梁志雄，鐘俊周，文國(guó)宇，葉衛(wèi)國(guó)，張宏建，陳建軍*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草研究室，廣東廣州 510642；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣東廣州 510642；3.廣東煙草韶關(guān)市有限公司，廣東韶關(guān) 512000)

水肥一體化是一種利用灌溉設(shè)備，將灌溉與施肥有機(jī)結(jié)合在一起的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。其最突出特點(diǎn)是可以根據(jù)作物不同生育期的水肥需求，精確靈活地進(jìn)行水肥的同步供給，從而實(shí)現(xiàn)作物水分和肥料的動(dòng)態(tài)平衡供應(yīng)[1]。因此，水肥一體化技術(shù)具有提高作物水肥利用率、協(xié)調(diào)水肥矛盾以及減少勞動(dòng)力投入等優(yōu)點(diǎn)[2-4]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于棉花、番茄和果樹(shù)[3 ,5]等經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)上，效益顯著?？茖W(xué)的施肥和灌溉是優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的關(guān)鍵[6]。目前，為解決煙葉生產(chǎn)過(guò)程中水資源短缺、灌溉條件落后、肥料施用量過(guò)大以及浪費(fèi)嚴(yán)重等一系列問(wèn)題，各煙區(qū)正大力開(kāi)展烤煙水肥一體化的試點(diǎn)推廣工作，水肥一體化已成為未來(lái)煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。針對(duì)水肥一體化技術(shù)在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用，前人也進(jìn)行了一定的研究，結(jié)果表明，基于滴灌的水肥一體化具有增加煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，改善煙葉內(nèi)在質(zhì)量和提高水肥利用率等優(yōu)點(diǎn)[7-11]。但目前研究集中于通過(guò)控制單一的灌水或施肥條件，探究水肥一體化條件下滴灌或施肥對(duì)烤煙產(chǎn)量或質(zhì)量等的影響，鮮見(jiàn)有針對(duì)烤煙不同生長(zhǎng)期的水肥吸收規(guī)律利用水肥一體化技術(shù)對(duì)烤煙進(jìn)行綜合水肥管理的報(bào)道。

烤煙不同生長(zhǎng)期對(duì)水肥的需求并不完全一致。汪耀富等[12]通過(guò)在蒸滲儀上進(jìn)行的烤煙試驗(yàn)指出，煙株不同生育期對(duì)土壤水分含量的要求不同，具體為還苗期70%～80%、伸根期60%、旺長(zhǎng)期80%、成熟期為60%～70%，并以此為基礎(chǔ)，提出了烤煙優(yōu)化灌溉施氮產(chǎn)值模型。李志宏等[13]根據(jù)我國(guó)各大煙區(qū)烤煙的養(yǎng)分吸收規(guī)律總結(jié)出我國(guó)烤煙養(yǎng)分吸收積累模式，伸根期煙株吸收氮鉀量分別占其全生育期氮鉀總量的11%和10%，旺長(zhǎng)期為67%和60%，而成熟期則為21%和29%，3個(gè)時(shí)期煙株的N和K2O吸收比約為1∶2。鑒于上述研究，在水肥一體化條件下，筆者針對(duì)煙株不同生育階段的需水需肥規(guī)律，設(shè)計(jì)了3種不同的水肥一體化管理模式，通過(guò)考察不同模式在烤煙生產(chǎn)上的應(yīng)用效應(yīng)，初步篩選出符合烤煙不同生長(zhǎng)期水肥需求的水肥一體化綜合水肥管理模式，旨在為初步建立優(yōu)質(zhì)烤煙水肥管理體系提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)，更為將來(lái)水肥一體化技術(shù)在烤煙生產(chǎn)上的規(guī)模應(yīng)用提供實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)于2016年在廣東始興縣馬市鎮(zhèn)都塘村進(jìn)行。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦，前茬作物為水稻，土壤類(lèi)型屬于牛肝土，其基本理化性質(zhì)：pH 6.5，有機(jī)質(zhì)13.85 g/kg，全氮1.78 g/kg，堿解氮149.76 mg/kg，全磷1.68 g/kg，速效磷54.8 mg/kg，全鉀16.7 g/kg，速效鉀247.3 mg/kg，土壤肥力高。

