减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟大田生育期养分积累、分配及利用的影响

林 力，廉 云，刘金亮

(贵州大学烟草学院 / 贵州省烟草品质研究重点实验室 / 贵州大学烟草科学研究中心，贵州 贵阳 550025)

现行的烤烟施肥模式为一次基肥加两次追肥，基肥和追肥的比例约为7:3，在烟株移栽一个月后进行两次追肥。这种施肥方式费时费工，近些年随着农村劳动力的转移和老化，优质高产所要求的深施和多次追肥难以实现，基施“一炮轰”所占比例逐年上升[1]。但一次性基施化肥的作物产量、养分积累量、肥料利用率等均低于化肥分次施用。有机肥具有肥效长、养分全面且稳定性高的特点，配施有机肥为简化烤烟施肥措施，减少施肥次数提供了新思路。

目前烤烟生产中长期施用大量化肥，投入高却未生产出高质量和高品质烟叶，反而造成烟叶质量下降，养分利用率降低，土壤理化性质变差和生产成本增加，严重影响烤烟种植效益及烟区可持续发展[2—3]。因此，如何在保障烟叶产量和质量的前提下，减少烤烟种植化肥的施用量，降低生产成本，提高肥料利用率是建设绿色可持续发展烟草行业亟待解决的问题。针对这些问题，国家烟草专卖局响应农业部的“一控两减三基本”号召，提出在“十三五”期间通过采用有机肥代替化肥的方式，改变烤烟栽培施肥模式，在提高烟叶产质量的同时减少20%化肥施用量[4]。

减量化肥配施有机肥是提升烟叶产量和品质，提高肥料利用率的有效方法[5]。有机肥不仅含有丰富的有机质、氨基酸、蛋白质等有机养分，是土壤有机养分的重要来源，也含有氮、磷、钾等无机养分，是速效养分与缓效养分、有机养分与无机养分兼容的养分储备库，可为烤烟提供全面、长效的营养物质[6—7]。有机肥矿化释放出氮、磷、钾、钙、镁、硫、锌、铜、铁、锰等元素，使得烟株不易发生微量元素缺乏症，同时有机肥中含有的腐殖质分子所带负电荷能吸收大量阳离子，与土壤溶液中的阳离子发生交换，有利于提高养分利用率[8]。烤烟成熟期所吸收的氮素仅占整个生育期的5%～10%，在化肥减施条件下，有机肥能补充烤烟成熟期所需的少量氮素[9]。同时，有机肥能显著活化土壤中不同形态的磷，提升土壤中速效磷的含量，促进烟株在大田生育前期对磷的吸收，减少磷素的地表径流，提升磷的利用率[10]。此外，施用有机肥能分解出有机酸使土壤中难溶性钾溶解，提高土壤的保肥能力，降低钾离子的淋失，提升钾的利用率[11]。烤烟对氮肥的吸收利用极其敏感，不仅吸收量大且吸收时间也极其挑剔，了解整个生育期烤烟对养分的吸收和利用规律对于确定适宜的肥料施用量，提高肥料利用率，调节烤烟根系的营养吸收十分重要。

目前，对于烤烟养分利用率、养分积累和分配率的报道主要集中在化肥处理和烤后烟叶，而对于整个大田生育期的干物质、养分利用率、分配率和养分积累量的动态规律鲜见报道。本研究在贵州开展减量化肥配施有机肥的双因素随机区组试验，探究减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟养分积累、分配和养分利用率的动态变化，明确烤烟在不同时期对N、P2O5、K2O 的吸收和利用情况，为贵州山地烤烟种植施肥技术提供理论基础。

1.1 试验地概况

试验于2021 年4 月～10 月在贵州省遵义市务川县都儒街道(28.56°N，107.90°E)进行，海拔750 m，年均温15.5 ℃，年均无霜期280 d，年均日照率23%，年降雨量1271.7 mm。供试土壤为黄壤，土壤基础化学性质如表1。

表1 土壤基础化学性质Table 1 Basic chemical properties of soil

1.2 材料

供试烤烟品种为贵州大学烟草学院提供的贵烟202。供试化肥为烤烟专用复合肥(N:P2O5:K2O=10:10:24)，购自大兴复肥有限公司，有机肥为复合微生物发酵腐熟型(中国农大-新洋丰新型肥料研发中心研制)，总养分(N+P2O5+K2O)≥5.0%，N、P2O5、K2O 含量分别为1.23%、0.63%、4.32%，有机质含量≥45%。

