术。今后应进一步优化肥料用量、施肥方式，以期通过水肥耦合，提高肥料利用率达到化肥减施目的。

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