劉 金，李進(jìn)平，涂書新*，陳振國，彭孟祥，魏文娟

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，武漢 430070；2.湖北省煙草科研所，武漢 430030）

煙草鉀含量一般為 2%～4%[1]，是煙草吸收最多的元素之一。施用鉀肥促進(jìn)煙草的生長代謝，同時(shí)也影響煙草的品質(zhì)[2-3]。研究表明，提高煙葉的鉀含量不僅可改善煙葉的色澤、燃燒性和持火力[4]，還有利于煙葉中糖的積累和煙葉香氣的形成[5-6]。我國煙葉鉀含量相對(duì)較低，多在1%～2%，而優(yōu)質(zhì)煙葉鉀含量多在 2.5%以上[7-8]。煙葉鉀含量過低已成為限制我國煙葉質(zhì)量的重要因子之一。

為提高煙葉鉀含量，我國研究人員做了大量工作，也取得很大的進(jìn)展[9]，但主要集中在鉀肥施用量[10]、常規(guī)鉀肥的施用品種[11]和鉀肥追肥次數(shù)和時(shí)期[12-13]等方面的研究。新型的緩/控釋肥料能夠有效地延長肥料養(yǎng)分的釋放，滿足作物特定生育期的養(yǎng)分需求[14-15]。但我國緩/控釋肥的研究是主要針對(duì)氮肥[16]，對(duì)緩/控釋鉀肥的研究[17]，特別是對(duì)煙草鉀含量影響的研究較少[18-19]。

因此，筆者在實(shí)驗(yàn)室和大田條件下，對(duì)不同種類緩釋鉀肥的鉀素養(yǎng)分釋放特征及其對(duì)烤煙鉀含量及產(chǎn)量產(chǎn)值的影響進(jìn)行了研究，試圖通過研究合理施用緩釋鉀肥，改善烤煙的鉀營養(yǎng)狀況，有效提高烤煙鉀素含量，為烤煙品質(zhì)的提高提供理論依據(jù)和技術(shù)手段。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試鉀肥品種包括硝酸鉀肥，包膜硝酸鉀肥，氯化鉀肥，腐植酸氯化鉀肥，包膜腐植酸氯化鉀肥。腐植酸氯化鉀肥由湖北奧佳肥業(yè)提供，以腐植酸為包膜材料；包膜硝酸鉀和包膜腐植酸氯化鉀，設(shè)計(jì)控釋期為70 d，由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張民教授提供，以聚乙烯聚合物為包膜材料；其他肥料為普通商品肥。其中硝磷銨含N 30%、含P2O56%，過磷酸鈣含P2O512%，硝酸鉀含K2O 38%，包膜硝酸鉀含K2O 35%，氯化鉀含K2O 60%，腐植酸包膜氯化鉀含K2O 38%，包膜腐植酸氯化鉀含K2O 36%。

1.2 緩釋鉀肥靜水釋放試驗(yàn)

按照緩釋肥料國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 23348—2009），準(zhǔn)確稱取包膜硝酸鉀、腐植酸氯化鉀、包膜腐植酸氯化鉀各10.00 g，放入100目尼龍網(wǎng)做成的小袋中，置于250 mL三角瓶中，加蒸餾水200 mL，加塞密封，于25 ℃恒溫下靜置，3個(gè)重復(fù)。取樣時(shí)間為1、3、5、7、14、28、42、56、84 d。取樣時(shí)將瓶內(nèi)溶液混勻，使溶液濃度一致，完全移入250 mL容量瓶中，定容。每次取樣后準(zhǔn)確加入200 mL蒸餾水繼續(xù)培養(yǎng)。采用火焰光度計(jì)（Cole-Parmer M410）測(cè)定鉀的含量。

1.3 緩釋鉀肥土壤釋放試驗(yàn)

試驗(yàn)于 2011年在湖北省恩施市咸豐縣高樂山鎮(zhèn)小模村大田進(jìn)行。該地東經(jīng) 109°06′11″，北緯29°28′34″，海拔814 m。試驗(yàn)地前茬為休閑田，土壤為黃棕壤，土壤pH 5.71，有機(jī)質(zhì)19.91 g/kg，堿解氮111.74 mg/kg，速效磷34.18 mg/kg，全鉀11.78 g/kg，速效鉀110.9 mg/kg。供試品種為云煙87。

