季 璇，陳熙卓，宋文靜，李 哲,4，楊 波,5，王文楷，李錫錦，叢 萍，董建新*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081；3.福建省煙草公司三明市公司，福建 三明 365000；4.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司濟(jì)南卷煙廠，濟(jì)南 250104；5.江西省煙草公司贛州市公司，江西 贛州 341000；6.曲靖市煙草公司羅平分公司，云南 羅平 655800)

鉀是與煙草品質(zhì)關(guān)系最為密切的礦質(zhì)元素之一，當(dāng)煙葉鉀含量≥2%時(shí)，其燃燒性、焦油產(chǎn)生量、香氣質(zhì)、香氣量和陰燃持火力顯著改善[1-2]。與國(guó)際優(yōu)質(zhì)煙葉相比，目前我國(guó)煙葉鉀含量總體偏低，且呈南高北低的趨勢(shì)[3]。土壤供鉀水平和鉀肥吸收利用效率是制約煙葉鉀含量提高的關(guān)鍵因素，土壤中全鉀含量約1%～3%，其中有效鉀一般不超過(guò)全鉀的2%[4]，尚難以滿足烤煙對(duì)鉀的需求，因此烤煙生產(chǎn)中常需投入大量鉀肥。有數(shù)據(jù)表明我國(guó)煙草種植面積僅占耕地總面積的1%，但卻消耗了5.9%的全國(guó)耕地鉀肥用量[5]。

硫酸鉀是我國(guó)烤煙常用鉀肥，然其長(zhǎng)期大量施用雖能在一定程度上提高煙葉干物質(zhì)積累量和鉀積累量，但也會(huì)導(dǎo)致鉀肥當(dāng)季利用率顯著下降[6]。鉀肥施用量需因地制宜，適宜鉀肥施用量一直是我國(guó)烤煙生產(chǎn)關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題之一。已有研究發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)、不同的施鉀量對(duì)煙葉生長(zhǎng)及土壤質(zhì)量等影響不同：江西煙區(qū)烤煙煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)隨施鉀量的增加而增加，但施鉀量超過(guò)315 kg/hm2后，煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降[7]。四川涼山煙區(qū)施鉀量在0～360 kg/hm2范圍內(nèi)，隨施鉀量增加煙葉產(chǎn)量和鉀積累量呈先增后降的趨勢(shì)，當(dāng)施鉀量為158 kg/hm2時(shí)煙葉產(chǎn)量（2239.1 kg/hm2）和鉀積累量（53.4 kg/hm2）接近最高[8]。山東煙區(qū)施鉀量在0～248 kg/hm2范圍內(nèi)，隨施鉀量增加，烤煙煙葉生物量和鉀含量提高，但同時(shí)土壤也出現(xiàn)酸化，連續(xù)8 年在烤煙生產(chǎn)季施鉀247.57 kg/hm2，土壤pH 由初始的5.56 降到5.11[9]。我國(guó)現(xiàn)有烤煙鉀肥施用量的研究主要集中在某一煙區(qū)[10-13]，對(duì)不同生態(tài)區(qū)缺乏系統(tǒng)的研究。山東省即墨縣與云南省羅平縣是氣候和土壤差異極為顯著的烤煙產(chǎn)區(qū)，分屬于沂蒙丘陵生態(tài)區(qū)-蜜甜焦香型和西南高原生態(tài)區(qū)-清甜香型[14]，兩地鉀肥投入對(duì)烤煙生產(chǎn)的影響異同如何尚有待研究，為此，本研究在這兩個(gè)地區(qū)開(kāi)展了不同施鉀水平的田間試驗(yàn)，探究硫酸鉀肥用量對(duì)烤煙鉀素吸收、鉀肥利用率和土壤鉀素平衡的影響，為不同生態(tài)區(qū)優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的鉀肥運(yùn)籌提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

即墨試驗(yàn)田位于山東省即墨市龍泉街道辦事處中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所試驗(yàn)基地（120°34′E，36°26′N），海拔75 m，溫帶季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)2726 h，氣溫12 ℃，降水量750 mm，無(wú)霜期介于196～234 d，種植模式為烤煙-冬閑，砂壤，低肥力棕壤，0～20 cm 土壤pH 5.17，有機(jī)質(zhì)10.9 g/kg，全氮0.57 g/kg，堿解氮109.2 mg/kg，全磷0.30 g/kg，有效磷17.8 mg/kg，全鉀18.3 g/kg，速效鉀62.4 mg/kg。

