论文部分内容阅读
摘 要：为了寻求研制优质、高效、环保的烟草控释肥料所需的参考依据，采用田间试验研究了控释肥和烟草专用复合肥对烤烟光合特性、产量与质量及氮钾利用率的影响。结果表明：（1）当施氮量由90 kg/hm2提高到150 kg/hm2时，烤烟产量和产值均显著增加，上等烟比例和均价略有下降，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量显著提高，总糖与还原糖含量显著下降；（2）与烟草专用复合肥相比，控释肥可提高烤烟旺长期以后的叶片叶绿素含量，提高旺长期烟叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度，但对蒸腾速率无明显影响；（3）与烟草专用复合肥比较，控释肥能使烤烟产量提高3%～7%，产值提高9%～16%，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量变化不明显，总糖与还原糖含量降低。（4）控释肥有利于提高烤烟氮肥、钾肥利用率，在施氮90 kg/hm2和150 kg/hm2条件下氮肥利用率分别提高21.1和8.7个百分点，施钾180 kg/hm2和300 kg/hm2条件下钾肥利用率分别提高9.4和8.6个百分点。可见，控释肥可改善烤烟中后期光合特性，增加产量与产值，改善烤后烟叶品质，提高氮钾利用率。
关键词：烤烟；控释肥；光合特性；产量；质量；肥料利用率
中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2015）01-0054-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.011
Effects of Controlled Release Fertilizer on Photosynthetic Characteristics， Yield and Quality and Use Efficiency of N and K of Tobacco
HUANG Songqing， WEI Yue， TU Naimei， YI Zhenxie*， GUAN Chunyun
（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）
Abstract： In order to provide the reference for research and development of high-quality， high-efficiency and environmentally harmless controlled release fertilizers for tobacco， the effects of controlled release fertilizer （CRF） and tobacco-specific compound fertilizer （TCF） on photosynthetic characteristics， yield， quality of flue-cured tobacco， and N and K use efficiency were investigated. The results showed that （1） when the nitrogen application rate increased from 90 to 150 kg/ha， yield and output value of flue-cured tobacco significantly increased， the ratio of first-grade tobacco leaves and average price slightly decreased. Total K content of all cured leaves increased or significantly increased. Nicotine content significantly increased， but contents of total sugar and reducing sugar significantly decreased. （2） Compared to TCF， CRF increased the chlorophyll content in tobacco leaves after vigorous growth stage of flue-cured tobacco and improved the photosynthetic rate， stomatal conductance and intercellular CO2 concentration at vigorous growth stage. （3） Compared to TCF， CRF increased yield by 3%-8% and output value by 9%-16%， significantly increased contents of total K and nicotine， but significantly reduced contents of total sugar and reducing sugar. （4） CRF improved the use efficiency of N and K fertilizers. Under the N rate of 90 and 150 kg/ha， the N use efficiency increased by 21.1 and 8.7 percentage points， respectively. Under the K rate of 180 and 300 kg/ha， the K fertilizer use efficiency increased by 9.4 and 8.6 percentage points， respectively. In conclusion， CRF can improve photosynthetic characteristics at middle and late stages of flue-cured tobacco， increase yield and output value， improve quality of cured tobacco leaves and increase N and K use efficiency. Keywords： flue-cured tobacco； controlled release fertilizer； photosynthetic characteristics； yield； quality； fertilizer use efficiency
我国是世界上最大的化学肥料生产与消费国。据统计[1]，2012年全国化学肥料施用量达5839万t，以当年农作物播种总面积16 342万hm2计算，每公顷作物施肥量达到357.3 kg。在化学肥料施用量逐年增长的同时，我国农田化肥利用率却一直较为低下。据报道，我国当季氮、磷、钾肥利用率分别为
基金项目：国家烟草专卖局项目（ts–01）；湖南省科学技术厅项目（2013NK3073）；湖南省烟草公司项目（11–14Aa01）；长沙市烟草公司项目（12231）
作者简介：黄松青，男，在读博士，农艺师，主要从事烟草科研与管理工作。E-mail：[email protected]。*通信作者，E-mail：[email protected]
收稿日期：2014-10-15
30%～35%、10%～20%和35%～50%[2]，而国外当季氮、磷、钾肥利用率分别为40%～60%、10%～20%和50%～60%[3]。我国学者们围绕提高作物的肥料利用率已开展了大量研究，其中，包括控释肥料在内的新型肥料是近年来的研究热点。
控释肥料是指以各种调控机制使其养分最初释放延缓，延长植物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料[4]。肥料控释有多种方法，如大颗粒、包膜、添加尿酶抑制剂或硝化抑制剂等，其中包膜肥料是研究较多的一种类型。谢培才等[5]针对小麦和玉米分别进行了研究，发现包膜复合肥的氮素利用率提高9.14%和5.03%，磷素利用率提高17.52%和11.22%，钾素利用率提高8.35%和11.26%。郑圣先等[6]研究表明，缓释氮肥利用率高达72.3%，比尿素高出36.5%。陈光等[7]研究表明，包膜尿素较普通尿素的氮素利用率提高了8.2%。易镇邪等[8]以玉米为材料开展研究，发现施N 180 kg/ hm2条件下，包膜复合肥的氮素利用率较普通复合肥高5.3 个百分点，包膜尿素的氮素利用率较普通尿素高3～7 个百分点[9]。王素萍等[10]发现，控释尿素可使油菜增产7.1%～19.7%，氮肥利用率提高12.2～17.7个百分点。田昌等[11]发现包膜复混肥对油菜也有明显增产作用，同时其肥料利用率也有提高。由此可见，包膜肥料在提高肥料利用率上确具有良好的效果。
烟草是我国重要的经济作物之一，其施肥量不仅关系到产量与品质，更关系到农民的经济效益，因此各地均有大量烟草施肥研究。近年来，人们针对控释肥在烟草上的效果也开展了一些研究[12-16]。据报道[12]，在同等肥力水平下，施控释尿素较普通尿素烟苗茎粗的变异系数较小，长势较均匀，现蕾期较迟。施卫省等[13]研究表明，与普通复合肥相比，桐油包膜肥处理烟叶产量提高，烟叶全钾含量由2.07%提高到2.27%。李萍[14]研究表明，一次性基施包膜肥料可提高烤烟移栽后55～75 d内的叶片叶绿素含量，降低移栽后75～85 d内的叶绿素含量，从而使烟株较早落黄，明显改善烟叶品质。
烟草是我国重要的经济作物之一，2012年种植面积为159.7万hm2 [1]。长期以来，我国烟草生产上使用的肥料均为各地生产的烟草专用肥（含专用基肥、专用追肥等），目前虽有烟草新型肥料的研究，但还很少。烟草是一种需肥较多的作物，尤其是需钾量较大，因此，控释肥在烟草上的应用具有广阔的前景。鉴于此，特比较研究了控释肥与烟草专用肥对烤烟光合特性、产量与质量及氮钾利用率的影响，以期为优质、高效、环保的烟草控释肥料的研制和应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为K326。采用漂浮育苗，待长到7叶1心时挑选生长健壮、整齐的烟苗供移栽使用。烟草专用控释肥由山东金正大公司提供，烟草专用复合肥由湖南金叶公司生产，其养分配比见表1。
1.2 试验设计
试验在湖南农业大学试验农场进行，试验地土壤有机质34.18 g/kg，全氮1.88 g/kg，碱解氮165.62 mg/ kg，有效磷17.27 mg/kg，速效钾156.91 mg/kg。采用2因素（肥料类型和施用量）试验，肥料类型为A1：烟草专用控释肥；A2：烟草专用复合肥；施用量（以纯N计）为B1：90 kg/hm2；B2：150 kg/hm2。另外设置了4个对照（表2）。烟草专用控释肥作基肥1次施用，烟草专用复合肥采用传统基追结合施用方式，基追比（以纯N计）为6.5∶3.5，追肥于移栽后30 d施入。通过施用少量单质P、K肥使各处理N、P、K配比一致（均为1∶1∶2），单质磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%），单质钾肥为农用硫酸钾（含K2O 52%）。对照处理为CKN1、CKN2、CKK1、CKK2，其中CKN1、CKN2为不
施氮对照，其磷、钾肥用量和比例分别与A1B1和A1B2处理一致；CKK1、CKK2为不施钾对照，其氮、磷肥用量和比例分别与A2B1和A2B2处理一致。试验共8个处理，随机区组设计，3次重复（表2）。小区为3行区，株行距0.6 m×1.1 m，每小区植烟45株。其他田间管理措施参照优质烟叶生产技术进行。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 叶绿素相对含量 于团棵、旺长、打顶和成熟期，采用日本产SPAD-502型叶绿素计测定叶片叶绿素相对含量（SPAD值），每处理选择代表性烟株3株，每株测定相同叶位的烟叶1片，每叶测10个点，取平均值代表该叶叶绿素相对含量。
1.3.2 光合特性指标 于旺长期的晴天9：00-11：00，每处理选择代表性烟株3株，每株取1片同叶位展开的功能叶，用美国LI-COR公司LI-6400便携式光合作用系统测定净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度。 1.3.3 经济性状与品质指标 测定烤后烟叶产量、单叶重、均价、产值和上等烟比例等。同时，每个处理每个重复取烤后烟叶样3个部位等级各1份，粉碎后测定其主要品质指标。上部叶取B2F等级，中部叶取C3F等级，下部叶取X2F等级。测定方法，含钾量：火焰光光度计法；总糖含量：蒽酮比色法；还原糖含量：DNS比色法；烟碱含量：活性炭脱色HCl浸提-紫外分光光度法。
1.4 数据处理
所有数据用DPS软件进行统计分析。
2 结 果
2.1 烤烟叶绿素含量
由表3可知，各处理团棵期烤烟叶片SPAD值最高，成熟期最低；团棵期至成熟期SPAD值呈现先降后升再降趋势。同种肥料条件下，各时期SPAD值均随施肥量增加而升高；同一施肥水平条件下，团棵期烟叶SPAD值表现普通专用肥处理略高于控释肥处理，而旺长期之后一般以控释肥处理较高。
2.2 烤烟光合特性