1.3 试验设计

设置二因素随机区组设计，以有机肥和化肥施用量为限制因子进行大田试验。因素A 为有机肥，设置750 kg·hm-2、2250 kg·hm-2两个水平；
因素B为化肥(以纯氮计；
N:P2O5:K2O=10:10:25)，设置105 kg·hm-2、84 kg·hm-2、63 kg·hm-2；
设置烤烟常规单施化肥(以纯氮计；
N:P2O5:K2O=10:10:25)为105 kg·hm-2。设置一个空白(CK1)以计算烤烟养分利用率，单施化肥为CK2；
配施750 kg·hm-2有机肥为K1 处理组，化肥用量(以纯氮计)分别设105 kg·hm-2(T1)、84 kg·hm-2(T2)、63 kg·hm-2(T3)；
配施2250 kg·hm-2有机肥为K2 处理组，化肥用量(以纯氮计)分别设105 kg·hm-2(T4)、84 kg·hm-2(T5)、63 kg·hm-2(T6)。每处理3 个重复，共计24 个小区。四周设置保护行，常规田间管理。肥料在烤烟移栽期均作基肥一次性施入，并覆上地膜，浇定根水，不再追肥，其他栽培措施按照当地优质烟叶生产方案执行。

1.4 指标测定方法

在烤烟移栽35 d、50 d、75 d 时，各小区采集3株烟株，根、茎、叶分开。在105 ℃下杀青，65 ℃下烘干并称量干重。根、茎、叶磨细后均采用浓硫酸-过氧化氢消煮，火焰分光光度计测定钾含量，钼锑抗比色法测定磷含量，凯氏定氮仪测定氮含量[12]。根据根、茎、叶的干物质积累量及氮、磷、钾含量计算整株干物质及氮、磷、钾积累量[12—13]。

1.5 数据处理

选用Excel2019 和SPSS 26.0 软件对数据作统计分析。

2.1 烤烟干物质积累与分配

2.1.1 干物质积累

由表2 可知，施肥使烤烟干物质积累量增加，不同施肥处理下烤烟干物质积累趋势相似，其积累量随着生育期的推进不断增加。与CK2 相比，在移栽35 d 时，K2 处理组干物质积累量显著增加；
在移栽50 d 时，各施肥处理与CK2 间无显著差异；
移栽75 d 时各施肥处理的干物质积累量达到最大，K1、K2 处理组中各施肥处理干物质积累量均显著高于CK2，增加幅度为41.19%～72.66%。从烤烟整个大田生育期来看，T6 干物质积累量在大田生育期内均显著高于CK2，表明减量化肥配施有机肥一次性基施有利于烤烟大田生育期干物质的积累。当化肥减施比例相同时，K2 处理组的干物质积累量基本高于配施K1 处理组，表明在一定范围内有机肥施用量越多，越有利于烤烟干物质积累。有机肥施用量相同时，整个大田生育期T3 和T6 干物质量均增多，表明化肥施用量过高不利于烤烟干物质积累，适当减少化肥施用量会增加烤烟干物质积累。

表2 减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟干物质积累量的影响Table 2 Effects of reduced chemical fertilizer combined with organic fertilizer one-time base application on dry matter accumulation of flue-cured tobacco

2.1.2 干物质分配

由表3 可知，烤烟各器官干物质分配随着生育期的推进而发生变化。在移栽35 d 时，K1、K2 处理组中各施肥处理均以叶片生长和茎部生长为主，但K1、K2 处理组的叶片干物质分配比例显著高于CK2，K1、K2 处理组中各处理无显著差异。移栽50 d 时，干物质分配仍以叶片生长和茎部生长为主，但叶片分配比例上升，根系分配比例下降，茎部分配比例没有明显变化；
移栽75 d 时，K1、K2 处理组中叶片干物质分配比例与CK2 无显著性差异，同时叶片的分配比例下降，根、茎的分配比例上升。表明减量化肥配施有机肥有利于促进移栽35 d 时烤烟叶片的生长，对移栽50 d 和75 d 后各器官干物质的分配无明显影响。当化肥减施比例相同时，K1 处理组和K2 处理组的各器官干物质分配比例无显著差异，表明有机肥施用量的多少对各器官干物质分配比例无明显影响。有机肥施用量相同时，各化肥减施处理的各器官干物质分配比例没有太大差异，表明化肥施用量的多少对各器官干物质分配比例无明显影响。