羅平試驗(yàn)田位于云南省羅平縣羅雄鎮(zhèn)（104°19′E，24°48′N），海拔1503 m，亞熱帶高原季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)1685 h，氣溫15.1 ℃，降水量1700 mm，無(wú)霜期280 d，種植模式為烤煙-油菜輪作，粘壤質(zhì)高肥力山地黃壤，0～20 cm 土壤pH 5.90，有機(jī)質(zhì)36.8 g/kg，全氮1.97 g/kg，堿解氮167.4 mg/kg，全磷1.61 g/kg，有效磷35.4 mg/kg，全鉀12.9 g/kg，速效鉀265.6 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2013 年在即墨、羅平開(kāi)展田間試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用“3414”試驗(yàn)的單因素試驗(yàn)方案[15]。隨機(jī)區(qū)組法劃分小區(qū)，3 次重復(fù)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)與施肥量見(jiàn)表1。即墨烤煙品種為NC89，6 月3 日移栽，小區(qū)面積為12 m2，株行距為50 cm×110 cm，所有肥料烤煙移栽前一次性基施。羅平烤煙品種為K326，小區(qū)面積為30 m2，5 月11 日移栽，株行距為60 cm×120 cm，烤煙移栽前基施部分鉀肥（T1 對(duì)應(yīng)的施肥量），T2、T3 剩余鉀肥于烤煙移栽25 d 后追施。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與養(yǎng)分投入量Table 1 Test design and nutrient input

1.3 試驗(yàn)方法

樣品采集：煙打頂后一周，各小區(qū)采集5 株代表性煙株，洗凈晾干后分根、莖、葉于105 ℃殺青30 min，75 ℃烘至恒重，測(cè)定質(zhì)量。

樣品分析：粉碎過(guò)篩（0.25 mm），采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度計(jì)法測(cè)烤煙各部分鉀（K2O）含量[16]。

相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法[8,17-18]：

煙葉產(chǎn)量（kg/hm2）=單株煙葉干物質(zhì)量（kg）×株數(shù)（株/hm2）；

鉀（K2O）積累量（kg/hm2）=烤煙根莖葉干物質(zhì)量（kg/hm2）×鉀（K2O）含量（%）；

鉀肥表觀利用率（RE,%）=（施鉀區(qū)烤煙鉀積累量-缺鉀區(qū)烤煙鉀積累量）/施鉀量×100%；

實(shí)施“翻轉(zhuǎn)課堂”也是學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的要求。在信息傳播相對(duì)滯后的年代，教師鉆研好課程指定教材再加上一兩本參考書，可能就能讓學(xué)生在課堂上收獲頗多。然而在信息技術(shù)迅猛發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高，電腦、平板和智能手機(jī)等終端設(shè)備極其常見(jiàn)的當(dāng)下，學(xué)生隨時(shí)隨地可以獲取海量的學(xué)習(xí)資源，使傳統(tǒng)的“授人以魚”知識(shí)傳授型的課堂教學(xué)已經(jīng)不能滿足學(xué)生知識(shí)和情感的需求。此外，先學(xué)后教的教學(xué)過(guò)程更加符合教育規(guī)律。學(xué)生課前可以根據(jù)自己的情況決定學(xué)習(xí)教學(xué)視頻等資料的時(shí)間和次數(shù)，而不會(huì)有傳統(tǒng)課堂上面對(duì)新知識(shí)的緊張感。在課堂上，帶著課前學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和疑點(diǎn)可以更好地和同伴及老師進(jìn)行交流，進(jìn)而完成知識(shí)的內(nèi)化。

鉀肥農(nóng)學(xué)效率（AE,kg/kg）=（施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量-缺鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量）/施鉀量；

鉀肥偏生產(chǎn)力（PEP,kg/kg）=施鉀區(qū)煙葉產(chǎn)量/施鉀量；

鉀肥表觀平衡（NA,kg/hm2）=鉀肥投入總量-烤煙鉀積累總量。

施鉀區(qū)：T1、T2 和T3，缺鉀區(qū)：CK。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 整理數(shù)據(jù)，繪制表格。使用SAS 9.4 進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)和差異顯著性分析（p＜0.05），Origin 9.0 繪圖。

