不同氮钾运筹对云烟121产质量的影响.pdf

江西农业学报 2023，35（11）：8086ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.11.012不同氮钾运筹对云烟121产质量的影响袁国议1，牛新春1，代惠娟2，李 彬2，张石磊2，彭胜强2，吴姝俊2，周艳宾2*，王 戈1，王 娜1，白羽祥1，杜 宇1，周 鹏1，李贤铭3，李 丽3，李雪瑞3（1.云南农业大学 烟草学院，云南 昆明 650201；2.河北中烟工业有限责任公司，河北 石家庄 050051；3.云南省烟草公司 昆明市公司禄劝分公司，云南 禄劝 651500）摘 要:以云烟121为供试材料，设置常规施肥（CK）、基肥减氮20%+当地常规施肥（D1）、基肥减氮20%+追肥增钾20%（D2）、基肥减氮20%+追肥减钾20%（D3）等4个处理，研究不同处理对烟株生长发育、土壤理化性质、烟叶化学成分及烟叶产量和质量的影响。结果表明：D2处理的烤烟农艺性状优良、土壤理化性质更优、化学成分更协调、外观质量最好，各项经济指标最高，产量达2581.30 kg/hm2，均价达21.87元/kg，产值达56452.30元/hm2。综上所述，在宣威市板桥镇烟叶生产常规施肥的基础上基肥减氮20%+追肥增钾20%有利于促进烟株生长，增加烤后烟叶化学成分协调性，提高烟叶产量和品质，推荐作为“荷花”品牌高端烟叶原料的参考施肥方案。关键词:烤烟；氮钾运筹；化学成分；烟叶质量；经济性状 中图分类号：S572 文献标志码：A 文章编号：1001-8581（2023）11-0080-07 Effects of Nitrogen and Potassium Application on Yield and Quality of Yunyan 121 YUANGuo-yi1,NIUXin-chun1,DAIHui-juan2,LIBin2,ZHANGShi-lei2,PENGSheng-qiang2,WUShu-jun2,ZHOUYan-bin2*,WANGGe1,WANGNa1,BAIYu-xiang1,DUYu1,ZHOUPeng1,LIXian-ming3,LILi3,LIXue-rui3 (1.CollegeofTobaccoScience,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China;2.ChinaTobaccoHebeiIndustrialCo.Ltd.,Shijiazhuang050051,China;3.LuquanSubsidiaryCompany,YunnanTobaccoCompanyKunmingBranch,Luquan651500,China)Abstract:Theflue-curedtobaccovariety Yunyan121 wasusedasthematerial.Fourtreatmentsweresetup,includinglocalconventionalfertilization(CK),20%reductionofnitrogeninbasefertilizer+localconventionalfertilization(D1),20%reductionofnitrogeninbasefertilizer+20%increaseofpotassiumintopdressing(D2),20%reductionofnitrogeninbasefertilizer+20%reductionofpotassiumintopdressing(D3).Theeffectsofdifferenttreatmentsonthegrowthanddevelopmentoftobaccoplants,soilphysicalandchemicalproperties,chemicalcomposition,yieldandqualityoftobaccoleaveswerestudied.TheresultsshowedthatD2treatmenthadexcellentagronomictraits,bettersoilphysicalandchemicalproperties,morecoordinatedchemicalcomposition,thebestappearancequality,andthehighesteconomicindicators.Theyieldwas2581.30kg/hm2,theaveragepricewas21.87yuan/kg,andtheoutputvaluewas56452.30yuan/hm2.Insummary,onthebasisofconventionalfertilizationintheproductionoftobaccoleavesinBanqiaoTown,XuanweiCity,20%nitrogenreductionofbasefertilizer+20%potassiumincreaseoftopdressingfertilizerisbeneficialtopromotethegrowthoftobaccoplants,thecoordinationofchemicalcomponentsofflue-curedtobaccoleaves,andtheimprovementofyieldandqualityoftobaccoleaves.Itisrecommendedasareferencefertilizationschemeforhigh-endtobaccoleavesof Hehua brand.Key words:Flue-curedtobacco;Nitrogenandpotassiumapplication;Chemicalcomposition;Tobaccoquality;Economictrait氮素被称为“生命元素”，供氮不足会导致蛋白质、核酸、磷脂等物质的合成受阻，导致细胞分裂缓慢，抑制生长发育1，过量供氮导致烟叶生长过度、贪青晚熟，烤后烟叶烟碱含量过高，影响作物生长及产量形成2；钾素被称为“品质元素”，能够提高烟叶安全性，降低烟叶焦油量，改善烟叶外收稿日期：2023-08-12基金项目：河北中烟工业有限责任公司科技项目（2022130000340019）。作者简介：袁国议（1997），男，云南昆明人，硕士研究生，研究方向为烟草栽培与生理生化。*通信作者：周艳宾。11 期袁国议等：不同氮钾运筹对云烟121产质量的影响81观质量和内在品质3。因此，合理的氮、钾施用对烟叶产量和品质均具有促进作用。李静等4-5研究表明，氮钾肥的合理施用不仅对作物的产量和品质有重要影响，还起到保育土壤的作用；施氮会引起植株叶片中硝酸盐含量的增加，而施钾则可以降低此效应6；氮钾肥配合施用对产量的增加大于单施氮肥对产量的增加7；在一定的施氮水平下，烟叶中总糖和还原糖含量随施钾量的增加而增加8；在等钾条件下，随施氮量的提高，烟株的株高、有效叶片数、叶长和叶宽均增加9。目前，大多数研究主要集中在单一地增加或减少氮钾肥对烟叶生长及烤后烟叶的影响10-13，而关于不同氮钾运筹方式对烤烟烟叶的化学成分变化导致的外观质量及经济性状的研究还缺乏足够的关注。因此，为进一步明确不同氮钾运筹对河北中烟曲靖原料基地烤烟化学成分及产质量的影响，本试验选用云烟121在宣威市板桥镇进行田间试验，在当地常规施肥的基础上设置不同的氮、钾肥施用量，通过调查烟株农艺性状、植烟土壤环境、烟叶化学成分、烤后烟叶外观质量及经济性状，以期为“荷花”品牌高端烟叶原料的科学合理施肥提供参考依据。1 材料与方法1.1 试验区概况试验于2022年4月26日9月23日在宣威市板桥镇（104 3 48 E，26 0 22 N，海拔2089.50m）进行，试验地属亚热带高原型季风气候区。1.2 试验材料供试品种为云烟121，采用漂浮育苗方法，待苗龄48d时选取长势一致烟株于4月25日进行移栽。供试肥料包括烟草专用复合肥（N-P2O5-K2O=14-10-24）、普 钙（12%P2O5）、农 用 硫 酸 钾（50%K2O）。1.3 试验设计试验共设4个处理（表1），分别为：当地常规施肥（CK）；基肥减氮20%+常规施钾（D1）；基肥减氮20%+增钾20%（D2）；基肥减氮20%+减钾20%（D3）。每个处理3次重复，12个小区，随机区组设计。株行距120cm50cm，每小区植烟100株，试验田四周设保护行。其他管理措施均按照当地优质烟叶生产技术体系进行。表1 肥料运筹方式 kg/hm2处理运筹模式基肥追肥（硫酸钾）复合肥普钙硫酸钾CK当地常规施肥600/150D1基肥减氮20%+常规施钾4807560150D2基肥减氮20%+追肥增钾20%4807560180D3基肥减氮20%+追肥减钾20%48075601201.4 测定指标与方法1.4.1 主要农艺性状 在烤烟移栽后30、60、90d（分别对应烤烟的团棵期、现蕾期、成熟期）选取生长状况良好、长势一致的10株烟株，依据 烟草农艺性状调查测量方法（YC/T1422010）测量烟株的株高、茎围、有效叶片数、最大叶面积。1.4.2 土壤理化性状 采烤完毕后按试验小区采用抖根法采集根际土壤样品，各小区采集3株混合，然后再将相同处理的3个小区进行混匀。