烤烟是喜光作物，光合作用是烤烟生长发育的基础，直接影响烤烟产量、质量的形成。在整个大田生育期中，烤烟旺长期同化作用最强，干物质累积速率最快，此时叶片光合特性参数能直接反映植株的生长态势。由表4可见，净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度表现为，施氮处理显著高于不施氮处理；相同类型肥料处理，随施肥量的增加，参数相应增大；相同施肥水平条件下，均以控释肥处理参数较高。可见，与普通专用肥相比，控释肥可提高烤烟烟叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用指标，但对蒸腾速率无明显影响。
2.3 烤烟经济性状
在施氮量相同的条件下，如与处理A2B1（专用复合肥，90 kg/hm2）比较，处理A1B1（控释肥，90 kg/hm2）上部叶单叶重、中部叶单叶重、下部叶单叶重、产量、上等烟比例、均价和产值的增幅分别为10.76%、4.26%、7.92%、7.06%、1.62%、8.32%和15.95%（表5）。除上等烟比例外，其他指标均呈显著差异。处理A1B2（控释肥，150 kg/hm2）
的各经济性状也均优于处理A2B2（专用复合肥，150 kg/hm2）。可见，控释肥能显著提高烤烟产量、产值和均价，低肥处理下的差异明显大于高肥处理。
与处理A1B1比较，处理A1B2上部叶单叶重、中部叶单叶重、下部叶单叶重、产量和产值增幅分别为8.29%、14.78%、8.13%、11.24%和7.45%，上等烟比例、均价降幅分别为0.47个百分点和3.57%；处理A2B1与处理A2B2之间的变化规律与此一致。可见，施氮量提高，显著提高了产量、产值，但上等烟比例和均价略有下降，两种肥料表现一致。
综上所述，肥料种类、施氮量对烤烟经济性状有很大影响。施氮量由90kg/hm2提高到150kg/hm2，产量、产值显著增加，但上等烟比例和均价略有下降；与烟草专用复合肥比较，烟草专用控释肥能使烤烟产量、产值显著增加，其中产量提高3%～7%，产值提高9%～16%。
2.4 烤后烟叶全钾含量
烟草是喜钾作物，钾素对烟草生长发育、产质量的形成以及卷烟制品的安全性都有重要意义。各处理烤后烟叶全钾含量见图1。由图可见，不同叶位烟叶全钾含量差异明显，表现为下部叶>中部叶>上部叶；在施氮量相同的条件下，下部、中部、上部烟叶全钾含量均表现控释肥处理高于或显著高于烟草专用复合肥；在同一种肥料条件下，施肥量增大使各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，两种肥料表现一致。
2.5 烤后烟叶糖类物质含量
各处理烤后烟叶总糖与还原糖含量分别见图2、图3。3个部位烟叶总糖与还原糖含量整体上以中部烟叶最高，上、下部烟叶差异不大。在施氮量相同的条件下，各部位烤后烟叶总糖与还原糖含量均以控释肥处理较低。在同一种肥料条件下，施氮量由90 kg/hm2提高到150 kg/hm2，各叶位烤后烟叶总糖与还原糖含量显著下降。可见，施用控释肥与增大施氮量可降低或显著降低烤后烟叶总糖与还原糖含量。
2.6 烤后烟叶烟碱含量
各处理烤后烟叶烟碱含量见图4。由图可知，不同叶位烟叶烟碱含量差异明显，以上部烟叶烟碱含量最高，中部烟叶次之，下部烟叶最低。在施氮
量相同的条件下，控释肥处理烟叶烟碱含量与烟草专用复合肥处理的无明显差异，3部位烟叶表现一致；而不同施氮量处理间烤后烟叶烟碱含量差异显著，高肥处理者明显高于低肥处理者。
2.7 控释肥对烤烟N、K利用率的影响
烤烟成熟期氮素积累量，处理间表现A1B2>A2B2>A1B1>CKK2>A2B1>CKK1>CKN2>CKN2趋势，可见氮素积累量随施氮量增大而显著增大，且两种肥料处理间也存在显著差异，即控释肥处理氮素积累量显著高于烟草专用复合肥处理。烤烟成熟期钾素累积量，处理间表现A1B2>A2B2>A1B1>A2B1>CKN2>CKK2>CKN1>CKK1趋势，可见施钾处理钾素积累量均高于不施钾处理，且钾素积累量随施钾量的增加而增加，同时，控释肥处理钾素积累量显著高于烟草专用复合肥处理（表6）。
由表7可见，氮肥利用率随施肥量增大而显著下降，烟草专用复合肥两处理（A2B1、A2B2）间差异为3.7个百分点，控释肥两处理间差异达16.1个百分点；同时可见，两种类型肥料的氮肥利用率也存在显著差异，其中，施氮90 kg/hm2条件下，控释肥处理（A1B1）较烟草专用复合肥处理（A2B1）高21.1个百分点，施氮150 kg/hm2条件下，控释肥处理（A1B2）较烟草专用复合肥处理（A2B2）高8.7个百分点。可见，控释肥有利于提高烤烟氮肥利用率，但效果随施肥水平提高而降低。
钾肥利用率也随施肥量增大而下降，但下降不显著，两种类型肥料表现较一致，说明本试验条件下施钾量对利用率影响不大；但是，在同一施钾量 下，不同类型肥料的钾利用率差异显著，与烟草专用复合肥处理相比，控释肥处理钾肥利用率在施钾180 kg/hm2条件下提高9.4个百分点，在施钾300 kg/hm2条件下提高8.6个百分点。可见，本试验条件下烤烟钾肥利用率与施钾量关系不大，但因控释肥的施用而显著提高。
3 讨 论
3.1 控释肥对烤烟光合特性的影响
光合作用是烤烟生长发育的基础，直接影响烤烟产量、质量的形成。烤烟旺长期同化作用最强，干物质累积速率最快，光合作用最强。因此烤烟旺长期叶片光合作用的特性参数能较直接反映植株的生长态势。俞巧钢等[17]研究表明，缓释肥与普通肥相比使茶花叶片的叶绿素含量增加13.8%，叶色浓绿，观赏性和商品价值提高。本研究发现，相同施肥水平下，控释肥处理光合特性参数较高。其原因应该是控释肥处理养分释放与烤烟吸收规律较为同步，能充分满足烤烟生长所需养分，从而提高了烟叶叶绿素含量。可见，控释肥可改善烤烟净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用指标，利于优质烟叶的形成。
3.2 控释肥对烤烟肥料利用率的影响
本研究发现，施氮90 kg/hm2条件下，控释肥处理氮肥利用率为63.62%，显著高于烟草专用肥处理的42.49%；在施氮150 kg/hm2条件下，控释肥处理氮肥利用率为47.55%，显著高于烟草专用肥处理的38.81%。可见控释肥有利于提高烤烟氮肥利用率，节肥效果明显，但随施肥水平的增加，效果逐渐降低。这与在小麦[18]、玉米[19]、辣椒[20]、花卉[21]和马铃薯[22]等作物上得出的结论相似。本研究同时发现，控释肥处理烤烟钾肥利用率均高于普通专用肥处理，在施钾180 kg/hm2和300 kg/hm2水平下分别提高9.4个和8.6个百分点。李萍[14]的盆栽试验结果表明，包膜商品烟草复合肥使N、P、K利用率比未包膜复合肥分别提高10.76%、5.28%和8.61%。本研究结果与其类似。总之，控释肥有利于烤烟氮、钾肥吸收，利用率提高明显，但随着施肥水平的增加，提高幅度有降低趋势。
3.3 控释肥对烤烟产质量的影响