2 結(jié)果

2.1 施鉀量對(duì)烤煙生物量和鉀素吸收的影響

由表2 可知，烤煙打頂后，即墨T1 煙葉生物量和總生物量較CK 顯著提高；T2 和T3 烤煙根和葉的生物量及總生物量較CK 顯著提高，但T2 和T3 處理間差異不顯著；T1、T2、T3 較CK 顯著提高莖的生物量，增幅分別為14.37%、21.12%和15.36%，處理間差異不顯著?？偵锪康拇笮￡P(guān)系為T2＞T3＞T1＞CK，其中T1、T2、T3 分別顯著高于CK 8.78%、24.52%和22.23%，T2 和T3 顯著高于T1 14.47%和12.37%。

表2 不同鉀素水平下烤煙生物量的差異Table 2 Biomass of different organs of flue-cured tobacco under different potassium levels kg/hm2

羅平烤煙根的生物量關(guān)系為T3＞T2＞T1＞CK，莖的生物量關(guān)系為T2＞T3＞CK＞T1，處理間差異均不顯著。T1、T2、T3 煙葉生物量較CK 分別顯著提高12.41%、19.52%和13.11%；總生物量大小關(guān)系為T2＞T3＞T1＞CK，其中T1、T2 和T3 分別高于CK 7.39%、16.76%和12.04%，僅T2 顯著高于CK。

同一施鉀水平下，羅平烤煙根、莖、葉生物量明顯高于即墨，其總生物量約是即墨的2～3 倍。

由表3 可知，即墨烤煙根和莖的鉀積累量均表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，T1、T2、T3 根鉀積累量分別較CK 顯著提高95.45%、181.82%、140.91%；莖鉀積累量分別較CK 顯著提高29.17%、48.81%、36.31%。各處理煙葉鉀積累量差異顯著，大小關(guān)系為T3＞T2＞T1＞CK，較CK 增加18.21%～178.15%；各處理鉀總積累量差異顯著，其中以T3 最高，較CK 顯著增加115.16%。

羅平T2 和T3 較CK 分別顯著提高烤煙根和莖的鉀積累量，其中T2 和T3 烤煙根的鉀積累量分別顯著高于CK 17.22%和21.16%；T2 和T3 烤煙莖的鉀積累量分別顯著高于CK 31.21%和21.16%。T1和T2 煙葉鉀積累量較CK 分別顯著提高33.27%和39.65%，T3 煙葉鉀積累量較CK 提高不顯著。各處理鉀總積累量的顯著性水平表現(xiàn)為T2 最高，T1 與T3 次之，CK 最低，其中T2 顯著高于CK 33.82%。同一施鉀水平下，即墨烤煙不同器官鉀積累量和鉀總積累量明顯低于羅平。

表3 不同鉀素水平下烤煙各器官鉀（K2O）積累量的差異Table 3 Potassium (K2O) accumulation in different organs of flue-cured tobacco under different potassium levels kg/hm2

2.2 施鉀量與煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量之間的相關(guān)性分析

由圖1（A、B、C）可知，即墨施鉀量與煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量隨施鉀量增加而增加。

圖1 施鉀量與煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀（K2O）含量和烤煙鉀（K2O）總積累量的關(guān)系Fig.1 The relationship between potassium application rate and tobacco leaf yield,potassium (K2O) content and total potassium(K2O) accumulation

由圖1（D、E、F）可知，羅平施鉀量與煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量之間的關(guān)系符合一元二次方程曲線，煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量隨施鉀量增加表現(xiàn)為先上升后下降，呈明顯的報(bào)酬遞減規(guī)律。當(dāng)施鉀量為135 kg/hm2時(shí)，煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量與最大煙葉產(chǎn)量6579 kg/hm2、最高煙葉鉀含量2.19%和最大鉀總積累量230 kg/hm2接近。

同一施鉀水平下，羅平煙葉產(chǎn)量和鉀總積累量明顯高于即墨，但羅平施鉀肥處理的煙葉鉀含量在2%左右，而即墨煙葉鉀含量高達(dá)3.64%。

2.3 施鉀量對(duì)土壤鉀素平衡和鉀肥利用率的影響

由表4 可知，即墨T1、T2、T3 土壤鉀素顯著盈余，盈余程度為T3＞T2＞T1；羅平T1、T2、T3土壤鉀素顯著虧缺，虧缺程度T1＞T2＞T3。兩地CK 土壤鉀素均表現(xiàn)虧缺，羅平試驗(yàn)田的虧缺程度大于即墨。