準(zhǔn)確稱取包膜硝酸鉀、腐植酸氯化鉀、包膜腐植酸氯化鉀各15.00 g，放入100目尼龍網(wǎng)做成的小袋中，封口后肥料顆粒均勻平鋪于尼龍網(wǎng)中，并于2011年5月17日（煙苗移栽時(shí)）埋入試驗(yàn)田15 cm耕層土壤中。分別于埋后14、42、70、98 d取樣，每種肥料每次取3袋。取樣方法：拆開尼龍袋，將肥料完全轉(zhuǎn)移到 20目土壤篩中，用自來水沖洗，小心將肥料表面粘附的土壤洗凈，再用蒸餾水沖洗2次，然后用吸水紙吸干肥料表面的水分，并置于預(yù)先稱量好的小鋁盒中，在 60 ℃烘箱中干燥至恒重，冷卻后稱量。樣品稱取0.300 g，采用硫酸-高氯酸消化后上機(jī)測(cè)定鉀含量。

1.4 大田試驗(yàn)

試驗(yàn)地點(diǎn)、土壤與環(huán)境均與緩釋鉀肥土壤釋放試驗(yàn)一致。試驗(yàn)為單因素大田試驗(yàn)，共6個(gè)處理，分別為CK（不施鉀肥）、硝酸鉀、包膜硝酸鉀、氯化鉀、腐殖酸氯化鉀、包膜腐殖酸氯化鉀。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。每處理施用等量的氮、磷肥做肥底，按 m（N）∶m（P2O5）∶m（K2O）=1∶1.2∶2.5，氮肥用量 87 kg/hm2，其中氮肥、磷肥按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)方法施用，鉀肥硝酸鉀處理和氯化鉀處理70%基施，30%移栽2周后開溝追施覆土。包膜硝酸鉀、腐植酸氯化鉀、包膜腐植酸氯化鉀處理100%基施。4月28日施底肥，條施后覆蓋起壟。

小區(qū)長5.5 m，寬4.8 m，行距1.2 m，株距0.55 m，每小區(qū)40株煙。采用漂浮育苗，4月25日成苗，5月17日移栽。

試驗(yàn)按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)規(guī)范管理，于打頂前和烤后取不同部位植物樣，于團(tuán)棵期、打頂前、成熟期取烤煙根際土壤樣品。煙葉成熟后分次烘烤，烤后統(tǒng)計(jì)每小區(qū)產(chǎn)量產(chǎn)值。兩期植物樣均分上、中、下部葉等3個(gè)部分，105 ℃殺青0.5 h，70 ℃烘干后粉碎，測(cè)定全鉀含量。土壤樣品在室內(nèi)風(fēng)干后過20目篩，測(cè)定土壤中速效鉀含量。

1.5 煙樣和土樣的分析測(cè)定

烤煙植物鉀含量的測(cè)定采用濃 H2SO4-H2O2消化，火焰光度法測(cè)定。土壤速效鉀的測(cè)定采用了1 mol/L醋酸銨法。有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，pH為電位法，有效氮為堿解擴(kuò)散法，有效磷為0.5 mol/LNaHCO3法。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用DPS 7.05軟件進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 緩釋鉀肥鉀釋放特征

在 25 ℃靜水條件下，緩釋鉀肥的養(yǎng)分釋放速率各不相同（圖1）。包膜硝酸鉀中鉀的釋放曲線呈“L”型，42 d以前為養(yǎng)分快速釋放的線性期，42 d以后為養(yǎng)分減速釋放的減衰期。初期（1 d）鉀養(yǎng)分釋放率和 28 d養(yǎng)分累積釋放率分別為 5.9%與69.2%，K累積釋放率達(dá)到80%的時(shí)間約為40 d。符合緩釋肥料國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 23348—2009）的規(guī)定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

包膜腐植酸氯化鉀釋放曲線亦呈“L”型，但是其初期釋放率為30.1%（國家標(biāo)準(zhǔn)為≤15%），28 d K累積釋放率為87.5%（國家標(biāo)準(zhǔn)為≤80%），具有緩釋作用但是沒有達(dá)到緩控釋肥料國家標(biāo)準(zhǔn)。腐植酸氯化鉀初期釋放率即達(dá)到87%，本試驗(yàn)條件下緩釋效應(yīng)不明顯。

圖1 靜水中3種緩釋鉀肥鉀的釋放特征Fig.1 K release from three slowly-released K fertilizers in water

田間條件下土培試驗(yàn)結(jié)果表明（圖2），包膜硝酸鉀與包膜腐植酸氯化鉀的養(yǎng)分釋放趨勢(shì)基本相同，但是70 d內(nèi)包膜腐植酸氯化鉀的鉀釋放更多。在土壤培養(yǎng)后14 d、42 d包膜腐植酸氯化鉀的鉀素釋放率分別較包膜硝酸鉀高20.65%和20.99%。70 d后包膜硝酸鉀的鉀素釋放速率更高。