根据其他作物施用控释肥的效果，控释肥对产量的提高是十分明显的。聂军等[23]研究了控释肥不同用量对水稻的影响，施控释肥处理与施尿素处理相比，均达到了增产的效果。当然，这种强烈的对比效果是在水田环境中取得的。李红光[24]研究表明，配方控释肥和同等合理的普通复合肥、同等价格的普通复合肥、减量控释肥相比，对小麦、玉米和甘薯有明显的增产作用。陈剑秋等[25]研究表明，施用控释肥可显著提高烤后烟叶钾含量。
本研究以烟草为对象开展了研究，发现烤烟各叶位单叶重、烟叶的产量、烟叶产值都随着施肥量的增加而呈现增加的趋势；相同的施肥水平下，相同叶位单叶重、烟叶的产量、烟叶产值均表现控释肥处理大于普通专用肥处理，在施氮90 kg/hm2和150 kg/hm2两种施肥水平下，施用控释肥比施用普通专用肥烤后烟叶产量、产值分别提高了155.7 kg/hm2、4529元/hm2和76.5 kg/hm2、2865元/hm2。此外，相同施肥水平下上等烟叶比例控释肥处理略高于普通专用肥处理。可见控释肥在烤烟生产上具有明显增产增效作用，究其原因，应该是包膜肥的控释效应减少了养分的径流损失和淋溶损失，同时释放周期延长，较好地满足了烤烟旺长期之后的养分需求。
有关控释肥对烟叶品质的影响，本研究发现相同施肥水平下，控释肥处理的烟叶可溶性总糖、还原糖含量有降低的趋势，全钾含量提高，对烟碱含量影响不大，总体上有改善烤后烟叶品质的效应，尤其是其钾含量显著提高，值得关注。但要全面客观评价控释肥对烤烟产质量和养分利用率的效应，
有必要针对不同土壤类型、不同烤烟品种、不同气候生态区、不同地力和施肥水平等开展系统全面研究，以更好地指导生产实践。
4 结 论
（1）施氮量对烤烟经济性状和品质指标有显著影响，施氮量由90 kg/hm2提高到150 kg/hm2，烤烟产量、产值显著增加，上等烟比例和均价略有下降，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量显著提高，总糖与还原糖含量显著下降；
（2）控释肥可改善烤烟中后期光合特性，改善烤后烟叶品质。与烟草专用复合肥相比，控释肥可提高烤烟旺长期以后的叶片叶绿素含量，提高旺长期烟叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度，但对蒸腾速率无明显影响；控释肥能使烤烟产量提高3%～7%，产值提高9%～16%，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量变化不明显，总糖与还原糖含量降低；
（3）控释肥有利于提高烤烟氮肥、钾肥利用率，在施氮90 kg/hm2和150 kg/hm2条件下氮肥利用率分别提高21.1和8.7个百分点，施钾180 kg/hm2和300 kg/hm2条件下钾肥利用率分别提高9.4和8.6个百分点。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴-2014 [M]. 北京：中国统计出版社，2014.
[2] 林葆. 当前我国化肥的若干问题和对策[J]. 磷肥与复肥，1997，12（2）：1-5
[3] Hignett T P. Fertilizer Manual [J]. Developments in Plant and Soil Science，1985，15：3-48
[4] 张民. 缓控释肥料的有关概念和发展前景[J]. 中国农资，2007，（11）：31.
[5] 谢培才，马冬梅，张兴德，等. 包膜缓释肥的养分释放及其增产效应[J]. 土壤肥料，2005（1）：23-28.
[6] 郑圣先，聂军，熊金英，等. 控释肥料提高氮素利用率的作用及对水稻效应的研究[J]. 植物营养与肥料学报，2001，7（1）：11-16. [7] 陈光，李立中，张平，等. 包膜尿素对玉米吸氮及产量的影响[J]. 吉林农业大学学报，1996，18（4）：61-65.
[8] 易镇邪，王璞. 包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土壤速效氮的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2007，13（2）：242-247
[9] 易镇邪，王璞，陈平平，等. 氮肥类型对夏玉米氮素吸收与利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（3）：472-478
[10] 王素萍，李小坤，鲁剑巍，等. 施用控释尿素对油菜籽产量、氮肥利用率及土壤无机氮含量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2012，18（6）：1449-1456
[11] 田昌，谭太龙，杨勇，等. 包膜肥对早熟油菜产量及养分利用的影响[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版，2014，40（1）：78-82
[12] 施卫省，唐辉，王亚明，等. 控释肥料性质及其对烟草生长影响的研究[J]. 农业工程学报，2005，21（1）：6-7.
[13] 施卫省，文锦芬，唐辉，等. 桐油控释复合肥配比性质及对烟草吸钾特性影响的研究[J]. 昆明理工大学学报：理工版，2007，32（2）：104.
[14] 李萍. 包膜复合肥料在烟草种植中的应用研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2005.
[15] 郭会仙. 松香甘油酯包膜肥料的制备及其在烤烟种植中的应用研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2007.
[16] 王磊. 不同施氮水平下的控释肥对烟叶产量、品质及产值的影响[D]. 泰安：山东农业大学，2014.
[17] 俞巧钢，朱本岳，余观梅. 缓释肥在茶花上的应用研究[J]. 土壤通报，2002，33（2）：31-32
[18] 汪强，李双凌，韩燕来，等. 缓/控释肥对小麦增产与提高氮肥利用率的效果研究[J]. 土壤通报，2007，38（1）：47-50.
[19] 易镇邪，王璞，张红芳，等. 氮肥类型与施用量对夏玉米生长发育及氮肥利用的影响[J]. 华北农学报，2006，21（1）：115-120.
[20] 胡肿平，荣湘民，李元沉. 花生、辣椒施用缓释复合肥的效果研究[J]. 作物研究，2005，19（1）：41-42.
[21] 宋付朋，张民，胡莹莹，等. 控释花卉肥在盆栽万寿菊上的肥效研究[J]. 山东农业大学学报，2002，33（2）：134-139.
[22] 胡莹莹，张民，宋付朋. 控释复肥中磷素在马铃薯上的效应研究[J]. 植物营养与肥料学报，2003，9（2）：174-177.