参照土壤农化分析14的方法，土壤pH值采用酸度计电位法测定（水土比2.51）；有机质含量（SOC）采用重铬酸钾外加热法测定；有效钾含量（AK）用乙酸铵浸提火焰光度法；有效磷含量（AP）用钼锑抗比色法测定；碱解氮含量（AN）用碱扩散法测定。1.4.3 烟叶化学成分 烟叶成熟烘烤后，每个处理取1kgC3F烟叶进行烟叶化学成分测定。采用连续流动分析仪（AA3）对烟叶中的总氮、总糖、烟碱、还原糖、氯含量进行测定，钾含量采用原子吸收光谱仪（PEAnalyst300）进行测定，根据测得的数据计算还原糖/烟碱（糖碱比）、总氮/烟碱（氮碱比）、钾/氯（钾氯比）等指标。1.4.4 烟叶外观质量和经济性状 烟叶成熟烘烤后，按照国家烤烟42级分级标准15进行分级，根据当地烤烟收购价格，计算烟叶产量、产值、中上等烟比例及均价。并随机抽取每个处理相同部位各10片，根据烟叶外观质量评定标准16对烤后烟叶6项外观质量指标进行打分（总分为10分），各指标的权重为：颜色为25%，成熟度为35%，结构为10%，身份为10%，油分为10%，色度为10%17。1.5 数据分析江 西 农 业 学 报35 卷82应用SPSS23.0软件进行数据分析，采用单因素邓肯（Duncan）法检验进行方差分析，应用Excel2021软件进行制图。2 结果与分析2.1 不同氮钾运筹对烟株主要农艺性状的影响随生育期的推进，烟株主要农艺性状在不同氮钾运筹模式下表现出一定差异（图1）。在整个生育期，株高、茎围、有效叶片数、最大叶面积均以D3处理显著低于其他处理；移栽6090d时，3个基肥减氮处理的茎围、有效叶片数、最大叶面积仅D2处理显著高于CK，D1处理和D3处理均显著低于CK处理，整体表现为D2CKD1D3，且差异达到显著水平；在株高方面，CK处理与D2处理随移栽时间的推进，两者株高间的差异逐渐降低，在60d后差异不显著。株高/cm茎围/cm有效叶片数/片最大叶面积/cm2图1 不同施肥模式下烟株的农艺性状2.2 不同氮钾运筹对植烟土壤理化性质的影响不同氮钾运筹模式下的植烟土壤理化性质有较大差异（表2），其中D2处理的土壤pH值、有效磷含量和速效钾含量均显著高于其他处理；在土壤有机质含量方面表现为：CKD2D1D3；D1、D2、D3各处理间的土壤碱解氮含量无显著性差异，并均显著低于CK。因此，在基肥减氮20%条件下，土壤的pH值、有机质含量、有效磷含量和速效钾含量均会随施钾量的增加而增加。表2 不同施肥模式下植烟土壤的理化性质处理pH值有机质含量/（g/kg）有效磷含量/（mg/kg）速效钾含量/（mg/kg）碱解氮含量/（mg/kg）CK5.730.06c42.280.37a31.510.57b165.544.59b202.396.02aD16.040.09ab39.710.80b29.230.43c148.053.37c181.372.95bD26.190.18a40.300.87b33.360.56a240.915.91a181.553.26bD35.880.04bc37.580.78c27.390.18d141.182.66c176.801.78b2.3 不同氮钾运筹对烟叶化学成分的影响一般认为，云南优质烟叶标准为：总糖含量在24%33%，还原糖含量在20%28%，总氮含量在1.8%2.4%，烟碱含量在2%3%，氯含量在0.1%0.6%，钾含量大于1.7%，糖碱比为1015，钾氯比8.0018。不同处理下的烤烟内在化学成分结果（表3）表明，相较于CK，D2处理的烟叶总糖、还原糖含量均显著提高，总氮、烟碱含量则显著降低，且CK的烟碱和总氮含量均显著高于其他处理；在钾含量方面，D2处理显著高于其他处理，其中D1处理11 期袁国议等：不同氮钾运筹对云烟121产质量的影响83与CK之间无显著性差异；在氯含量方面，D2处理显著低于D1、D3处理和CK，但CK、D1、D3处理间的差异不显著；糖碱比、钾氯比均以D2处理最高，且均达到显著性差异。因此，基肥减氮20%+追肥增钾20%更有利于烟叶内在品质的形成。表3 不同施肥模式下烟叶的化学成分处理总糖含量/%还原糖含量/%总氮含量/%烟碱含量/%钾含量/%氯含量/%糖碱比钾氯比CK27.010.35b25.770.40b2.450.03a2.560.07a2.620.04b0.250.02a10.070.27d10.390.77bD128.360.72b26.980.14b2.240.10b2.210.03b2.570.09b0.250.03a12.210.19b10.480.74bD231.940.82a28.580.93a2.100.10b2.170.09b3.210.08a0.210.01b13.200.62a13.210.87aD324.521.22c23.540.81c1.920.06c2.150.07b2.220.05c0.240.01a10.950.08c9.660.23b2.4 不同氮钾运筹对烟叶外观质量的影响烤烟外观质量评价结果（表4）表明，不同氮钾运筹模式下烤烟外观质量表现出明显差异。