1.2試驗(yàn)材料供試品種為K326。采用漂浮育苗，苗齡為70 d，移栽煙苗生長(zhǎng)健壯、整齊度高。

1.3試驗(yàn)設(shè)備與肥料水肥一體化滴灌系統(tǒng)由專(zhuān)業(yè)公司設(shè)計(jì)和安裝；系統(tǒng)采用DOSATRON比例施肥器作為肥料注入裝置，注入肥液濃度設(shè)置為灌溉流量的0.2%，毛管采用直徑Φ16的內(nèi)鑲貼片式滴灌帶，滴頭流量為1.6 L/h，間距為30 cm；整套系統(tǒng)運(yùn)行可靠，操作方便。試驗(yàn)肥液由固體肥溶于水中配制而成，肥料種類(lèi)包括煙草專(zhuān)用肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=15∶15∶15]、過(guò)磷酸鈣(16% P2O5)、碳酸氫銨(17% N)、硫酸鉀(50% K2O)、硝酸鉀(13.5% N，46% K2O)。

1.4試驗(yàn)設(shè)計(jì)共設(shè)置4個(gè)處理：①對(duì)照(CK)。當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)水肥管理，全生育期施總氮165 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶1∶2，磷肥全部基施，氮鉀肥基追比為6∶4。②水肥一體化模式1(T1)。施肥處理與CK相同；煙田灌溉采用滴灌方式，天氣晴朗條件下每5 d滴灌一次，滴灌過(guò)程中利用土壤水分測(cè)定儀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)煙株根部15 cm土層土壤水分含量，達(dá)到灌溉要求后自動(dòng)停止滴灌，還苗期土壤水分含量要求為70%～80%、伸根期60%、旺長(zhǎng)期80%、成熟期60%～70%；③水肥一體化模式2(T2)。全生育期施總氮量為CK的80%，N∶P2O5=1∶1，磷肥全部基施，氮鉀肥基追比為4∶6，追肥以水肥一體化方式進(jìn)行，追肥量以及追肥N∶K2O依據(jù)烤煙不同生長(zhǎng)期氮鉀吸收量及吸收規(guī)律，還苗期和伸根期施氮占追施總氮量的15%，旺長(zhǎng)期占70%，成熟期(煙株全部打頂后進(jìn)行追施)占15%。每次施肥N∶K2O固定為1∶2；灌溉方式及要求與T1一致。④水肥一體化模式3(T3)。全生育期施總氮量和施氮要求與T2一致，基肥和伸根期追肥N∶K2O比為1∶1，旺長(zhǎng)期和成熟期追肥N :K2O為1∶3，灌溉方式及要求與T1一致。

每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積210 m2，小區(qū)間采用田壟間隔開(kāi)，同時(shí)設(shè)置隔離行，株行距0.6 m×1.1 m，其他田間管理措施參照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行，煙株采收按采收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.5測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.5.1煙株農(nóng)藝性狀。參照YC/T 142—2010[14]，各處理隨機(jī)挑選9株長(zhǎng)勢(shì)均勻一致，且具有群體代表性的煙株作為測(cè)量對(duì)象，分別在伸根期、旺長(zhǎng)期和成熟期測(cè)定煙株株高、節(jié)距、莖圍、有效葉數(shù)、葉長(zhǎng)和葉寬等農(nóng)藝性狀。

1.5.2煙株干物質(zhì)及鉀素積累。從移栽后21 d開(kāi)始，每隔14 d測(cè)定一次，每處理各取3株煙株，將整個(gè)植株連根一起挖出，清洗干凈后，將烤煙根、莖、葉分開(kāi)，分別進(jìn)行殺青、烘干和稱(chēng)重。干物質(zhì)中全鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.5.3煙葉化學(xué)成分。分別選取各小區(qū)B2F和C3F等級(jí)的煙葉作為測(cè)定對(duì)象，測(cè)定煙葉的常規(guī)化學(xué)成分含量?？偺呛偷矸酆坎捎幂焱壬y(cè)定；還原糖含量采用3,5 -二硝基水楊酸比色法測(cè)定；總氮、煙堿含量采用紫外分光光度法測(cè)定；鉀含量采用火焰光度計(jì)法測(cè)定；總氮含量采用過(guò)氧化氫—硫酸消化法測(cè)定。

1.5.4煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)。各小區(qū)單獨(dú)采收、綁干、烘烤，分區(qū)計(jì)產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙比例、均價(jià)。