由表5 可知，即墨T2 和T3 較T1 顯著提高鉀肥表觀利用率，兩處理鉀肥表觀利用率均低于30%，差異不顯著。T1、T2、T3 鉀肥農(nóng)學(xué)效率關(guān)系為T2＞T3＞T1。各處理鉀肥偏生產(chǎn)力差異顯著，T1 較T2 和T3 分別顯著提高66.24%和145.58%，T2 較T3 顯著提高47.72%。

表4 不同鉀用量對(duì)土壤鉀素平衡的影響Table 4 Effects of soil nutrient balance under different potassium fertilizer application

羅平T1 和T2 鉀肥表觀利用率顯著高于T3，兩處理鉀肥表觀利用率均在45%以上，差異不顯著。T1、T2、T3 鉀肥農(nóng)學(xué)效率關(guān)系為T1＞T2＞T3。各處理的鉀肥偏生產(chǎn)力差異顯著，T1 較T2 和T3 分別顯著提高80.10%和198.14%，T2 較T3 顯著提高58.50%。

同一施鉀水平下，即墨鉀肥利用率的各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)低于羅平。

表5 不同鉀用量對(duì)鉀肥利用率的影響Table 5 Effects of utilization rate of potassium fertilizer under different potassium fertilizer application

3 討 論

在土壤肥力水平較低的即墨試驗(yàn)田，施鉀肥顯著增加烤煙總生物量，鉀2 水平處理和鉀3 水平處理烤煙根、葉的生物量和總生物量較鉀1 水平處理顯著增加（表2），由此可見(jiàn)總生物量的增加主要由烤煙根和葉生物量的增加引起，增施鉀肥促進(jìn)根系的生長(zhǎng)發(fā)育，強(qiáng)壯的根系加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)分的吸收，并不斷為地上部尤其是葉片生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分，促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)[1]。施鉀肥顯著增加即墨烤煙根莖葉的鉀積累量，鉀2 水平處理根和莖的鉀積累量明顯高于鉀3 水平處理，而葉片鉀積累量和鉀總積累量顯著低于鉀3 水平處理（表3），說(shuō)明鉀2 水平處理根部吸收的鉀多貯存在根部和莖部，未能充分轉(zhuǎn)運(yùn)到葉片中。即墨烤煙施鉀量與煙葉產(chǎn)量和煙葉鉀含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，增施鉀肥提高煙葉產(chǎn)量的同時(shí)顯著提高煙葉鉀含量；同時(shí)也表明在肥力較低的田塊繼續(xù)增施鉀肥，煙葉產(chǎn)量和含鉀量仍可以繼續(xù)得到提升。在土壤肥力水平較高的羅平試驗(yàn)田，相較于對(duì)烤煙根和莖生物量的影響而言，施鉀肥更易顯著增加烤煙煙葉生物量，表明施鉀肥主要促進(jìn)煙葉生長(zhǎng)，煙葉生物量的增加是總生物量增加的主要原因。本研究中羅平煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和鉀總積累量均隨施鉀量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，表現(xiàn)出明顯的報(bào)酬遞減的規(guī)律，與李靜等[8]研究結(jié)果相同。當(dāng)施鉀量為鉀2 水平（135 kg/hm2）時(shí)，羅平煙葉產(chǎn)量、煙葉鉀含量和烤煙鉀總積累量接近最大值?？梢?jiàn)，對(duì)羅平而言，鉀2 水平施鉀量是提高煙葉產(chǎn)量，改善煙葉品質(zhì)的適宜用量。

頂端不僅是煙株的生長(zhǎng)中心和物質(zhì)交換中心，也是生長(zhǎng)素合成的主要部位，生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)煙株體內(nèi)同化物及礦質(zhì)養(yǎng)分的運(yùn)輸和分配[19]。研究表明打頂導(dǎo)致煙株鉀含量下降，煙堿含量大幅增加[20-21]。本試驗(yàn)中，兩地均在烤煙打頂后一周取樣，用此時(shí)的生物量代表產(chǎn)量，同時(shí)測(cè)定煙葉鉀含量。煙田其他煙株上部葉繼續(xù)生長(zhǎng)，生長(zhǎng)素合成不足，使煙株對(duì)鉀素的吸收減少，因此本試驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)量較實(shí)際略低，而煙葉鉀含量較實(shí)際偏高。