其中，D2处理的外观质量总分最高，达8.57分，表现为颜色橘黄、成熟度好、叶片组织结构疏松、身份薄厚适中、油分多、色度强。烤烟的外观质量评价总分由高到低为：D2D1CKD3，各个处理间的差异均达到显著水平。综上表明，基肥减氮20%+追肥增钾20%与基肥减氮20%+常规施肥均有利于提高烟叶外观质量，且前者的效果更佳。表4 不同施肥模式下烤烟的外观质量评分 分处理颜色成熟度叶片结构身份油分色度总分CK6.500.87c8.670.29a7.170.29b6.500.50a4.830.29c5.830.29b7.090.21cD17.830.29b8.500.50a8.170.29a6.330.29a8.830.29a7.330.29a8.000.14bD29.000.50a9.000.50a8.330.29a6.830.29a9.000.50a7.500.50a8.570.19aD33.330.58d7.330.29c6.170.29c5.670.29c5.830.76b3.670.58c5.530.21d2.5 不同氮钾运筹对烟叶经济性状的影响不同氮钾运筹模式下烤烟经济性状结果（表5）表明，D3处理的各项指标均显著低于其他处理；相较于CK，D2处理的中上等烟比例增加了3.86个百分点，产量增加了5.07%，产值增加了18.94%，均价增加了13.20%，且差异均达到了显著水平；D1处理除在产量和中上等烟比例方面较CK低外，其他经济性状指标均显著高于CK。因此，基肥减氮20%+追肥增钾20%对烟叶经济性状的提升效果最佳，可获得更高的经济效益。表5 不同施肥模式下烟叶的经济性状处理中上等烟比例/%产量/（kg/hm2）产值/（元/hm2）均价/（元/kg）CK77.790.46b2456.7240.25b47462.86236.48c19.320.35cD176.151.42bc2404.8822.30c48497.14234.56b20.170.09bD281.650.89a2581.3015.45a56452.30376.98a21.870.16aD374.931.27c2250.0520.68d42037.08334.95d18.680.16d3 讨论适宜的氮、钾施肥比例是生产优质烟叶的重要条件，氮、钾合理施用能够改善烟株的生长发育，提高烟叶产值，促进烟叶香吃味的形成19。农艺性状是烟株整体发育和形态构造的外在表现，在一定程度上能够直观反映烤后烟叶的质量20。朱毅等21在普者黑当地常规施肥基础上减少10%的氮投入，发现团棵期烟株农艺性状与当地常规施肥相比较差，但旺长期、打顶期的烟株均以减氮条件表现较好。本试验条件下，减氮处理烟株各时期生长均受到抑制，其原因可能是不同地区的气候条件和土壤肥力不同，最佳施氮量有所差异22-24。王峰等25研究发现，等氮条件下，增钾能显著提高作物叶面积，增加产量。本试验与其研究结果完全一致，原因可能是增施钾肥能够改善烟株根系的生长环境，促进了烟株根系生长，增加根系对不同形态氮素的吸收量，从而提高了烟株对氮素的利用效率26-27。土壤的pH值和有机质、氮、磷、钾含量是衡量土壤肥力及质量的重要指标，直接影响烟株生长发育及烤后烟叶的产质量28。氮肥减施能够有效缓解生菜地土壤酸化，显著提高土壤pH值29；增江 西 农 业 学 报35 卷84施钾肥可导致茶园土壤pH值升高，且此效应随施用浓度增加而递增30。本试验结果发现，减氮处理相较于常规施肥，土壤pH值显著升高，且相同施氮水平下，土壤pH值随施钾量的增加而增加，基肥减氮20%+追肥增钾20%条件下土壤pH值为6.19，处于烤烟最适pH值范围（5.56.5）的中值。氮肥减量调控土壤pH值主要通过控制硝化反应和土壤盐基阳离子流失，使氮肥水解后转化成NO3-和H+的浓度降低，从而导致土壤pH值升高31。施钾提高土壤pH值的原因可能是施钾提高了土壤中K+浓度，K+被土壤颗粒吸附形成交换性K+，而土壤pH值与交换性钾离子呈显著性正相关32。王天乐等33研究表明，施用钾肥能够显著提升土壤速效磷含量，而对速效氮含量无显著影响。本试验结果与之相似，等氮水平下，追肥中增钾20%的土壤速效磷含量显著高于各低钾处理，其原因可能是钾肥提升了烟株根系活力，促使土壤磷转化成烟株易吸收的速效态34。烟叶化学成分是烟叶品质的内在表现，是烟叶良好香气风格和质量特征的重要基础35，钾素对烤烟香气品质和安全性具有决定性作用。陶怡帆等36研究发现，烤后烟叶的总糖、还原糖含量会随施钾量的增加而增加，且随施氮量的降低而降低，总氮和烟碱含量变化则与之相反37。