同 25 ℃水中包膜硝酸鉀鉀養(yǎng)分的釋放曲線比較可以發(fā)現(xiàn)，土培法中緩釋肥鉀的釋放與其趨勢(shì)基本相同，但是由于田間土壤環(huán)境復(fù)雜，土壤水分不穩(wěn)定等因素，土培法中緩釋肥料鉀素釋放速率要比水中包膜緩釋鉀肥鉀的釋放速率低。在42 d時(shí)，土培法中包膜硝酸鉀和包膜腐植酸氯化鉀的鉀素釋放率分別比靜水試驗(yàn)中低31.02%、15.21%，說明土壤水分含量等環(huán)境條件是影響緩釋肥養(yǎng)分釋放的重要因素。但2種方法中肥料的鉀的總釋放率基本相同，總釋放率為94%～98%。

圖2 土壤培養(yǎng)法測(cè)定的3種緩釋鉀肥鉀的釋放特征Fig.2 K release from three slowly-released potassium fertilizers under field conditions

2.2 烤煙打頂前各部位鉀含量

大田試驗(yàn)結(jié)果表明，施鉀肥可以提高烤煙打頂前各部位的鉀含量，而緩釋鉀肥的效果較普通鉀肥更為明顯（圖3）。包膜硝酸鉀處理上、中、下部葉鉀含量分別為3.34%、3.08%、3.88%，較普通硝酸鉀處理分別提高了 19.83%、8.45%、7.08%。腐植酸氯化鉀和包膜腐植酸氯化鉀處理烤煙各部位鉀含量基本持平，較氯化鉀處理的烤煙各部位鉀含量分別提高達(dá)15.30%、29.09%、50.63%和17.15%、36.20%、53.46%。統(tǒng)計(jì)分析表明，與對(duì)照相比，包膜硝酸鉀處理可顯著提高烤煙打頂前上部葉的鉀含量，而腐植酸氯化鉀和包膜腐植酸氯化鉀處理可顯著提高烤煙打頂前上、中、下部葉的鉀含量。

圖3 打頂前不同鉀肥處理烤煙各部位鉀含量Fig.3 Leaf K content before topping with various K fertilizer treatments

2.3 烤后煙葉鉀含量

大田試驗(yàn)結(jié)果表明（圖4），與對(duì)照相比，各施肥處理煙葉鉀含量均明顯提高。而緩釋鉀肥處理煙葉鉀含量較普通鉀肥處理也都有不同程度的提高。包膜硝酸鉀處理的烤煙上、中、下部葉鉀含量分別達(dá)2.49%、2.61%、2.88%，均高于硝酸鉀處理，增幅分別為15.70%、17.55%和12.93%，其中中部葉達(dá)到顯著水平。腐植酸氯化鉀和包膜腐植酸氯化鉀處理烤煙各部位煙葉鉀含量明顯高于普通氯化鉀處理，腐植酸氯化鉀處理中、下部葉和包膜腐植酸氯化鉀處理的下部葉達(dá)到顯著水平，分別提高了26.69%、25.11%和 38.99%，但是包膜腐植酸氯化鉀處理中部葉鉀含量略有降低。

各緩釋鉀肥處理對(duì)中、下部葉鉀含量影響比上部葉大。上部葉中包膜硝酸鉀處理，中部葉包膜硝酸鉀、腐植酸氯化鉀處理，下部葉各緩釋肥處理煙葉鉀含量大于2.5%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)煙葉鉀含量標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 施用不同鉀肥烤煙不同部位煙葉烤后鉀含量Fig.4 Cured leaf K content of plants treated with various K fertilizers

2.4 土壤速效鉀含量

所有鉀肥處理都提高土壤速效鉀含量，但其變化趨勢(shì)存在顯著差別（圖5）。在烤煙不同生育期取樣的結(jié)果表明，不施鉀肥的對(duì)照土壤速效鉀含量基本無變化，施用硝酸鉀和氯化鉀的土壤隨著烤煙的生長土壤速效鉀含量在不斷降低。這表明施用鉀肥后可以為土壤提供高濃度的鉀營養(yǎng)，但是未被烤煙利用的鉀會(huì)被土壤固定或者隨雨水淋失導(dǎo)致土壤速效鉀含量降低。

而施用緩釋肥處理，烤煙采收后的土壤速效鉀含量同團(tuán)棵期并沒有降低，特別是腐植酸氯化鉀、包膜腐植酸氯化鉀處理的速效鉀含量明顯增加，這與緩釋肥料在后期能夠緩慢釋放鉀營養(yǎng)有關(guān)。

圖5 烤煙不同生育期不同鉀肥處理土壤速效鉀含量Fig.5 Soil available K content in different growth stages of tobacco plant treated with various K fertilizers