不施鉀肥處理的土壤表觀平衡的數(shù)值能夠反應(yīng)土壤本身的供鉀能力[22]，即墨和羅平的土壤供鉀水平分別為70.44 和180.92 kg/hm2，可見(jiàn)羅平土壤供鉀水平明顯高于即墨；即墨試驗(yàn)地選用的NC89是鉀高效基因型品種，耐低鉀脅迫；而羅平試驗(yàn)地選用的K326 是鉀低效基因型品種，不耐低鉀脅迫[23]，由此可見(jiàn)土壤自身供肥能力不同是導(dǎo)致兩地烤煙長(zhǎng)勢(shì)懸殊的主要原因。鉀肥表觀利用率反映烤煙對(duì)投入土壤的鉀肥的回收效率，鉀肥農(nóng)學(xué)效率反映單位鉀肥的增產(chǎn)效應(yīng)，鉀肥偏生產(chǎn)力反映單位鉀肥生產(chǎn)的煙葉產(chǎn)量[24]。當(dāng)施鉀量較低時(shí)，土壤的緩效鉀轉(zhuǎn)化為易被烤煙吸收的速效鉀[25]，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)，尤其煙葉生長(zhǎng)，煙葉產(chǎn)量增加，因而兩地鉀1 水平處理鉀肥偏生產(chǎn)力顯著增加。即墨施鉀量在鉀2 水平上繼續(xù)增加時(shí)，過(guò)量鉀肥打破土壤中不同形態(tài)的鉀的平衡，土壤速效鉀含量增加的同時(shí)，被固定轉(zhuǎn)化為緩效鉀的量增加，鉀的有效性降低，鉀肥利用率降低，土壤鉀素盈余嚴(yán)重，存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[26]。羅平鉀肥表觀利用率隨施鉀量增加先略有增加后顯著降低，其鉀肥農(nóng)學(xué)效率和鉀肥偏生產(chǎn)力均隨施鉀量的增加而降低，這是由于烤煙生長(zhǎng)季（5～10 月）正值當(dāng)?shù)亟涤昙衅?，尤其烤煙旺長(zhǎng)的7、8 月份多大雨、暴雨，鉀被雨水淋溶流失嚴(yán)重，可供烤煙吸收利用的鉀少，烤煙不斷從土壤中汲取鉀營(yíng)養(yǎng)，繼而使土壤鉀素虧缺嚴(yán)重[25,27]。羅平試驗(yàn)田位于羅雄壩區(qū)，烤煙-油菜的種植模式已超過(guò)10 年，雖然煙草季鉀素虧缺，但是由于油菜季大量施用鉀肥且油菜秸稈連年還田彌補(bǔ)了煙草季鉀素的虧缺，因此土壤肥力一直維持在較高水平。由此可見(jiàn)，在一定范圍內(nèi)，施鉀量是限制即墨烤煙鉀肥利用率提高的關(guān)鍵因子，施鉀量超過(guò)一定量后不利于即墨鉀肥利用率的提升。增施鉀肥對(duì)羅平烤煙鉀肥利用率的積極影響較小，且多為負(fù)作用。由此推斷：施鉀量不是限制羅平烤煙鉀肥利用率提高的關(guān)鍵因子，施鉀方式可能是限制當(dāng)?shù)剽浄世寐侍岣叩闹匾蛩?，于烤煙吸鉀的高峰前追施鉀肥可能是提高羅平烤煙鉀肥利用率的有效措施[28]。

4 結(jié) 論

施鉀量對(duì)兩地烤煙生長(zhǎng)、鉀素吸收和鉀肥利用率的影響不盡相同。當(dāng)施鉀量為247.5 kg/hm2時(shí)，即墨烤煙產(chǎn)質(zhì)量增加，鉀肥利用率提高，土壤鉀素盈余嚴(yán)重，存在潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)施鉀量為135 kg/hm2時(shí)，羅平烤煙產(chǎn)質(zhì)量和鉀肥利用率高，煙草季土壤鉀素虧缺嚴(yán)重。綜上，鉀2 水平施鉀量在提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量、平衡土壤鉀素盈虧以及提高鉀肥利用率方面具有顯著效果，可作為山東即墨和云南羅平烤煙生產(chǎn)的適宜施鉀量。此外，當(dāng)前施鉀量下需改善施鉀方式，基施加追施尤其是在烤煙需鉀高峰前追施鉀肥是進(jìn)一步提高兩地鉀肥利用率的有效措施。