表3 减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟干物质分配的影响Table 3 Effects of reduced chemical fertilizer combined with organic fertilizer one-time base application on dry matter distribution of flue-cured tobacco

2.2 烤烟N、P2O5、K2O 积累量和分配率

2.2.1 N、P2O5、K2O 积累量

由表4 可知，施肥能增加烤烟N、P2O5、K2O积累量，不同施肥处理下N、P2O5、K2O 的积累趋势相似。移栽35 d 时，与CK2 相比，各配施有机肥处理的N、P2O5、K2O 积累量有不同幅度增加，增加幅度为28.89%～135.56%、66.67%～166.67%、60.71%～192.86%，其中K2 处理组的效果总体优于K1 处理组；
移栽50 d 时，与CK2 相比，除了T4处理外，各配施有机肥处理的N、P2O5、K2O 积累量均有所增加，以T6 积累量最大，但处理之间差异并不显著；
移栽75 d 时，N、P2O5、K2O 积累量达到最大，K1、K2 处理组的N、P2O5、K2O 积累量均高于CK2，增加幅度为29.49%～64.87%、15.38%～28.21%、17.92%～60.84%。从整个大田生育期来看，减量化肥配施有机肥处理的N、P2O5、K2O 积累量在大田生育期内基本均高于CK2，表明减少化肥施用量配施有机肥并不会降低烤烟对N、P2O5、K2O的积累量，同时有利于促进烤烟对N、P2O5、K2O的吸收积累。当化肥减施比例相同时，K2 处理组的积累量基本均显著高于K1 处理组。表明适当添加有机肥施用量，有利于烤烟对N、P2O5、K2O 的积累。当有机肥施用量相同时，移栽35 d 时，K1 处理组中N、P2O5、K2O 的积累量呈逐渐增加的趋势。移栽50 d 时和75 d 时，K1 处理组叶片中N、P2O5、K2O 的积累量随化肥减施比例的增加总体上呈降低的趋势。表明当有机肥施用量较少时，在一定范围内降低化肥施用量能提高烤烟生长前期N、P2O5、K2O 的积累量。移栽35 d 和50 d 时，K2 处理组叶片中N、P2O5、K2O 的积累量随化肥减施比例的增加总体上呈上升的趋势。移栽75 d 时，K2 处理组中T5 叶片中N、K2O 的积累量高于T4、T6，P2O5积累量以T4 处理最高。表明当有机肥施用量较多时，化肥施用量太高或太低都不利于提高烤烟前期叶片中N、K2O 的积累量。

表4 减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟N、P2O5、K2O 积累量的影响Table 4 Effects of reduced chemical fertilizer combined with organic fertilizer one-time base application on N, P2O5 and K2O accumulation in flue-cured tobacco

2.2.2 N、P2O5、K2O 分配率

由表5 可知，烤烟在不同时期各器官中的N、P2O5、K2O 分配比例随着生育期的推进发生变化。与CK 相比，移栽35 d 时，K1、K2 处理组中各施肥处理的N、P2O5、K2O 同样主要分配在叶片和茎部，叶片中的N、P2O5、K2O 分配比例为63.70%～70.01%、53.30%～64.08%、58.28%～65.56%，显著高于CK2；
移栽50 d 时，随着烤烟生长中心的转移，N、P2O5、K2O 在各器官中的分配比例也随之发生变化，各施肥处理中N、P2O5、K2O 在叶部的分配比例增加；
移栽75 d 时，N、P2O5、K2O 在各器官中的分配比例发生变化，各施肥处理中N、P2O5、K2O在根系和茎部中的分配比例增加，K1、K2 处理组叶片中N 的分配比例显著高于CK2 处理，且K1、K2处理组中各处理之间差异并不显著，P2O5和K2O 在叶片中的分配比例与CK2 差异不显著。表明减量化肥配施有机肥一次性基施有利于促进大田生育期烤烟叶片中N 分配比例的增加，提高大田生育前期P2O5和K2O 在叶片中的分配比例。当减施化肥比例相同时，整个大田生育期内K1 处理组中叶片的N、P2O5、K2O 分配比例高于K2 处理组，但是处理之间差异并不显著，表明增加有机肥施用量会降低烤烟叶片中N、P2O5、K2O 的分配比例；
当有机肥施用量相同时，K2 处理组中T4、T5 叶片中N、P2O5、K2O 的分配比例低于T6；
表明当有机肥施用量较多时，减少化肥施用量有利于提高烤烟叶片中N、P2O5、K2O 的分配比例。