[23] 聂军，郑圣先. 控释肥料不同用量水平对水稻氮素利用和产量的影响[J]. 湖南农业科学，2001（6）：37-39.
[24] 李红光. 包裹型控释肥的养分释放特征及其在主要农作物上的肥效研究[D]. 泰安：山东农业大学，2006.
[25] 陈剑秋，万连步，解玉洪，等. 包膜控释肥对烤烟烟叶钾含量的影响[J]. 中国烟草学报，2008，14（3）：40-45.
关键词：烤烟；控释肥；光合特性；产量；质量；肥料利用率
中图分类号：S572.06 文章编号：1007-5119（2015）01-0054-07 DOI：10.13496/j.issn.1007-5119.2015.01.011
Effects of Controlled Release Fertilizer on Photosynthetic Characteristics， Yield and Quality and Use Efficiency of N and K of Tobacco
HUANG Songqing， WEI Yue， TU Naimei， YI Zhenxie*， GUAN Chunyun
（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）
Abstract： In order to provide the reference for research and development of high-quality， high-efficiency and environmentally harmless controlled release fertilizers for tobacco， the effects of controlled release fertilizer （CRF） and tobacco-specific compound fertilizer （TCF） on photosynthetic characteristics， yield， quality of flue-cured tobacco， and N and K use efficiency were investigated. The results showed that （1） when the nitrogen application rate increased from 90 to 150 kg/ha， yield and output value of flue-cured tobacco significantly increased， the ratio of first-grade tobacco leaves and average price slightly decreased. Total K content of all cured leaves increased or significantly increased. Nicotine content significantly increased， but contents of total sugar and reducing sugar significantly decreased. （2） Compared to TCF， CRF increased the chlorophyll content in tobacco leaves after vigorous growth stage of flue-cured tobacco and improved the photosynthetic rate， stomatal conductance and intercellular CO2 concentration at vigorous growth stage. （3） Compared to TCF， CRF increased yield by 3%-8% and output value by 9%-16%， significantly increased contents of total K and nicotine， but significantly reduced contents of total sugar and reducing sugar. （4） CRF improved the use efficiency of N and K fertilizers. Under the N rate of 90 and 150 kg/ha， the N use efficiency increased by 21.1 and 8.7 percentage points， respectively. Under the K rate of 180 and 300 kg/ha， the K fertilizer use efficiency increased by 9.4 and 8.6 percentage points， respectively. In conclusion， CRF can improve photosynthetic characteristics at middle and late stages of flue-cured tobacco， increase yield and output value， improve quality of cured tobacco leaves and increase N and K use efficiency. Keywords： flue-cured tobacco； controlled release fertilizer； photosynthetic characteristics； yield； quality； fertilizer use efficiency
我国是世界上最大的化学肥料生产与消费国。据统计[1]，2012年全国化学肥料施用量达5839万t，以当年农作物播种总面积16 342万hm2计算，每公顷作物施肥量达到357.3 kg。在化学肥料施用量逐年增长的同时，我国农田化肥利用率却一直较为低下。据报道，我国当季氮、磷、钾肥利用率分别为
基金项目：国家烟草专卖局项目（ts–01）；湖南省科学技术厅项目（2013NK3073）；湖南省烟草公司项目（11–14Aa01）；长沙市烟草公司项目（12231）
作者简介：黄松青，男，在读博士，农艺师，主要从事烟草科研与管理工作。E-mail：[email protected]。*通信作者，E-mail：[email protected]
收稿日期：2014-10-15