1.6數(shù)據(jù)分析采用 Excel和SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同水肥一體化模式對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響從表1可以看出，不同水肥一體化模式對(duì)烤煙的長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相均有明顯影響。在伸根期，與CK相比，T1、T2和T3處理的煙株長(zhǎng)勢(shì)總體較好，其單株有效葉數(shù)以及單株葉面積均顯著高于CK，其中T3處理的單株有效葉數(shù)比CK多1.89 片，而單株葉面積則比CK高近512 cm2。

在旺長(zhǎng)期，水肥一體化處理的煙株長(zhǎng)勢(shì)與CK相比差異更顯著，T1、T2和T3處理的株高、莖圍、節(jié)距以及單株葉面積均顯著大于CK，其中T1處理的單株葉面積比CK高近1/3，表明動(dòng)態(tài)的土壤水分調(diào)控能夠顯著促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，明顯改善煙株的農(nóng)藝性狀；T3、T2與T1處理相比，前期肥料施用總量的減少雖然使T2和T3處理的長(zhǎng)勢(shì)略低于T1，但處理間顯著不差異。

在成熟期，雖然各處理煙株長(zhǎng)勢(shì)與前期相比差異縮小，但煙株高度和總?cè)~面積仍以T1、T2和T3處理表現(xiàn)最突出，處理間株高表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3>CK，有效葉面積表現(xiàn)為T(mén)1>T3>T2>CK，但其莖圍以及有效葉數(shù)與CK無(wú)顯著差異。

表1 不同水肥一體化模式對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示同一生育期不同處理間差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level;Different capital letters in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.01 level

2.2不同水肥一體化模式對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響由圖1可知，4個(gè)處理煙株的干物質(zhì)積累大致可以劃分為3個(gè)階段：0～35 d為緩慢增長(zhǎng)階段，35～77 d為快速增長(zhǎng)階段，77 d后又進(jìn)入緩慢增長(zhǎng)階段，這正好與煙株的伸根期、旺長(zhǎng)期以及成熟期一一對(duì)應(yīng)。

在移栽后35 d前，各處理煙株干物質(zhì)積累量均處于較低水平(<50 g/株)，此時(shí)各處理積累量表示為T(mén)1>T2>T3>CK，但處理間無(wú)顯著差異；35 d后，各處理煙株的干物質(zhì)積累量開(kāi)始迅速增加，至77 d，除CK外，其他處理的干物質(zhì)積累量普遍超過(guò)300 g/株，顯著高于CK；此后，各處理的干物質(zhì)積累量仍有小幅度增長(zhǎng)，至采收前各處理干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為T(mén)1>T3>T2>CK。

T2、T3和T1處理對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在煙田水肥一體化的條件下，減少20%總施氮量會(huì)降低煙株的干物質(zhì)積累量，降幅為8%～12%。T3與T2處理相比，T2處理前期的氮鉀施肥總量稍多于T3處理，因此T3處理的干物質(zhì)積累量在第49天之前一直落后于T2處理，但差異不顯著，但隨著后期T3處理追肥總量的增加，T3處理的干物質(zhì)積累超過(guò)了T2處理；在49～63 d，CK的干物質(zhì)積累速度最高，至第63天，其干物質(zhì)積累量一度接近T2處理，可能與此段時(shí)間降雨較為充足、CK煙田中的殘余養(yǎng)分被重新吸收利用有關(guān)。

圖1 不同水肥一體化模式對(duì)煙株干物質(zhì)積累的影響Fig.1 Effects of different integration modes of water and fertilizer on dry matter accumulation of tobacco plants

2.3不同水肥一體化模式對(duì)烤煙鉀素營(yíng)養(yǎng)積累的影響從圖2可以看出，各處理煙株在煙苗移栽后一段時(shí)間內(nèi)對(duì)鉀素的積累吸收量較少，至移栽后第35天時(shí)，各處理煙株鉀積累量表現(xiàn)為T(mén)1≈T3>T2>CK，單株鉀素積累量約為1 g/株；移栽后第35～49天，是各處理煙株對(duì)鉀素的集中吸收階段，此時(shí)T1、T2和T3處理的鉀素積累曲線基本重合，煙株的鉀素積累量急劇增加至接近7 g/株，雖然CK的鉀積累量也呈急劇增加趨勢(shì)，但其增幅顯著小于其他處理，至第49天時(shí)，其單株鉀素積累量?jī)H為其他處理的70%左右；此后各處理煙株體內(nèi)的鉀素積累量均出現(xiàn)不同程度的下降，其中下降幅度最大的為處理T2，鉀素積累量減少近1 g/株，但其總量仍高于CK；另外，T3與T2處理相比，雖然在第63天時(shí)，T3與T2處理的鉀素積累量均降低至接近同一水平，但此后T3處理的鉀素積累量有一個(gè)重新增加的過(guò)程，至采收前T3處理的鉀素積累與T1處理基本一致，且均顯著高于T2處理和CK。