本试验中，相较于基肥减氮20%+常规施肥，基肥减氮20%+追肥增钾20%显著提高了烟叶中总糖和还原糖含量，降低了总氮和烟碱含量，各项化学成分更加协调，提升了烟叶品质，这与前人在研究绿肥减氮和高钾追肥条件下烟叶化学成分变化趋势所得结果一致38-39。这可能是因为减氮增钾，一方面，氮素是烟碱合成的主要来源，施氮量降低烟株吸收外源氮素减少，使得烟碱合成速率减慢，导致烟碱含量下降40；另一方面，随施钾量的增加，烟株根系能够吸收较多的钾离子，钾离子可以活化烟株体内碳代谢中关键酶的活性，进而促进单糖合成蔗糖和淀粉，使主要的氮代谢转向为主要的碳代谢，以满足烟株生长发育中碳骨架的需要41。另外，本研究还发现，增施钾肥（K2SO4）不仅能使烟叶钾含量显著增加，且使氯含量显著降低，原因可能是K2SO4的施入导致土壤有效硫含量增加42，而植物体内氯离子生理需求量较低，较高浓度的SO42-与Cl-之间发生离子竞争抑制，导致Cl-的吸收量明显下降43。谭小兵等44研究表明，减氮20%、增钾40%条件下，烟叶产量、产值均得到显著提高；低氮水平下，增施磷、钾肥能够显著增加烟叶中致香前体物质的含量，提升烤烟香气质量45，提高烟叶外观质量与品质46-47。本试验结果得出，基肥减氮20%+追肥增钾20%条件下，烤后烟叶的外观质量得分最高，且均价、产量、产值等经济性状指标均显著高于其他处理，这说明适宜的氮肥减施有利于提升烟叶品质，提高烤后烟叶上等烟比例和经济效益。本研究还发现，与常规施肥相比，减氮20%处理烟叶产量降低，但由于烤后烟叶外观质量增加，烤烟均价升高，最终产值显著高于常规施肥，其原因可能是土壤中的有机质、碱解氮含量与土壤供氮能力成正比，均能为烟株生长提供大量氮元素48，氮素吸收过多一方面会导致烟叶烟碱含量偏高、糖类合成受阻、香气质下降，杂气和刺激性增强，另一方面，稀释效益导致各化学评价指标下降，造成了烟叶品质的下降49。综上，宣威市烟叶生产在确保必需的钾肥施用情况下，应适当控制氮肥施用量。本试验仅从不同氮钾运筹模式下烤烟农艺性状、土壤理化性质、烟叶外观质量和经济性状等方面进行了探究，对烟叶体内在化学成分差异导致烤后烟叶香气物质含量变化以及感官质量评价还有待进一步深入研究。4 结论综合来看，基肥减氮20%+追肥增钾20%的运筹模式对提高宣威烟区云烟121的产质量和烤后烟叶化学成分的协调性效果更好，能够显著提升烟叶品质。因此，建议宣威烟区在当地常规施肥基础上采用基肥减氮20%+追肥增钾20%的施肥模式，该模式也可为相近地区的烟草施肥提供参考与借鉴。参考文献：1 KrappA,BerthomeR,OrselM,etal.Arabidopsisrootsandshootsshowdistincttemporaladaptationpatternstowardnitrogenstarvation J.PlantPhysiology,2011,157(3):1255-1282.2 陈懿,林英超,杨志晓,等.炭基肥对黄壤烤烟生理和氮素吸收与平衡的影响 J.土壤学报,2022,59(3):864-872.3 李佛琳,彭桂芬,萧凤回,等.我国烟草钾素研究的现状与展望 J.中国烟草科学,1999(1):22-25.4 李静,张锡洲,李廷轩,等.钾肥运筹对烤烟钾吸收利用的影响 J.植物营养与肥料学报,2015,21(4):969-978.5 DaiLJ,LiuYK,ZhuCW,etal.Differentialproteomics11 期袁国议等：不同氮钾运筹对云烟121产质量的影响85oftobaccoseedlingrootsathighandlowpotassiumconcentrations J.ScientificReports,2021,11(1):9194.DOI:10.1038/s41598-021-88689-4.6 孙红梅,李天来,须晖,等.不同氮水平下钾营养对大棚番茄产量及品质的影响 J.沈阳农业大学学报,2000(1):68-71.7 邹铁祥,戴廷波,姜东,等.钾素水平对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质形成的影响 J.中国农业科学,2006(4):686-692.8 靳辉勇,齐绍武,朱益,等.不同氮钾比对湘西南烤烟产质量的影响 J.天津农业科学,2016,22(7):106-110.9 邢云霞,刘世亮,朱金峰,等.施氮调控豫中烟区烤烟品质及经济效益研究 J.干旱地区农业研究,2017,35(6):201-208.10 韩玉环,王祎,高强,等.喷施6种叶面钾肥对烤烟上部叶生长发育及质量的影响 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