30%～35%、10%～20%和35%～50%[2]，而国外当季氮、磷、钾肥利用率分别为40%～60%、10%～20%和50%～60%[3]。我国学者们围绕提高作物的肥料利用率已开展了大量研究，其中，包括控释肥料在内的新型肥料是近年来的研究热点。
控释肥料是指以各种调控机制使其养分最初释放延缓，延长植物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料[4]。肥料控释有多种方法，如大颗粒、包膜、添加尿酶抑制剂或硝化抑制剂等，其中包膜肥料是研究较多的一种类型。谢培才等[5]针对小麦和玉米分别进行了研究，发现包膜复合肥的氮素利用率提高9.14%和5.03%，磷素利用率提高17.52%和11.22%，钾素利用率提高8.35%和11.26%。郑圣先等[6]研究表明，缓释氮肥利用率高达72.3%，比尿素高出36.5%。陈光等[7]研究表明，包膜尿素较普通尿素的氮素利用率提高了8.2%。易镇邪等[8]以玉米为材料开展研究，发现施N 180 kg/ hm2条件下，包膜复合肥的氮素利用率较普通复合肥高5.3 个百分点，包膜尿素的氮素利用率较普通尿素高3～7 个百分点[9]。王素萍等[10]发现，控释尿素可使油菜增产7.1%～19.7%，氮肥利用率提高12.2～17.7个百分点。田昌等[11]发现包膜复混肥对油菜也有明显增产作用，同时其肥料利用率也有提高。由此可见，包膜肥料在提高肥料利用率上确具有良好的效果。
烟草是我国重要的经济作物之一，其施肥量不仅关系到产量与品质，更关系到农民的经济效益，因此各地均有大量烟草施肥研究。近年来，人们针对控释肥在烟草上的效果也开展了一些研究[12-16]。据报道[12]，在同等肥力水平下，施控释尿素较普通尿素烟苗茎粗的变异系数较小，长势较均匀，现蕾期较迟。施卫省等[13]研究表明，与普通复合肥相比，桐油包膜肥处理烟叶产量提高，烟叶全钾含量由2.07%提高到2.27%。李萍[14]研究表明，一次性基施包膜肥料可提高烤烟移栽后55～75 d内的叶片叶绿素含量，降低移栽后75～85 d内的叶绿素含量，从而使烟株较早落黄，明显改善烟叶品质。
烟草是我国重要的经济作物之一，2012年种植面积为159.7万hm2 [1]。长期以来，我国烟草生产上使用的肥料均为各地生产的烟草专用肥（含专用基肥、专用追肥等），目前虽有烟草新型肥料的研究，但还很少。烟草是一种需肥较多的作物，尤其是需钾量较大，因此，控释肥在烟草上的应用具有广阔的前景。鉴于此，特比较研究了控释肥与烟草专用肥对烤烟光合特性、产量与质量及氮钾利用率的影响，以期为优质、高效、环保的烟草控释肥料的研制和应用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试品种为K326。采用漂浮育苗，待长到7叶1心时挑选生长健壮、整齐的烟苗供移栽使用。烟草专用控释肥由山东金正大公司提供，烟草专用复合肥由湖南金叶公司生产，其养分配比见表1。
1.2 试验设计
试验在湖南农业大学试验农场进行，试验地土壤有机质34.18 g/kg，全氮1.88 g/kg，碱解氮165.62 mg/ kg，有效磷17.27 mg/kg，速效钾156.91 mg/kg。采用2因素（肥料类型和施用量）试验，肥料类型为A1：烟草专用控释肥；A2：烟草专用复合肥；施用量（以纯N计）为B1：90 kg/hm2；B2：150 kg/hm2。另外设置了4个对照（表2）。烟草专用控释肥作基肥1次施用，烟草专用复合肥采用传统基追结合施用方式，基追比（以纯N计）为6.5∶3.5，追肥于移栽后30 d施入。通过施用少量单质P、K肥使各处理N、P、K配比一致（均为1∶1∶2），单质磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%），单质钾肥为农用硫酸钾（含K2O 52%）。对照处理为CKN1、CKN2、CKK1、CKK2，其中CKN1、CKN2为不
施氮对照，其磷、钾肥用量和比例分别与A1B1和A1B2处理一致；CKK1、CKK2为不施钾对照，其氮、磷肥用量和比例分别与A2B1和A2B2处理一致。试验共8个处理，随机区组设计，3次重复（表2）。小区为3行区，株行距0.6 m×1.1 m，每小区植烟45株。其他田间管理措施参照优质烟叶生产技术进行。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 叶绿素相对含量 于团棵、旺长、打顶和成熟期，采用日本产SPAD-502型叶绿素计测定叶片叶绿素相对含量（SPAD值），每处理选择代表性烟株3株，每株测定相同叶位的烟叶1片，每叶测10个点，取平均值代表该叶叶绿素相对含量。
1.3.2 光合特性指标 于旺长期的晴天9：00-11：00，每处理选择代表性烟株3株，每株取1片同叶位展开的功能叶，用美国LI-COR公司LI-6400便携式光合作用系统测定净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度。 1.3.3 经济性状与品质指标 测定烤后烟叶产量、单叶重、均价、产值和上等烟比例等。同时，每个处理每个重复取烤后烟叶样3个部位等级各1份，粉碎后测定其主要品质指标。上部叶取B2F等级，中部叶取C3F等级，下部叶取X2F等级。测定方法，含钾量：火焰光光度计法；总糖含量：蒽酮比色法；还原糖含量：DNS比色法；烟碱含量：活性炭脱色HCl浸提-紫外分光光度法。
1.4 数据处理
所有数据用DPS软件进行统计分析。
2 结 果
2.1 烤烟叶绿素含量
由表3可知，各处理团棵期烤烟叶片SPAD值最高，成熟期最低；团棵期至成熟期SPAD值呈现先降后升再降趋势。同种肥料条件下，各时期SPAD值均随施肥量增加而升高；同一施肥水平条件下，团棵期烟叶SPAD值表现普通专用肥处理略高于控释肥处理，而旺长期之后一般以控释肥处理较高。
2.2 烤烟光合特性
烤烟是喜光作物，光合作用是烤烟生长发育的基础，直接影响烤烟产量、质量的形成。在整个大田生育期中，烤烟旺长期同化作用最强，干物质累积速率最快，此时叶片光合特性参数能直接反映植株的生长态势。由表4可见，净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度表现为，施氮处理显著高于不施氮处理；相同类型肥料处理，随施肥量的增加，参数相应增大；相同施肥水平条件下，均以控释肥处理参数较高。可见，与普通专用肥相比，控释肥可提高烤烟烟叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用指标，但对蒸腾速率无明显影响。
2.3 烤烟经济性状