2.5 烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值

本試驗(yàn)表明，施用緩釋鉀肥可顯著提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)值（表1）。這說明，施用緩釋鉀肥不僅對(duì)烤煙生長過程和煙葉的化學(xué)成分產(chǎn)生影響，而且對(duì)烤煙的產(chǎn)量、煙葉等級(jí)和產(chǎn)值產(chǎn)生影響。與硝酸鉀處理相比，包膜硝酸鉀處理的產(chǎn)量和產(chǎn)值都有顯著提高，其增幅分別為32.08%和34.30%。包膜硝酸鉀處理上等煙葉率略高于硝酸鉀，但差異不明顯。

本試驗(yàn)各氯化鉀肥處理中，以腐植酸氯化鉀處理效果最好，各項(xiàng)指標(biāo)都大于氯化鉀處理，其中產(chǎn)值達(dá)到了顯著水平。同各硝酸鉀肥處理相比，各氯化鉀肥處理的產(chǎn)量、產(chǎn)值相比有明顯降低。硝酸鉀肥比氯化鉀肥更適宜于煙草的生長，可以提高烤煙的產(chǎn)量。

表1 不同鉀肥處理烤煙的產(chǎn)量和產(chǎn)值Table1 Tobacco yield and output value with various K fertilizer treatments

3 討 論

烤煙中鉀含量的高低影響烤煙的品質(zhì)[2]。目前，我國烤煙生產(chǎn)過程中存在不能有效提高烤煙鉀含量的問題[4]。施用緩釋鉀肥成為提高烤煙鉀含量的一種新的重要措施[19]。從本試驗(yàn)的結(jié)果來看，緩釋鉀肥可以提高烤煙煙葉的鉀含量，施用緩釋鉀肥后煙葉鉀含量在1.84%～3.27%，比施用常規(guī)鉀肥提高12.93%～38.99%。杜志勇等[20]研究表明，緩控釋肥能夠顯著提高烤煙的鉀含量，是相同施鉀水平條件下常規(guī)鉀肥處理的1.8～2.3倍。張翔等[21]研究發(fā)現(xiàn)，同常規(guī)鉀肥比，利用豆油及添加劑為包膜材料的控釋硫酸鉀肥也能較好地提高煙葉鉀含量。已有的研究結(jié)果和本試驗(yàn)都能表明緩釋鉀肥能夠提高煙葉鉀含量。

烤煙打頂后煙葉鉀含量會(huì)下降，但有研究表明，多次追施鉀肥可以提高烤后煙葉的鉀含量[12-13]。打頂后土壤鉀素的持續(xù)供應(yīng)可以顯著影響成熟期烤煙對(duì)鉀的吸收[22]，并且可以提高烤煙的根系活力，增強(qiáng)烤煙對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收[23]，故提高烤煙生長后期土壤的速效鉀含量有著重要意義。已有研究結(jié)果表明[18,20-22]，緩釋鉀肥的釋放特征可以與烤煙的生長過程中需鉀規(guī)律相一致，緩釋鉀肥中鉀養(yǎng)分在烤煙生育中前期快速釋放，在后期緩慢釋放，這樣可以降低鉀流失和土壤固定等損失，即保證烤煙旺長期鉀的需求，也能夠明顯提高打頂后土壤速效鉀含量，保持土壤中較高的鉀離子濃度[24]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，包膜硝酸鉀肥和包膜腐植酸氯化鉀肥鉀的釋放可以較好的與烤煙生育過程的需鉀規(guī)律相匹配。通過土壤速效鉀的變化也可以看出，緩釋鉀肥處理中土壤速效鉀在生育后期并未降低，保證了生育后期烤煙鉀的需求。

有研究表明[18,21]，在同樣的施鉀水平下，與常規(guī)鉀肥比，緩釋鉀肥能夠提高烤煙的產(chǎn)量和產(chǎn)值，部分研究發(fā)現(xiàn)[21]，緩釋肥可以提高烤煙中上等煙比率。緩/控釋肥不僅可以提高烤煙的鉀含量，也可提高烤煙抗性，降低氣候斑、野火病、TMV、CMV等病情指數(shù)[25-26]，從而提高煙葉的品質(zhì)。計(jì)玉等[27]研究發(fā)現(xiàn)，緩/控釋肥對(duì)烤煙各化學(xué)成分有明顯改善作用，比例較協(xié)調(diào)。本研究表明，緩釋鉀肥能夠提高烤煙的產(chǎn)量、產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益。同常規(guī)鉀肥相比，包膜硝酸鉀肥處理產(chǎn)量和產(chǎn)值分別提高 32.08%和34.30%，而本試驗(yàn)中緩釋鉀肥對(duì)烤煙上等煙比率影響不明顯。

4 結(jié) 論

緩釋鉀肥中鉀養(yǎng)分緩慢釋放，土壤中速效鉀含量提高，保證了烤煙生長后期鉀的吸收和需求。緩釋鉀肥能夠提高烤煙各部位煙葉鉀含量，且能提高烤煙的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，可以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

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