圖2 不同水肥一體化模式對(duì)烤煙鉀素營(yíng)養(yǎng)積累的影響Fig.2 Effects of different integration modes of water and fertilizer on dry matter accumulation of tobacco plant patterns

2.4不同水肥一體化模式對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響從表2可以看出,不同處理以及不同部位間煙葉的化學(xué)成分含量差異較大。T1處理與CK對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滿(mǎn)足烤煙各生育期水分需求規(guī)律的模式T1能夠顯著提高煙株上中部葉的總糖和還原糖含量，降低煙葉煙堿含量，同時(shí)使其糖堿比更為協(xié)調(diào)；T2、T3處理與CK對(duì)比發(fā)現(xiàn)，滿(mǎn)足煙株各生育期水肥需求規(guī)律的模式T2和T3同樣顯著提高了煙株上部葉的總糖和還原糖含量，降低了煙葉尤其是中部葉的煙堿含量，使其糖堿比更趨近于適宜值(>6.0)，但其上部葉以及T3處理中部葉的淀粉含量顯著高于CK。另外，雖然CK煙株的鉀素積累量顯著低于T1、T2和T3處理，但CK的煙葉鉀含量顯著高于其他處理。

表2 不同水肥一體化模式對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示同一生育期不同處理間差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level;Different capital letters in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.01 level

2.5不同水肥一體化模式對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響從表3可以看出，與CK相比，T1、T2和T3處理在產(chǎn)值、均價(jià)以及中上等煙比例方面均顯著高于對(duì)照。T1處理的烤煙經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高，比CK高11 743.95 元/hm2，增幅為27.19%，其次為T(mén)3和T2處理，產(chǎn)值分別比對(duì)照高7 055.89和6 900.82 元/hm2；在產(chǎn)量方面，T1處理烤煙的產(chǎn)量最高，比對(duì)照提高了18.77%，此外，雖然T2和T3處理的產(chǎn)量與對(duì)照相比無(wú)顯著的差異，但仍有所增加，與此前各處理干物質(zhì)積累規(guī)律表現(xiàn)相一致?？傮w而言，不同水肥一體化模式均能顯著提高煙葉的產(chǎn)量和產(chǎn)量，與對(duì)照相比，產(chǎn)量提高了5.00%～19.59%，而產(chǎn)值則提高了15.98%～27.19%。

表3 不同水肥一體化模式對(duì)煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

注：同列不同小寫(xiě)字母表示同一生育期不同處理間差異顯著(P<0.05)

Note:Different lowercases in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.05 level;Different capital letters in the same column stand for significant differences between different treatments at 0.01 level

3 討論

水分和肥料是影響烤煙正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，對(duì)于煙葉的產(chǎn)質(zhì)量至關(guān)重要[6]。另外，水肥一體化將灌溉與施肥這2個(gè)原本獨(dú)立的過(guò)程有機(jī)地融合在一起，本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了烤煙水肥耦合的延伸和深化[15]，對(duì)于煙田的水肥協(xié)同互作以及水肥利用率的提高，均具有重要的影響。