在施氮量相同的条件下，如与处理A2B1（专用复合肥，90 kg/hm2）比较，处理A1B1（控释肥，90 kg/hm2）上部叶单叶重、中部叶单叶重、下部叶单叶重、产量、上等烟比例、均价和产值的增幅分别为10.76%、4.26%、7.92%、7.06%、1.62%、8.32%和15.95%（表5）。除上等烟比例外，其他指标均呈显著差异。处理A1B2（控释肥，150 kg/hm2）
的各经济性状也均优于处理A2B2（专用复合肥，150 kg/hm2）。可见，控释肥能显著提高烤烟产量、产值和均价，低肥处理下的差异明显大于高肥处理。
与处理A1B1比较，处理A1B2上部叶单叶重、中部叶单叶重、下部叶单叶重、产量和产值增幅分别为8.29%、14.78%、8.13%、11.24%和7.45%，上等烟比例、均价降幅分别为0.47个百分点和3.57%；处理A2B1与处理A2B2之间的变化规律与此一致。可见，施氮量提高，显著提高了产量、产值，但上等烟比例和均价略有下降，两种肥料表现一致。
综上所述，肥料种类、施氮量对烤烟经济性状有很大影响。施氮量由90kg/hm2提高到150kg/hm2，产量、产值显著增加，但上等烟比例和均价略有下降；与烟草专用复合肥比较，烟草专用控释肥能使烤烟产量、产值显著增加，其中产量提高3%～7%，产值提高9%～16%。
2.4 烤后烟叶全钾含量
烟草是喜钾作物，钾素对烟草生长发育、产质量的形成以及卷烟制品的安全性都有重要意义。各处理烤后烟叶全钾含量见图1。由图可见，不同叶位烟叶全钾含量差异明显，表现为下部叶>中部叶>上部叶；在施氮量相同的条件下，下部、中部、上部烟叶全钾含量均表现控释肥处理高于或显著高于烟草专用复合肥；在同一种肥料条件下，施肥量增大使各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，两种肥料表现一致。
2.5 烤后烟叶糖类物质含量
各处理烤后烟叶总糖与还原糖含量分别见图2、图3。3个部位烟叶总糖与还原糖含量整体上以中部烟叶最高，上、下部烟叶差异不大。在施氮量相同的条件下，各部位烤后烟叶总糖与还原糖含量均以控释肥处理较低。在同一种肥料条件下，施氮量由90 kg/hm2提高到150 kg/hm2，各叶位烤后烟叶总糖与还原糖含量显著下降。可见，施用控释肥与增大施氮量可降低或显著降低烤后烟叶总糖与还原糖含量。
2.6 烤后烟叶烟碱含量
各处理烤后烟叶烟碱含量见图4。由图可知，不同叶位烟叶烟碱含量差异明显，以上部烟叶烟碱含量最高，中部烟叶次之，下部烟叶最低。在施氮
量相同的条件下，控释肥处理烟叶烟碱含量与烟草专用复合肥处理的无明显差异，3部位烟叶表现一致；而不同施氮量处理间烤后烟叶烟碱含量差异显著，高肥处理者明显高于低肥处理者。
2.7 控释肥对烤烟N、K利用率的影响
烤烟成熟期氮素积累量，处理间表现A1B2>A2B2>A1B1>CKK2>A2B1>CKK1>CKN2>CKN2趋势，可见氮素积累量随施氮量增大而显著增大，且两种肥料处理间也存在显著差异，即控释肥处理氮素积累量显著高于烟草专用复合肥处理。烤烟成熟期钾素累积量，处理间表现A1B2>A2B2>A1B1>A2B1>CKN2>CKK2>CKN1>CKK1趋势，可见施钾处理钾素积累量均高于不施钾处理，且钾素积累量随施钾量的增加而增加，同时，控释肥处理钾素积累量显著高于烟草专用复合肥处理（表6）。
由表7可见，氮肥利用率随施肥量增大而显著下降，烟草专用复合肥两处理（A2B1、A2B2）间差异为3.7个百分点，控释肥两处理间差异达16.1个百分点；同时可见，两种类型肥料的氮肥利用率也存在显著差异，其中，施氮90 kg/hm2条件下，控释肥处理（A1B1）较烟草专用复合肥处理（A2B1）高21.1个百分点，施氮150 kg/hm2条件下，控释肥处理（A1B2）较烟草专用复合肥处理（A2B2）高8.7个百分点。可见，控释肥有利于提高烤烟氮肥利用率，但效果随施肥水平提高而降低。
钾肥利用率也随施肥量增大而下降，但下降不显著，两种类型肥料表现较一致，说明本试验条件下施钾量对利用率影响不大；但是，在同一施钾量 下，不同类型肥料的钾利用率差异显著，与烟草专用复合肥处理相比，控释肥处理钾肥利用率在施钾180 kg/hm2条件下提高9.4个百分点，在施钾300 kg/hm2条件下提高8.6个百分点。可见，本试验条件下烤烟钾肥利用率与施钾量关系不大，但因控释肥的施用而显著提高。
3 讨 论
3.1 控释肥对烤烟光合特性的影响
光合作用是烤烟生长发育的基础，直接影响烤烟产量、质量的形成。烤烟旺长期同化作用最强，干物质累积速率最快，光合作用最强。因此烤烟旺长期叶片光合作用的特性参数能较直接反映植株的生长态势。俞巧钢等[17]研究表明，缓释肥与普通肥相比使茶花叶片的叶绿素含量增加13.8%，叶色浓绿，观赏性和商品价值提高。本研究发现，相同施肥水平下，控释肥处理光合特性参数较高。其原因应该是控释肥处理养分释放与烤烟吸收规律较为同步，能充分满足烤烟生长所需养分，从而提高了烟叶叶绿素含量。可见，控释肥可改善烤烟净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度等光合作用指标，利于优质烟叶的形成。
3.2 控释肥对烤烟肥料利用率的影响
本研究发现，施氮90 kg/hm2条件下，控释肥处理氮肥利用率为63.62%，显著高于烟草专用肥处理的42.49%；在施氮150 kg/hm2条件下，控释肥处理氮肥利用率为47.55%，显著高于烟草专用肥处理的38.81%。可见控释肥有利于提高烤烟氮肥利用率，节肥效果明显，但随施肥水平的增加，效果逐渐降低。这与在小麦[18]、玉米[19]、辣椒[20]、花卉[21]和马铃薯[22]等作物上得出的结论相似。本研究同时发现，控释肥处理烤烟钾肥利用率均高于普通专用肥处理，在施钾180 kg/hm2和300 kg/hm2水平下分别提高9.4个和8.6个百分点。李萍[14]的盆栽试验结果表明，包膜商品烟草复合肥使N、P、K利用率比未包膜复合肥分别提高10.76%、5.28%和8.61%。本研究结果与其类似。总之，控释肥有利于烤烟氮、钾肥吸收，利用率提高明显，但随着施肥水平的增加，提高幅度有降低趋势。
3.3 控释肥对烤烟产质量的影响
根据其他作物施用控释肥的效果，控释肥对产量的提高是十分明显的。聂军等[23]研究了控释肥不同用量对水稻的影响，施控释肥处理与施尿素处理相比，均达到了增产的效果。当然，这种强烈的对比效果是在水田环境中取得的。李红光[24]研究表明，配方控释肥和同等合理的普通复合肥、同等价格的普通复合肥、减量控释肥相比，对小麦、玉米和甘薯有明显的增产作用。陈剑秋等[25]研究表明，施用控释肥可显著提高烤后烟叶钾含量。