表5 减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟K2O、N、P2O5 分配率的影响Table 5 Effects of reduced chemical fertilizer combined with organic fertilizer one-time base application on the distribution rates of N, P2O5 and K2O in flue-cured tobacco

2.3 N、P2O5、K2O 利用率

由表6 可知，合理施肥可以提高肥料利用率，减量化肥配施有机肥处理下的N、P2O5、K2O 利用率高于单施化肥处理。移栽35 d 时，K1 处理组的N、P2O5、K2O 利用率较CK2 的N、P2O5、K2O 利用率分别提升了1.22～5.96、0.05～0.36、0.63～3.78 个百分点，其中以T3 的N、P2O5、K2O 利用率最高。K2 处理组的N、P2O5、K2O 利用率较CK2 的N、P2O5、K2O 利用率分别提升了3.04～6.88、0.22～0.61、2.11～4.14 个百分点，其中以T6 的N、P2O5、K2O 利用率最高，且各处理间差异显著。移栽50 d时，配施有机肥处理下的N、P2O5、K2O 利用率分别提升了1.95～6.08、0.03～0.83、0.33～4.37 个百分点，其中N 利用率以T2 最高，P2O5、K2O 利用率均以T6 最高。移栽75 d 时，配施有机肥处理的N、P2O5、K2O 利用率相较于CK2 分别提高了11.38～24.46、0.07～0.77、0.34～7.85 个百分点，其中N、P2O5、K2O 利用率均以T3 最高。从整个大田生育期来看，T3、T6 的N、P2O5、K2O 利用率在大田期内均高于CK2，表明减量化肥配施有机肥一次性基施有利于提高N、P2O5、K2O 利用率。当有机肥施用量相同时，随着化肥减施比例的增加，N、P2O5、K2O 的利用率呈逐渐增加趋势。综上所述，本实验条件下，增施有机肥有利于提高烤烟N、P2O5、K2O的利用率。配施相同量的有机肥时，化肥施用量减少40%能有效提高N、P2O5、K2O 的利用率。

表6 减量化肥配施有机肥一次性基施对烤烟N、P2O5、K2O 利用率的影响Table 6 Effects of reduced chemical fertilizer combined with organic fertilizer one-time base application on the utilization rates of N, P2O5 and K2O in flue-cured tobacco

3.1 有机肥对烤烟干物质积累与分配的影响

干物质是指植株对所吸收的养分及光合产物的积累，其积累量的多少体现了植株光合能力的大小[14—15]。施肥影响作物干物质积累，同时合理的施肥措施可以优化营养物质在作物各器官之间的分配[12]。减量化肥配施有机肥一次性基施能优化移栽后35 d 烤烟同化产物向叶片转移，同时促进烤烟大田生育期内干物质积累，可能由于有机肥分解速率较慢，至烟株生育后期土壤仍能提供较充足的养分[16—17]。