該研究結(jié)果表明，試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的水肥一體化模式均能夠顯著影響煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)于煙株前期早生快發(fā)以及全生育期農(nóng)藝性狀的優(yōu)化均具有顯著的促進(jìn)作用。不同模式煙株全生育期的長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相均明顯優(yōu)于CK，以T1處理效果最突出，其次為T(mén)3處理，最后為T(mén)2處理。雖然模式T2和T3的總施肥量(總氮)僅為CK的80%，但煙株的生長(zhǎng)發(fā)育情況以及全生育期的干物質(zhì)積累量仍顯著高于對(duì)照，這與李才華[16]的研究結(jié)果相類(lèi)似。有關(guān)烤煙水肥耦合的相關(guān)研究表明[8,15]，適量的施肥及適宜的灌溉有利于水肥耦合正效應(yīng)的充分發(fā)揮，從而提高水肥的利用效率，對(duì)煙株的正常生長(zhǎng)具有顯著的促進(jìn)作用；而在適量灌水條件下，較高的肥料施用量使大田煙株生長(zhǎng)發(fā)育較快，長(zhǎng)勢(shì)較正常煙株有偏旺趨勢(shì)，同時(shí)干物質(zhì)積累量也會(huì)隨肥料施用量的增加而增加。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)的水肥一體化模式注重水與養(yǎng)分的相互協(xié)調(diào)，相互促進(jìn)，有利于植煙土壤中的養(yǎng)分趨于協(xié)調(diào)，從而促進(jìn)煙株對(duì)養(yǎng)分的平衡吸收。在成熟以前，各模式煙株的鉀元素吸收積累近似于優(yōu)質(zhì)烤煙的營(yíng)養(yǎng)元素理想吸收曲線。該試驗(yàn)結(jié)果表明，由于水肥的充分互作以及煙株生長(zhǎng)前期對(duì)鉀素吸收較少，前期鉀肥用量的減少并不會(huì)降低煙株對(duì)鉀素的積累，模式T3煙株的鉀素積累曲線正好印證了這一點(diǎn)。成熟期以后，由于煙葉中鉀素的淋失以及根系的溢泌等原因，煙株鉀素的積累量下降?；诖丝紤]，水肥一體化模式T3在煙株旺長(zhǎng)期和成熟期追肥中，適當(dāng)?shù)貙⒆贩实腘∶K2O調(diào)整為1∶3，這在一定程度上增加了煙株的鉀素積累量，同時(shí)也使T3處理煙葉中的鉀含量較T1和T2處理有一定的提高。

在水肥一體化條件下，各模式煙葉的產(chǎn)量以及煙株干物質(zhì)累積量均顯著高于對(duì)照，其中煙葉產(chǎn)量提高了5.00%～19.59%，而煙葉產(chǎn)值則提高了15.98%～27.19%，表明水肥一體化條件下，施肥總量的適當(dāng)減少并不會(huì)造成產(chǎn)量的下降，甚至還有可能增加煙葉產(chǎn)量，這與王洪云等[7]、國(guó)鴻薔等[9]研究結(jié)果相類(lèi)似。雖然不同水肥一體化模式的應(yīng)用并未明顯改善煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，但對(duì)比不同處理煙葉化學(xué)成分含量可以看出，水肥一體化對(duì)于煙葉的可溶性糖以及淀粉等常規(guī)化學(xué)成分含量具有顯著影響。模式T2和T3的烤后煙葉淀粉含量顯著高于CK，其原因可能與T2和T3處理成熟期仍追施一定量的氮肥有關(guān)。李春儉等[17]指出烤煙生育后期煙葉干物質(zhì)積累速度超過(guò)鉀吸收速率容易引起煙葉鉀含量的稀釋效應(yīng)。因此，雖然CK煙株的鉀素積累量顯著低于T1、T2和T3處理，但CK的煙葉鉀含量顯著高于其他處理。

4 結(jié)論

該研究結(jié)果表明，與常規(guī)煙草施肥灌溉方法相比，基于水肥耦合所設(shè)計(jì)的水肥一體化模式均能顯著促進(jìn)煙株的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)鉀素養(yǎng)分吸收與積累，提高鉀肥利用效率，增加煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值，對(duì)于煙葉內(nèi)在質(zhì)量的提升也有一定作用，以模式T1和T3的綜合應(yīng)用效應(yīng)最突出。結(jié)合T1和T3處理的水肥設(shè)計(jì)參數(shù)，全生育期總施氮量為165 kg/hm2，基追為4∶6，基肥N∶K2O為1∶1，還苗期和伸根期追施總追氮量的15%；N∶K2O也為1∶1，旺長(zhǎng)期和成熟期分別追施總追氮量的70%和15%；N∶K2O均為1∶3可作為烤煙水肥一體化技術(shù)的參照模式應(yīng)用于煙葉的實(shí)際生產(chǎn)中。另外，由于植煙區(qū)域的氣候和土壤環(huán)境等因素不同，因此，在設(shè)計(jì)或應(yīng)用水肥一體化時(shí)，應(yīng)在遵循烤煙水分和養(yǎng)分吸收規(guī)律的前提下根據(jù)不同年份天氣狀況、不同土壤肥力狀況等因素對(duì)施肥灌溉進(jìn)行合理的調(diào)整，以充分發(fā)揮水肥一體化技術(shù)的最大潛力，保證煙葉的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)，為煙草農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展提供可靠保障。