本研究以烟草为对象开展了研究，发现烤烟各叶位单叶重、烟叶的产量、烟叶产值都随着施肥量的增加而呈现增加的趋势；相同的施肥水平下，相同叶位单叶重、烟叶的产量、烟叶产值均表现控释肥处理大于普通专用肥处理，在施氮90 kg/hm2和150 kg/hm2两种施肥水平下，施用控释肥比施用普通专用肥烤后烟叶产量、产值分别提高了155.7 kg/hm2、4529元/hm2和76.5 kg/hm2、2865元/hm2。此外，相同施肥水平下上等烟叶比例控释肥处理略高于普通专用肥处理。可见控释肥在烤烟生产上具有明显增产增效作用，究其原因，应该是包膜肥的控释效应减少了养分的径流损失和淋溶损失，同时释放周期延长，较好地满足了烤烟旺长期之后的养分需求。
有关控释肥对烟叶品质的影响，本研究发现相同施肥水平下，控释肥处理的烟叶可溶性总糖、还原糖含量有降低的趋势，全钾含量提高，对烟碱含量影响不大，总体上有改善烤后烟叶品质的效应，尤其是其钾含量显著提高，值得关注。但要全面客观评价控释肥对烤烟产质量和养分利用率的效应，
有必要针对不同土壤类型、不同烤烟品种、不同气候生态区、不同地力和施肥水平等开展系统全面研究，以更好地指导生产实践。
4 结 论
（1）施氮量对烤烟经济性状和品质指标有显著影响，施氮量由90 kg/hm2提高到150 kg/hm2，烤烟产量、产值显著增加，上等烟比例和均价略有下降，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量显著提高，总糖与还原糖含量显著下降；
（2）控释肥可改善烤烟中后期光合特性，改善烤后烟叶品质。与烟草专用复合肥相比，控释肥可提高烤烟旺长期以后的叶片叶绿素含量，提高旺长期烟叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度，但对蒸腾速率无明显影响；控释肥能使烤烟产量提高3%～7%，产值提高9%～16%，各叶位烤后烟叶全钾含量提高或显著提高，烟碱含量变化不明显，总糖与还原糖含量降低；
（3）控释肥有利于提高烤烟氮肥、钾肥利用率，在施氮90 kg/hm2和150 kg/hm2条件下氮肥利用率分别提高21.1和8.7个百分点，施钾180 kg/hm2和300 kg/hm2条件下钾肥利用率分别提高9.4和8.6个百分点。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴-2014 [M]. 北京：中国统计出版社，2014.
[2] 林葆. 当前我国化肥的若干问题和对策[J]. 磷肥与复肥，1997，12（2）：1-5
[3] Hignett T P. Fertilizer Manual [J]. Developments in Plant and Soil Science，1985，15：3-48
[4] 张民. 缓控释肥料的有关概念和发展前景[J]. 中国农资，2007，（11）：31.
[5] 谢培才，马冬梅，张兴德，等. 包膜缓释肥的养分释放及其增产效应[J]. 土壤肥料，2005（1）：23-28.
[6] 郑圣先，聂军，熊金英，等. 控释肥料提高氮素利用率的作用及对水稻效应的研究[J]. 植物营养与肥料学报，2001，7（1）：11-16. [7] 陈光，李立中，张平，等. 包膜尿素对玉米吸氮及产量的影响[J]. 吉林农业大学学报，1996，18（4）：61-65.
[8] 易镇邪，王璞. 包膜复合肥对夏玉米产量、氮肥利用率与土壤速效氮的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2007，13（2）：242-247
[9] 易镇邪，王璞，陈平平，等. 氮肥类型对夏玉米氮素吸收与利用的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2008，14（3）：472-478
[10] 王素萍，李小坤，鲁剑巍，等. 施用控释尿素对油菜籽产量、氮肥利用率及土壤无机氮含量的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2012，18（6）：1449-1456
[11] 田昌，谭太龙，杨勇，等. 包膜肥对早熟油菜产量及养分利用的影响[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版，2014，40（1）：78-82
[12] 施卫省，唐辉，王亚明，等. 控释肥料性质及其对烟草生长影响的研究[J]. 农业工程学报，2005，21（1）：6-7.
[13] 施卫省，文锦芬，唐辉，等. 桐油控释复合肥配比性质及对烟草吸钾特性影响的研究[J]. 昆明理工大学学报：理工版，2007，32（2）：104.
[14] 李萍. 包膜复合肥料在烟草种植中的应用研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2005.
[15] 郭会仙. 松香甘油酯包膜肥料的制备及其在烤烟种植中的应用研究[D]. 昆明：昆明理工大学，2007.
[16] 王磊. 不同施氮水平下的控释肥对烟叶产量、品质及产值的影响[D]. 泰安：山东农业大学，2014.
[17] 俞巧钢，朱本岳，余观梅. 缓释肥在茶花上的应用研究[J]. 土壤通报，2002，33（2）：31-32
[18] 汪强，李双凌，韩燕来，等. 缓/控释肥对小麦增产与提高氮肥利用率的效果研究[J]. 土壤通报，2007，38（1）：47-50.
[19] 易镇邪，王璞，张红芳，等. 氮肥类型与施用量对夏玉米生长发育及氮肥利用的影响[J]. 华北农学报，2006，21（1）：115-120.
[20] 胡肿平，荣湘民，李元沉. 花生、辣椒施用缓释复合肥的效果研究[J]. 作物研究，2005，19（1）：41-42.
[21] 宋付朋，张民，胡莹莹，等. 控释花卉肥在盆栽万寿菊上的肥效研究[J]. 山东农业大学学报，2002，33（2）：134-139.
[22] 胡莹莹，张民，宋付朋. 控释复肥中磷素在马铃薯上的效应研究[J]. 植物营养与肥料学报，2003，9（2）：174-177.
[23] 聂军，郑圣先. 控释肥料不同用量水平对水稻氮素利用和产量的影响[J]. 湖南农业科学，2001（6）：37-39.
[24] 李红光. 包裹型控释肥的养分释放特征及其在主要农作物上的肥效研究[D]. 泰安：山东农业大学，2006.
[25] 陈剑秋，万连步，解玉洪，等. 包膜控释肥对烤烟烟叶钾含量的影响[J]. 中国烟草学报，2008，14（3）：40-45.