3.2 有机肥对烤烟N、P2O5、K2O 积累量与分配的影响

合理的施肥措施能提高烤烟养分的积累量。减量化肥配施有机肥使得烤烟各器官大田生育期内N、P2O5、K2O 积累量显著提高，与朱英华等[13]的研究相似，说明减量化肥配施有机肥能提高烤烟对N、P2O5、K2O 的吸收积累。减量化肥配施有机肥有利于土壤氮素有效性的持续增加，提高氮素的吸收积累，其原因在于有机肥能促进固氮菌、固氮螺杆菌与溶解磷酸盐的细菌(假单胞菌，PSB)生长及大量繁殖，发挥其固氮和转化氮的作用，提高作物氮的吸收量[15,18]。土壤中磷由有机磷和无机磷组成，70%有机磷以磷酸单脂的形式存在，有机肥所含磷酸酶能将磷酸单脂转化为植物可以吸收的正磷酸盐[19]。同时PSB 作为土壤磷循环的一个重要组成部分，会释放柠檬酸、琥珀酸、草酸、苹果酸等多种有机酸，降低根际土壤pH，将土壤的不溶性、无机性和有机性磷转化为植物根系可吸收利用的正磷酸盐[18]。钾肥施入土壤后，会被2:1 型膨胀粘土矿物固定，不易被吸收[20]。减量化肥配施有机肥一次性基施之所以能提高作物对钾素的吸收积累，主要在于有机肥中含有的微生物释放的有机酸对化肥的钾离子具有吸附和络合等作用，有效减少了钾离子在土壤淋洗和迁移中的损失，提高了作物根系对钾素的吸收和积累[21]。

3.3 有机肥对烤烟N、P2O5、K2O 利用率影响

肥料利用率是衡量施肥是否合理的重要指标，而减量化肥配施有机肥是减少化肥用量和提高肥料利用率的有效办法[12]。本研究表明，减量化肥配施有机肥后烤烟大田生育期内N、P2O5、K2O 利用率显著提高，这与前人研究一致[13]。有机肥中含有细菌和真菌等微生物，可导致氮的生物固定，并从不溶性土壤化合物中释放正磷酸盐和钾离子，提高植物的养分利用率[22]。施用有机肥使土壤环境质量趋向有利于微生物生长的方向发展，有益微生物大量繁殖，增加土壤速效氮的含量，从而提高烤烟对氮素的吸收[23]。磷素利用率的提升主要与有机肥中假单孢菌(PSB)有关，它能活化土壤中磷的有效性，促进作物养分吸收，提高磷利用率[24—25]。钾素利用率的提升同样与微生物相关，青霉MCC 0114 是溶解钾的微生物，它通过产生低分子有机酸(柠檬酸、草酸和酒石酸等)或形成金属-有机络合物或螯合硅和钙离子从矿物质中溶解钾，提高养分可用性[26]。在烤烟大田生育期内，当有机肥施用量相同时，化肥用量减施40%处理的肥料利用率高于化肥用量不减施和减施20%的处理，可能在相同环境条件下，施肥量高的处理因淋溶等原因损失的养分多于施肥量少的处理，即施肥量高的处理肥料利用率低[27—28]。当化肥减施比例相同时，有机肥用量多的处理组(K2)肥料利用率总体高于配施有机肥少的处理组(K1)，这是因为有机肥能够促进土壤养分的释放，增加土壤中的养分含量，提高肥料的利用率[29]。

减量化肥配施有机肥一次性基施可提高烤烟大田生育期干物质积累量，N、P2O5、K2O 积累量及其利用率，提高烤烟移栽后35 d 后叶片中干物质分配比例，以及N、P2O5、K2O 在叶片中的分配比例，不同化肥减施比例与不同有机肥配施有差异。

综上所述，贵州山地烤烟化肥施用量减少40%，配施2250 kg·hm-2有机肥一次性基施是实现烤烟化肥减量，提高肥料利用效率的有机替代和化肥减施模式。

猜你喜欢分配比例大田施用量春大豆施钼条件下最适氮磷肥施用量研究中国土壤与肥料(2021年5期)2021-12-02“大田后生仔”歌唱家乡海峡姐妹(2020年1期)2020-03-03海南北部幼龄小叶榄仁单木生物量及空间分配特征热带农业科学(2018年2期)2018-06-21提高农民在土地增值中的分配比例探析速读·中旬(2017年11期)2017-11-11保障农民公平分享征地增值收益问题探讨理论导刊(2017年8期)2017-08-30小田变大田破解农地零碎化领导决策信息(2017年13期)2017-06-21复合微生物菌剂施用量对烤烟产量和质量的影响浙江农业科学(2016年11期)2016-05-04长期氮肥不同施用量对大豆生物量和产量的影响大豆科技(2016年6期)2016-03-11“小田并大田”要有序推进中国老区建设(2016年9期)2016-02-28三料磷不同施用量对棉花生长和产量的影响新疆农垦科技(2014年7期)2014-02-28